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第一部分　基础篇3

第1章 概论3

1.1 系统仿真基本概念3

1.2 系统仿真三要素4

1.2.1 系统4

1.2.2 模型5

1.2.3 计算机及试验平台5

1.3 系统仿真的作用及意义5

1.4 系统仿真的主要理论框架8

1.4.1 相似理论8

1.4.2 离散事件系统描述规范9

1.5 系统仿真的分类9

1.6 仿真的基本步骤12

1.7 系统仿真技术的应用13

思考题15

参考文献15

第2章 连续系统建模与仿真16

2.1 连续系统模型描述16

2.2 连续系统建模方法20

2.2.1 离散化原理20

2.2.2 数值积分21

2.2.3 时域离散相似法30

2.2.4 采样控制系统仿真33

2.3 连续系统仿真的主要工具Simulink38

2.4 连续系统仿真实例40

2.4.1 二阶系统的单位阶跃响应仿真40

2.4.2 Simulink示波器仿真42

思考题44

参考文献44

第3章 离散事件系统描述规范DEVS45

3.1 离散事件系统建模的特点及建模语言45

3.2 经典的DEVS描述规范45

3.3 耦合的DEVS描述规范46

3.4 仿真器及协调器的设计47

3.5 交通信号灯系统的DEVS描述规范49

3.5.1 交通信号灯系统DEVS原子模型49

3.5.2 耦合交通信号灯模型52

思考题54

参考文献54

第4章 离散事件系统建模与仿真55

4.1 离散事件系统建模仿真基础知识55

4.1.1 一般概念55

4.1.2 离散事件系统仿真的一般步骤57

4.1.3 随机分布基础知识57

4.1.4 随机过程基础知识60

4.2 离散事件系统建模方法62

4.2.1 实体流图法62

4.2.2 活动周期图法65

4.3 离散事件系统仿真方法69

4.3.1 随机变量的产生及检验69

4.3.2 离散事件系统仿真方法72

4.4 离散事件系统仿真结果分析83

4.4.1 终态仿真结果的分析83

4.4.2 稳态仿真结果的分析85

4.5 排队系统88

4.5.1 排队系统基本概念及排队模型88

4.5.2 单队列、单服务台排队系统的模型与仿真方法90

4.6 库存系统95

4.6.1 库存系统的基本概念95

4.6.2 库存系统的模型与仿真方法95

4.7 加工系统100

4.7.1 加工系统模型100

4.7.2 仿真程序设计及结果102

4.8 Petri网建模103

4.8.1 Petri网的基本概念104

4.8.2 基本网系统与条件事件系统107

4.8.3 Petri网的分析技术108

4.8.4 Petri网的扩展109

4.8.5 着色Petri网110

4.8.6 层次Petri网111

思考题112

参考文献113

第二部分 仿真技术高级篇117

第5章 系统三维可视化建模及仿真技术117

5.1 三维可视化建模技术概述117

5.1.1 可视化仿真简介117

5.1.2 可视化建模相关概念及类型117

5.1.3 构建三维模型工具及环境120

5.2 生成真实感三维图像的基本理论122

5.2.1 可视化建模中曲线曲面的数学基础122

5.2.2 光线跟踪技术125

5.2.3 辐射度方法125

5.3 实时仿真的视景生成126

5.3.1 OpenGL概念建立126

5.3.2 OpenGL工作流程126

5.3.3 OpenGL图形操作步骤127

5.3.4 OpenGL的基本功能127

5.4 实时视景生成和显示技术128

5.4.1 可见性判定和消隐技术128

5.4.2 细节层次模型129

5.4.3 虚拟环境显示中获得稳定帧速率的适应性策略130

5.4.4 纹理映射技术131

5.5 建模环境及工具132

5.6 可视化仿真中的碰撞检测技术135

5.6.1 碰撞检测算法的分类135

5.6.2 常用几种包围盒138

5.6.3 基于层次包围盒的碰撞检测算法143

5.7 仿真引擎及工具146

5.7.1 三维图形技术在游戏和仿真领域的层次146

5.7.2 三维仿真软件和主要产品147

5.8 可视化仿真中的碰撞检测案例153

5.8.1 实验场景搭建153

5.8.2 定向碰撞实验156

思考题157

参考文献158

第6章 高级分布交互仿真HLA159

6.1 HLA概述159

6.2 HLA的组成及标准163

6.3 对象模型模板OMT166

6.3.1 OMT的作用166

6.3.2 OMT中的对象模型167

6.3.3 OMT的组成167

6.3.4 HLA中的对象模型与面向对象（OO）的关系172

6.4 运行支撑环境（RTI）173

6.5 运行支撑平台RTI的六大管理服务175

6.5.1 联邦管理服务175

6.5.2 对象管理服务179

6.5.3 声明管理服务183

6.5.4 所有权管理188

6.5.5 时间管理192

6.5.6 数据分发管理196

6.6 任务空间的概念模型204

6.6.1 任务空间概念模型的定义204

6.6.2 CMMS组成204

6.7 一个破障分队仿真系统案例207

6.7.1 破障分队仿真系统207

6.7.2 破障仿真系统体系结构208

6.7.3 基于HLA仿真系统开发过程210

6.7.4 仿真系统联邦成员设计214

6.7.5 破障仿真系统联邦开发215

6.7.6 破障仿真系统功能实现221

6.7.7 破障仿真系统联邦运行225

6.7.8 破障仿真系统总结分析229

思考题230

参考文献230

第7章 计算机生成兵力231

7.1 计算机生成兵力（CGF）及其作用231

7.1.1 CGF的基本概念231

7.1.2 典型CGF系统介绍232

7.1.3 CGF的特点及关键技术234

7.1.4 CGF的作用及不足235

7.2 CGF的研究内容及体系结构235

7.2.1 CGF研究重点235

7.2.2 三种CGF体系结构236

7.3 基于VR-Forces环境的兵力生成237

7.3.1 VR-Forces简介237

7.3.2 VR-Forces软件架构238

7.3.3 基于实体参数数据库的构造模型238

7.3.4 实体行为仿真框架239

7.3.5 VR-Forces仿真API及其扩展240

7.3.6 VR-Forces的对象创建及描述241

7.4 VR-Forces其他技术242

7.4.1 实体242

7.4.2 组件——Component243

7.4.3 消息243

7.4.4 VR-Forces通信机理244

7.4.5 任务245

7.4.6 计划245

7.4.7 地形246

7.4.8 一个VR-Forces的例子246

7.5 基于STAGE的兵力生成248

7.5.1 STAGE作战想定软件248

7.5.2 STAGE作战仿真软件的体系结构248

7.5.3 STAGE作战仿真软件的典型应用249

7.5.4 基于STAGE的指挥信息系统建模与仿真250

7.5.5 举例分析252

思考题256

参考文献256

第8章 严格式兵棋体系及其技术257

8.1 兵棋推演来源257

8.2 兵棋要素及其涵义258

8.2.1 兵棋的棋盘258

8.2.2 兵棋算子259

8.2.3 兵棋的规则260

8.2.4 随机数生成器——打骰子260

8.3 兵棋规则261

8.3.1 机动规则261

8.3.2 作战规则261

8.3.3 裁决规则261

8.4 博弈论与兵棋推演262

8.4.1 博弈论262

8.4.2 兵棋中的博弈262

8.5 典型兵棋推演规则及分析264

8.5.1 第七舰队兵棋推演264

8.5.2 兵棋推演的次序264

8.5.3 战略回合265

8.5.4 行动回合268

8.5.5 结束回合269

思考题269

参考文献270

第三部分 仿真应用篇273

第9章 基于DEVS的突发事件应急响应仿真建模与应用273

9.1 基于OODA的突发事件应急响应机理框架273

9.1.1 OODA作战环273

9.1.2 基于OODA的突发事件应急响应机理框架构建273

9.2 突发事件应急响应机理形式化建模274

9.2.1 DEVS形式化建模理论274

9.2.2 单一应急响应单元OODA环的DEVS描述275

9.2.3 应急协同响应OODA过程的DEVS复合模型277

9.2.4 应急仿真策略280

9.3 应急响应过程建模与仿真应用285

9.3.1 基于STAGE的应急响应过程建模286

9.3.2 突发事件应急响应过程仿真288

思考题290

参考文献290

第10章 一个登陆舰的可视化仿真案例291

10.1 概述291

10.1.1 建模与仿真技术的总体框架291

10.1.2 采用的建模与仿真工具292

10.2 建模与仿真关键技术293

10.2.1 建模技术293

10.2.2 DOF技术294

10.2.3 碰撞检测296

10.3 仿真程序设计297

10.3.1 Vega Prime仿真程序工作流程297

10.3.2 基于MFC的仿真程序设计298

10.4 登陆舰装载过程仿真例子300

思考题302

参考文献303

第11章 一个兵棋推演分析案例304

11.1 想定背景304

11.2 多方案下的战术想定推演与分析306

11.3 基于War Game案例分析307

思考题316

参考文献316