摘要

航空仿真环境(葡萄牙语为Ambiente de Simulação Aeroespacial - ASA)是一个定制的面向对象的仿真框架,主要用C++开发,能够对军事作战场景进行建模和仿真,以支持巴西空军在航空航天方面的战术和程序开发。这项工作描述了ASA框架,带来了其管理多个仿真机的分布式架构、用于后处理仿真数据的数据分析平台、在仿真运行时加载模型的能力,以及同时进行多个独立执行的批处理模式执行平台。此外,我们还介绍了最近在空战背景下使用ASA框架作为仿真工具的工作清单。

关键词:仿真环境,分布式仿真,数据分析,军事,作战场景

1 引言

高级研究所(IEAv)是巴西空军(Força Aérea Brasileira - FAB,葡萄牙语)的一个研究组织,自2018年以来,开发了航空航天仿真环境(Ambiente de Simulação Aeroespacial - ASA,葡萄牙语),以提供一个计算解决方案,实现作战场景的建模和仿真,允许用户建立战略、参数和指挥决策,支持在航空航天背景下为国防目的制定战术、技术和程序。

现代战场场景的特点给建立实际的战斗仿真带来了新的挑战,需要更多的综合和灵活的解决方案,不仅要解决技术问题,还要解决组织问题[10]。仿真、集成和建模高级框架(AFSIM)是一个正在开发的框架的例子,以解决其中的一些挑战[1];然而,它只限于少数美国合作伙伴。在这种情况下,ASA环境被设想为同时足以支持FAB的战略规划,满足作战分析的需要,并允许开发和评估新技术以加强军事研究,将自己定位为一个灵活的解决方案,可以根据用户需求进行调整。这种灵活性是针对客户的不同特点,这导致了广泛的要求,而这些要求仅靠商业现成的(COTS)仿真软件是无法满足的。由于开发一个全新的解决方案并不高效,ASA团队决定研究公开可用的工具,旨在将它们整合到一个灵活、可访问和可扩展的环境中。

拟议的解决方案使用混合现实仿真平台(MIXR)[11]作为其仿真引擎,这是一个开源的软件项目,旨在支持开发强大的、可扩展的、虚拟的、建设性的、独立的和分布式的仿真应用。ASA扩展了MIXR的可能性,增加了额外的元素,创造了一个环境来优化开发者和分析者的任务。我们创建了一个管理器应用程序,作为多种资源之间的接口,作为一个枢纽来运行、存储和分析众多计算机上的各种仿真。此外,这个应用程序允许同时创建大量的仿真,只需根据分析员的需要改变初始条件。同时,模型和工具可以在运行时动态加载,以增加灵活性。所有仿真数据都存储在一个专门的数据库中,这加快了数据收集过程,促进了更强大的统计分析。此外,考虑到结果的复杂性和ASA用户的不同技术知识,我们在系统中整合了一个专门的数据分析平台,不仅用于规划或可视化目的,还用于对情景产生的数据进行后期处理。

因此,这项工作的主要贡献是为军事目的的航空航天背景下的建模和仿真引入了一个新的环境,包含:一个管理多个仿真机的分布式架构;一个用于后处理仿真数据的增强型军事作战场景数据分析平台;一个在仿真运行时加载模型的能力;一个使用不同初始参数进行多次执行的批处理模式执行。此外,我们介绍了最近使用ASA平台作为空战领域解决问题的仿真工具的工作清单。

本文的其余部分组织如下。第2节介绍了ASA的架构。在第3节中,我们带来了一些使用ASA作为仿真工具的研究,这些研究与空战分析有关,作为这个仿真框架的应用实例。最后,第4节陈述了关于ASA当前状态的结论,并为未来的工作带来一些想法。

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