鱼雷、自航水雷和诱饵等UUV军用系统属于由连续系统(主要涉及运动体的动力学行为)和离散事件系统(主要涉及作战逻辑)组成的混合系统,目前其建模与仿真技术存在以下问题:(1)传统的军事概念建模方法往往着重作战指挥控制的描述而忽视实体的动力学行为;(2)混合系统建模中不能采用统一的原子模型定义;(3)组合仿真建模中组合过程与想定模型的脱节。本文着力研究了情景驱动的UUV作战仿真概念建模方法,基于IHDEVS的装备实体仿真建模方法和面向想定的模型组件组合方法,完成了基于鸡群优化粒子滤波的UUV水下导航控制仿真,并构建了UUV作战分布交互仿真系统。主要的研究成果及创新点如下:(1)针对以往的军事概念建模方法难以满足横跨战术级和技术级的UUV作战仿真概念建模的需求,通过引入软件工程中的情景概念,利用情景描述交战过程对应的任务与行动和实体动作,提出了情景驱动的概念建模方法。给出了相应概念模型的定义、评价标准和层次结构,构建了由实体和任务构成的领域本体,设计了情景驱动的概念建模流程,包括基于目标的情景创作方法、情景向事件链的转换流程、用于概念模型表达的公共语法和语义以及格式化的元模型表格。最后以水面舰反潜过程为例表明所提方法通过交战级和工程级上的模型描述可满足UUV作战仿真在战术级对抗和技术级研制仿真的概念建模需求。(2)为解决混合系统建模中因原子模型定义的不同所导致的建模形式不一致性问题,通过设计混合原子模型,提出了面向装备实体建模的IHDEVS方法。从装备实体功能和模型抽象层次的角度给出了DL-SICAM模型结构,进行了IHDEVS方法的形式化定义,设计了UUV作战仿真模型体系和通用化的实体模型框架。在该框架下以鱼雷模型为例进行行为扩展,建立了自主决策架构和决策-匹配-映射的规则库。在ADEVS环境下进行了模型的组件化实现和基于元组件与本体的模型表示。通过典型实例表明所提方法能维持目标系统的形式一致性,支持模型的并行式开发并改善模型的多层重用性。(3)针对组合仿真因缺乏想定模型与组合方法的关联而导致组合目标细节度不够的问题,提出了面向想定的组件组合方法。给出了想定的规范化表示和基于任务本体的想定解析流程,通过任务-实体分配关系形成组合需求,设计了基于组件本体的组件发现与选择算法和规则驱动的语法、语义及语用层上的组件匹配与组合算法,阐述了基于组合脚本的仿真构建过程。经潜艇攻击水面舰仿真实验表明所提方法可以准确、有效地实现模型组合。(4)在UUV组合导航仿真中因卡尔曼滤波和粒子滤波算法难以满足精度要求,设计了基于鸡群优化粒子滤波的水下组合导航建模方法。建立了由SINS和DVL组成的组合导航数学模型,将鸡群优化算法融入到粒子滤波采样阶段,通过个体运动规律对粒子分布进行迭代寻优,将粒子权值作为适应度更新群体结构。经仿真测试表明基于鸡群优化粒子滤波算法下的导航精度优于粒子滤波等算法。在此基础上,构建了由组合导航、动力学、控制系统等组成的导航控制一体化仿真软件,运行结果表明导航性能可满足UUV远程投送的位置精度要求。(5)在解决上述关键技术的基础上,为展示红蓝双方多平台多武器间的交战过程,采用分布交互仿真技术构建了由红方载体、鱼雷、目标平台、反鱼雷武器等实体组成的UUV作战仿真系统。进行了系统需求分析和阶段化的想定描述,给出了系统体系结构与运行流程,设计了基于HLA/ADEVS的联邦成员运行引擎和节点交互信息,采用了组件组合式仿真系统构建方式,经典型仿真应用表明所开发的系统具备较好的重构性,为装备性能分析与战术开发提供了研究基础。