面向高層輔助決策支持的軍事分析仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著復(fù)雜系統(tǒng)研究熱潮的興起，復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)已經(jīng)被認(rèn)為是指導(dǎo)“國計(jì)民生”的重要方法。建模與仿真技術(shù)是研究復(fù)雜系統(tǒng)的重要手段之一。特別是在大規(guī)模聯(lián)合作戰(zhàn)條件下，以軍事分析仿真為基礎(chǔ)構(gòu)建的高層輔助決策支持系統(tǒng)能通過定性與定量分析相結(jié)合的方法為軍事高層決策人員的作戰(zhàn)指揮過程提供依據(jù)。軍事分析仿真系統(tǒng)具有高速計(jì)算、多樣本運(yùn)行、人/機(jī)交互、運(yùn)行互操作、屬性互操作和I/O互操作等特點(diǎn)。由于決策者面對(duì)的軍事復(fù)雜系統(tǒng)具有深度不確定性和涌現(xiàn)性，軍事分析仿真系

2、統(tǒng)還需要關(guān)注不同作戰(zhàn)條件下大量實(shí)體之間相互作用所產(chǎn)生的整體行為，以便更好地預(yù)測(cè)未來戰(zhàn)爭的可能結(jié)果。而目前已有的分析仿真系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)目的不同，不能夠完全滿足這些需求。因此，開展面向高層決策的軍事分析仿真系統(tǒng)（MASHLDM）的研究是建立軍事高層輔助決策支持系統(tǒng)亟待解決的基礎(chǔ)性課題，對(duì)于促進(jìn)我國國防和軍隊(duì)建設(shè)具有重要的理論和實(shí)踐意義。本文針對(duì)MASHLDM的特點(diǎn)，以如何構(gòu)建MASHLDM為主要研究目的，圍繞 MASHLDM的總體框架、MAS

3、HLDM的仿真引擎、仿真系統(tǒng)興趣管理方法的優(yōu)化、仿真模型的建立等影響MASHLDM構(gòu)建的關(guān)鍵問題展開研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了MASHLDM的總體框架，提出了構(gòu)建MASHLDM的“三驅(qū)動(dòng)、一核心”理論。論文首先系統(tǒng)研究并分析了MASHLDM的基本概念；然后從仿真軟件、決策支持應(yīng)用、軍事應(yīng)用領(lǐng)域等方面研究了MASHLDM需要具備的基本要素，為構(gòu)建MASHLDM提供了指導(dǎo)原則；接著從總體上對(duì)MASHLDM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了

4、規(guī)劃，明確了系統(tǒng)的各要素及其關(guān)系，指出了仿真引擎的核心地位，結(jié)合“C2驅(qū)動(dòng)的模型設(shè)計(jì)”、“模型驅(qū)動(dòng)的仿真系統(tǒng)開發(fā)”和“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型運(yùn)行”等MASHLDM的動(dòng)態(tài)特性形成了“三驅(qū)動(dòng)、一核心”的系統(tǒng)理論。⑵提出了一種“sense-think-lookahead-act”的Agent行為模型和基于仲裁中間件的混合仿真框架，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于混合仿真的MASHLDM仿真引擎。基于Agent和離散事件仿真（Discrete Event Simul

5、ation，DES）的混合仿真技術(shù)能夠在揭示戰(zhàn)爭系統(tǒng)復(fù)雜性的同時(shí)利用部分重同步機(jī)制盡可能快地跳過無關(guān)計(jì)算和更新過程，但是，當(dāng)前的多 Agent混合仿真系統(tǒng)存在循環(huán)依賴和重同步時(shí)間預(yù)測(cè)的問題需要解決。論文針對(duì)這些問題，首先提出了基于時(shí)間窗的前瞻（lookahead）方法，并在傳統(tǒng)的“sense-think-act”周期中引入這一前瞻步驟，使仿真系統(tǒng)通過預(yù)先計(jì)劃Agent之間未來可能發(fā)生的交互，得以對(duì)Agent行為事件按一定順序進(jìn)行調(diào)度。形

6、式化證明過程表明前瞻過程可以消除重同步過程中的循環(huán)依賴。然后，設(shè)計(jì)了一種基于仲裁中間件的ABS（Mediate-based and Agent-Based Simulation，MABS）仿真引擎，既提供了對(duì)重同步時(shí)間的預(yù)測(cè)，也為Agent與問題域行為邏輯無關(guān)的公共功能的實(shí)現(xiàn)提供了支持。⑶提出了基于MABS的大規(guī)模軍事分析仿真系統(tǒng)的混合興趣管理方法。針對(duì)MABS實(shí)體之間存在的交互數(shù)據(jù)和報(bào)文數(shù)據(jù)的交換，提出了基于空間和基于謂詞邏輯的方法分

7、別實(shí)現(xiàn)物理感知和報(bào)文通信的興趣過濾。針對(duì)基于感知仲裁器的感知匹配效率的問題，以減少觸發(fā)感知計(jì)算的條件和減少區(qū)域匹配的實(shí)體數(shù)量為目的，建立了實(shí)體運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)路徑的優(yōu)化處理模型，并且通過基于動(dòng)態(tài)四叉樹的空間興趣過濾技術(shù)，極大地減少了感知仲裁器在確定物理感知時(shí)所需要進(jìn)行的動(dòng)態(tài)相交檢測(cè)的數(shù)量。⑷提出了MABS框架中基于模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的MABS-DES模型的建立方法。模型是進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，建立仿真模型是構(gòu)建MASHLDM過程中的重要步驟。本文

8、采用模型驅(qū)動(dòng)方法建立仿真模型，使用基于Agent的模型作為平臺(tái)無關(guān)模型(Platform Independent Model，PIM），采用DEVS(Discrete Event System Specification）模型作為中間平臺(tái)相關(guān)模型（Platform Specific Model，PSM）。在PIM和PSM模型形式化描述的基礎(chǔ)上，證明了從基于Agent模型到DEVS模型，再到MABS-DES模型的變換的可行性，研究了三種模