Agent建模理論在信息化聯合作戰仿真中的套用研究

作戰仿真是認識和學習戰爭的重要方法和手段，是提高部隊戰鬥力、提升國防和軍隊建設水平的重要途徑之一。尤其在信息化戰爭時代，通過仿真可以對信息化條件下的聯合作戰進行預先研究，為我軍未來進行聯合作戰奠定堅實的基礎。 戰場兵力模型描述了戰場環境中的作戰實體，是作戰仿真領域的重要研究內容之一。

基本信息

副題名

外文題名

論文作者

楊建池著

導師

黃柯棣指導

學科專業

控制科學與工程

學位級別

博士論文

學位授予單位

國防科學技術大學

學位授予時間

2007

關鍵字

聯合作戰 人工智慧 計算機仿真 高層體系結構(HLA)

館藏號

E837

館藏目錄

2009\E837\1

中文摘要

由於其涉及到人的因素，因此是極具挑戰性的研究方向。論文面向戰術級聯合作戰仿真，以基於Agent理論的兵力模型構建為主線，從基礎理論和系統設計與套用兩個大的方面展開研究。 信息化條件下的聯合作戰無論作戰方式還是作戰編成，各個方面都有著與機械化戰爭不同的特徵。論文首先分析了Agent的概念、特點和結構，並對信息化聯合作戰的特徵、方式以及需求等進行了系統地研究。然後針對戰術級聯合作戰仿真提出了一種適合於兵力自主協作建模的Agent體系結構AFC。該體系結構按照“知識分類、功能分模組”的原則構建，充分考慮了聯合作戰中兵力協作的特點，包括領域知識和模型以及協作、策劃、調度等功能模組。該體系結構給出了Agent模型的框架，為系統的設計和實現提供了基礎。 知識是實現Agent擬人智慧型行為的基礎。軍事領域知識複雜多樣，需要一套規範的研究體系和方法。按用途和抽象程度，論文將軍事領域知識分為兩層：本體層和資源層。領域本體定義了軍事領域內的通用概念和概念間關係，為Agent間交流提供了公共的語義基礎。資源層則規範化地定義了作戰仿真涉及的知識元素，包括作戰實體、武器裝備、作戰行動等。論文研究了本體的構建原則，提出了一種包括領域信息獲取、本體捕獲、本體形式化、本體評估等四步過程的領域本體開發方法，為軍事領域本體的構建提供了高層指導和可操作性的步驟。針對不同類別的知識元素，分別給出了其描述和建模方法，並統一採用XML規範進行表示，在充分發揮各種方法優勢的同時，也保證了模型表示的規範性。 決策模型是體現Agent智慧型性的根本所在。以往的Agent決策模型大都建立在預期效用理論的基礎上，這是一種純粹理性的決策方式。但人並不總是完全理性的。論文從分析人做決策的特點出發，將前景理論引入到Agent決策仿真中來，使作戰兵力模型更符合人類的決策模式。 論文詳細分析了自同步作戰的概念和特性。基於上述分析，開發了一套適合於自同步作戰仿真的多Agent協作體系，該體系包括協作知識和協作過程兩部分。協作知識包括用於協作的術語體系以及保障協作順利進行的約定和規則等，協作過程是指導協作進行的方法和步驟。這套協作模型能夠有效地支持自同步作戰仿真。通信是協作順利進行的基礎。雖然基礎信息網路能夠保證戰場物理信息的共享，但是參戰人員的意圖信息還是需要通信進行交換。論文擴展了FIPA ACL通信語言，用於聯合作戰仿真中的Agent間通信。 論文最後對基於Agent的戰術級聯合作戰仿真平台進行了設計、原型實現和套用。平台由本體構建子系統、領域知識定義子系統、Agent模型構建子系統、仿真運行子系統四大部分組成。本體構建子系統用於定義領域詞典；領域知識定義子系統用於規範化定義軍事領域知識；Agent構建子系統用於構造仿真系統中的行為主體；仿真運行子系統則為仿真系統的運行提供保障，包括時間調度、底層通信等。論文著重研究了基於Agent的仿真套用系統的構建過程，並以伊朗核危機為背景，設計了一個美國海空部隊協同作戰攻擊伊潛艇的戰術想定。以此實例為研究對象，驗證了從本體構建、Agent定義到仿真配置與運行的仿真開發全過程，並對集中式的聯合作戰模式和自同步作戰模式進行了對比分析，說明了自同步作戰可以有效地縮短回響時間，提高交戰速度。