面向高層輔助決策支持的軍事分析仿真系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、隨著復雜系統(tǒng)研究熱潮的興起，復雜系統(tǒng)科學已經被認為是指導“國計民生”的重要方法。建模與仿真技術是研究復雜系統(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構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。軍事分析仿真系統(tǒng)具有高速計算、多樣本運行、人/機交互、運行互操作、屬性互操作和I/O互操作等特點。由于決策者面對的軍事復雜系統(tǒng)具有深度不確定性和涌現(xiàn)性，軍事分析仿真系

2、統(tǒng)還需要關注不同作戰(zhàn)條件下大量實體之間相互作用所產生的整體行為，以便更好地預測未來戰(zhàn)爭的可能結果。而目前已有的分析仿真系統(tǒng)由于設計目的不同，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)亟待解決的基礎性課題，對于促進我國國防和軍隊建設具有重要的理論和實踐意義。本文針對MASHLDM的特點，以如何構建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構建的關鍵問題展開研究。
　　本研究主要內容包括：⑴建立了MASHLDM的總體框架，提出了構建MASHLDM的“三驅動、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、決策支持應用、軍事應用領域等方面研究了MASHLDM需要具備的基本要素，為構建MASHLDM提供了指導原則；接著從總體上對MASHLDM的系統(tǒng)結構進行了

4、規(guī)劃，明確了系統(tǒng)的各要素及其關系，指出了仿真引擎的核心地位，結合“C2驅動的模型設計”、“模型驅動的仿真系統(tǒng)開發(fā)”和“數(shù)據驅動的模型運行”等MASHLDM的動態(tài)特性形成了“三驅動、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，設計實現(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）的混合仿真技術能夠在揭示戰(zhàn)爭系統(tǒng)復雜性的同時利用部分重同步機制盡可能快地跳過無關計算和更新過程，但是，當前的多 Agent混合仿真系統(tǒng)存在循環(huán)依賴和重同步時間預測的問題需要解決。論文針對這些問題，首先提出了基于時間窗的前瞻（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)通過預先計劃Agent之間未來可能發(fā)生的交互，得以對Agent行為事件按一定順序進行調度。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，設計了一種基于仲裁中間件的ABS（Mediate-based and Agent-Based Simulation，MABS）仿真引擎，既提供了對重同步時間的預測，也為Agent與問題域行為邏輯無關的公共功能的實現(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MABS實體之間存在的交互數(shù)據和報文數(shù)據的交換，提出了基于空間和基于謂詞邏輯的方法分

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

8、采用模型驅動方法建立仿真模型，使用基于Agent的模型作為平臺無關模型(Platform Independent Model，PIM），采用DEVS(Discrete Event System Specification）模型作為中間平臺相關模型（Platform Specific Model，PSM）。在PIM和PSM模型形式化描述的基礎上，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