分布交互式仿真的发展历程和趋势

作者：许晓飞 袁杰 曹亮

来源：《科技资讯》 2013年第28期

许晓飞1 袁杰2 曹亮3

(1.海军装备部军械保障部 北京 100081; 2.海军装备部军械保障部 北京 100081;3.海军驻洛阳地区航空军事代表室 河南洛阳 471009)

摘 要:21世纪信息时代,武器装备、作战方式和手段与以往相比都发生了日新月异的变化。利用系统分析方法和建模与仿真技术,建立装备应用研究实验室,评估武器装备作战效能,研究和演示验证装备作战使用,优化武器装备使用方案,探索新的作战思想和方法,已成为各国装备发展与应用的必然趋势。

关键词:分布式交互 仿真 发展趋势

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)10(a)-0018-02

1 总体发展历程

分布式交互式仿真的发展历程[1～2]如图1所示。

HLA框架已成为分布式交互仿真的主流技术,但随着互联网Internet、Web/Web Service、网格计算(Grid computing)等网络技术的发展,其应用模式和技术内涵得到不断的丰富和扩展。

2 发展中遇到的问题

随着Agent理论的逐渐成熟、Agent开发平台的逐渐应用于实际的开发,Agent技术在作战仿真的应用领域也逐渐展开,在国外已成功的应用于一些大型复杂的作战仿真系统,在国内,很多科研院所对Agent应用于作战仿真的理论进行了比较深入的研究,并开发了一些面向Agent的仿真平台,但还没有成熟的大型的面向Agent的作战仿真系统,尤其是Agent应用于装备作战仿真,在理论、建模和软件技术等方面都有很多问题亟待解决。

(1)作战Agent微观理论还有待创新和完善。经典的BDI模型和VSK模型应用于装备作战仿真存在诸多的问题:传统Agent模型没有显式的描述作战Agent的命令特性,因而无法体现作战主体上下级的强制性和等级特性。BDM模型采用命令所承载的内容“任务”代替传统模型的意图,体现了作战Agent的强制性,但是,使得作战Agent自身的自治性弱化甚至丧失。半自治作战

Agent体现了作战主体强制性和自治性相结合的特点,但现在还没有一套完整严谨的模型体系对其进行描述。因此,如何结合传统Agent的微观模型,建立一个作战Agent微观模型体系,既体现作战主体的强制性又体现其自治性,是Agent技术应用于装备作战仿真的理论基础。

(2)作战Agent协作模型体系有待进一步研究和完善。装备作战仿真中,作战主体的协作应重点体现上下级的指挥控制关系,目前,很多学者主要从联合意图或联合任务出发,建立作战Agents之间的协作模型,但对命令类型和对命令承诺的类型研究较少,还没有形成一套完整的命令机制下作战Agents之间的协作体系。因此,如何从作战命令和对命令的承诺类型出发,从协作框架、协作协议、协作约束和协作模型的数学描述等方面建立命令机制下作战Agents之间的协作体系值得研究。

(3)面向Agent的仿真建模技术有待进一步的研究。面向Agent的建模技术已比较成熟完善,尤其是面向Agent的软件设计方法,已形成一系列的相关理论和方法,有某些方面已经逐渐取代面向对象的分析方法。虽然一些学者直接将上述建模方法应用于面向Agent的装备作战仿真建模,但是由于上述方法基于不同的知识和技术背景,采用了不同的建模语言和过程支持Agent系统的开发,因而具有不同的适用范围,对装备作战仿真中特有的元素(如作战情景、指挥命令关系、作战规则、作战规划等)没有显式的提供相关的抽象和描述方法。因此,如何结合现有经典的建模理论,引入装备作战仿真中所特有的核心概念,形成一套行之有效的建模方法,并开发相关的建模工具已成为装备作战仿真领域的热点问题之一。

(4)面向Agent的装备作战仿真应用系统的运行与解决方案有待在实践中总结和提炼。目前,国内成熟的面向Agent技术的装备作战仿真系统比较少,因此,在具体的软件实现技术上,有待进一步的探索。在装备作战仿真领域,一种新的技术要想立足和发展,一个不可逃避的问题就是对历史仿真资源的重用、对经典仿真框架的兼容或支持。面向Agent的装备作战仿真系统如何支持HLA框架也是研究的一个重点。另一方面,作为装备作战仿真系统的软件单元:Agent组件的内部结构、实现方法、系统装配等都有待于在实践的过程中进一步探索和研究。

3 重点发展方向

(1)研究命令机制下作战Agent的相关微观模型。将作战主体的任务显式的纳入其思维状态,同时,保留经典Agent模型的意图模型,使得作战Agent既体现上下级之间的强制关系又体现自身的自治特性。通过计算机数理逻辑,建立作战Agent语义、语法和相关的公理体系,为Agent技术在装备作战仿真中的应用提供理论基础。

(2)研究命令机制下作战Agents之间的协作模型。从命令强度和命令执行方式的类型及特点出发,以Agents协作模型的公共描述框架为基础,分别研究不同类型的协作模型的协作协议、协作约束及其形式化的定义,建立命令机制下多Agent协作模型体系,为装备作战仿真中上下级主体之间的交互协作分析提供理论基础。

(3)研究面向Agent的作战仿真建模方法。以命令机制下的作战Agent微观模型和协作模型为基础,从面向Agent的仿真建模的目标和内容出发,设计面向Agent的仿真建模的基本框架,结合传统的建模方法,从仿真建模的不同阶段研究相关的建模流程和建模活动,为作战Agent和作战Agent系统的设计提供一套可操作性强的建模方法,提高仿真建模的可跟踪性和可维护性。同时,通过实践设计开发面向Agent的辅助建模软件,使所研究的建模方法能真正应用到面向Agent的装备作战仿真系统的开发,从而提高系统的开发效率。

(4)研究面向Agent的装备作战仿真应用系统的解决方案。以HLA作为仿真运行的基本环境,设计在该环境下仿真应用系统的解决方案;探讨实现KQML与RTI的兼容方法;重点研究组件化的系统开发与集成方案,包括Agent组件的内部结构、实现方法、组装方法及系统装配等等。通过

解决方案的研究,探索一条在HLA环境下面向Agent的装备作战仿真应用系统开发与集成思路,推动Agent技术在装备作战仿真中的实践应用。

参考文献

[1]罗批.基于Agent构建战争系统复杂模型方法的研究[D].北京:国防大学训练模拟中心,2004.

[2]Dignum F,Morley D,Sonenberg E, Cavendon L.Towards socially sophisticated BDI agents.In:Durfee EH,ed. Proc.of the 4th Int’l Conf[M].on Multi-Agent Systems.Washington:IEEE Computer Society,2000:111-118.