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基于多Agent的计算机生成兵力建模与仿真

尹全军  
【摘要】: 作战仿真作为人们认识和学习战争的重要手段和方法,在各层次的分析、训练以及测试与评估中发挥着越来越重要的作用,是快速提高部队战斗力、提升国防和军队建设水平的重要技术途径之一。计算机生成兵力(Computer Generated Force,CGF)是作战仿真领域的重要研究内容,具有广泛的理论意义和应用价值,是当前建模与仿真领域极具挑战性的研究方向,也是我国作战仿真需要重点突破的领域之一。 CGF系统是对特殊人类社会系统的模拟,而多Agent系统具有对人类社会系统自然的描述能力。论文基于多Agent理论和方法研究CGF建模与仿真,提出了基于多Agent的CGF建模与仿真方法。围绕这一中心论题,论文从CGF Agent个体模型、社会模型和工程实践三个方面对相关理论和方法进行了系统的研究。提出了通用的CGF Agent体系结构,以及基于BDI逻辑的认知模型结构;基于区间时序逻辑对分枝时序逻辑认知模型进行了扩展,能够支持以组合方式进行行为模型的设计和开发;建立了基于多Agent的CGF组织模型,以及多种协调机制相结合的CGF Agent协作模型;设计并实现了基于KQML和HLA/RTI的CGF Agent仿真环境;设计并实现了基于多Agent的陆军分队战术指挥训练系统: 论文首先分析了CGF建模的重要性和复杂性,深入探讨了Agent和多Agent系统的概念及其特点,为后续理论和方法研究提供高层概念视图和技术参考依据。 在CGF Agent个体模型研究层次,论文重点针对体系结构和认知模型两个问题展开研究。首先深入探讨了作战仿真系统的模型组成以及它们之间的关系,并在此基础上分析了CGF Agent所需的各种功能组件和行为模式。然后,结合已有的Agent体系结构,提出了CGF Agent混合体系结构。该体系结构充分考虑了通用性的需求,包含了各种通用的功能组件,能够支持反应式和慎思式两种行为模式。反应模块处理战场实体的快速反应行为和例行行为,而高级的认知行为则在慎思模块进行处理,从而兼顾了CGF模型对运行效率和高级智能行为的需求。 CGF Agent的认知模型是实现其拟人化智能行为的关键。论文深入研究了Agent的意向观点和可能世界语义,研究了基于BDI理论的Agent认知模型,描述了BDI逻辑中信念、目标、意图等心智态度的语义以及它们之间的逻辑关系。在此基础上提出了基于BDI的CGF Agent逻辑模型概念结构。为了能够直观、有效地支持行为模型的组合和规划的表示,论文基于区间时序逻辑对分枝时序逻辑认知模型进行了扩展,实现了对分枝时序逻辑中组合动作和规划中并行动作时序约束的描述。 在CGF Agent社会模型研究层次,论文在组织模型、行为协调和通信等方面进行了深入研究。论文基于组织的观点研究了CGF的建模与仿真问题,改进了原有的CGF实体孤立的建模方法,建立了CGF Agent的组织模型。论文将CGF的指挥控制过程模型作为Agent组织的行为协调过程进行研究,提出了多种协调与协作方法相结合的CGF


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