本文關(guān)鍵詞：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，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(guó)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(zhēng)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)(Military Analytic Simulation for High Level Decision-Making,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(guó)國(guó)防和軍隊(duì)建設(shè)具有重要的理論和實(shí)踐意義。論文針對(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、MASHLDM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。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(1)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。(2)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 Simulation,DES)的混合仿真技術(shù)能夠在揭示戰(zhàn)爭(zhēng)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。(3)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。(4)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,研究了三種模型的映射過程,并設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于模型驅(qū)動(dòng)的MABS-DES模型開發(fā)工具用以支持MABS系統(tǒng)的快速構(gòu)建。(5)以一個(gè)假想作戰(zhàn)想定為例,介紹了本文研究成果在軍事分析評(píng)估仿真原型系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。結(jié)果表明,MABS仿真系統(tǒng)的總體性能優(yōu)于傳統(tǒng)的基于KD-HLA的大規(guī)模軍事分析仿真系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：高層決策 軍事分析仿真系統(tǒng) 基于Agent的建模與仿真 離散事件仿真 興趣管理 模型驅(qū)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：C934;TP391.9
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一章 緒論14-36
• 1.1 研究背景14-18
• 1.2 研究現(xiàn)狀18-29
• 1.2.1 軍事分析仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀19-24
• 1.2.2 基于Agent的建模與仿真的研究現(xiàn)狀24-26
• 1.2.3 基于Agent和離散事件建模與仿真的混合仿真研究現(xiàn)狀26-28
• 1.2.4 基于模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的仿真系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)的研究現(xiàn)狀28-29
• 1.3 問題的提出及研究的意義29-31
• 1.4 論文的主要工作31-36
• 1.4.1 研究思路31-32
• 1.4.2 主要貢獻(xiàn)32-34
• 1.4.3 組織結(jié)構(gòu)34-36
• 第二章 面向高層輔助決策支持的軍事分析仿真總體研究36-57
• 2.1 引言36
• 2.2 MASHLDM與相關(guān)概念的關(guān)系36-39
• 2.2.1 MASHLDM的概念36-38
• 2.2.2 決策分析與MASHLDM之間的關(guān)系38-39
• 2.3 MASHLDM系統(tǒng)開發(fā)的原則39-43
• 2.3.1 仿真軟件提出的要求39-40
• 2.3.2 決策支持提出的要求40-41
• 2.3.3 軍事應(yīng)用領(lǐng)域提出的要求41-43
• 2.4 MASHLDM的總體框架分析43-56
• 2.4.1 以軍事分析仿真引擎為核心的結(jié)構(gòu)框架43-46
• 2.4.2 C2 驅(qū)動(dòng)的模型設(shè)計(jì)思想46-50
• 2.4.3 模型驅(qū)動(dòng)的仿真系統(tǒng)開發(fā)和集成方法50-53
• 2.4.4 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型運(yùn)行方式53-56
• 2.5 本章小結(jié)56-57
• 第三章 基于仲裁中間件的MABS混合仿真引擎57-78
• 3.1 引言57-58
• 3.2 基本概念58-63
• 3.2.1 Agent行為模型58-59
• 3.2.2 時(shí)間機(jī)制與狀態(tài)同步機(jī)制59-63
• 3.3 相關(guān)研究與局限性63-64
• 3.4 基于仲裁中間件的MABS框架64-72
• 3.4.1 “sense-think-lookahead-act”行為模型64-68
• 3.4.2 MABS總體結(jié)構(gòu)68-70
• 3.4.3 感知仲裁器70-71
• 3.4.4 行為仲裁器71-72
• 3.5 性能評(píng)估72-77
• 3.5.1 理論分析72-74
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證74-77
• 3.6 本章小結(jié)77-78
• 第四章 MABS框架中的混合興趣管理及其優(yōu)化方法78-99
• 4.1 引言78
• 4.2 相關(guān)研究78-80
• 4.2.1 基于空間的興趣管理79-80
• 4.2.2 基于謂詞邏輯的興趣管理80
• 4.3 MABS中的混合興趣管理方法80-83
• 4.3.1 基于傳感器探測(cè)行為的興趣管理81-82
• 4.3.2 基于實(shí)體通信行為的興趣管理82-83
• 4.4 感知仲裁器的優(yōu)化83-98
• 4.4.1 動(dòng)態(tài)相交檢測(cè)84-87
• 4.4.2 感知仲裁器的優(yōu)化方法87-98
• 4.5 本章小結(jié)98-99
• 第五章 基于MDA的MABS-DES模型開發(fā)和集成99-125
• 5.1 相關(guān)研究與局限性99-104
• 5.1.1 模型變換99-101
• 5.1.2 建模方法101-104
• 5.2 軍事分析仿真系統(tǒng)中的模型變換104-116
• 5.2.1 Agent模型到DEVS模型的映射104-109
• 5.2.2 DEVS模型到MABS-DES模型的映射109-112
• 5.2.3 DEVS模型到聯(lián)邦成員BOM組件模型的映射112-116
• 5.3 基于MDA的仿真模型想定實(shí)例——KD-ModelEditor116-123
• 5.3.1 MABS-DES原子組件模型的開發(fā)與集成117-120
• 5.3.2 原子組件模型開發(fā)與集成方法的原型實(shí)現(xiàn)120-123
• 5.4 本章小結(jié)123-125
• 第六章 基于MABS的軍事分析仿真原型系統(tǒng)及實(shí)例研究125-138
• 6.1 MABS軍事分析仿真原型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)125-126
• 6.2 基于MABS的XX防空系統(tǒng)實(shí)例研究126-137
• 6.2.1 XX防空作戰(zhàn)想定126
• 6.2.2 模型的建立126-136
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)136-137
• 6.3 本章小結(jié)137-138
• 第七章 總結(jié)與展望138-142
• 7.1 論文工作總結(jié)138-140
• 7.2 未來工作展望140-142
• 致謝142-143
• 參考文獻(xiàn)143-155
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果155
• 作者在學(xué)習(xí)期間參加的科研工作155-156
• 作者在學(xué)習(xí)期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)156-157
• 附錄A 縮略詞157-159
• 附錄B MABS前瞻算法159-160
• 附錄C 基于動(dòng)態(tài)四叉樹的興趣管理算法160-161

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  本文關(guān)鍵詞：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，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：471295