本文關(guān)鍵詞：FPS游戲中多智能體決策模型研究

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【摘要】：游戲行業(yè)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的速度很快，年產(chǎn)值已經(jīng)超過(guò)影視娛樂(lè)行業(yè)。游戲人工智能開(kāi)始變得和圖形、聲效一樣成了游戲設(shè)計(jì)中十分重要的部分。特別是在FPS游戲中，如果智能的非玩家角色NPC（包括敵方單位，我方單位以及中立單位）在游戲環(huán)境中獲取信息，感知周圍環(huán)境的變化，并做出合理的決策和響應(yīng)，和玩家協(xié)作或者對(duì)抗，能極大的提升玩家的體驗(yàn)。 傳統(tǒng)的FPS游戲中會(huì)有多個(gè)智能體NPC存在于游戲場(chǎng)景中，但是它們往往是單獨(dú)行動(dòng)，沒(méi)有智能體間的合作，不符合實(shí)際的情況。另外，在傳統(tǒng)FPS游戲中玩家Player只是一個(gè)參與者，而非指揮者�；谝酝逆I盤(pán)或者搖桿的人機(jī)交互方式，玩家很難像真實(shí)環(huán)境中那樣通過(guò)語(yǔ)音或者動(dòng)作指令指揮虛擬隊(duì)友在游戲場(chǎng)景中進(jìn)行戰(zhàn)斗，也很難控制玩家的替身在游戲場(chǎng)景中移動(dòng)。本文針對(duì)多虛擬角色的FPS游戲中的多智能體決策模型展開(kāi)研究，通過(guò)建立新的多智能體AI模型，支持游戲中虛擬角色之間以及與玩家之間的配合協(xié)作及交互控制。 論文主要的研究工作和研究成果包括： （1）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的多智能體層級(jí)決策模型。該模型使用了層級(jí)AI架構(gòu)設(shè)計(jì)，將多智能體進(jìn)行層級(jí)組織。在每一層上都可以使用有限狀態(tài)機(jī)的方法進(jìn)行自主的行為選擇。信息收集的過(guò)程自下而上，簡(jiǎn)單有效，而決策自上而下，方便集中控制。上一層決策，通過(guò)改變下一層單位的狀態(tài)來(lái)執(zhí)行。 （2）設(shè)計(jì)了一套滿足語(yǔ)義的玩家語(yǔ)音和動(dòng)作指令解譯和執(zhí)行方法。指令處理過(guò)程分為指令合成、指令包裝、指令消息傳遞、指令翻譯和指令執(zhí)行五個(gè)環(huán)節(jié)。論文研究工作針對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)中所碰到的問(wèn)題都提出并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的解決方案。 （3）在以上工作的基礎(chǔ)上，，提出了一套支持指令控制的多智能體層級(jí)決策模型。該模型支持經(jīng)過(guò)解譯的玩家指令經(jīng)由分隊(duì)Team層流向單兵，最終通過(guò)切換單兵狀態(tài)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)于虛擬角色的實(shí)時(shí)指令控制，使得指令控制和多智能體層級(jí)決策模型在架構(gòu)上的達(dá)到統(tǒng)一。 （4）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了易于復(fù)用和擴(kuò)展的智能體初始化方法。結(jié)合Unity3D游戲引擎的特性，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了使用XML配置文件的方法來(lái)初始化每一層智能組織的腳本控制組件以及每一層的有限狀態(tài)機(jī)。該方法支持通過(guò)改變XML配置文件中的腳本控制組件的配置，擴(kuò)展出新的智能單位。該方法支持通過(guò)改變XML配置文件中的有限狀態(tài)機(jī)的配置，擴(kuò)展出智能體新的決策策略。該方法使得腳本控制組件和有限狀態(tài)機(jī)中的狀態(tài)在最大程度上得到了復(fù)用。 （5）通過(guò)在游戲中的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用測(cè)試，驗(yàn)證了支持指令控制的層級(jí)多智能體決策模型的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，決策模型能正確合理的驅(qū)動(dòng)多個(gè)虛擬角色，表現(xiàn)出一定的智能體之間的合作，同時(shí)指令控制準(zhǔn)確無(wú)誤。整體AI運(yùn)行穩(wěn)定，CPU時(shí)間耗用低于16%。
【關(guān)鍵詞】：游戲人工智能 FPS 指令控制 有限狀態(tài)機(jī) Unity3D XML
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP18
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究背景和意義9-11
• 1.2 研究?jī)?nèi)容11-12
• 1.3 本文的組織結(jié)構(gòu)12-13
• 第二章 支持指令控制的層級(jí)多智能體決策模型設(shè)計(jì)13-22
• 2.1 FPS 游戲需求分析13-16
• 2.1.1 自然人機(jī)交互設(shè)計(jì)13-14
• 2.1.2 游戲的基本規(guī)則設(shè)計(jì)14-15
• 2.1.3 游戲中虛擬角色的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15-16
• 2.2 多虛擬角色游戲中 AI 的設(shè)計(jì)思路16-17
• 2.3 多智能體的層級(jí)決策模型17-19
• 2.3.1 單兵 AI 架構(gòu)設(shè)計(jì)17-18
• 2.3.2 多智能體的層級(jí)決策模型18-19
• 2.4 指令控制的設(shè)計(jì)19-20
• 2.4.1 系統(tǒng)需求19
• 2.4.2 架構(gòu)的設(shè)計(jì)19-20
• 2.5 支持指令控制的層級(jí)多智能體決策模型總體設(shè)計(jì)20-21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 第三章 狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的層級(jí)多智能體決策實(shí)現(xiàn)22-38
• 3.1 單智能體的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)22-27
• 3.1.1 功能設(shè)計(jì)22-24
• 3.1.2 基于 Unity3D 引擎的開(kāi)發(fā)24-25
• 3.1.3 實(shí)現(xiàn)方法-可復(fù)用的腳本組件25-27
• 3.2 多智能體-決策的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)27-37
• 3.2.1 有限狀態(tài)機(jī)的原理27-29
• 3.2.2 常用的有限狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)29-31
• 3.2.3 多智能體的層級(jí)組織以及 XML 初始化31-32
• 3.2.4 團(tuán)隊(duì)-分隊(duì)-單兵有限狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)32-35
• 3.2.5 團(tuán)隊(duì)-分隊(duì)-單兵的有限狀態(tài)機(jī)分析以及 XML 初始化35-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第四章 指令控制的實(shí)現(xiàn)38-54
• 4.1 控制指令38-40
• 4.1.1 指令的來(lái)源38-39
• 4.1.2 指令的類別39
• 4.1.3 游戲中實(shí)現(xiàn)的指令39-40
• 4.2 指令處理流程40-42
• 4.3 指令合成42-46
• 4.3.1 設(shè)計(jì)思路42
• 4.3.2 指令相關(guān)類的設(shè)計(jì)42-43
• 4.3.3 指令合成的算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)43-46
• 4.4 指令的包裝和指令消息傳遞46-47
• 4.4.1 問(wèn)題分析46
• 4.4.2 指令包裝和在消息系統(tǒng)中傳遞的實(shí)現(xiàn)46-47
• 4.5 指令翻譯47-52
• 4.5.1 問(wèn)題分析47
• 4.5.2 指令執(zhí)行行為的翻譯47-50
• 4.5.3 指令執(zhí)行參數(shù)的翻譯50-52
• 4.6 指令執(zhí)行52-53
• 4.6.1 問(wèn)題分析52
• 4.6.2 指令執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)52-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 第五章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析54-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境54-55
• 5.2 游戲應(yīng)用55-56
• 5.3 決策系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)56-59
• 5.4 指令控制的實(shí)驗(yàn)59-63
• 5.4.1 對(duì)我方隊(duì)員的指揮59-61
• 5.4.2 對(duì)替身的操控61-63
• 5.5 AI 運(yùn)行效率63-65
• 5.5.1 硬件和軟件平臺(tái)63
• 5.5.2 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)幀率63-64
• 5.5.3 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)主要模塊的穩(wěn)定性64
• 5.5.4 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí) AI 模塊的時(shí)間占用64-65
• 5.6 本章小結(jié)65-66
• 第六章 工作總結(jié)與展望66-68
• 6.1 本文工作總結(jié)66-67
• 6.2 進(jìn)一步的工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文72-74
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72
• 在學(xué)期間參加完成的項(xiàng)目72-74

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5 本版編輯 胡勇 山東黃河?xùn)|平湖管理局 注冊(cè)一級(jí)建造師（水利水電） 龐亞斌 整理;信息技術(shù) 推進(jìn)數(shù)字化施工管理[N];中國(guó)水利報(bào);2006年

6 本報(bào)記者　　李　磊　　特約通訊員　徐有智;大學(xué)，是創(chuàng)新的所在[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2003年

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8 趙s

本文編號(hào)：923607