CN113158430B - 一种高效的在线行为建模作战仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的在线行为建模作战仿真方法，包括以下步骤：S1、设计行为规则库，定义并实现对应的变量和函数；S2、对行为规则库创建初始行为规则表；S3、实例化个体行为规则表，生成行为规则文件；S4、在每个仿真节拍通过遍历行为规则文件在线构建行为模型，引入更新标志位提高建模效率。本发明通过构建在线行为模型，解决传统作战仿真依赖想定文件驱动的问题，降低仿真运行前仿真想定拟制复杂度；本发明通过在线编辑行为规则，解决传统作战行为控制规则不可实时调整的问题，增加作战行为模型的灵活性，提高作战仿真过程的智能性、多变性和逼真性；本发明通过引入状态更新标志位，大幅提高行为模型推理决策效率。

Description

一种高效的在线行为建模作战仿真方法

技术领域

本发明属于计算机仿真技术领域，具体涉及一种高效的在线行为建模作战仿真方法。

背景技术

传统作战仿真系统的自动化完全依靠仿真想定设计进行驱动，仿真模型本身没有任何自主决策和控制能力，随着现代作战的复杂化和体系化，自顶向下的仿真想定设计和人机交互变得异常复杂，对用户来说使用过于繁琐，也很难模拟复杂的作战行为和作战过程。

为提高仿真过程的自动化和智能性，有人提出对作战行为进行建模，作战行为主要包括作战装备的自主行为和与人工的交互行为，装备实体或者指挥员从作战环境中获取战场态势，基于装备运用规则以及指挥员知识、经验和决策能力，通过装备处理器或者人脑分析计算生成决策结论和装备控制指令，从而形成作战行动和作战过程。由于作战行为大量的不确定因素，因此很难为作战行为建立确切的数学模型，而传统的非在线仿真模型一旦建立好模型，其控制条件就是固定的，无法体现出实际作战过程的活动高度的复杂性、频繁变化的动态性和强烈的对抗性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种高效的在线行为建模作战仿真方法解决了无法体现出实际作战过程的活动高度的复杂性、频繁变化的动态性和强烈的对抗性的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种高效的在线行为建模作战仿真方法，包括以下步骤：

S1、设计行为规则库，定义并实现对应的变量和函数；

S2、对行为规则库创建初始行为规则表；

S3、实例化个体行为规则表，生成行为规则文件；

S4、在每个仿真节拍通过遍历行为规则文件在线构建行为模型，引入更新标志位提高建模效率。

进一步地：所述步骤S1中行为规则库包括装备的状态库、消息库、条件库和动作库。

进一步地：所述步骤S2中行为规则的表达式为<RuleID，RuleType，IsUpdate，Priority，State，If[Trigger，Oprerate，Condition]，Action，NextState>，其中：

RuleID：代表规则编号，便于管理和追溯；

RuleType：代表规则类型，包括平台机动规则、组网协同规则、预警探测规则、火力攻击规则、电子对抗规则，通过对规则类型划分，更方便规则管理和查找；

IsUpdate：代表当前仿真节拍中本条规则产生更新，是实现高效在线行为建模的关键要素；

Priority：用于规定在同一时刻不同规则执行的优先级，1-3级，级别越高优先级越低；

State：表示实体当前状态，对于规则推理需要知道当时的自身情况，才能选择正确的规则；

If：表示规则的逻辑推理计算，包括Trigger，Oprerate，Condition，分别表示规则的触发消息名称、触发消息值、运算关系、条件名称、条件值，用来描述规则逻辑推理的上下文，即判断消息值与条件值是否满足逻辑运算；

Action：此条规则在State和If的约束下得到的行动结论及对应的行动指令，并通过装备模型反应为实体具体的行动；

NextState：表示实体执行此行动后的下一个状态。

进一步地：所述步骤S3具体为：在仿真开始运行后，仿真模型被实例化，根据初始行为规则表生成实例化个体行为规则XML文件，并在仿真过程中，对规则XML文件进行在线操作。

进一步地：所述在线操作包括增加、删除和修改作战规则及其要素。

进一步地：所述步骤S4的具体步骤为：

S41、根据仿真态势信息，更新当前状态对应规则的Trigger值，若是发送更新，则将IsChanged置为True；

S42、遍历表的每一行，遍历时按照优先级从低到高遍历，为提高执行效率，只对IsChanged为True的规则进行判断；判断当前状态是否为State对应状态，如果满足则进行If逻辑判断，判断Trigger和Variable是否满足运算关系；遍历后将IsChanged置为False；

S43、当Trigger和Variable满足运算关系时，根据该条规则的Action内容，更新行为决策内容并控制对应的装备仿真模型。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过构建在线行为模型，解决传统作战仿真依赖想定文件驱动的问题，降低仿真运行前仿真想定拟制复杂度；

(2)本发明通过在线编辑行为规则，解决传统作战行为控制规则不可实时调整的问题，增加作战行为模型的灵活性，提高作战仿真过程的智能性、多变性和逼真性；

(3)本发明通过引入状态更新标志位，大幅提高行为模型推理决策效率。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

行为模型的建模思路是根据任务数据和战场敌我作战态势，基于行为规则库对行为执行条件进行逻辑推理和判断，生成行为决策结论和行为控制指令。行为规则是根据战术条令、协同策略、专家知识、作战经验等对作战行动因果关系的总结和描述，规则条件是决策的满足前提，得出的结论则是决策得出的实体的动作。当外界环境的变化满足决策条件时，就会激发一条规则从而根据规则做出相应的实体动作。

本发明设计一种高效的在线行为建模作战仿真方法，支持在仿真过程中在线设置行为规则并实时构建行为模型，并通过引入更新标志位，提高在线建模效率。在线行为建模的行为规则文件独立于仿真系统，可在仿真运行过程中对规则进行增加、删除、修改、排序等操作，并实时影响作战仿真行动和作战仿真过程。在线行为建模的流程如下：

如图1所示，一种高效的在线行为建模作战仿真方法，包括以下步骤：

S1、设计行为规则库，定义并实现对应的变量和函数；首先设计装备的状态库、消息库、条件库、动作库，通过代码开发，定义并实现各库的变量、函数的执行程序。

S2、对行为规则库创建初始行为规则表；通过组合特定状态、消息、条件和动作，拟制装备通用行为规则。本发明设计一种10元组作战行为规则表达式<RuleID，RuleType，IsUpdate，Priority，State，If[Trigger，Oprerate，Condition]，Action，NextState>，其中：

1)RuleID：代表规则编号，便于管理和追溯；

2)RuleType：代表规则类型，包括平台机动规则、组网协同规则、预警探测规则、火力攻击规则、电子对抗规则等等，通过对规则类型划分，更方便规则管理和查找；

3)IsUpdate：代表当前仿真节拍中本条规则产生更新，是实现高效在线行为建模的关键要素；

4)Priority：用于规定在同一时刻不同规则执行的优先级，1-3级，级别越高优先级越低；

5)State：表示实体当前状态，对于规则推理需要知道当时的自身情况，才能选择正确的规则；

6)If：表示规则的逻辑推理计算，包括Trigger，Oprerate，Condition，分别表示规则的触发消息名称、触发消息值、运算关系、条件名称、条件值，用来描述规则逻辑推理的上下文，即判断消息值与条件值是否满足逻辑运算；

7)Action：此条规则在State和If的约束下得到的行动结论及对应的行动指令，并通过装备模型反应为实体具体的行动；

8)NextState：表示实体执行此行动后的下一个状态。

S3、实例化个体行为规则表，生成行为规则文件；

1)仿真开始运行后，仿真模型被实例化，同时根据初始行为规则表生成实例化个体行为规则XML文件；

2)在仿真过程中，支持在线对行为规则XML文件进行操作，包括增加、删除和修改作战规则及其要素。

S4、在每个仿真节拍通过遍历行为规则文件在线构建行为模型，引入更新标志位提高建模效率。

1)条件映射：根据仿真态势信息，更新当前状态对应规则的Trigger值，如果发生更新，则IsChanged置为True。

2)逻辑推理：遍历表的每一行，遍历时按照优先级从低到高遍历，为提高执行效率，只对IsChanged为True的规则进行判断。首先判断当前状态是否为State对应状态，如果满足则进行If逻辑判断，判断Trigger和Variable是否满足运算关系。遍历后IsChanged置为False。

3)行为决策：如果运算关系成立，则根据该条规则的Action内容，更新行为决策内容并控制对应的装备仿真模型。

在本发明的一个实施例中，通过飞机平台机动行为进行在线行为建模实例说明本文中的计算方法。

a)首先，设计飞机平台机动行为规则库，通过代码开发，定义并实现各变量和函数的执行程序。

状态库(State)：等待起飞、巡飞、返航、降落；

消息库(Trigger)：仿真时间、实体位置、与威胁距离；

条件库(Condition)：时间值、位置值、距离值；

动作库(Action)：起飞、转弯、掉头、加速、减速、拉升、下降。

b)基于飞机平台机动行为规则库，创建初始行为规则表，如表1所示。

表1飞机平台机动行为初始规则表

c)仿真开始运行，实例化个体行为规则表，并支持对实例化规则表进行在线编辑。

1)在仿真运行过程中，修改已有行为规则，当仿真时间等于20时飞机起飞，如表2所示。

表2修改后的平台个体行为规则表

2)在仿真运行过程中，增加行为规则，当平台位置等于(120，23，5000)时飞机加速，如表3所示。

表3增加后的平台个体行为规则表

d)通过遍历行为规则文件在线构建行为模型，如表4所示，从而实现仿真过程实时按照修改后的规则进行行为控制。每个仿真节拍，首先根据仿真态势信息更新Trigger值和IsUpdate状态，然后只遍历行为规则表并执行IsUpdate＝True的规则，从而实现高效的在线行为建模。

表4某一仿真节拍的平台个体行为规则表

本发明通过构建在线行为模型，解决传统作战仿真依赖想定文件驱动的问题，降低仿真运行前仿真想定拟制复杂度；

本发明通过在线编辑行为规则，解决传统作战行为控制规则不可实时调整的问题，增加作战行为模型的灵活性，提高作战仿真过程的智能性、多变性和逼真性；

本发明通过引入状态更新标志位，大幅提高行为模型推理决策效率。

Claims (4)

1.一种高效的在线行为建模作战仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设计行为规则库，定义并实现对应的变量和函数；

S2、对行为规则库创建初始行为规则表；

所述步骤S2中行为规则的表达式为<RuleID，RuleType，IsUpdate，Priority，State，If[Trigger，Oprerate，Condition]，Action，NextState>，其中：

RuleID：代表规则编号，便于管理和追溯；

RuleType：代表规则类型，包括平台机动规则、组网协同规则、预警探测规则、火力攻击规则、电子对抗规则，通过对规则类型划分，更方便规则管理和查找；

IsUpdate：代表当前仿真节拍中本条规则产生更新，是实现高效在线行为建模的关键要素；

Priority：用于规定在同一时刻不同规则执行的优先级，1-3级，级别越高优先级越低；

State：表示实体当前状态，对于规则推理需要知道当时的自身情况，才能选择正确的规则；

If：表示规则的逻辑推理计算，包括Trigger，Oprerate，Condition，分别表示规则的触发消息名称、触发消息值、运算关系、条件名称、条件值，用来描述规则逻辑推理的上下文，即判断消息值与条件值是否满足逻辑运算；

Action：此条规则在State和If的约束下得到的行动结论及对应的行动指令，并通过装备模型反应为实体具体的行动；

NextState：表示实体执行此行动后的下一个状态；

S3、实例化个体行为规则表，生成行为规则文件；

所述步骤S3具体为：在仿真开始运行后，仿真模型被实例化，根据初始行为规则表生成实例化个体行为规则XML文件，并在仿真过程中，对规则XML文件进行在线操作；

S4、在每个仿真节拍通过遍历行为规则文件在线构建行为模型，引入更新标志位提高建模效率。

2.根据权利要求1所述的高效的在线行为建模作战仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中行为规则库包括装备的状态库、消息库、条件库和动作库。

3.根据权利要求1所述的高效的在线行为建模作战仿真方法，其特征在于，所述在线操作包括增加、删除和修改作战规则及其要素。

4.根据权利要求1所述的高效的在线行为建模作战仿真方法，其特征在于，所述步骤S4的具体步骤为：

S41、根据仿真态势信息，更新当前状态对应规则的Trigger值，若是发生更新，则将IsChanged置为True；

S42、遍历表的每一行，遍历时按照优先级从低到高遍历，为提高执行效率，只对IsChanged为True的规则进行判断；判断当前状态是否为State对应状态，如果满足则进行If逻辑判断，判断Trigger和Variable是否满足运算关系；遍历后将IsChanged置为False；

S43、当Trigger和Variable满足运算关系时，根据该条规则的Action内容，更新行为决策内容并控制对应的装备仿真模型。

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