CN113779810A - 陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统及仿真控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统及仿真控制方法，涉及陆军训练模拟技术领域，为决策点及仿真模型的开发提供统一框架。该系统能够驱动经过预先规划的决策点，代理指挥员进行态势判断、指令生成和下达，完成对方案的自动仿真；提供了支持决策点和其它仿真模型一体化开发和运行的仿真基础环境，具有任务解析、指令发布、模型调度、态势监控、仿真控制等功能；构成了指挥决策、行动仿真、态势生成、态势判断的往复循环，具有复杂对抗场景的仿真支持能力，为战斗方案仿真实验决策控制提供了新的支撑手段。该系统是在无人干预下能够连续自动运行的仿真实验决策控制引擎，实现了陆军合同战斗方案仿真实验的自动化决策控制。

Description

陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统及仿真控制方法

技术领域

本发明涉及陆军训练模拟技术领域，具体涉及陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统及仿真控制方法。

背景技术

陆军合同战斗方案仿真实验是指：实验者事先将双方的作战条件和实验方案输入仿真系统，系统能决策控制作战过程仿真，输出仿真结果数据，整个仿真运行期间不需要人的干预。

实现自动进行仿真面临的主要困难在于需要不断地根据战场态势变化，自动产生驱动对抗双方或多方实体的行动指令，通过仿真模型模拟作战行动和效果，从而不断改变战场态势，其中自动产生指令的本质是模拟指挥员的决策控制行为。

目前，模拟指挥员决策主要采用有限状态机、专家系统、基于Agent建模以及结合案例、贝叶斯方法的混合式建模等技术方法技术进行指挥控制建模，源于作战过程的高度对抗性、不确定性和复杂性以及人的思维和行为的复杂性，在战役和合同战术层次上模拟指挥人员的指挥决策，尚未有根本性的突破。虽然基于深度学习的人工智能技术取得了快速发展，在棋类游戏中战胜了人类顶尖选手，但由于产生战役战术决策的大样本量和可解释性等原因，深度学习技术还不能完全解决模拟指挥员的智能决策行为。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统及仿真控制方法，能够为决策点及仿真模型的开发提供统一框架，为决策点和仿真模型的自动协同运行提供基础环境，以支持陆军合同战斗方案仿真实验在无人干预条件下的连续自动运行。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，该系统为三层融合式决策控制引擎架构，包括监控分析层、决策评估层和仿真控制层；三个层次之间既相互独立又相互支撑。

监控分析层具有基于事件的监控器和基于规则的分析器，为基于仿真事件对作战进程实施监控与分析提供支撑。

基于事件的监控器，用于进行监控例程注册、例程分类管理以及事件触发调度；监控例程注册，用于注册其所关注的仿真时间；例程分类管理用于将不同类型监控例程按照其所关注的仿真事件进行分类管理，以提供事件触发过程中的例程调度效率；事件触发调度，用于通知监控例程某类特定的仿真事件已经发生，可以执行后继处理过程。

基于规则的分析器通过规范化的标准接口，将指挥员的决策规则描述为一系列规则算子，并支持通过语句和模块按照一定方式组合构成规则算子的复杂决策条件，支持将基本决策规则以类似于自然语言的方式进行灵活组合为决策条件；其中每一个规则算子在仿真过程中表现为一个监控例程，每个监控例程向基于事件的监控器注册其所关注的仿真事件。

决策评估层具有基于决策点的评估器、基于任务规划的解析器和基于实体任务的发布器。

基于决策点的评估器是一系列决策点模型构成的逻辑组合，每个决策点模型表现为由一系列规则算子按照一定方式组合构成的复杂决策条件，用于反映指挥员根据战场态势做出的指挥决策行为；每个决策点模型根据规则算子对仿真事件的监控分析结果，以及规则算子之间的逻辑运算结果，来判定指挥决策条件是否达成，同时对外提供了决策条件达成后的触发接口，其特点是能够将仿真事件监控与指挥决策条件进行融合，用于表现指挥决策的行为过程。

基于任务规划的解析器将决策点与预先规划的作战任务关联起来，用于在指挥决策行为发生时将一系列预先规划的作战任务解析为不同作战力量协同执行的作战任务，并支持将决策行为和具体作战任务进行关联，为基于指挥决策的预先任务规划及任务解析提供支持。

基于实体任务的发布器负责按照一定规范管理并适时发布作战力量需要执行的作战任务，支持实时或是延时按照指挥决策结果发布作战力量需要执行的作战任务。

仿真控制层，包括基于行为仿真的决策器和基于任务控制的仿真器。

基于行为仿真的决策器具有决策点注册服务、决策点管理服务以及决策点创建服务，通过决策点来仿真指挥员在作战过程中需要实施的指挥决策行为，将指挥决策行为表现为对仿真事件进行持续监测、评估分析，并适时发布一系列作战任务的决策点，支持在仿真控制层层表现指挥员决策行为。

基于任务控制的仿真器为作战仿真运行提供通用的时间服务、调度服务、事件服务、工厂服务、日志服务以及实体管理服务，并在此基础上，通过复合作战任务、作战任务管理以及作战计划管理，实现基于作战任务的仿真模型持续；其中，时间服务用于依一定比例按照天文时间持续推进作战时间；调度服务用于按照一定规范调度各类仿真事件及其监控例程；事件服务则用于记录仿真过程中产生的各类仿真事件存储于事件池、并适时触发仿真事件；工厂服务用于创建各类仿真运行时必要的软件运行模块；日志服务用于记录仿真运行期间发生的各种日志信息；实体管理服务则按照一定规则管理用于表现作战力量的作战实体。

在仿真运行初始阶段，想定加载器用于将表现决策点、作战力量初始部署位置，以及初始作战任务的各类数据加载到内容，并转交给决策点创建服务和实体管理服务，创建仿真初始运行所需的各类决策点模型和作战实体模型。

进一步地，监控分析层中，基于事件的监控器，以命名事件类型的方式管理指挥决策中需要关注的仿真事件类型，每一类型的仿真事件均具有一个全局唯一的标识名称；基于事件的监控器注册监控例程，并时刻监控相应类型仿真事件的发生，并以反射方式回调基于规则的分析器的事件处理接口，驱动分析器对发生的仿真事件进行分析处理。

基于事件的监控器的接口包括：事件槽接口、事件源接口、事件消费者管理接口以及事件提供者管理接口。

事件槽接口用于在特定类型仿真事件发生时，提供相应例程处理该类型仿真事件。

事件源接口，用于表现事件源，同时管理订购对应事件源的所有事件槽；当事件源发生时，事件源接口内部依次调用订购该事件源的所有事件槽，通知事件槽所关注的仿真事件已发生。

事件消费者管理接口，用来管理所有的事件槽，每个事件槽作为一个事件处理例程，对同一类型仿真事件进行响应。

事件提供者管理接口，用来管理所有的事件源。

进一步地，基于规则的分析器，具体为：

决策规则是对指挥员对作战过程的设计和预想是否发生所设定的判定条件，决策规则反映了指挥员在决策过程中对战场情况做出的判断，每个决策规则在仿真中表现为一类规则算子，每个规则算子在仿真实现中都具有规范化的接口设计，规则算子可以通过基本算子，以及语句、模块等组合成更为复杂的指挥决策条件，基于规则的分析器用于管理以上决策条件，为评估器判断分析战场情况，仿真指挥决策行为提供支撑。

决策规则对应的规则算子中包括条件表达式接口、语句接口、语句块接口、比较操作符及语句类型接口。

条件表达式接口是最基本的条件判定接口。

语句接口是对条件表达式的集成接口，语句接口是用于管理条件表达式的执行的接口。

语句块接口是语句的集合接口，用于管理由多个语句构成的语句集合。

比较操作符及语句类型接口是条件表达式的逻辑操作的集合接口。

进一步地，决策评估层中的基于决策点的评估器，其中的决策点实现为集成有决策条件的触发器，其中，决策条件来自于基于规则的分析器，由决策点集成，并为其提供执行所需的上下文信息；触发器在用于在决策条件达成后，按照规范化的方式进一步触发后继决策行为。

决策点具有以下属性或接口，为决策点执行提供支撑。

决策点标识：包括所属方，实验课题和实验方案编码和类别标识。

监测控制信息：开始或是结束监测的时间和可以触发的次数。

决策条件信息：决策条件和决策参数。

监测控制接口：开始监测接口和结束监测接口。

进一步地，基于任务规划的解析器的作用是在决策点中的决策条件达成后，用于获取一系列作战力量应执行的作战任务。

基于任务规划的解析器通过规范的任务解析接口，调用作战任务解析服务从数据化作战方案中获取预先设置的一系列作战任务。

解析器接口根据决策点的相关信息获取一组复合作战任务列表。

进一步地，基于行为仿真的决策器用于管理所有的决策点，并为决策点的注册和执行提供基本环境；基于行为仿真的决策器被实现为仿真器挂载的一个扩展服务组件，即决策点管理器，决策点管理器与仿真器连接，通过监测仿真器状态变化来启动和终止运行。

本发明还提供了陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统的仿真控制方法，采用陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，仿真控制方法包括如下流程：

步骤(1)采用数据化作战方案读取服务从数据化作战方案加载决策点、作战实体，以及初始作战任务等仿真初始数据信息。

步骤(2)创建决策点，向聚集于行为仿真的决策器注册决策点。

步骤(3)监测基于任务控制的仿真器的状态，当基于任务控制的仿真器进入启动状态后：

S1)基于行为仿真的决策器向已注册的每个决策点发送如下通知：基于任务控制的仿真器已经启动。

S2)每个决策点解析其内部决策条件，并向基于规则的分析器中注册决策条件。

S3)基于规则的分析器解析决策条件，获取构成决策条件的规则算子及其相互关系，而后依次给规则算子发送如下通知：基于任务控制的仿真器已经启动。

S4)规则算子向基于事件的监控器注册仿真事件处理例程，并启动仿真事件监测。

步骤(4)数据化作战方案读取服务依据数据化作战方案创建作战实体，并将初始作战任务赋予各个作战实体。

步骤(5)基于任务控制的仿真器离开启动状态，进入运行状态。

步骤(6)基于任务控制的仿真器向前推进仿真时间，并判断是否已达成仿真终止条件，如果已达成转入步骤(12)，否则转入下一步；

步骤(7)基于任务控制的仿真器调度作战组件仿真作战行动，产生新的仿真事件。

步骤(8)基于事件的监控器监测到所需关注的仿真事件产生：

S1)通知关注相应仿真时间的规则算子，要求其判断决策规则是否达成，如果未达成则转入S2)，否则继续监测仿真事件。

S2)决策点判断由多个规则算子构成的复合决策条件是否达成，如果已达成则转入步骤(9)，否则继续监测仿真事件。

步骤(9)决策点的决策条件达成后，基于决策点的评估器通知基于行为仿真的决策器决策点已触发。

步骤(10)基于行为仿真的决策器通知基于任务规划的解析器开始解析某个决策点对应的一系列作战任务。

步骤(11)基于任务规划的解析器根据基于行为仿真的决策器发送的决策点标识开始解析与该决策点关联的一系列作战任务，并将这些作战任务发送给基于实体任务的发布器。

步骤(12)基于实体任务的发布器接收和管理作战任务，而后按时将作战任务发送给相应作战实体，转入步骤(6)。

步骤(13)流程终止。

有益效果：

1、本发明提供的基于决策点的仿真实验决策控制系统，该系统能够驱动经过预先规划的决策点，代理指挥员进行态势判断、指令生成和下达，完成对方案的自动仿真；它提供了支持决策点和其它仿真模型一体化开发和运行的仿真基础环境，具有任务解析、指令发布、模型调度、态势监控、仿真控制等功能；它构成了指挥决策、行动仿真、态势生成、态势判断的往复循环，具有复杂对抗场景的仿真支持能力，为战斗方案仿真实验决策控制提供了新的支撑手段。该控制系统是在无人干预下能够连续自动运行的仿真实验决策控制引擎，为实现陆军合同战斗方案仿真实验的自动化决策控制提供技术解决方案。

2、本发明还提供陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统的仿真控制方法，使得依托决策控制系统的三层融合式仿真实验自动化决策控制架构的仿真控制方法能够实现一个可驱动决策行为仿真和作战行动仿真协同运行，提出了将监控分析、决策评估和行动仿真融合为一个整体的模型驱动方法，为陆军合同战斗方案仿真实验自动化决策控制提供了有效机制。

附图说明

图1为陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统架构图；

图2为陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统仿真实验决策控制引擎算法流程图；

图3为决策点启动执行过程图；

图4为决策点执行算法流程图；

图5为决策器与仿真器关系图；

图6为复合作战任务结构图；

图7为仿真基础模型关系图；

图8为复合任务初始执行算法流程图；

图9为作战简令执行处理过程图；

图10为陆军合同战斗方案仿真实验决策控制引擎逻辑架构图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明所要解决的技术问题是：提供一个可行的逻辑架构并设计相应的驱动算法，使得依托该逻辑架构和驱动算法能够实现一个可驱动决策行为仿真和作战行动仿真协同运行，从而在无人干预下能够连续自动运行的仿真实验决策控制引擎，为实现陆军合同战斗方案仿真实验的自动化决策控制提供技术解决方案。

本发明设计了一个三层融合式仿真实验自动化决策控制架构，提出了将监控分析、决策评估和行动仿真融合为一个整体的模型驱动算法，为陆军合同战斗方案仿真实验自动化决策控制提供了有效机制，基于该架构和算法开发和实现了与该架构相适应的“陆军合同战斗方案仿真实验决策控制引擎”。

1.决策控制引擎架构

三层融合式决策控制引擎架构，分为监控分析、决策评估和仿真控制三个不同的层次，三个层次之间既相互独立又相互支撑，基本结构如图1所示。

首先，在监控分析层，设计了“基于事件的监控器”和“基于规则的分析器”，为基于仿真事件对作战进程实施监控与分析提供支撑。“基于事件的监控器”，通过事件类型定义、事件例程注册、事件反射处理等一系列接口设计，支持对仿真过程中发生的一系列关键事件进行定制化监测与处理，其特点是支持用户自定义、可扩展的仿真事件类型，并能够按需过滤和监测各类仿真事件和基于反射实施仿真事件处理；“基于规则的分析器”通过规范化的标准接口，将指挥员的决策规则描述为一系列规则算子，并支持通过语句、模块等按照一定方式组合构成规则算子的复杂决策条件，其特点是支持将基本决策规则以类似于自然语言的方式进行灵活组合为决策条件。每一个规则算子在仿真过程中表现为一个监控例程，每个监控例程向监控器注册其所关注的仿真事件；例程分类管理用于将不同类型监控例程按照其所关注的仿真事件进行分类管理，以提供事件触发过程中的例程调度效率；事件触发调度，用于通知监控例程某类特定的仿真事件已经发生，可以执行后继处理过程。

其次，在决策评估层，设计了“基于决策点的评估器”、“基于任务规划的解析器”和“基于实体任务的发布器”。“基于决策点的评估器”是一系列决策点模型构成的逻辑组合，每个决策点模型表现为由一系列规则算子按照一定方式组合构成的复杂决策条件，用于反映指挥员根据战场态势做出的指挥决策行为。每个决策点模型根据规则算子对仿真事件的监控分析结果，以及规则算子之间的逻辑运算结果，来判定指挥决策条件是否达成，同时对外提供了决策条件达成后的触发接口，其特点是能够将仿真事件监控与指挥决策条件进行融合，用于表现指挥决策的行为过程；“基于任务规划的解析器”则将决策点与预先规划的作战任务关联起来，用于在指挥决策行为发生时将一系列预先规划的作战任务解析为不同作战力量协同执行的作战任务，其特点是支持将决策行为和具体作战任务进行关联，为基于指挥决策的预先任务规划及任务解析提供支持；“基于实体任务的发布器”负责按照一定规范管理并适时发布作战力量需要执行的作战任务，其特点是支持实时或是延时按照指挥决策结果发布作战力量需要执行的作战任务。

第三，在仿真控制层，设计了“基于行为仿真的决策器”和“基于任务控制的仿真器”。“基于行为仿真的决策器”为决策点的注册、管理、运行、触发等提供基础运行环境，通过决策点来仿真指挥员在作战过程中需要实施的指挥决策行为，其特点是将指挥决策行为表现为对仿真事件进行持续监测、评估分析，并适时发布一系列作战任务的决策点，支持在仿真层面表现指挥员决策行为。“基于任务控制的仿真器”则为作战仿真运行提供通用的时间、事件、仿真调度、实体管理等各类服务，并在此基础上，通过复合作战任务、作战任务管理、作战计划管理等，实现基于作战任务的仿真模型持续运行，其特点是在一般仿真引擎基础上融合了基于复合任务的仿真控制机制，为仿真持续不断自动运行提供基础环境。其中，时间服务用于依一定比例按照天文时间持续推进作战时间，调度服务用于按照一定规范调度各类仿真事件及其监控例程，事件服务则用于记录仿真过程中产生的各类仿真事件(记录于事件池中)并适时触发仿真事件，工厂服务用于创建各类仿真运行时必要的软件运行模块，日志服务用于记录仿真运行期间发生的各种日志信息，实体管理服务则按照一定规则管理用于表现作战力量的作战实体。在仿真运行初始阶段，想定加载器负责将表现决策点、作战力量初始部署位置，以及初始作战任务的各类数据加载到内容，并转交给决策点创建服务、实体管理服务，创建仿真初始运行所需的各类决策点模型和作战实体模型。

三层融合式仿真实验决策控制引擎架构，由“基于事件的监控器”负责管理和监控与指挥决策行为相关的各类仿真事件，用于表现战场态势感知行为；“基于规则的分析器”包含了指挥决策所需要遵循的各项决策规则，用于表现指挥决策条件；“基于决策点的评估器”负责对仿真事件进行响应，判断决策条件是否达成，用于衔接战场态势感知和指挥决策行为；“基于任务规划的解析器”负责在决策点达成后对预先规划的任务进行解析，用于表现指挥决策后的任务规划过程；“基于实体任务的发布器”负责向作战力量发布指挥决策所产生的一系列作战任务，用于表现指挥决策任务发布过程；“基于行为仿真的决策器”负责按照智能体的方式衔接指挥决策和作战行动，用于表现指挥决策智能行为；“基于任务控制的仿真器”则按照一定的任务结构自动调度仿真模型模拟各类作战行动及其效果，用于表现作战任务执行过程。

监控分析层、决策评估层和仿真控制层协同工作，展现了态势感知、情况判断、指挥决策和作战行动全过程，共同为陆军合同战斗方案仿真实验自动化决策控制提供了有效机制。

2.仿真实验决策控制引擎算法

7、陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统的仿真控制方法，采用上述的陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，仿真控制方法流程如图2所示：

步骤(1)采用数据化作战方案读取服务从数据化作战方案加载决策点、作战实体，以及初始作战任务等仿真初始数据信息；

步骤(2)创建决策点，向聚集于行为仿真的决策器注册决策点；

步骤(3)监测基于任务控制的仿真器的状态，当基于任务控制的仿真器进入启动状态后：

S1)基于行为仿真的决策器向已注册的每个决策点发送如下通知：基于任务控制的仿真器已经启动；

S2)每个决策点解析其内部决策条件，并向基于规则的分析器中注册决策条件；

S3)基于规则的分析器解析决策条件，获取构成决策条件的规则算子及其相互关系，而后依次给规则算子发送如下通知：基于任务控制的仿真器已经启动；

S4)规则算子向基于事件的监控器注册仿真事件处理例程，并启动仿真事件监测；

步骤(4)数据化作战方案读取服务依据数据化作战方案创建作战实体，并将初始作战任务赋予各个作战实体；

步骤(5)基于任务控制的仿真器离开启动状态，进入运行状态；

步骤(6)基于任务控制的仿真器向前推进仿真时间，并判断是否已达成仿真终止条件，如果已达成转入步骤(12)，否则转入下一步；

步骤(7)基于任务控制的仿真器调度作战组件仿真作战行动，产生新的仿真事件；

步骤(8)基于事件的监控器监测到所需关注的仿真事件产生：

S1)通知关注相应仿真时间的规则算子，要求其判断决策规则是否达成，如果未达成则转入S2)，否则继续监测仿真事件；

S2)决策点判断由多个规则算子构成的复合决策条件是否达成，如果已达成则转入步骤(9)，否则继续监测仿真事件；

步骤(9)决策点的决策条件达成后，基于决策点的评估器通知基于行为仿真的决策器决策点已触发；

步骤(10)基于行为仿真的决策器通知基于任务规划的解析器开始解析某个决策点对应的一系列作战任务；

步骤(11)基于任务规划的解析器根据基于行为仿真的决策器发送的决策点标识开始解析与该决策点关联的一系列作战任务，并将这些作战任务发送给基于实体任务的发布器；

步骤(12)基于实体任务的发布器接收和管理作战任务，而后按时将作战任务发送给相应作战实体，转入步骤(6)；

步骤(13)流程终止。

上述算法流程构成了“监测-分析-决策-行动”的基本循环，反映了作战行动的OODA循环，并驱动仿真持续不断自动运行。

监控器设计

监控器以“命名事件类型”的方式管理指挥决策中需要关注的仿真事件类型，每一类型的仿真事件均具有一个全局唯一的“标识名称”。监控器负责向仿真器注册相应的监控例程，时刻监控相应类型仿真事件的发生，并以反射方式回调分析器的事件处理接口，驱动分析器对发生的仿真事件进行分析处理。

在这一过程中，监控器要求分析器中的规则算子提供所关注仿真事件类型的唯一“名称”，以及相应事件处理的“事件槽接口”；监控器在内部对分析器中各个规则算子需要关注的仿真事件类型进行归纳整理，通过“事件提供者管理接口”和“事件消费者管理接口”进行统一管理，这样有效减少了仿真器需要直接处理的事件例程数量，有效提高了仿真事件的响应效率。

监控器的主要接口包括：事件槽接口、事件源接口、事件消费者管理接口、事件提供者管理接口。

(1)事件槽接口(IEventSink)

用于在某特定类型仿真事件发生时，提供响应例程处理该类型仿真事件。

(2)事件源接口(IEventSource)

用于表现事件源，同时管理订购该事件源的所有事件槽。当事件源发生时，内部依次调用订购该事件源的所有事件槽，通知事件槽所关注的仿真事件已发生。

(3)事件消费者管理接口(IEventConsumer)

事件消费者管理接口，用来管理所有的事件槽(IEventSink)，每个事件槽作为一个事件处理例程，对同一类型仿真事件进行响应，从而减少仿真引擎中注册事件处理例程的数量，加快仿真事件响应速度。

(4)事件提供者管理接口(IEventProvider)

事件提供者管理接口，用来管理所有的事件源(IEventSource)。

分析器设计

决策规则是对指挥员对作战过程的设计和预想是否发生所设定的判定条件，决策规则反映了指挥员在决策过程中对战场情况做出的某种判断，每个决策规则在仿真中表现为某一类规则算子，每个规则算子在仿真实现中都具有规范化的接口设计，规则算子可以通过与、或、非等基本算子，以及语句、模块等组合成更为复杂的指挥决策条件，分析器用于管理这些决策条件，为评估器判断分析战场情况，仿真指挥决策行为提供支撑。

(1)条件表达式(ICondExpr)

条件表达式是最基本的条件判定接口。一个表达式可以有自己的计算数据；表达式具有评估计算接口，可以执行评估计算操作，并返回计算结果；一个表达式可以有一个或是多个子表达式，子表达式之间可以通过操作符进行连接，构成更为复杂的表达式。

(2)语句接口(IStateMent)

语句是对表达式的进一步集成，用于管理表达式的执行。一个语句从属于一个语句块，有前端语句和后端语句；每个语句能够初始化并执行，可以从当前语句直接迁移并执行下一个语句。

(3)语句块接口(IBlock)

语句块是语句的集合，用于管理由多个语句构成的语句集合。每个语句块有执行上下文，有一条当前正在执行的语句，能够以堆栈方式管理语句执行，具有触发器来处理语句执行结果。

(4)比较操作符及语句类型

对条件表达式可以进行多种逻辑操作，包括“与、或、非”以及“相等、不等、大于、大于等于、小于、小于等于”等；多个条件表达式经过不同逻辑操作可以进一步构成语句，同时还具有“如果”(if)、“当...时刻”(When)、“在...期间”(While)、“设置请求”、“任务语句”等多种语句类型；多个语句可以进一步构成语句块，每个语句块具有上下文信息。

3.3评估器设计

在陆军合同战斗方案仿真实验中，决策点反映的是指挥员对作战过程的设计和预想，其融入在作战行动方案中，在仿真执行过程中根据战场态势的不断发展变化，在适当的时机代理指挥员产生和下达控制指令，达到对方案的自动仿真。

在具体仿真实现中，决策点实现为集成有决策条件的触发器。其中，决策条件来自于分析器，由决策点集成，并为其提供执行所需的上下文信息；触发器在用于在决策条件达成后，按照规范化的方式进一步触发后继决策行为。

在仿真中，决策点设计如下：

(1)触发器(ITrigger)

每个决策点都是一个触发器。触发器都具有相应的属性和接口，能够对触发器的执行方式、开始或是停止监测、是否已经触发，以及触发后的处理机制进行设置，为决策点的执行和触发提供基本支撑。

(2)决策点(IDecisionPoint)

每个决策点具有以下属性或是接口，为决策点执行提供支撑：

·决策点标识：包括所属方，实验课题和实验方案编码、类别标识等；

·监测控制信息：开始或是结束监测的时间，可以触发的次数等；

·决策条件信息：决策条件、决策参数等；

·监测控制接口：开始监测接口、结束监测接口。

解析器设计

解析器的作用是在决策点中的决策条件达成后，用于获取一系列作战力量应执行的作战任务。其通过规范的任务解析接口，调用作战任务解析服务从数据化作战方案中获取预先设置的一系列作战任务。

解析器接口(ICourseOfActionParsingInterface)主要是根据决策点的相关信息获取一组复合作战任务列表，其接口设计如下：

List<ComplexSimTaskInfo>ParseFiringPowerCompositionAction( intsyktbm,int syfabm,Side fang,int who,int idbm)；

3.5决策器设计

决策器用于管理所有的决策点，并为决策点的注册和执行提供基本环境。决策器被实现为仿真器挂载的一个扩展服务组件“决策点管理器”。该服务组件与仿真器连接，通过监测仿真器状态变化来启动和终止运行。

(1)决策点管理及其执行算法

决策点管理器(IDecisionPointManager)作为一个仿真服务，既是记录和查询决策点的管理器，也是负责启动和暂停决策点的管理器，是决策器的具体实现类。决策点管理器一方面通过仿真器的事件服务订阅各类仿真事件，另一方面通过触发一系列事件使其它仿真组件可以监测决策点的执行情况。决策点执行

决策点的启动执行过程如图3所示。

决策点执行算法如下：

1)由决策点读取服务从数据化作战方案中获取实验人员录入的情况预想、决策点及其参数信息；

2)决策点读取服务利用决策点创建工厂，创建相应类型的决策点，将相关参数赋予决策点，并向决策点管理器(决策器)注册该决策点；

3)决策点管理器(决策器)在创建后即开始监测仿真器的状态转换事件；

4)当仿真器进入执行状态时，决策点管理器向仿真器注册入口点，要求仿真器定期调度决策点管理器；

5)仿真模型开始执行后，即可调用决策点管理器已注册的入口点，决策点管理器在此时启动决策点的执行；

6)决策点启动时同样会向仿真器注册入口点，要求仿真器定期调度决策点，开始监测仿真器时间推进、状态变化等事件，同时按照决策点参数的要求，监测相关消息和事件的发生，决策点开始执行。

(2)决策点触发

决策点运行过程中，当决策条件满足时，决策点触发。决策点被触发后，会调用决策点方案解析服务，获得该决策点触发时应发送的作战任务，并将这些这些任务按照要求发送给相应的作战实体。其基本过程如图4所示。

(3)决策点管理

决策点管理器作为仿真引擎的一个重要服务，其接口设计主要包含了决策点管理、决策点触发委托等，其目的是为决策点的注册、管理和运行提供基本环境。

在陆军合同战斗方案仿真实验决策控制引擎中，决策器是作为仿真引擎的一个扩展服务组件“决策点管理器(IDecisionPointManager)”通过标准的服务接口与仿真器连接，获取仿真器提供的各种时间、事件等管理服务，为决策点的运行提供基本环境。决策器通过仿真引擎的事件服务订阅和监测仿真器的各种状态变化来启动和终止决策点的运行，其与仿真器的关系如图5所示。

其中，决策点工厂(IDecisionPointFactory)是各种不同类型决策点创建器的管理者，每种不同类型的决策点在决策点工厂中注册自身类型的创建器(IDecisionPointCreator)，而后决策点工厂注册为仿真器的一个工厂类型。

决策点的开发者按照规范的决策点创建器(IDecisionPointCreator)接口来开发特定类型决策点(即决策点)的创建器，在仿真运行过程中可通过工厂接口获得决策点创建器，随时创建所需的决策点(IDecisionPoint)。决策点 (IDecisionPoint)被创建后向决策器(IDecisionPointManager)进行注册，接受决策器的管理。决策器订阅仿真器的运行状态，随仿真器的运行启动和停止决策点的执行。

(4)决策点创建

决策点的创建使用了反射技术和工厂模式。

1)决策点创建属性

决策点创建属性利用反射技术，构建了一个描述决策点类型信息的属性信息。在决策点开发过程中，可以通过反射技术获得相应动态库中决策点的属性信息，用于为创建决策点提供支撑。

2)决策点创建接口

决策点工厂负责所有类型决策点的创建。每个决策点类型向决策点工厂注册创建器，用户调用决策点工厂创建决策点时，只需指定决策点的类型即可，决策点工厂内部负责查找到合适的决策点工厂，调用该工厂创建所需决策点。

仿真器设计

仿真器是陆军合同战斗方案仿真实验决策控制引擎的核心，其不仅为各类仿真模型的正常运行提供基础服务，同时还通过对复合作战任务、任务控制模型等自动控制机制的实现，实现与监控器、分析器、评估器、解析器、决策器的密切衔接与合作，为仿真实验决策控制提供核心支撑。

复合作战任务设计

作战任务是作战行动模型运行的直接驱动力，每个作战任务需要被逐步分解为一系列的任务，每个子任务还可以继续被分解，最终分解为作战简令。每个作战简令都包含了行动模型运行所需的各项参数信息。其结构如图6所示

1)作战任务具有统一接口，为任务执行提供支撑：

·任务标识：任务来源，与来源相关的标识信息，发送和执行实体标识，任务类型和任务标识符等，用于唯一的标识一个任务。

·任务类型：任务类型标识、是否为原子任务或子任务，父任务标识符等，用于表明任务在复合任务中的位置信息；

·任务执行信息：任务执行的方式(独立执行或并行执行)，任务参数集合，任务是否还有子任务，以及子任务信息等；

2)复合作战任务在继承任务接口的基础上，增加了复合任务管理相关接口。能够通过复合作战任务接口查询复合作战任务包含的所有子任务，以及当前正在执行的作战任务，为复合作战任务执行提供支撑。

任务控制模型设计

(1)仿真基础模型

仿真基础模型是在仿真引擎提供的环境下持续运行，通过仿真计算来模拟仿真作战行动的基本模块。仿真基础模型被分为三类基本模型：一是控制器模型，负责作战任务执行、行动控制等具有决策和控制功能的仿真需求；二是执行器模型，负责作战行动执行的具体过程；三是传感器模型，负责外界信息的探测和感知。实体可以具有其中一类或是多类模型，其相互关系如图7所示。

仿真基础模型提供了以下机制为模型运行提供支撑：

·模型标识：包括模型的类型、类别，以及模型描述符，用于为基于反射的方式通过工厂创建模型提供支撑。

·模型的初始化接口：用于在模型创建完成后，进行模型使用前的初始化工作；

·模型执行信息：包括模型执行的优先权、起始时间、执行次数、执行时间间隔等，用于为模型执行提供控制信息；

·模型调度接口：用于将模型加入到仿真引擎的调度器，保障仿真引擎的调度服务能够按照要求适时调度模型

(2)仿真控制模型

控制模型在仿真基础模型(IModel)的接口上增加了TerminateTask接口，以用于作战任务的终止。用于任务控制的模型被实现为任务控制模型 (ITaskControlModel)，其是控制模型(IControlModel)的子类，用于实现作战任务的控制执行。

(3)任务控制模型

任务控制模型是作战任务运行控制的核心，也是自动化决策控制实现的重要模型类型，它在控制模型基础上扩展了用于作战任务管理的接口，其扩展的内容如下：

·当前任务消息：用于标识当前正在执行的作战任务。

·任务完成情况信息：用于监测当前任务执行情况，获取任务执行结果；

·子任务管理：包括子任务查询、发送、终止等接口，用于管理子任务执行。

作战任务执行过程

作战实体执行的作战任务通过三个关键组件进行自动化决策控制，一是任务管理器，二是复合任务自动控制模型，三是作战简令自动控制模型。

任务管理器则负责管理作战实体能够执行的作战任务；监测作战任务消息，判断和查找可执行某一作战任务的任务控制模型；协调复合作战任务的执行；记录当前正在执行作战任务及其执行顺序。

复合任务自动控制模型是对任务控制模型接口的具体实现，其接口与任务控制模型完全相同。复合任务自动控制模型主要负责对所有的复合任务进行解析，获取其所具有的子任务嵌套结构，然后按照一定的规则控制一系列子任务的执行，直至整个复合任务执行成功或是失败。

作战简令自动控制模型是可以控制某一特定类别作战简令执行过程的控制模型。由于作战简令是最小的可执行作战任务，因此其对应了一个具体的作战行动，也就是某个最小作战行动的执行器模型，该执行器模型最终负责仿真具体作战行动。

复合任务自动控制模型和作战简令自动控制模型在实现接口上完全一致，均为任务控制模型，只是其内部对作战任务的处理有所不同。

(1)复合任务初始执行算法

由决策点或是作战计划服务发送给作战实体的均为复合作战任务，其执行算法如下：

1)复合作战任务发送给实体；

2)任务管理器判定该作战任务与当前正在执行的任务是否冲突，并按照规则解决任务冲突(终止当前任务，或是拒绝新任务的执行)；

3)任务管理器在自身已注册的任务控制模型中进行查找，并将该作战任务交由找到的任务控制模型进一步处理；

4)如果该任务控制模型无法处理此作战任务，则报告无法执行该任务，退出处理，否则转下一步；

5)如果该任务控制模型可处理此作战任务，则任务管理器记录该任务为正在执行的作战任务，转入等待该任务执行完毕或新的任务到来

6)任务控制模型此时创建复合任务执行器，并开始执行复合任务。

复合任务初始执行算法如图8所示。

(2)作战简令执行处理过程

复合任务控制模型将获得复合任务的子任务，并将其发送给作战实体的任务管理器，要求其执行子任务，同时复合任务控制模型监测子任务执行情况，根据子任务执行结果进一步控制复合任务执行。

图9示出了作战简令执行处理过程。

任务管理器处理复合任务和作战简令的方式完全一致，其内部并不区分不同的作战任务，而是按照统一的接口管理作战实体正在执行的作战任务。

分解到最小的作战简令，将由不同的作战简令控制模型执行。作战简令控制模型接收到其所要处理的作战简令时，将在仿真引擎中的调度服务中注册一个事件处理接口，要求调度服务按照一定的周期和次数反复调度该事件处理接口；在该事件处理接口中，作战简令控制模型将调用相应作战动作的执行器模型，来仿真和计算作战行动效果；将执行器模型完成作战简令执行时，该简令将执行完毕，并返回执行结果；执行结果将以任务完成报告的形式发送给作战实体，其中携带着任务标识符，是否成功结束，以及其它相关参数；此时复合任务控制模型将根据接收到的任务完成报告及其参数信息，继续调度下一个子任务，或是结束任务执行。

自动化决策控制逻辑架构

由此，陆军合同战斗方案仿真实验决策控制引擎通过构建规范化的复合作战任务、作战任务控制模型、作战任务管理器、决策点，并融合决策器和仿真引擎，实现了以下方式的自动化决策控制：

(1)通过构建规范化的复合作战任务、作战任务控制模型和作战任务管理器，实现了作战实体任务执行的自动控制，能够在人不干预的条件下完成含有一些列子任务的复合作战任务的自动运行；

(2)通过构建决策点和决策器，实现了决策点执行的自动控制，能够在人不干预的条件下仿真指挥员对作战进程和战法的预先设想及其决策；

(3)通过反应性自动控制模型，实现了作战实体对自身战场情况的判断和决策，能够在人不干预的条件下仿真作战实体自身对作战进程和战法的预先设想及其决策。

通过上述三种方式的自动控制，陆军合同战斗方案仿真实验自动控制引擎为战斗方案的人不在环方式的仿真实验提供了有效的自动控制手段。

陆军合同战斗方案仿真实验决策控制引擎所形成的仿真逻辑架构如图10所示。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，其特征在于，该系统为三层融合式决策控制引擎架构，包括监控分析层、决策评估层和仿真控制层；三个层次之间既相互独立又相互支撑；

所述监控分析层具有基于事件的监控器和基于规则的分析器，为基于仿真事件对作战进程实施监控与分析提供支撑；

所述基于事件的监控器，用于进行监控例程注册、例程分类管理以及事件触发调度；所述监控例程注册，用于注册其所关注的仿真时间；所述例程分类管理用于将不同类型监控例程按照其所关注的仿真事件进行分类管理，以提供事件触发过程中的例程调度效率；事件触发调度，用于通知监控例程某类特定的仿真事件已经发生，可以执行后继处理过程；

所述基于规则的分析器通过规范化的标准接口，将指挥员的决策规则描述为一系列规则算子，并支持通过语句和模块按照一定方式组合构成规则算子的复杂决策条件，支持将基本决策规则以类似于自然语言的方式进行灵活组合为决策条件；其中每一个规则算子在仿真过程中表现为一个监控例程，每个监控例程向所述基于事件的监控器注册其所关注的仿真事件；

所述决策评估层具有基于决策点的评估器、基于任务规划的解析器和基于实体任务的发布器；

所述基于决策点的评估器是一系列决策点模型构成的逻辑组合，每个决策点模型表现为由一系列规则算子按照一定方式组合构成的复杂决策条件，用于反映指挥员根据战场态势做出的指挥决策行为；每个决策点模型根据规则算子对仿真事件的监控分析结果，以及规则算子之间的逻辑运算结果，来判定指挥决策条件是否达成，同时对外提供了决策条件达成后的触发接口，其特点是能够将仿真事件监控与指挥决策条件进行融合，用于表现指挥决策的行为过程；

所述基于任务规划的解析器将决策点与预先规划的作战任务关联起来，用于在指挥决策行为发生时将一系列预先规划的作战任务解析为不同作战力量协同执行的作战任务，并支持将决策行为和具体作战任务进行关联，为基于指挥决策的预先任务规划及任务解析提供支持；

所述基于实体任务的发布器负责按照一定规范管理并适时发布作战力量需要执行的作战任务，支持实时或是延时按照指挥决策结果发布作战力量需要执行的作战任务。

所述仿真控制层，包括基于行为仿真的决策器和基于任务控制的仿真器；

所述基于行为仿真的决策器具有决策点注册服务、决策点管理服务以及决策点创建服务，通过决策点来仿真指挥员在作战过程中需要实施的指挥决策行为，将指挥决策行为表现为对仿真事件进行持续监测、评估分析，并适时发布一系列作战任务的决策点，支持在仿真控制层层表现指挥员决策行为；

所述基于任务控制的仿真器为作战仿真运行提供通用的时间服务、调度服务、事件服务、工厂服务、日志服务以及实体管理服务，并在此基础上，通过复合作战任务、作战任务管理以及作战计划管理，实现基于作战任务的仿真模型持续；其中，时间服务用于依一定比例按照天文时间持续推进作战时间；调度服务用于按照一定规范调度各类仿真事件及其监控例程；事件服务则用于记录仿真过程中产生的各类仿真事件存储于事件池、并适时触发仿真事件；工厂服务用于创建各类仿真运行时必要的软件运行模块；日志服务用于记录仿真运行期间发生的各种日志信息；实体管理服务则按照一定规则管理用于表现作战力量的作战实体；

在仿真运行初始阶段，想定加载器用于将表现决策点、作战力量初始部署位置，以及初始作战任务的各类数据加载到内容，并转交给所述决策点创建服务和所述实体管理服务，创建仿真初始运行所需的各类决策点模型和作战实体模型。

2.如权利要求1所述的陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，其特征在于，所述监控分析层中，所述基于事件的监控器，以命名事件类型的方式管理指挥决策中需要关注的仿真事件类型，每一类型的仿真事件均具有一个全局唯一的标识名称；所述基于事件的监控器注册监控例程，并时刻监控相应类型仿真事件的发生，并以反射方式回调所述基于规则的分析器的事件处理接口，驱动分析器对发生的仿真事件进行分析处理；

所述基于事件的监控器的接口包括：事件槽接口、事件源接口、事件消费者管理接口以及事件提供者管理接口；

所述事件槽接口用于在特定类型仿真事件发生时，提供相应例程处理该类型仿真事件；

所述事件源接口，用于表现事件源，同时管理订购对应事件源的所有事件槽；当事件源发生时，事件源接口内部依次调用订购该事件源的所有事件槽，通知事件槽所关注的仿真事件已发生；

所述事件消费者管理接口，用来管理所有的事件槽，每个事件槽作为一个事件处理例程，对同一类型仿真事件进行响应；

事件提供者管理接口，用来管理所有的事件源。

3.如权利要求2所述的陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，其特征在于，所述基于规则的分析器，具体为：

决策规则是对指挥员对作战过程的设计和预想是否发生所设定的判定条件，决策规则反映了指挥员在决策过程中对战场情况做出的判断，每个决策规则在仿真中表现为一类规则算子，每个规则算子在仿真实现中都具有规范化的接口设计，规则算子可以通过基本算子，以及语句、模块等组合成更为复杂的指挥决策条件，所述基于规则的分析器用于管理以上决策条件，为评估器判断分析战场情况，仿真指挥决策行为提供支撑；

决策规则对应的规则算子中包括条件表达式接口、语句接口、语句块接口、比较操作符及语句类型接口；

所述条件表达式接口是最基本的条件判定接口；

所述语句接口是对条件表达式的集成接口，语句接口是用于管理条件表达式的执行的接口；

所述语句块接口是语句的集合接口，用于管理由多个语句构成的语句集合；

所述比较操作符及语句类型接口是条件表达式的逻辑操作的集合接口。

4.如权利要求3所述的陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，其特征在于，所述决策评估层中的基于决策点的评估器，其中的决策点实现为集成有决策条件的触发器，其中，决策条件来自于所述基于规则的分析器，由决策点集成，并为其提供执行所需的上下文信息；触发器在用于在决策条件达成后，按照规范化的方式进一步触发后继决策行为；

所述决策点具有以下属性或接口，为决策点执行提供支撑：

决策点标识：包括所属方，实验课题和实验方案编码和类别标识；

监测控制信息：开始或是结束监测的时间和可以触发的次数；

决策条件信息：决策条件和决策参数；

监测控制接口：开始监测接口和结束监测接口。

5.如权利要求4所述的陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，其特征在于，所述基于任务规划的解析器的作用是在决策点中的决策条件达成后，用于获取一系列作战力量应执行的作战任务；

所述基于任务规划的解析器通过规范的任务解析接口，调用作战任务解析服务从数据化作战方案中获取预先设置的一系列作战任务；

解析器接口根据决策点的相关信息获取一组复合作战任务列表。

6.如权利要求5所述的陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，其特征在于，所述基于行为仿真的决策器用于管理所有的决策点，并为决策点的注册和执行提供基本环境；基于行为仿真的决策器被实现为仿真器挂载的一个扩展服务组件，即决策点管理器，所述决策点管理器与仿真器连接，通过监测仿真器状态变化来启动和终止运行。

7.陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统的仿真控制方法，其特征在于，采用如权利要求1～6任一所述的陆军合同战斗方案仿真实验决策控制系统，仿真控制方法包括如下流程：

步骤(1)采用数据化作战方案读取服务从数据化作战方案加载决策点、作战实体，以及初始作战任务等仿真初始数据信息；

步骤(2)创建决策点，向所述聚集于行为仿真的决策器注册决策点；

步骤(3)监测所述基于任务控制的仿真器的状态，当所述基于任务控制的仿真器进入启动状态后：

S1)所述基于行为仿真的决策器向已注册的每个决策点发送如下通知：所述基于任务控制的仿真器已经启动；

S2)每个决策点解析其内部决策条件，并向所述基于规则的分析器中注册决策条件；

S3)所述基于规则的分析器解析决策条件，获取构成决策条件的规则算子及其相互关系，而后依次给规则算子发送如下通知：所述基于任务控制的仿真器已经启动；

S4)规则算子向所述基于事件的监控器注册仿真事件处理例程，并启动仿真事件监测；

步骤(4)数据化作战方案读取服务依据数据化作战方案创建作战实体，并将初始作战任务赋予各个作战实体；

步骤(5)所述基于任务控制的仿真器离开启动状态，进入运行状态；

步骤(6)所述基于任务控制的仿真器向前推进仿真时间，并判断是否已达成仿真终止条件，如果已达成转入步骤(12)，否则转入下一步；

步骤(7)所述基于任务控制的仿真器调度作战组件仿真作战行动，产生新的仿真事件；

步骤(8)所述基于事件的监控器监测到所需关注的仿真事件产生：

S1)通知关注相应仿真时间的规则算子，要求其判断决策规则是否达成，如果未达成则转入S2)，否则继续监测仿真事件；

S2)决策点判断由多个规则算子构成的复合决策条件是否达成，如果已达成则转入步骤(9)，否则继续监测仿真事件；

步骤(9)决策点的决策条件达成后，所述基于决策点的评估器通知所述基于行为仿真的决策器决策点已触发；

步骤(10)所述基于行为仿真的决策器通知所述基于任务规划的解析器开始解析某个决策点对应的一系列作战任务；

步骤(11)所述基于任务规划的解析器根据所述基于行为仿真的决策器发送的决策点标识开始解析与该决策点关联的一系列作战任务，并将这些作战任务发送给所述基于实体任务的发布器；

步骤(12)所述基于实体任务的发布器接收和管理作战任务，而后按时将作战任务发送给相应作战实体，转入步骤(6)；

步骤(13)流程终止。

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