CN115239099A - 一种智能蜂群作战推演系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能蜂群作战推演系统，包括仿真运行平台、效能评估平台和平台维护工具；所述仿真运行平台包括用于数据输入的军事想定输入模块，所述军事想定输入模块接入作战想定编辑与仿真控制模块；所述作战想定编辑与仿真控制模块其仿真和想定数据接入作战推演引擎；所述作战推演引擎处还接入模型设计与转配模块和战场态势显示模块；所述效能评估平台包括数据采集与分析模块和作战效能评估模块；本发明的智能蜂群作战推演系统，依据作战想定和典型作战场景，完成想定编辑，作为仿真推演的基本输入；构建典型战场环境、各类红蓝双方装备模型；独立完成红蓝双方实时作战行动推演，实现全数字蜂群作战推演。

Description

一种智能蜂群作战推演系统

技术领域

本发明涉及一种推演系统，具体涉及一种智能蜂群作战推演系统，属于推演系统技术领域。

背景技术

智能作战是指在信息作战的基础上，运用智能武器和手段实现以高效指挥化、打击精确化、操作自动化、行为智能化为主旨的高技术作战形式。从本质上讲，智能作战是人的智能向信息战场和武器系统的辐射和延伸。从作战程序和手段看，智能作战包括智能化的指挥控制战和智能化武器的攻防对抗；智能作战的主要标志是智能化武器群及智能化作战手段的出现；为解决上述问题，国内外设计了相关基于专家系统的作战推演系统，主要思想是利用专家系统的规则库输出特定态势下的决策，同时仿真敌我双方在场景下的博弈；其中，蜂群式”作战强调大量集中使用低成本无人交战力量平台，以类似蜂群的组织方式实施作战行动；现代战争中，随着作战双方技术水平差距逐步缩小，加之高质量武器平台成本不断攀升，寻求将昂贵的武器系统分解为数量众多、尺寸小巧、成本低廉、分布广泛的无人平台，采取集群饱和攻击的方式与对手打一场消耗战，以量增效已成为一种新可能，但现有技术中，还没有比较好的智能蜂群作战推演系统。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种智能蜂群作战推演系统，依据作战想定和典型作战场景，完成想定编辑，作为仿真推演的基本输入；构建典型战场环境、各类红蓝双方装备模型；独立完成红蓝双方实时作战行动推演，实现全数字蜂群作战推演；可与半实物仿真子系统相配合，共同完成半实物蜂群作战推演；作战推演数据记录，为作战效能评估提供基础信息数据支撑。

本发明的智能蜂群作战推演系统，包括

在仿真想定输入情况下，进行蜂群仿真过程推演，输出战场态势和仿真推演数据，实现作战推演的仿真运行平台；

用于接收仿真运行平台送来的推演数据，进行数据处理、显示，并将处理后的数据送至作战效能评估系统，完成蜂群作战效能评估的效能评估平台；

用于对仿真运行平台和效能评估平台中各仿真计算机进行运行维护，通过仿真运行平台运行维护联入网络，包括开/关机、文件配置与更新的平台维护工具；

所述仿真运行平台包括用于数据输入的军事想定输入模块，

所述军事想定输入模块接入作战想定编辑与仿真控制模块；所述作战想定编辑与仿真控制模块将军事想定编辑仿真想定进行输入，设置仿真条件和控制仿真进程；其具体过程如下：首先，想定编辑基于已有的地形地貌、基础设施、自然环境、显示实体等要素，在地图上完成仿真要素的构建；其次，通过想定编辑设置并实现参战单位的种类、数量及部署设定；然后，设置作战过程、指挥关系等，满足其基于地理信息系统的快速生成作战想定及实时显示作战态势的需求；最后仿真控制以战场环境、仿真想定、各类模型资源为输入，基于高性能仿真引擎驱动交战级仿真系统，并通过异构分布式仿真网关模块实现与现有仿真系统的联合仿真；

根据所述作战想定编辑与仿真控制模块其仿真和想定数据接入作战推演引擎；所述作战推演引擎在统一的仿真步长控制下，完成各类模型的计算，推进仿真进程；在仿真过程中，根据仿真需求，分别由两台计算机分别运行红方作战推演引擎和蓝方推演引擎来共同完成作战仿真推演；

所述作战推演引擎处还接入用于模型载入的模型设计与转配模块；所述模型设计与转配模块创建和编辑仿真对象，对红蓝双方各类装备三维模型和行为组件进行设计与装配；

所述作战推演引擎处还接入用于显示推演数据的战场态势显示模块；所述战场态势显示模块对战场环境、仿真推演过程采用二维和三维可视化显示；

所述效能评估平台包括用于接收作战推演引擎输出的想定和输入数据的数据采集与分析模块；所述数据采集与分析模块依据作战效能评估需要的数据，进行数据采集和处理，进行数据显示，并输出至作战效能评估模块；

数据采集与分析模块工作过程具体如下：

首先，仿真推演完成后从仿真运行平台读取、载入、存储和管理作战效能评估所涉及的所有数据，包括仿真想定数据、试验数据等，其采集范围包括文件数据管理、评估数据管理以及外部数据库数据管理等；其次，根据用户指定的提取条件，从试验数据中筛选出用户关注的数据，并支持用户添加多个提取条件或编辑已有的提取条件；然后，对数据进行时间对齐、数据对齐、插值、平滑方法、坐标转换、野值剔除、归一化、时间变换等操作；最后，提供可视化图表显示数据预处理前后的结果；

作战效能评估模块工作流程如下：首先，评估人员根据作战效能评估需求和评估目的构建评价指标体系；其次，通过作战效能评估模块创建生成指标体系，并依据指标体系接入数据采集模块的指标值；然后选取数据处理算子，利用数据标准化方法，对数据进行无量纲处理。最后根据数据特点和评估目的确定评价指标权重及综合评价方法，并完成评价任务，查看和保存评估结果；

所述数据采集与分析模块其输出评估数据接入到作战效能评估模块；所述作战效能评估模块接收仿真推演数据，构建评价指标体系，选择评估算法完成作战效能评估；所述作战效能评估模块输出评估结果。

进一步地，所述系统工作过程如下：

首先，仿真前期准备工作，由军事人员提供军事想定，仿真人员依据军事想定编辑仿真想定，并将仿真想定编辑处理形成批想定文件；批想定文件中设置同一想定仿真次数、每次的随机数种子、仿真地形、仿真模型集合和仿真时间；至此仿真前期准备工作完毕；

其次，仿真运行平台运行，仿真运行平台加载批想定文件并开始运行，当第N次想定运行结束后，自动加载当第N+1次想定，直至达到最大想定运行次数结束；在运行过程中，向底层网络支撑系统发送想定启动信息和运行过程数据；

最后，效能评估平台运行，效能评估平台运行之前，先设置好针对当前仿真的预期目标；运行过程中，不断获取并记录控制事件仿真环境信息、仿真模型数据和仿真关键消息并显示；待仿真结束后，结合仿真预期目标进行比对分析，得出粗略的仿真结果，然后人工再结合具体数据开展效能评估，得出作战的完成程度，最后分析作战方案的优劣和装备的不足。

进一步地，所述系统采用3层架构，包括资源层、平台层和应用层，并基于仿真框架实现与半实物仿真平台进行互联和集成， 其具体如下：

资源层为作战推演仿真提供标准化基础数据，包括作战想定数据库、地理数据库、模型数据库和规则数据库；

平台层运行作战仿真推演引擎，实现时间管理、模型管理、事件管理、服务管理、战场管理和运行调度，推演场景内的敌我双方已知模型的非集群作战单位的行为、功能与打击能力，确定敌我目标位置、状态、对我方蜂群单位的打击行为、打击结果信息，并传输给半实物仿真子平台，同时提供数据交互接口，实现仿真推演子平台与半实物仿真子平台的数据交换；

应用层包括用于提供作战想定设计、仿真推演控制、推演过程显示、数据采集与处理、作战效能评估功能的仿真运行平台、效能评估平台和平台维护工具。

与现有技术相比，本发明的智能蜂群作战推演系统，依据作战想定和典型作战场景，完成想定编辑，作为仿真推演的基本输入；构建典型战场环境、各类红蓝双方装备模型；独立完成红蓝双方实时作战行动推演，实现全数字蜂群作战推演；可与半实物仿真子系统相配合，共同完成半实物蜂群作战推演；作战推演数据记录，为作战效能评估提供基础信息数据支撑。

附图说明

图1为本发明的智能蜂群作战推演系统逻辑关系结构示意图。

图2为本发明的智能蜂群作战推演系统流程结构示意图。

图3为本发明的智能蜂群作战推演系统框架结构示意图。

图4为本发明的智能蜂群作战推演系统组成结构示意图。

图5为本发明的智能蜂群作战推演系统硬件组成结构示意图。

图6为本发明的智能蜂群作战推演系统席位设置结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示的智能蜂群作战推演系统，包括

在仿真想定输入情况下，进行蜂群仿真过程推演，输出战场态势和仿真推演数据，实现作战推演的仿真运行平台；

用于接收仿真运行平台送来的推演数据，进行数据处理、显示，并将处理后的数据送至作战效能评估系统，完成蜂群作战效能评估的效能评估平台；

用于对仿真运行平台和效能评估平台中各仿真计算机进行运行维护，通过仿真运行平台运行维护联入网络，包括开/关机、文件配置与更新的平台维护工具；

所述仿真运行平台包括用于数据输入的军事想定输入模块，

所述军事想定输入模块接入作战想定编辑与仿真控制模块；所述作战想定编辑与仿真控制模块将军事想定编辑仿真想定进行输入，设置仿真条件和控制仿真进程；

所述作战想定编辑与仿真控制模块其仿真和想定数据接入作战推演引擎；所述作战推演引擎在统一的仿真步长控制下，完成各类模型的计算，推进仿真进程；在仿真过程中，根据仿真需求，分别由两台计算机分别运行红方作战推演引擎和蓝方推演引擎来共同完成作战仿真推演；

所述作战推演引擎处还接入用于模型载入的模型设计与转配模块；所述模型设计与转配模块创建和编辑仿真对象，对红蓝双方各类装备三维模型和行为组件进行设计与装配；

所述作战推演引擎处还接入用于显示推演数据的战场态势显示模块；所述战场态势显示模块对战场环境、仿真推演过程采用二维和三维可视化显示；

所述效能评估平台包括用于接收作战推演引擎输出的想定和输入数据的数据采集与分析模块；所述数据采集与分析模块依据作战效能评估需要的数据，进行数据采集和处理，进行数据显示，并输出至作战效能评估模块；

所述数据采集与分析模块其输出评估数据接入到作战效能评估模块；所述作战效能评估模块接收仿真推演数据，构建评价指标体系，选择评估算法完成作战效能评估；所述作战效能评估模块输出评估结果。

如图2所示的，所述系统工作过程如下：

首先，仿真前期准备工作，由军事人员提供军事想定，仿真人员依据军事想定编辑仿真想定，并将仿真想定编辑处理形成批想定文件；批想定文件中设置同一想定仿真次数、每次的随机数种子、仿真地形、仿真模型集合和仿真时间；至此仿真前期准备工作完毕；

其次，仿真运行平台运行，仿真运行平台加载批想定文件并开始运行，当第N次想定运行结束后，自动加载当第N+1次想定，直至达到最大想定运行次数结束；在运行过程中，向底层网络支撑系统发送想定启动信息和运行过程数据；

最后，效能评估平台运行，效能评估平台运行之前，先设置好针对当前仿真的预期目标；运行过程中，不断获取并记录控制事件仿真环境信息、仿真模型数据和仿真关键消息并显示；待仿真结束后，结合仿真预期目标进行比对分析，得出粗略的仿真结果，然后人工再结合具体数据开展效能评估，得出作战的完成程度，最后分析作战方案的优劣和装备的不足。

如图3所示的，所述系统采用3层架构，包括资源层、平台层和应用层，并基于仿真框架实现与半实物仿真平台进行互联和集成， 其具体如下：

资源层为作战推演仿真提供标准化基础数据，包括作战想定数据库、地理数据库、模型数据库和规则数据库；

平台层运行作战仿真推演引擎，实现时间管理、模型管理、事件管理、服务管理、战场管理和运行调度，推演场景内的敌我双方已知模型的非集群作战单位的行为、功能与打击能力，确定敌我目标位置、状态、对我方蜂群单位的打击行为、打击结果信息，并传输给半实物仿真子平台，同时提供数据交互接口，实现仿真推演子平台与半实物仿真子平台的数据交换；

应用层包括用于提供作战想定设计、仿真推演控制、推演过程显示、数据采集与处理、作战效能评估功能的仿真运行平台、效能评估平台和平台维护工具。

如图4至图6所示，智能蜂群作战推演系统主要功能是完成全数字作战推演仿真，因此其硬件构建主要以高性能计算机为核心，完成仿真计算的任务；再辅之以路由器及相关通信备附件实现各仿真节点间的实时通信；需要的计算机数量基于智能蜂群作战推演系统的仿真席位确定，战场态势显示软件对显卡需求较高，显卡显存需在4GB以上；智能蜂群作战推演系统所需计算机总数量较多，考虑到维护方便，应采用同一类型配置，便于维护；实施时，计算机硬件性能与半实物仿真子系统保持一致；综合考虑智能蜂群作战推演系统和半实物仿真子系统的仿真节点数量较多，将计算机的硬件摆放形式采用塔式结构，以有效节约空间，计算机配置如下：采用联想ThinkStation P330，CPU：Intel i7 9700k，内存：16 GB，显卡：NVIDIA RTX 2060，硬盘：256G SSD + 1TB HDD，网卡：千兆以太网；该配置运算能力强、运行速度快、显卡显存大，满足系统对计算机的性能要求；在仿真过程中，智能蜂群作战推演系统所有的仿真节点将联入统一的以太网中，基于HLA实现数据高速通信，各仿真节点通过网线连接路由器实现网络通信，考虑到节点数量较多，数据传输量较大且分布在较大范围内，使用超六类网线；实施时，智能蜂群作战推演系统由白方及态势显示、蓝方仿真计算机阵列、红方仿真计算机阵列和系统管理与数据支持四部分组成，具体各席位设置、功能与部署如图6所示。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (3)

1.一种智能蜂群作战推演系统，其特征在于：包括

在仿真想定输入情况下，进行蜂群仿真过程推演，输出战场态势和仿真推演数据，实现作战推演的仿真运行平台；

用于接收仿真运行平台送来的推演数据，进行数据处理、显示，并将处理后的数据送至作战效能评估系统，完成蜂群作战效能评估的效能评估平台；

用于对仿真运行平台和效能评估平台中各仿真计算机进行运行维护，通过仿真运行平台运行维护联入网络，包括开/关机、文件配置与更新的平台维护工具；

所述仿真运行平台包括用于数据输入的军事想定输入模块，

所述军事想定输入模块接入作战想定编辑与仿真控制模块；所述作战想定编辑与仿真控制模块将军事想定编辑仿真想定进行输入，设置仿真条件和控制仿真进程；其具体过程如下：首先，想定编辑基于已有的地形地貌、基础设施、自然环境、显示实体等要素，在地图上完成仿真要素的构建；其次，通过想定编辑设置并实现参战单位的种类、数量及部署设定；然后，设置作战过程、指挥关系等，满足其基于地理信息系统的快速生成作战想定及实时显示作战态势的需求；最后仿真控制以战场环境、仿真想定、各类模型资源为输入，基于高性能仿真引擎驱动交战级仿真系统，并通过异构分布式仿真网关模块实现与现有仿真系统的联合仿真；

根据所述作战想定编辑与仿真控制模块其仿真和想定数据接入作战推演引擎；所述作战推演引擎在统一的仿真步长控制下，完成各类模型的计算，推进仿真进程；在仿真过程中，根据仿真需求，分别由两台计算机分别运行红方作战推演引擎和蓝方推演引擎来共同完成作战仿真推演；

所述作战推演引擎处还接入用于模型载入的模型设计与转配模块；所述模型设计与转配模块创建和编辑仿真对象，对红蓝双方各类装备三维模型和行为组件进行设计与装配；

所述作战推演引擎处还接入用于显示推演数据的战场态势显示模块；所述战场态势显示模块对战场环境、仿真推演过程采用二维和三维可视化显示；

所述效能评估平台包括用于接收作战推演引擎输出的想定和输入数据的数据采集与分析模块；所述数据采集与分析模块依据作战效能评估需要的数据，进行数据采集和处理，进行数据显示，并输出至作战效能评估模块；

数据采集与分析模块工作过程具体如下：

首先，仿真推演完成后从仿真运行平台读取、载入、存储和管理作战效能评估所涉及的所有数据，包括仿真想定数据、试验数据等，其采集范围包括文件数据管理、评估数据管理以及外部数据库数据管理等；其次，根据用户指定的提取条件，从试验数据中筛选出用户关注的数据，并支持用户添加多个提取条件或编辑已有的提取条件；然后，对数据进行时间对齐、数据对齐、插值、平滑方法、坐标转换、野值剔除、归一化、时间变换等操作；最后，提供可视化图表显示数据预处理前后的结果；

作战效能评估模块工作流程如下：首先，评估人员根据作战效能评估需求和评估目的构建评价指标体系；其次，通过作战效能评估模块创建生成指标体系，并依据指标体系接入数据采集模块的指标值；然后选取数据处理算子，利用数据标准化方法，对数据进行无量纲处理；最后根据数据特点和评估目的确定评价指标权重及综合评价方法，并完成评价任务，查看和保存评估结果；

所述数据采集与分析模块其输出评估数据接入到作战效能评估模块；所述作战效能评估模块接收仿真推演数据，构建评价指标体系，选择评估算法完成作战效能评估；所述作战效能评估模块输出评估结果。

2.根据权利要求1所述的智能蜂群作战推演系统，其特征在于，所述系统工作过程如下：

首先，仿真前期准备工作，由军事人员提供军事想定，仿真人员依据军事想定编辑仿真想定，并将仿真想定编辑处理形成批想定文件；批想定文件中设置同一想定仿真次数、每次的随机数种子、仿真地形、仿真模型集合和仿真时间；至此仿真前期准备工作完毕；

其次，仿真运行平台运行，仿真运行平台加载批想定文件并开始运行，当第N次想定运行结束后，自动加载当第N+1次想定，直至达到最大想定运行次数结束；在运行过程中，向底层网络支撑系统发送想定启动信息和运行过程数据；

最后，效能评估平台运行，效能评估平台运行之前，先设置好针对当前仿真的预期目标；运行过程中，不断获取并记录控制事件仿真环境信息、仿真模型数据和仿真关键消息并显示；待仿真结束后，结合仿真预期目标进行比对分析，得出粗略的仿真结果，然后人工再结合具体数据开展效能评估，得出作战的完成程度，最后分析作战方案的优劣和装备的不足。

3.根据权利要求1所述的智能蜂群作战推演系统，其特征在于，所述系统采用3层架构，包括资源层、平台层和应用层，并基于仿真框架实现与半实物仿真平台进行互联和集成，其具体如下：

资源层为作战推演仿真提供标准化基础数据，包括作战想定数据库、地理数据库、模型数据库和规则数据库；

平台层运行作战仿真推演引擎，实现时间管理、模型管理、事件管理、服务管理、战场管理和运行调度，推演场景内的敌我双方已知模型的非集群作战单位的行为、功能与打击能力，确定敌我目标位置、状态、对我方蜂群单位的打击行为、打击结果信息，并传输给半实物仿真子平台，同时提供数据交互接口，实现仿真推演子平台与半实物仿真子平台的数据交换；

应用层包括用于提供作战想定设计、仿真推演控制、推演过程显示、数据采集与处理、作战效能评估功能的仿真运行平台、效能评估平台和平台维护工具。

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