CN117436284B - 一种基于元模型的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于元模型的建模方法，属于可视化建模技术领域，该方法包括：基于采集的地图信息和实体周围态势信息在装备库中选择要添加行为的装备；查看选择的装备对应的行为及行为状态；判断装备对应的行为及行为状态是否满足相应的需求；根据判断结果新建行为或行为状态，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并基于状态转化条件组装行为状态机；完成可视化建模。本申请提供的方法，解决了现有技术中使用有限状态机对作战实体开展行为规则建模的局限性；同时，完成可视化建模候得到的模型具有可复用性；此外，为控制仿真战场中的作战实体的行为提供条件。

Description

一种基于元模型的建模方法

技术领域

本发明涉及可视化建模技术领域，尤其涉及一种基于元模型的建模方法。

背景技术

现有技术中，主要使用有限状态机对作战实体开展行为规则建模，由此得到的行为模型可以在后续编辑实体行为时复用和组合使用，然而，使用有限状态机对作战实体开展行为规则建模存在以下问题：首先，不符合业务需求，需要在实际开发中进行调整；其次，直接根据实体类型一一进行行为建模，并没有仔细分析装备类型间的关系，还存在很多模型构建效率上的优化空间；最后，随着AI近年的快速发展，智能化作战引起广泛关注和研究，但是很多智能算法的复杂性让它们难以以状态机的方式呈现。

此外，为了应对战场的复杂性和多变性，制作仿真作战软件时需要考虑尽可能多的影响因素，例如其中可以影响实体行为的因素就包括天气，地形，地质和自身属性等，然而，现有技术中使用有限状态机对作战实体开展行为规则建模时未考虑这些因素。

发明内容

本发明意在提供一种基于元模型的建模方法，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

本发明提供的基于元模型的建模方法，包括：

采集仿真战场中的地图信息和实体周围态势信息，基于采集的地图信息和实体周围态势信息在装备库中选择要添加行为的装备；

查看选择的装备对应的行为及行为状态；

判断装备对应的行为及行为状态是否满足相应的需求；

根据判断结果新建行为或行为状态，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并基于状态转化条件组装行为状态机；

完成可视化建模。

在上述的方案中，所述装备的类型包括父类装备和子类装备，所述子类装备继承父类装备的所有行为。

在上述的方案中，判断装备对应的行为及行为状态是否满足相应的需求包括：

判断装备对应的行为是否满足第一需求；

在装备对应的行为不满足第一需求时，判断装备对应的行为状态是否满足第二需求。

在上述的方案中，判断装备对应的行为满足第一需求时，判定完成可视化建模。

在上述的方案中，在装备对应的行为状态满足第二需求时，在可视化编辑页面设置新行为名称， 在可视化编辑页面中从行为状态列表中拖入新行为需要的所有行为状态，在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接新行为对应的所有行为状态组装行为状态机。

在上述的方案中，所述原子条件列表用于存储所有可组成状态转化条件的原子条件，所述原子条件包括原子条件函数名及其相关输入参数的类型、默认值、取值范围。

在上述的方案中，在装备对应的行为状态不满足第二需求时，在可视化编辑页面的行为状态列表中新建行为状态，并将其拖入行为构建区域，并为新建的行为状态绑定原子行为列表中的原子行为，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接原子行为对应的所有行为状态组装行为状态机。

在上述的方案中，所述原子行为列表用于存储所有单一行为状态可绑定的原子行为，所述原子行为包括原子行为函数名及其相关输入参数的类型、默认值、取值范围。

本发明提供的基于元模型的建模装置，采用如上所述的基于元模型的建模方法进行可视化建模，所述建模装置包括：

装备选择模块，用于采集仿真战场中的地图信息和实体周围态势信息，基于采集的地图信息和实体周围态势信息在装备库中选择要添加行为的装备；

信息查看模块，用于查看选择的装备对应的行为及行为状态；

需求满足判断模块，判断装备对应的行为及行为状态是否满足相应的需求；

行为新建模块，用于根据判断结果新建行为，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并基于状态转化条件组装行为状态机；

行为状态新建模块，用于根据判断结果行为状态，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并基于状态转化条件组装行为状态机。

本发明还提供一种用于仿真作战的信息交互系统，包含如上所述的基于元模型的建模装置，所述系统还包括：

仿真战场和外部控制机，其中，所述仿真战场中具有一个或多个作战实体；

所述基于元模型的建模装置从仿真战场获得地图信息以及实体周围态势信息，并将地图信息以及实体周围态势信息传给外部控制机；

所述外部控制机将地图信息以及实体周围态势信息结合作战目的进行计算，得到作战实体的下一步行为，并控制基于元模型的建模装置形成对应的行为，以及通过基于元模型的建模装置形成的行为返回给仿真战场中的作战实体，控制作战实体的行为。

本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例提供的基于元模型的建模方法，采用装备库中对作战实体类型进行树形关系梳理，并可根据需要新建行为及行为状态，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并基于状态转化条件组装行为状态机，解决了现有技术中使用有限状态机对作战实体开展行为规则建模的局限性；同时，完成可视化建模后如果有需要优化的地方，用户可以在可视化编辑页面进行调整甚至重新组装行为状态机，从而，完成可视化建模后得到的模型具有可复用性；此外，通过基于元模型的建模方法得到的建模装置可与仿真战场和外部控制机进行信息交互，为控制仿真战场中的作战实体的行为提供条件。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中一种基于元模型的建模方法的流程图；

图2是本发明的一个实施例中一种基于元模型的建模装置的组成示意图；

图3是本发明的一个实施例中一种用于仿真作战的信息交互系统的组成示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明提供一种基于元模型的建模方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：采集仿真战场中的地图信息和实体周围态势信息，基于采集的地图信息和实体周围态势信息在装备库中选择要添加行为的装备，其中，所述装备的类型包括父类装备和子类装备，所述子类装备可以继承父类装备的所有行为；

具体地，实体周围态势信息包括：实体的探测范围内的敌方数量及类型、实体附近静态物体位置、当前地形天气信息等，其中，敌方类型包括重大火力威胁，实体附近静态物体包括楼宇、植被、伪装物提供的掩体等。

具体地，在本发明的一个实施例中，在城市作战中进行街区突贯的作战任务时，面对未知数量及位置的敌方武装力量，选择要添加行为的装备为无人机，通过无人机进行侦查。

具体地，在本发明的一个实施例中，在面对敌方在主要道路设置的障碍物时，选择要添加行为的装备为无人车配合有人车的组合，通过无人车配合有人车的组合进行清障、突贯。

具体地，所述装备库中存储了包含所有类型的装备，所述装备库是一个根据各个装备的类型相互之间的关系而生成的作战实体类型树状列表；

步骤S2：查看选择的装备对应的行为及行为状态，其中，行为与装备的类型相互关联，在选择了装备后，可根据装备的类型查看装备对应的行为；

具体地，所述行为存储在行为库中，所述行为状态存储在行为状态列表中，所述行为状态包括单一行为状态和复合行为状态，所述行为通过一个或多个行为状态组成；

步骤S3：判断装备对应的行为是否满足第一需求，在装备对应的行为满足第一需求时，判定完成可视化建模；

具体地，在本发明的一个实施例中，如果需要装备完成移动到特定位置的机动任务，则第一需求为：移动到兴趣点，当行为库中已有“移动到兴趣点”的行为，那么我们可以直接判定完成可视化建模。

步骤S4：在装备对应的行为不满足第一需求时，判断装备对应的行为状态是否满足第二需求，在装备对应的行为状态满足第二需求时，在可视化编辑页面设置新行为名称，然后在可视化编辑页面中从行为状态列表中拖入新行为需要的所有行为状态，最后在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接新行为对应的所有行为状态组装行为状态机；

具体地，在本发明的一个实施例中，如果需要无人机进行区域搜索，那么至少需要三个行为状态：“起飞”、“区域搜索”和“返回并降落”来组成这一行为模型，所述第二需求为：起飞、区域搜索以及返回并降落，如果行为状态列表中缺少了“起飞”、“区域搜索”和“返回并降落”中的任一行为状态，则需要先构建缺失的行为状态后才能对新行为进行建模；

具体地，所述行为状态具有通用性和复用性，如果需要无人机在侦查到敌方重火力的同时协同后方装备进行远程火力打击，那么在构建这一新行为“区域搜索并回传信息”时用户可以复用“起飞”、“区域搜索”和“返回并降落”这三个行为状态然后再构建一个“回传侦查信息”的行为状态就满足需求了，别的型号的无人机也可以直接使用刚新建的行为状态，因为状态是构建在无人机这一类型下，所述子类装备可以继承父类装备的所有行为，从而所有型号的无人机都可以继承这一状态；

具体地，所述原子条件列表用于存储所有可组成状态转化条件的原子条件，所述原子条件包括原子条件函数名及其相关输入参数的类型、默认值、取值范围等；

步骤S5：在装备对应的行为状态不满足第二需求时，在可视化编辑页面的行为状态列表中新建行为状态，并将其拖入右侧行为构建区域，并为新建的行为状态绑定原子行为列表中的原子行为，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接原子行为对应的所有行为状态组装行为状态机。

具体地，原子行为列表用于存储所有单一行为状态可绑定的原子行为，所述原子行为包括原子行为函数名及其相关输入参数的类型、默认值、取值范围等；

具体地，本发明的实施例中从两方面来获取相应的状态转换条件：

一方面，状态转换条件为下一状态中原子行为的前置条件，例如“待命”到“起飞”的状态转化条件会包括天气、风力、周围开阔地形是否满足起飞要求等；

另一方面，状态转换条件为根据常识或军事相关理论形成的决策条件，例如在遭遇敌方时敌方的数量和火力会决定下一状态是“攻击”还是“躲避”；

具体地，新建的行为状态为单一行为状态，在需要构建复合行为状态时，

使用复合行为状态绑定的复合动作，其中，复合动作主要是为了满足军事人员的思维习惯开发的，开发人员在后台用代码根据需求提前开发组成复合动作的行为状态机并进行封装，复合动作的行为状态机通过以下步骤获取：在可视化编辑页面的行为状态列表中新建复合行为状态，并将其拖入右侧行为构建区域，并为新建的行为状态绑定原子行为列表中的原子行为，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接原子行为对应的所有行为状态组装行为状态机，例如，直升机在被敌方锁定后发射箔条弹这一复合动作由发射多组箔条弹和加速急转等原子行为组成。

步骤S6：完成可视化建模。

具体地，在完成可视化建模时查看生成的对应脚本，然后在UE中为装备配置战法进行实际的测试使用。

具体地，在完成可视化建模后如果有需要优化的地方，用户可以在可视化编辑页面进行调整甚至重新组装行为状态机，从而，完成可视化建模后得到的模型具有可复用性，因此，完成可视化建模后得到的模型上的更改不仅可以应用到新建的作战实体上，而且可以直接复制到所有原先配置了该行为的装备实体上。

如图2所示，本发明提供一种基于元模型的建模装置，采用如上所述的基于元模型的建模方法进行可视化建模，该系统包括：

装备选择模块，用于采集仿真战场中的地图信息和实体周围态势信息，基于采集的地图信息和实体周围态势信息在装备库中选择要添加行为的装备；

信息查看模块，用于查看选择的装备对应的行为及行为状态；

需求满足判断模块，用于判断装备对应的行为是否满足第一需求，在装备对应的行为满足第一需求时，判定完成可视化建模，在装备对应的行为不满足第一需求时，判断装备对应的行为状态是否满足第二需求；

行为新建模块，用于在装备对应的行为状态满足第二需求时，在可视化编辑页面设置新行为名称， 然后在可视化编辑页面中从行为状态列表中拖入新行为需要的所有行为状态，最后在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接新行为对应的所有行为状态组装行为状态机；

行为状态新建模块，用于在装备对应的行为状态不满足第二需求时，在可视化编辑页面的行为状态列表中新建行为状态，并将其拖入右侧行为构建区域，并为新建的行为状态绑定原子行为列表中的原子行为，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接原子行为对应的所有行为状态组装行为状态机。

如图3所示，本发明的提供一种用于仿真作战的信息交互系统，包含如上所述的基于元模型的建模装置，所述系统还包括：

仿真战场和外部控制机，其中，所述仿真战场中具有一个或多个作战实体；

所述基于元模型的建模装置以每帧60次的频率从仿真战场获得地图信息以及实体周围态势信息，并通过HTTP协议将地图信息以及实体周围态势信息传给外部控制机；

所述外部控制机将地图信息以及实体周围态势信息结合作战目的进行相关深度学习或机器学习等AI计算， 得到作战实体的下一步行为，并控制基于元模型的建模装置形成对应的行为，以及通过基于元模型的建模装置形成的行为返回给仿真战场中的作战实体，控制作战实体的机动等行为。

具体地，所述作战实体包括无人机等无人装备。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种基于元模型的建模方法，其特征在于，所述方法包括：

采集仿真战场中的地图信息和实体周围态势信息，基于采集的地图信息和实体周围态势信息在装备库中选择要添加行为的装备；

查看选择的装备对应的行为及行为状态；

判断装备对应的行为及行为状态是否满足相应的需求；

根据判断结果新建行为或行为状态，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并基于状态转化条件组装行为状态机；

完成可视化建模；

其中，判断装备对应的行为及行为状态是否满足相应的需求包括：

判断装备对应的行为是否满足第一需求；

在装备对应的行为不满足第一需求时，判断装备对应的行为状态是否满足第二需求；

判断装备对应的行为满足第一需求时，判定完成可视化建模；

在装备对应的行为状态满足第二需求时，在可视化编辑页面设置新行为名称，在可视化编辑页面中从行为状态列表中拖入新行为需要的所有行为状态，在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接新行为对应的所有行为状态组装行为状态机。

2.根据权利要求1所述的基于元模型的建模方法，其特征在于，所述装备的类型包括父类装备和子类装备，所述子类装备继承父类装备的所有行为。

3.根据权利要求1所述的基于元模型的建模方法，其特征在于，所述原子条件列表用于存储所有可组成状态转化条件的原子条件，所述原子条件包括原子条件函数名及其相关输入参数的类型、默认值、取值范围。

4.根据权利要求1所述的基于元模型的建模方法，其特征在于，在装备对应的行为状态不满足第二需求时，在可视化编辑页面的行为状态列表中新建行为状态，并将其拖入行为构建区域，并为新建的行为状态绑定原子行为列表中的原子行为，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并用状态转化条件连接原子行为对应的所有行为状态组装行为状态机。

5.根据权利要求4所述的基于元模型的建模方法，其特征在于，所述原子行为列表用于存储所有单一行为状态可绑定的原子行为，所述原子行为包括原子行为函数名及其相关输入参数的类型、默认值、取值范围。

6.一种基于元模型的建模装置，采用如权利要求1-5任一项所述的基于元模型的建模方法进行可视化建模，其特征在于，所述建模装置包括：

装备选择模块，用于采集仿真战场中的地图信息和实体周围态势信息，基于采集的地图信息和实体周围态势信息在装备库中选择要添加行为的装备；

信息查看模块，用于查看选择的装备对应的行为及行为状态；

需求满足判断模块，判断装备对应的行为及行为状态是否满足相应的需求；

行为新建模块，用于根据判断结果新建行为，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并基于状态转化条件组装行为状态机；

行为状态新建模块，用于根据判断结果行为状态，并在可视化编辑页面中原子条件列表中选择原子条件组成需要的状态转化条件，并基于状态转化条件组装行为状态机。

7.一种用于仿真作战的信息交互系统，包含如权利要求6所述的基于元模型的建模装置，其特征在于，所述系统还包括：

仿真战场和外部控制机，其中，所述仿真战场中具有一个或多个作战实体；

所述基于元模型的建模装置从仿真战场获得地图信息以及实体周围态势信息，并将地图信息以及实体周围态势信息传给外部控制机；

所述外部控制机将地图信息以及实体周围态势信息结合作战目的进行计算，得到作战实体的下一步行为，并控制基于元模型的建模装置形成对应的行为，以及通过基于元模型的建模装置形成的行为返回给仿真战场中的作战实体，控制作战实体的行为。