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基于多Agent的计算机生成兵力建模与仿真

作　者: 尹全军
导　师: 黄柯棣
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 作战仿真计算机生成兵力多Agent系统行为模型 Agent组织 Agent通信高层体系结构 Agent协调与协作
分类号: TP391.9
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

作战仿真作为人们认识和学习战争的重要手段和方法,在各层次的分析、训练以及测试与评估中发挥着越来越重要的作用,是快速提高部队战斗力、提升国防和军队建设水平的重要技术途径之一。计算机生成兵力(Computer Generated Force,CGF)是作战仿真领域的重要研究内容,具有广泛的理论意义和应用价值,是当前建模与仿真领域极具挑战性的研究方向,也是我国作战仿真需要重点突破的领域之一。CGF系统是对特殊人类社会系统的模拟,而多Agent系统具有对人类社会系统自然的描述能力。论文基于多Agent理论和方法研究CGF建模与仿真,提出了基于多Agent的CGF建模与仿真方法。围绕这一中心论题,论文从CGF Agent个体模型、社会模型和工程实践三个方面对相关理论和方法进行了系统的研究。提出了通用的CGF Agent体系结构,以及基于BDI逻辑的认知模型结构;基于区间时序逻辑对分枝时序逻辑认知模型进行了扩展,能够支持以组合方式进行行为模型的设计和开发;建立了基于多Agent的CGF组织模型,以及多种协调机制相结合的CGF Agent协作模型;设计并实现了基于KQML和HLA/RTI的CGF Agent仿真环境;设计并实现了基于多Agent的陆军分队战术指挥训练系统:论文首先分析了CGF建模的重要性和复杂性,深入探讨了Agent和多Agent系统的概念及其特点,为后续理论和方法研究提供高层概念视图和技术参考依据。在CGF Agent个体模型研究层次,论文重点针对体系结构和认知模型两个问题展开研究。首先深入探讨了作战仿真系统的模型组成以及它们之间的关系,并在此基础上分析了CGF Agent所需的各种功能组件和行为模式。然后,结合已有的Agent体系结构,提出了CGF Agent混合体系结构。该体系结构充分考虑了通用性的需求,包含了各种通用的功能组件,能够支持反应式和慎思式两种行为模式。反应模块处理战场实体的快速反应行为和例行行为,而高级的认知行为则在慎思模块进行处理,从而兼顾了CGF模型对运行效率和高级智能行为的需求。CGF Agent的认知模型是实现其拟人化智能行为的关键。论文深入研究了Agent的意向观点和可能世界语义,研究了基于BDI理论的Agent认知模型,描述了BDI逻辑中信念、目标、意图等心智态度的语义以及它们之间的逻辑关系。在此基础上提出了基于BDI的CGF Agent逻辑模型概念结构。为了能够直观、有效地支持行为模型的组合和规划的表示,论文基于区间时序逻辑对分枝时序逻辑认知模型进行了扩展,实现了对分枝时序逻辑中组合动作和规划中并行动作时序约束的描述。在CGF Agent社会模型研究层次,论文在组织模型、行为协调和通信等方面进行了深入研究。论文基于组织的观点研究了CGF的建模与仿真问题,改进了原有的CGF实体孤立的建模方法,建立了CGF Agent的组织模型。论文将CGF的指挥控制过程模型作为Agent组织的行为协调过程进行研究,提出了多种协调与协作方法相结合的CGF

全文目录

摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-28
  1.1 课题研究背景  13-15
  1.2 计算机生成兵力及其特点  15-17
  1.3 CGF 建模发展现状  17-24
    1.3.1 分布式仿真的发展历程  17-19
    1.3.2 CGF 建模发展现状  19-24
  1.4 论文的研究内容、组织结构和主要贡献  24-28
    1.4.1 论文的主要研究内容  24
    1.4.2 论文的组织结构及具体研究内容  24-26
    1.4.3 论文的主要贡献  26-28
第二章 AGENT 和多AGENT 系统  28-45
  2.1 AGENT 的起源、定义及特征  28-31
    2.1.1 Agent 的概念及其特点  28-30
    2.1.2 Agent 和对象的联系与区别  30-31
  2.2 多AGENT 系统及其特点  31-34
    2.2.1 多Agent 系统  31-32
    2.2.2 多Agent 系统的优势  32-33
    2.2.3 多Agent 系统的应用领域  33-34
  2.3 AGENT 研究内容  34-42
    2.3.1 Agent 理论  34-36
    2.3.2 Agent 体系结构  36-39
    2.3.3 面向Agent 的软件工程  39-42
  2.4 多AGENT 系统研究内容  42-43
  2.5 基于多AGENT 的CGF 建模与仿真  43
  2.6 小结  43-45
第三章 CGF AGENT 体系结构  45-56
  3.1 作战仿真系统的模型组成  45-49
    3.1.1 作战仿真系统的模型组成  45-46
    3.1.2 综合自然环境模型  46-47
    3.1.3 CGF 模型  47-49
  3.2 CGF AGENT 的体系结构  49-55
    3.2.1 CGF Agent 的行为方式  49-52
    3.2.2 CGF Agent 的混合体系结构  52-54
    3.2.3 CGF Agent 的慎思行为组件  54-55
  3.3 小结  55-56
第四章 CGF AGENT 认知模型  56-77
  4.1 基于意向观点的AGENT 及其认知态度  56-58
  4.2 分枝时序逻辑和可能世界语义  58-59
  4.3 基于分枝时序逻辑的BDI 认知模型  59-68
    4.3.1 一阶分枝时序逻辑的时序算子  59-60
    4.3.2 一阶分枝时序逻辑的路径算子  60-61
    4.3.3 分枝时序逻辑的连接词  61
    4.3.4 BDI 逻辑的动作算子和认知算子  61-64
    4.3.5 一阶分枝时序逻辑的语法  64-65
    4.3.6 基于一阶分枝时序逻辑的BDI 逻辑语义  65-68
  4.4 基于BDI 的CGF AGENT 认知模型结构  68-70
  4.5 基于区间时序逻辑的CGF AGENT 行为、规划、能力的表示  70-76
    4.5.1 经典规划的特点与不足  70-71
    4.5.2 时序约束关系的表示  71-72
    4.5.3 具有并行时序约束的行为组合  72-75
    4.5.4 具有并行时序约束的规划  75
    4.5.5 CGF Agent 能力的形式化表示  75-76
  4.6 小结  76-77
第五章基于多AGENT 的CGF 组织及其协作  77-106
  5.1 CGF 的组织模型  77-88
    5.1.1 基于组织观点的CGF 系统  77-79
    5.1.2 基于多Agent 的CGF 组织的特点  79-82
    5.1.3 基于多Agent 的CGF 组织模型  82-88
  5.2 基于多AGENT 的CGF 协作模型  88-105
    5.2.1 多Agent 系统的协调  88-92
    5.2.2 多Agent 协调方法在CGF 模型中的适用性分析  92-93
    5.2.3 CGF 系统中的联合意图  93-96
    5.2.4 CGF 行为的层次化表示  96-98
    5.2.5 基于联合意图的CGF 协作模型  98-105
  5.3 小结  105-106
第六章 CGF AGENT 通信  106-120
  6.1 AGENT 的通信方式和通信语言  106-112
    6.1.1 Agent 的通信方式  106-107
    6.1.2 言语行为理论  107-108
    6.1.3 Agent 通信语言  108-109
    6.1.4 KQML 和KIF  109-112
  6.2 HLA 体系结构  112-115
  6.3 基于KQML-RTI 的作战仿真环境  115-119
    6.3.1 HLA/RTI 作为CGF Agent 仿真环境的优势与不足  115-116
    6.3.2 HLA/RTI 和Agent 通信语言的集成  116-117
    6.3.3 基于KQML-RTI 的Agent 通信控制  117-119
  6.4 小结  119-120
第七章陆军分队战术指挥训练仿真系统设计与实现  120-138
  7.1 系统背景  120-121
  7.2 系统体系结构  121-129
    7.2.1 系统整体结构  121-122
    7.2.2 组织战斗系统  122-126
    7.2.3 战斗实施系统  126-129
  7.3 战斗实施系统中基于多AGENT 的CGF 模型  129-137
    7.3.1 战斗实施系统的对象模型  129-131
    7.3.2 战斗实施系统中CGF 的模型结构  131-132
    7.3.3 基于多Agent 的CGF 模型  132-134
    7.3.4 战斗实施系统中CGF Agent 之间的通信  134-137
  7.4 小结  137-138
第八章总结与展望  138-141
  8.1 论文工作总结  138-139
  8.2 未来工作展望  139-141
作者在攻读博士学位期间发表的主要学术论文  141-142
作者在攻读博士学位期间参加的主要科研工作  142
作者在攻读博士学位期间获得的奖励  142-143
致谢  143-145
参考文献  145-156

基于多Agent的计算机生成兵力建模与仿真

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