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多Agent联合灭火救援作战系统应用基础研究

作　者: 刘静
导　师: 程桦
学　校: 安徽理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 联合灭火救援多Agent 组织指挥作战
分类号: TU998.1
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

多Agent技术作为一种人工智能新技术已经迅速渗透到信息社会的各个环节中。本文将多Agent理论和技术应用于联合灭火救援作战的研究,重点研究体系结构,智能体模型,协作和战术处理等难点问题,以跨地区联合灭火救援作战为背景,探讨联合灭火救援组织指挥的关键问题。本文的研究对于提高消防部队的作战能力,实现快速、高效、科学决策,保护人民群众的生命和财产安全有着重要的现实意义。本论文以“十一五”、“十二五”国家科技支撑项目为支撑,深入探索了联合灭火救援作战的总体结构、内部模块及相关的处理算法,并进行了仿真分析。论文的主要工作包括：1)对Agent和系统建模技术的基础理论进行了综述。提出了利用多Agent系统理论来建立联合灭火救援组织指挥体系结构。该体系结构充分考虑了联合灭火救援指挥行为的特点,包含了各种功能组件,兼顾了联合灭火救援模型对运行效率和高级智能决策的需求。2)提出了多Agent联合灭火救援作战系统框架。其中,提出了一种多Agent联合灭火救援作战框架,在该框架下,系统由指挥Agent,作战Agent和环境Agent组成,并分析了各Agent之间的交互作用关系。3)作战Agent的结构及实现。研究了作战Agent的思想与目标、运行机制、及实现方法,使得作战Agent模型能够以一种便于从概念模型向仿真模型转化的方式进行表达。4)在体系结构研究的基础上,借鉴多Agent理论中的合同网协议,提出了联合灭火救援的任务优化分配和协作算法。5)联合灭火救援战术处理研究,提出了三级战术处理流程,结合实例研究了各级战术决策的方法。6)采用多Agent软件工具集和通用软件平台(SWARM),用JAVA语言编程,进行了模拟仿真,并开发了一个原型系统,对本文构造的模型及相应机制进行了功能验证。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-15
引言  15-17
1 绪论  17-29
  1.1 课题研究背景  17-19
    1.1.1 合作区域安全发展的需求  17
    1.1.2 灾害事故发展趋势的客观要求  17-18
    1.1.3 合作优化配置灭火救援资源,实现资源共享的需要  18-19
  1.2 研究意义  19-21
  1.3 相关研究现状  21-26
    1.3.1 联合灭火救援组织指挥方面  21-22
    1.3.2 联合灭火救援力量调集和资源优化配置方面  22-23
    1.3.3 Agent的建模研究在协同作战问题中应用  23-24
    1.3.4 多Agent协作研究  24-25
    1.3.5 Agent理论应用于联合灭火救援适用性分析  25-26
  1.4 论文内容安排和创新  26-29
    1.4.1 论文的内容安排  26-27
    1.4.2 论文的结构  27
    1.4.3 论文主要创新点  27-29
2 联合灭火救援体系研究  29-45
  2.1 Agent理论基础  29-35
    2.1.1 Agent的定义和分类  29-31
    2.1.2 多Agent系统  31-35
  2.2 Agent的体系建模方法  35-37
  2.3 联合灭火救援总体结构  37-43
    2.3.1 高级决策层模型结构  38-40
    2.3.2 指挥控制层模型结构  40-41
    2.3.3 作战执行层模型结构  41-43
    2.3.4 联合灭火救援体系结构的特点  43
  2.4 本章小结  43-45
3 联合灭火救援多Agent系统构造  45-61
  3.1 多Agent联合灭火救援作战模型框架  45-48
  3.2 系统主要Agent模型  48-57
    3.2.1 指挥Agent  48-56
    3.2.2 作战Agent  56
    3.2.3 救援环境Agent  56-57
  3.3 各Agent之间的关系  57-60
  3.4 本章小结  60-61
4 作战Agent模型  61-77
  4.1 作战Agent的BDI组成  61-63
  4.2 模型的基本结构  63-66
    4.2.1 描述作战Agent的方式与要素  63-65
    4.2.2 作战Agent属性  65-66
    4.2.3 作战Agent的动态调整  66
  4.3 作战Agent的行为框架  66-74
    4.3.1 接警出动行为  68-69
    4.3.2 侦察行为  69-70
    4.3.3 战斗实施行为  70-72
    4.3.4 通信行为  72-74
    4.3.5 适应性行为  74
  4.4 作战行为规则  74-76
  4.5 本章小结  76-77
5 多Agent联合灭火救援协同组织  77-99
  5.1 联合灭火救援的组织指挥机制分析  77-78
  5.2 多Agent联合灭火救援组织特点  78-81
  5.3 作战Agent的协作及联合行动  81-90
    5.3.1 联合灭火救援任务描述  81-82
    5.3.2 多Agent协作角色模型  82-86
    5.3.3 联合灭火救援的协作结构  86-90
  5.4 协作算法  90-97
    5.4.1 合同网协议  90
    5.4.2 动态任务分配协作算法  90-94
    5.4.3 指挥Agent与作战Agent动态任务处理流程  94-95
    5.4.4 算法在火场进攻中的应用  95-97
  5.5 本章小结  97-99
6 联合灭火救援战术处理研究  99-117
  6.1 联合灭火救援战术处理行为框架  99-102
  6.2 证据理论  102-106
    6.2.1 Dempster合成法则  102-103
    6.2.2 组合规则的改进  103-105
    6.2.3 改进证据理论在战术处理中的应用  105-106
  6.3 环境感知  106-111
  6.4 信息处理  111-112
  6.5 行动选择  112-115
  6.6 本章小结  115-117
7 联合灭火救援仿真及原型系统实现  117-135
  7.1 Swarm简介  117-120
  7.2 联合灭火救援作战仿真模型  120-126
  7.3 仿真实验及结果分析  126-131
    7.3.1 各Agent的实现  126-128
    7.3.2 仿真结果分析  128-131
  7.4 跨地区火灾现场力量调集系统  131-132
  7.5 本章小结  132-135
结论  135-137
参考文献  137-145
致谢  145-147
作者简介及读研期间主要科研成果  147

多Agent联合灭火救援作战系统应用基础研究

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