基于ABMS和HFSM的指挥控制模型研究
发布时间：2021-10-22 14:20
指挥控制建模是体系对抗条件下的作战仿真必须解决的关键问题之一,很大程度上决定着仿真系统的可信性.针对指挥控制系统结构复杂、交互频繁以及行为多变等特点,采用基于Agent的建模仿真（Agent Based Modeling and Simulation,ABMS）和分层有限状态机（Hierarchical Finite State Machine, HFSM）对指挥控制系统进行建模仿真,提出了基于ABMS的指挥控制建模框架,并采用HFSM对指挥控制行为进行描述,最后初步探讨了在此基础之上的指挥控制建模仿真实现.
【文章来源】：指挥与控制学报. 2020,6(02)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
指挥控制建模框架
以察打一体无人机编队为例,设计相应的有限状态机模型.无人机存在的可能状态主要包括起飞、巡航、空中待战、空中机动、编队汇合、编队分离以及降落等[21]在满足某些特定条件或者遭遇相应情景时,无人机可以在这些状态之间相互转换,具体情况如图4所示,其中{Ci,i=1,2,3,4,5,6,7,8,9}表示不同的转换条件.但是,在实践中状态机有个致命的缺点,当状态一旦多了之后,它的跳转就会变得不可维护,假设有n个状态的话,那就需要维护最多n*n的跳转链接,而应用到军事复杂系统建模过程中,模型的状态数量往往跟模型的复杂程度成正比.而层次化状态机结构(HFSM)就是为了减少跳转而作出的努力,采用分层状态机,在实际建模过程中,考量每一个状态间的关系,定义所有的跳转链接,然后将建模对象行为进行分类,把几个小状态归并到一个状态里,再定义高层状态和高层状态中内部小状态的跳转链接.状态内的状态是不需要关心外部状态的跳转的,这样也就做到了无关状态间的隔离,从而大大降低了状态机的复杂度,另外,如果觉得两层的状态机还是状态太多的话,可以定义更多的状态层次以降低跳转链接数.
采用分层有限状态机(HFSM)通过将几个子状态归并到一个状态里,可以很好地解决这一问题,具体描述方式如图5所示,其中{Ci,i=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}表示不同的转换条件.通过上面的例子可以看出,在处理状态数量比较多,状态之间跳转链接复杂的行为建模问题时,采用分层有限状态机进行建模可以达到简洁、清晰、便于理解的效果.基于分层有限状态机(HFSM)进行行为建模时,首先要对实体行为进行划分,即梳理实体行为的状态集以及这些状态之间的转换规则,从而实现对实体行为的形式化描述.在进行实体行为划分时,需要遵循两个基本原则,一是实体行为的状态集要包含仿真对象在相应边界内的所有行为状态；二是划分的每一个状态和相应的转换规则要有具体的军事含义,便于军事人员理解和进行使用[18].
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限状态机的工作流引擎的设计[J]. 邹晶,刘毅敏. 计算机应用与软件. 2018(08)
[2]联合作战指挥控制体系网络建模与分析[J]. 刘成刚,王永刚,刚建勋,于鸿源. 指挥控制与仿真. 2018(02)
[3]指挥控制智能化问题分解研究[J]. 金欣. 指挥与控制学报. 2018(01)
[4]指挥控制网络级联失效建模与仿真[J]. 郭晓成,马润年,王刚. 计算机工程. 2018(02)
[5]信息化条件下我军作战指挥的决策环模型[J]. 陈琳,薛青,张传海. 指挥与控制学报. 2017(03)
[6]陆战武器网络化火控系统的模型框架与信息流程[J]. 卢志刚,秦嘉,肖慧鑫,尚二雷. 火力与指挥控制. 2017(03)
[7]新一代指挥控制过程模型设计[J]. 朱江,韶海玲,杜正军,汤磊. 指挥与控制学报. 2015(03)
[8]美军主要推演和仿真系统模型体系与建模机制研究[J]. 常非. 军事运筹与系统工程. 2015(02)
[9]基于有限状态机的作战实体模型行为规则可视化建模[J]. 孙鹏,谭玉玺,汤磊. 指挥控制与仿真. 2015(02)
[10]指挥控制体系网络化建模研究与实践[J]. 司光亚,王艳正,李仁见,王飞. 指挥与控制学报. 2015(01)
博士论文
[1]C2组织结构设计方法及其鲁棒性、适应性分析[D]. 修保新.国防科学技术大学 2006
本文编号：3451277
【文章来源】：指挥与控制学报. 2020,6(02)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
指挥控制建模框架
以察打一体无人机编队为例,设计相应的有限状态机模型.无人机存在的可能状态主要包括起飞、巡航、空中待战、空中机动、编队汇合、编队分离以及降落等[21]在满足某些特定条件或者遭遇相应情景时,无人机可以在这些状态之间相互转换,具体情况如图4所示,其中{Ci,i=1,2,3,4,5,6,7,8,9}表示不同的转换条件.但是,在实践中状态机有个致命的缺点,当状态一旦多了之后,它的跳转就会变得不可维护,假设有n个状态的话,那就需要维护最多n*n的跳转链接,而应用到军事复杂系统建模过程中,模型的状态数量往往跟模型的复杂程度成正比.而层次化状态机结构(HFSM)就是为了减少跳转而作出的努力,采用分层状态机,在实际建模过程中,考量每一个状态间的关系,定义所有的跳转链接,然后将建模对象行为进行分类,把几个小状态归并到一个状态里,再定义高层状态和高层状态中内部小状态的跳转链接.状态内的状态是不需要关心外部状态的跳转的,这样也就做到了无关状态间的隔离,从而大大降低了状态机的复杂度,另外,如果觉得两层的状态机还是状态太多的话,可以定义更多的状态层次以降低跳转链接数.
采用分层有限状态机(HFSM)通过将几个子状态归并到一个状态里,可以很好地解决这一问题,具体描述方式如图5所示,其中{Ci,i=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}表示不同的转换条件.通过上面的例子可以看出,在处理状态数量比较多,状态之间跳转链接复杂的行为建模问题时,采用分层有限状态机进行建模可以达到简洁、清晰、便于理解的效果.基于分层有限状态机(HFSM)进行行为建模时,首先要对实体行为进行划分,即梳理实体行为的状态集以及这些状态之间的转换规则,从而实现对实体行为的形式化描述.在进行实体行为划分时,需要遵循两个基本原则,一是实体行为的状态集要包含仿真对象在相应边界内的所有行为状态；二是划分的每一个状态和相应的转换规则要有具体的军事含义,便于军事人员理解和进行使用[18].
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限状态机的工作流引擎的设计[J]. 邹晶,刘毅敏. 计算机应用与软件. 2018(08)
[2]联合作战指挥控制体系网络建模与分析[J]. 刘成刚,王永刚,刚建勋,于鸿源. 指挥控制与仿真. 2018(02)
[3]指挥控制智能化问题分解研究[J]. 金欣. 指挥与控制学报. 2018(01)
[4]指挥控制网络级联失效建模与仿真[J]. 郭晓成,马润年,王刚. 计算机工程. 2018(02)
[5]信息化条件下我军作战指挥的决策环模型[J]. 陈琳,薛青,张传海. 指挥与控制学报. 2017(03)
[6]陆战武器网络化火控系统的模型框架与信息流程[J]. 卢志刚,秦嘉,肖慧鑫,尚二雷. 火力与指挥控制. 2017(03)
[7]新一代指挥控制过程模型设计[J]. 朱江,韶海玲,杜正军,汤磊. 指挥与控制学报. 2015(03)
[8]美军主要推演和仿真系统模型体系与建模机制研究[J]. 常非. 军事运筹与系统工程. 2015(02)
[9]基于有限状态机的作战实体模型行为规则可视化建模[J]. 孙鹏,谭玉玺,汤磊. 指挥控制与仿真. 2015(02)
[10]指挥控制体系网络化建模研究与实践[J]. 司光亚,王艳正,李仁见,王飞. 指挥与控制学报. 2015(01)
博士论文
[1]C2组织结构设计方法及其鲁棒性、适应性分析[D]. 修保新.国防科学技术大学 2006
本文编号：3451277
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3451277.html
