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计算机模拟兵力行为的形式化描述和可视化设计

摘要:结合计算机模拟兵力行为规则的特点,提出了一种行为规则的BNF描述方法,能够较好对兵力行为模型进行描述。开发实现了一个基于规则和有限状态机的行为模型编辑器,实现了兵力行为模型的可视化设计。

关键字:行为模型;CGF;形式化描述;可视化

如果让计算机模拟的兵力具有军事人员的思想,并按照一定的军事规则进行机动、攻击、防御等,就必须将军事人员的思想转化为计算机可以识别执行的代码。一般军事人员首先将作战任务、方案和方法写成文字和图表,开发人员理解消化后,再将其转化为代码,这种理解和转化工作往往具有一定的偏差。因此需要在军事人员与系统开发人员之间建立一种有效的沟通手段,使得信息得到准确的表达与传递。

1 研究现状

计算机生成兵力(Computer Generated Force ,CGF)一直是作战仿真领域的热点难点问题[1]。CGF行为模型一般包含3个部分:感知部分、认知处理部分和行为输出部分,其中认知处理部分包含:形势评估、决策制定、规划、学习等任务[2-3]

行为建模所涉及的建模技术主要有:专家系统,黑板系统,基于范例的推理,贝叶斯信任网技术,效用理论,产生式规则方法,组合式搜索和遗传算法等行为建模是CGF的关键技术,而对行为模型进行形式化描述是行为模型的关键步骤,目前行为建模的主要描述手段如表-1所示:

表-1 行为模型描述方法

手段

优点

缺点

自然语言描述

军事人员的首选,便于直接书写和军事人员的理解。

存在二义性,仿真系统无法直接使用。

程序语言描述

系统开发人员的首选,将军事模型直接变为计算机能够执行的代码。

系统开发人员和军事人员容易产生理解偏差。

脚本语言描述

能够用有限的关键词和语句精确描述军事模型,计算机能够解释执行。

军事人员难以理解和掌握。

图形语言描述

能够直观精确的描述和展示行为模型,不存在二义性。

仿真引擎构建难度大,难以定义完备的图形语言系统。

经过比较认为,用图形语言描述行为模型是一种能够直观刻画作战思想,适合军事人员进行表述与开发人员理解,达成两者准确沟通的有效手段。

2 行为模型的形式化描述

2.1 认知行为过程

行为建模本质是对人的智能行为建模。目前流行的Agent建模方法是对人的智能行为建模的有效方法。基于Agent的行为模型是CGF的一种采用面向对象思想定义的一个行为模型框架,是知识和推理机的有机结合[4]。行为模型的基本过程包括:感知外界,然后结合使命任务、行为规则、自身状态和外部态势作出决策,执行相应动作并影响外部环境,等

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