一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎技术方案

本发明专利技术提供了一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎。作战仿真引擎基于黑板机制构建了一种层次化的通用黑板结构，并运用分布式并行计算理论，实现了对分布式仿真中各仿真节点计算资源的合理分配和充分利用，以及仿真节点中大量智能体模型的多进程、并行计算管理和调度。内容包括：通用黑板框架、黑板管理器、串行网络通信组件、黑板浏览器、记录/回放组件、CGF行为建模框架、图形化CGF行为建模工具、装备性能参数库组件、行为知识库等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于系统仿真领域，更进一步涉及一种基于分布式多Agent系统的作战仿真领域。本专利技术主要用于军事模拟训练，开发人员可通过构建各种装设备物理模型、行为模型等，必要时可接入人在回路的模拟训练系统，模拟生成逼真的战场，以达到战术推演、战法研究等目的。
技术介绍
基于Agent的仿真结构模拟人类解决问题的思路，将复杂的问题分解成多个易于解决的子问题，每个子问题的解决方法都是另一个子问题解决方案的输入。Agent技术被认为是面向对象模式的继承。多Agent系统(Multi-AgentSystems,MAS)是指多个自治、相互作用的的异构Agent松散地耦合在一起实现问题求解的系统。多Agent技术和方法具有解决复杂分布问题的能力，Agent对开放性不确定环境的适应性，以及Agent之间的协作能力，使得多Agent系统在工业、交通管理、智能信息检索、电子商务、医疗、智能机器人、仿真等领域得到了广泛应用。但当MAS中的Agent数量较多时，受到计算机性能的限制，系统的运行效率可能会降低。多Agent系统的内在架构为创建分布式多Agent系统(DMAS,DistributedMulti-AgentSystems)提供了极大便利，在DMAS中，Agent分布在网络中的多个计算机上，充分利用网络中的计算资源，提供系统的运行效率。DMAS为复杂的、分布式、实时仿真系统提供了解决方案。目前，DMAS在多个领域得到了广泛应用，包括游戏、机器学习、建模仿真、军事指挥控制、以及各种专家系统。目前，用于军事仿真领域的作战仿真平台大部分是美国公司开发，且对中国禁售。市场上的商业软件大部分采用单进程顺序执行的建模方式，在仿真实体数量少、模型简单且实时性要求不高时尚可使用，当实体数量增多，模型复杂度增加，实时性要求高时，仿真平台的运行效率降低，且无法进行实时仿真。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有平台技术的不足，设计了一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎。该引擎基于黑板机制构建了一种层次化的通用黑板结构，并运用分布式并行计算理论，实现了对分布式仿真中各仿真节点计算资源的合理分配和充分利用，以及仿真节点中大量智能体模型的多进程、并行计算管理和调度。本专利技术提出了一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎，其特征在于，由如下部分组成：1)通用黑板框架；2)串行网络控制组件；3)黑板浏览器；4)记录/回放组件；5)CGF行为建模框架；6)行为建模工具；7)装备性能参数库组件；8)行为知识库组件。所述部分1)的通用黑板框架包括黑板设计工具、黑板管理组件，黑板设计工具辅助开发人员根据开发需求构建各类仿真实体的数据结构，黑板管理器完成黑板内容即实体数据的读写存储、周期更新。所述部分2)的串行网络控制组件用于实现不同仿真节点间黑板数据的同步，确保数据无论在哪个仿真节点解算，对系统中所有的Agent来说均可用。所述部分3)的黑板浏览器作用是使开发者在系统运行过程中能实时监测模型解算的相关结果，为开发调试提供辅助。所述部分4)的记录/回放组件用于记录系统运行期间所有Agent应用的操作，存储通用黑板中相关数据到磁盘中，在仿真结束后从磁盘中读取数据，并将数据重新填入黑板中的相关地址，完成记录回放。所述部分5)的CGF(ComputerGeneratedForces)行为建模框架用于为开发人员实现CGF实体及实体间的复杂行为与交互的模拟提供框架支撑，将CGF行为建模划分为行为控制类模型、逻辑控制类模型和物理仿真类模型三大类性。所述部分6)的行为建模工具是利用状态机的原理实现的图形化CGF行为建模工具。所述部分7)的装备性能参数库组件是用于存储训练想定中所有可用的装设备技术参数数据，并提供参数库访问接口。所述部分8)的行为知识库组件是存储想定中需要用到的CGF实体的可用行为，并提供读取接口。通过应用本专利技术，开发人员可通过构建相关的装设备物理模型、行为模型，快速搭建适合作战训练应用的作战仿真环境。必要时，可通过引入桥接器的设计模式，将作战仿真引擎与采用DIS/HLA等其它网络协议的模拟系统相连，组成人在回路的模拟训练系统。附图说明图1是本专利技术所提出仿真引擎架构设计；图2是本专利技术中的黑板结构示例图；图3是本专利技术中作战仿真引擎的系统结构；图4是本专利技术中CGF建模框架中的建模层次关系图；图5是本专利技术中行为控制模型决策机制示意图；图6是本专利技术中可设置战法CGF类型举例；图7是本专利技术中行为编辑工具中状态机概念示例图。具体实施方式下面结合附图与实例对本专利技术进一步详细说明。总体来说，利用通用黑板架构，构建与作战仿真相关的实体数据结构即黑板结构，并利用CGF建模框架及行为建模工具，实现CGF仿真实体及实体间的复杂行为与交互模拟，可使系统开发人员更多的关注专业领域内的模型开发，并将设计的领域模型集成至仿真框架中，以提高作战仿真系统的建模效率，降低开发的工作量。1)通用黑板通用黑板实质上就是一个通用数据状态池，其中包含了系统运行期间的应用程序数据。GBB通过共享内存方式实现，并通过内存映射机制分布到各仿真节点，所有应用程序的Agent能够在任何时间访问数据池。通用黑板以简化的关系数据库的形式保存应用数据。通用黑板主要由下列类型的表格构成：主实体表、实体表、描述符、消息表。(1)主实体表：主实体表维护了一个所有参与仿真的实体列表，表中的每一个条目包含了一个引用值，该引用指向某一个实体表中的一个条目，同时还包含了该实体的附加信息，包括：实体ID，该实体ID是独一无二的标识，表示整个黑板内某个实体，该实体ID从实体创建开始到删除始终保持不变；创建时间，实体被创建和被引用到黑板中的时间；实体类型，枚举值，定义了实体的类型，实体类型指向一个特定的实体表，该表中的实体已经被定义。(2)实体表：实体是用来表示应用域内的对象，不同实体类型定义了不同的数据项，数据项包含了与实体相关信息。通用黑板维护了一组实体表，每个实体表维护一组特定类型实体的信息，一个实体表的每个条目包含的数据包括：实体ID、实体状态、相关描述表中条目的多个引用。(3)描述符：描述符用来描述通用黑板中实体的不同类型的数据结构。每个描述符类型维护了不同类型的数据，这些数据可被几种不同实体类型所用。描述符表与主实体表和实体表不同，它用于维持应用程序的特定数据，而后两者用于维护通用信息。每个描述符表维护由应用程序所定义的特定类型信息，在描述符表内每个单一条目包含了如下信息：引用，指向相关实体表内的一个条目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎，其特征在于，由如下部分组成：通用黑板框架、串行网络控制组件、黑板浏览器、记录/回放组件、CGF行为建模框架、行为建模工具、装备性能参数库组件、行为知识库组件。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎，其特征在于，由如下部分组成：
通用黑板框架、串行网络控制组件、黑板浏览器、记录/回放组件、CGF行为建模框架、行为建模工
具、装备性能参数库组件、行为知识库组件。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎，其特征在于，通用黑板框架
包括黑板设计工具、黑板管理组件，黑板设计工具辅助开发人员根据开发需求构建各类仿真实体的数据结
构，黑板管理器完成黑板内容即实体数据的读写存储、周期更新。
3.根据权利要求1所述的一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎，其特征在于，串行网络控制
组件用于实现不同仿真节点间黑板数据的同步，确保数据无论在哪个仿真节点解算，对系统中所有的Agent
来说均可用。
4.根据权利要求1所述的一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎，其特征在于，黑板浏览器作
用是使开发者在系统运行过程中能实时监测模型解算的相关结果，为开发调试提供辅助。
5.根据权利要求1所述的一种基于分布式多Agent系统的作战仿真引擎，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：方君，张立民，方伟，张兵强，马超，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：山东;37