一种基于分层的行为模型的VR虚拟对抗训练系统技术方案

一种基于分层的行为模型的VR虚拟对抗训练系统，包括环境构设单元、仿真平台与仿真资源库、辅助规划单元、虚拟兵力生成单元、导调控制单元等，模型装配子单元包括实体模型装配模块和行为模型装配模块，行为模型装配模块基于分层的行为模型，实现分层式行为模型组装，主要包括大脑决策模型和小脑行动模型，装配完成的行为模型主要通过对战场态势的分析，结合仿真资源库中行为规则模型进行智能决策，生成合适的动作规划并借助执行机构驱动仿真实体的物理模型完成响应行动指令，完成虚拟兵力对战场态势的响应。本发明专利技术抽象行为模型共性要素，构建通用的行为模型体系，将行为模型结构与具体内容进行分离，从而实现行为模型的通用化、标准化设计。标准化设计。标准化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分层的行为模型的VR虚拟对抗训练系统


[0001]本专利技术涉及虚拟对抗仿真训练领域，具体的，涉及一种基于分层的行为模型的VR虚拟对抗训练系统。

技术介绍

[0002]智能体作为虚拟对抗仿真中的重要组成部分，主要功能是增强虚拟对抗仿真的真实性，使虚拟对抗更加贴近现实。目前虚拟对抗系统在进行智能体单体行为模型搭建时，采用集成式的搭建框架/方法，即以每个或每类智能实体作为最小单元，进行单体行为模型搭建。采用上述框架/方法构建的智能体单体行为模型，其可重用性、可组合性、可维护性较差，且智能体单体行为模型决策层和执行层之间的耦合性很强，针对虚拟对抗系统开发的智能体单体行为模型，基本无法有效应用到其他仿真系统中去。
[0003]因此，该方法存在以下明显缺点：
[0004]1、会导致大量“烟囱”式的仿真系统存在，建成的各仿真系统都自成一体，互相之间的通联复用比较困难；
[0005]2、会导致大量的重复设计开发工作，造成大量的人力、物力、财力、时间等资源浪费；
[0006]3、会大大降低系统开发效率，增加开发难度、延长开发周期；
[0007]4、会导致系统开发、系统维护的灵活性较差，无法方便灵活地开展系统开发和系统维护工作。例如当其中某个行为逻辑发生变化时，需要对智能体整个行为模型进行修改，大大增加了修改难度和工作总量。
[0008]因此，现有技术中对于提高虚拟对抗训练系统，具有如下的需要解决的技术问题或者需求：
[0009]首先，需要为虚拟对抗仿真系统提供一个标准化的模型构建框架/方法；
[0010]其次，需要降低智能体行为模型之间的强耦合关系，提高智能体行为模型复用性；
[0011]再次，需要具备一定程度的可维护性，降低开发人员的维护修改成本；
[0012]最后，需要以完全接近真实的行为模型对虚拟对抗进行虚拟仿真。
[0013]因此，如何解决上述的问题，成为虚拟对抗仿真系统亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的在于提出一种基于分层的行为模型的VR虚拟对抗训练系统，能够降低智能体行为之间强耦合关系，有利于智能体单体行为模型标准化，提高单体行为模型的复用性。
[0015]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0016]一种基于分层的行为模型的VR虚拟对抗训练系统，其特征在于，
[0017]包括环境构设单元、仿真平台与仿真资源库、辅助规划单元、虚拟兵力生成单元、导调控制单元、VR对抗训练单元；
[0018]其中，所述环境构设单元，用于作战行动场景的构建与设置，利用标准的地形数据快速生成作战行动环境的三维地形场景，利用图像数据对三维地形进行贴图，生成行动环境场景；利用各类齐全的行动环境要素模型资源，支持单人或多人快速协同编辑制作作战行动虚拟场景；提供与三维地图对应的二维地图，支持二、三维地图平滑切换，支持动态修改三维地图时二维地图随之自动发生相应变化；
[0019]所述仿真平台与仿真资源库，包括三维仿真平台和仿真资源库；
[0020]其中三维仿真平台为系统的运行提供支撑，包括三维仿真引擎、三维渲染引擎、基础开发工具和分布式互联中间件，其中，三维仿真引擎用于提供仿真支撑核心能力；三维渲染引擎用于提供三维场景支撑能力；基础开发工具用于提供应用系统开发、实施及运行管理能力；分布式互联中间件用于提供基于网络通信，实现异构系统、仿真系统、硬件设备之间的互联、互通及互操作能力；
[0021]所述仿真资源库用于提供系统运行所需各类数据和素材等的资源，包括三维模型、数学模型和综合仿真数据，并且能够实现对各类资源集中管理控制功能，包括资源管理、维护、编辑和查询；
[0022]所述辅助规划单元，用于借助作战环境分析、敌我能力分析、战术行动方案标绘的工具，多维度、多角度考察作战任务环境、行动目标和行动部位，定量可视化分析敌我作战能力，以标准军标符号标绘任务行动方案；
[0023]所述虚拟兵力生成单元，面向导调控制人员，用于组织训练阶段的虚拟兵力开发、装配和生成，能够进行图形化模型设计开发与配置，编辑行动脚本与作战想定，根据训练需要生成虚拟兵力；
[0024]所述虚拟兵力生成单元包括模型开发子单元、模型装配子单元和兵力生成子单元，
[0025]所述模型开发子单元，用于生成兵力组件模板、组件代码框架、基础算法，辅助模型开发人员进行模型的开发工作；
[0026]所述模型装配子单元，包括实体模型装配模块和行为模型装配模块，通过对组件模型的组装实现作战单元模型的构建，通过设置不同的参数实现作战单元的型号化；
[0027]所述实体模型装配模块能够装配实体的运动模型、武器模型、雷达模型、防护模型、指控模型、通信模型、干扰模型和毁伤模型，提供战场角色自然能力的数学表示，对特定对象的物理特性、效应或能力进行表示；
[0028]所述行为模型装配模块基于分层的行为模型，实现分层式行为模型组装，主要包括大脑决策模型和小脑行动模型，装配完成的行为模型主要通过对战场态势的分析，结合仿真资源库中行为规则模型进行智能决策，生成合适的动作规划并借助执行机构驱动仿真实体的物理模型完成响应行动指令，完成虚拟兵力对战场态势的响应；
[0029]其中，大脑决策模型，主要按照使命任务、目标、意图进行高层的长周期的行为决策，为虚拟兵力行为模型提供决策，包括分析层和决策层；
[0030]所述分析层包括态势分析和行动时机分析，所述态势分析用于使得虚拟兵力单体根据自身感知的外部环境信息、目标信息，结合自身信息，基于系统行为规则模型，自主推理，进行态势分析判断；所述行动时机分析用于实现基于自身态势分析结论，结合主观因素，进行行动时机选择和判断；
[0031]所述决策层能够自动接收任务进行决策分析，通过对任务目标、自身状态、任务点状态进行决策分析，输出行动轨迹；其中任务目标代表行为轨迹目标，用以告知任务是什么，指出大脑规划的轨迹用途；自身状态和任务点状态分别代表任务的起点和终点，对大脑规划决策起着决定性作用；
[0032]所述小脑行动模型，用于按照原子化的，具有较为固定流程和规则的行动动作进行周围环境感知和决策的执行落实，包括感知层和执行层；
[0033]所述感知层，用于描述虚拟兵力单体感知环境信息，接受外部信息输入的行为，当感知到影响任务执行的事件发生时，将信息传送至大脑决策模型进行分析和决策，持续对任务行动轨迹进行决策优化，感知行为的方式分为主动感知行为和被动感知行为；
[0034]所述执行层是对作战实体在执行典型作战任务中，基于大脑决策模型得到的行动方案，所采取的作战行动；
[0035]兵力生成子单元，用于根据用户训练需要生成虚拟兵力单体，所述虚拟兵力单体包括具备角色的实体模型和行为模型，能够实时接收上级单位发送的命令，并结合战场态势，基于系统行为规则，做出智能响应；
[0036]所述导调控制单元，用于实现导调控制人员在训练过程中控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分层的行为模型的VR虚拟对抗训练系统，其特征在于，包括环境构设单元、仿真平台与仿真资源库、辅助规划单元、虚拟兵力生成单元、导调控制单元、VR对抗训练单元；其中，所述环境构设单元，用于作战行动场景的构建与设置，利用标准的地形数据快速生成作战行动环境的三维地形场景，利用图像数据对三维地形进行贴图，生成行动环境场景；利用各类齐全的行动环境要素模型资源，支持单人或多人快速协同编辑制作作战行动虚拟场景；提供与三维地图对应的二维地图，支持二、三维地图平滑切换，支持动态修改三维地图时二维地图随之自动发生相应变化；所述仿真平台与仿真资源库，包括三维仿真平台和仿真资源库；其中三维仿真平台为系统的运行提供支撑，包括三维仿真引擎、三维渲染引擎、基础开发工具和分布式互联中间件，其中，三维仿真引擎用于提供仿真支撑核心能力；三维渲染引擎用于提供三维场景支撑能力；基础开发工具用于提供应用系统开发、实施及运行管理能力；分布式互联中间件用于提供基于网络通信，实现异构系统、仿真系统、硬件设备之间的互联、互通及互操作能力；所述仿真资源库用于提供系统运行所需各类数据和素材等的资源，包括三维模型、数学模型和综合仿真数据，并且能够实现对各类资源集中管理控制功能，包括资源管理、维护、编辑和查询；所述辅助规划单元，用于借助作战环境分析、敌我能力分析、战术行动方案标绘的工具，多维度、多角度考察作战任务环境、行动目标和行动部位，定量可视化分析敌我作战能力，以标准军标符号标绘任务行动方案；所述虚拟兵力生成单元，面向导调控制人员，用于组织训练阶段的虚拟兵力开发、装配和生成，能够进行图形化模型设计开发与配置，编辑行动脚本与作战想定，根据训练需要生成虚拟兵力；所述虚拟兵力生成单元包括模型开发子单元、模型装配子单元和兵力生成子单元，所述模型开发子单元，用于生成兵力组件模板、组件代码框架、基础算法，辅助模型开发人员进行模型的开发工作；所述模型装配子单元，包括实体模型装配模块和行为模型装配模块，通过对组件模型的组装实现作战单元模型的构建，通过设置不同的参数实现作战单元的型号化；所述实体模型装配模块能够装配实体的运动模型、武器模型、雷达模型、防护模型、指控模型、通信模型、干扰模型和毁伤模型，提供战场角色自然能力的数学表示，对特定对象的物理特性、效应或能力进行表示；所述行为模型装配模块基于分层的行为模型，实现分层式行为模型组装，主要包括大脑决策模型和小脑行动模型，装配完成的行为模型主要通过对战场态势的分析，结合仿真资源库中行为规则模型进行智能决策，生成合适的动作规划并借助执行机构驱动仿真实体的物理模型完成响应行动指令，完成虚拟兵力对战场态势的响应；其中，大脑决策模型，主要按照使命任务、目标、意图进行高层的长周期的行为决策，为虚拟兵力行为模型提供决策，包括分析层和决策层；所述分析层包括态势分析和行动时机分析，所述态势分析用于使得虚拟兵力单体根据自身感知的外部环境信息、目标信息，结合自身信息，基于系统行为规则模型，自主推理，进
行态势分析判断；行动时机分析用于实现基于自身态势分析结论，结合主观因素，进行行动时机选择和判断；所述决策层能够自动接收任务进行决策分析，通过对任务目标、自身状态、任务点状态进行决策分析，输出行动轨迹；其中任务目标代表行为轨迹目标，用以告知任务是什么，指出大脑规划的轨迹用途；自身状态和任务点状态分别代表任务的起点和终点，对大脑规划决策起着决定性作用；所述小脑行动模型，用于按照原子化的，具有较为固定流程和规则的行动动作进行周围环境感知和决策的执行落实，包括感知层和执行层；所述感知层，用于描述虚拟兵力单体感知环境信息，接受外部信息输入的行为，当感知到影响任务执行的事件发生时，将信息传送至大脑决策模型进行分析和决策，持续对任务行动轨迹进行决策...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢广洲，黄河，马飞，
申请(专利权)人：北京华如科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：