王鵬　彭琿　薛芳俠　許一男

摘要：針對當前CGF行為建模時存在的決策過程過于呆板和教條化、仿真實體逼真度存在缺陷、同一仿真實體建立不同決策模型時采用的方法過于單一等問題，對行為建模技術(shù)進行了研究，建立了自行高炮CGF的戰(zhàn)術(shù)規(guī)則庫，重點研究如何應(yīng)用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)對自行高炮CGF人類行為模型進行開發(fā)，最后基于此方法對車長的行為模型進行了設(shè)計實現(xiàn)。該方法避免了對復(fù)雜的乘員決策行為進行分析和建模的過程，實時性好，對今后相關(guān)的研究工作具有較好的參考價值。

關(guān)鍵詞：計算機生成兵力； 自行高炮； 行為建模； 規(guī)則庫； 專家系統(tǒng)

中圖分類號：TN911?34； TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1004?373X（2013）02?0100?04

計算機生成兵力（Computer Generated Forces，CGF）是能在基于分布交互仿真技術(shù)構(gòu)建的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中，產(chǎn)生一定自治性智能行為實體的仿真軟件[1]，如何有效地對自行高炮CGF實體對象及其行為進行建模，是自行高炮CGF研究的重要內(nèi)容。CGF的行為建模分為物理行為建模和人類行為建模，其中人類行為建模是CGF行為建模的重點[2]。本文將論述當前CGF人類行為建模存在的問題，針對這些問題給出行為建模方法，重點研究如何應(yīng)用這些方法對自行高炮CGF人類行為模型進行開發(fā)。

1 CGF人類行為建模問題分析

人類行為建模是CGF的核心技術(shù)之一，按照DoD的定義，它是指“對在軍事仿真中需要表示的人的行為或表現(xiàn)進行建模”[3]。CGF系統(tǒng)中許多軍事仿真中的合成兵力采用相對原始的人類模型來構(gòu)造，其中決策行為往往采用一種粗糙、脆弱的方式來表示，這使得所產(chǎn)生的虛擬兵力表現(xiàn)出不切實際的行為和過分簡單化的反應(yīng)，不符合真實的戰(zhàn)斗員和分隊的行為[4]。當前CGF系統(tǒng)中使用的決策方法存在的主要問題有：

（1）決策過程過于呆板和教條化。決策行為缺乏可變性、柔順性和適應(yīng)性[5]。

（2）仿真實體逼真度存在缺陷。很多仿真實體所使用的決策模型都沒有考慮到個體的疲勞程度、作戰(zhàn)經(jīng)驗、情緒沖動、時間壓力以及作戰(zhàn)技能水平等因素對決策結(jié)果產(chǎn)生的影響，并且這些因素對于每個仿真實體所產(chǎn)生的影響應(yīng)當有所不同。

（3）同一仿真實體建立不同決策模型時采用的方法過于單一。

2 行為建模技術(shù)研究

2.1 行為建模技術(shù)分析

在此針對上節(jié)提出的人類行為建模中存在的問題，對自行高炮CGF的行為建模技術(shù)進行研究，給出其解決方法。開發(fā)CGF的難點和重點之一在于CGF實體行為的生成，如何生成真實可信的實體行為是CGF研究的核心問題。CGF系統(tǒng)中常用的決策方法可以分為兩大類：基于人工智能技術(shù)的決策方法和基于效用理論的決策方法。前者又可以分為基于規(guī)則的專家系統(tǒng)和符號推理系統(tǒng)兩類；后者可以分為基于屬性的決策方法和對策方法兩類。其中，基于規(guī)則的專家系統(tǒng)最常見，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計算機程序[6]。自行高炮的防空作戰(zhàn)過程是一個非常有序的動態(tài)過程，采用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)可以直接使用車長、炮手的作戰(zhàn)經(jīng)驗，避免了對復(fù)雜的乘員決策行為進行分析和建模的過程，而且計算開銷小，實時性好。

2.2 規(guī)則庫的構(gòu)建

自行高炮CGF實體在虛擬戰(zhàn)場中與對手作戰(zhàn)并不是隨意進行的，而是根據(jù)自行高炮作戰(zhàn)經(jīng)驗的積累而已經(jīng)形成的一些基本戰(zhàn)術(shù)原則，自行高炮乘員在防空作戰(zhàn)時一般基于這些規(guī)則選擇一定的戰(zhàn)術(shù)動作，并操縱高炮完成所選動作?；谝?guī)則的專家系統(tǒng)中，最根本的就是知識庫，也稱規(guī)則庫。規(guī)則庫由一條條戰(zhàn)術(shù)規(guī)則構(gòu)成，戰(zhàn)術(shù)規(guī)則由軍事專家制定，包括產(chǎn)生戰(zhàn)術(shù)動作的產(chǎn)生條件和戰(zhàn)術(shù)動作。戰(zhàn)術(shù)規(guī)則的基本形式為：

3 人類決策行為模型實現(xiàn)

根據(jù)上節(jié)可知，車長和炮手決策行為的規(guī)則較為有序，本文以車長的決策行為為例，采用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)對車長的決策行為模型進行建立，并給出相應(yīng)的仿真實現(xiàn)，其中車長的決策行為模型主要為車長改變威脅度的決策行為模型。單炮搜索雷達能自動判決威脅度，采用的是V/D準則[9]，并以此來定出1號、2號……威脅度。在實戰(zhàn)時有時需要攻擊按V/D準則確定的2號或其他號目標，而炮塔調(diào)轉(zhuǎn)只允許調(diào)往1號目標威脅度目標方位，為此需要人工改變威脅度號將要攻擊目標的威脅度改為1號威脅度[10]。

3.1 改變威脅度的時機分析

改變威脅度的時機與轉(zhuǎn)移火力的時機有密切的關(guān)系，在有上級的轉(zhuǎn)移火力指示時，按上級指示進行，當?shù)貌坏缴霞壷甘緯r，則應(yīng)根據(jù)當時的空情自行掌握。

本文通過對車長作戰(zhàn)行為進行分析，建立如下決策指標：是否接到上級轉(zhuǎn)移火力指示、目標是否被擊落、目標是否過捷徑點離遠飛行以及是否突然發(fā)現(xiàn)威脅更大的目標。根據(jù)指標體系建立的改變威脅度時機的行為規(guī)則如圖1所示。仿真開始后，首先判斷有沒有接到上級轉(zhuǎn)移火力的指示，若有，則放棄原威脅度為1的目標；若沒有，則判斷目標是否被擊落，若目標被擊落，則雷達利用V/D準則自動地對其余目標進行威脅度判斷；若沒有被擊落，則判斷目標是否過捷徑點遠離飛行，若目標已過航，則放棄原威脅度為1的目標；若沒有過航，則判斷車長是否發(fā)現(xiàn)對高炮威脅度更大的目標，若沒有發(fā)現(xiàn)，攻擊原威脅度為1的目標；若發(fā)現(xiàn)有威脅度更大的目標，則放棄原威脅度為1的目標，車長通過改變威脅度編號，使高炮攻擊改變威脅度后威脅度為1的目標，仿真結(jié)束。

3.2 車長改變威脅度的行為模型實例

將CGF實體放在綜合作戰(zhàn)環(huán)境中，訓(xùn)練水平和個人性格特征差異體現(xiàn)在其具有不同的獲取和記憶能力。

在作戰(zhàn)環(huán)境中有的CGF實體會感到“疲勞”和“緊張”，而有的則不會，參加訓(xùn)練的人員仿佛是“真人”或其控制的實體進行交互，從而提高了訓(xùn)練的真實性和交互性。根據(jù)改變威脅度的戰(zhàn)術(shù)行為規(guī)則進行實例開發(fā)，考慮到?jīng)Q策行為對系統(tǒng)實時性、運算速度以及軟件的可移植性要求較高，故本文基于VC 6.0開發(fā)環(huán)境進行開發(fā)。圖2為某車長改變威脅度決策行為的實例應(yīng)用。

圖1 改變威脅度的決策行為規(guī)則

某次仿真訓(xùn)練中，由藍方武器節(jié)點生成4批目標，目標信息傳送到車長威脅度決策行為模型中，通過目標威脅度判斷，分別得到4批目標的威脅度，車長根據(jù)威脅度判斷的結(jié)果和戰(zhàn)場態(tài)勢來判斷最終要攻擊的目標批次。決策調(diào)節(jié)器來反映不同技能車長的決策效能，根據(jù)作戰(zhàn)技能和時間壓力的輸入值得出該車長的技能參數(shù)為2.055，時間壓力指數(shù)為0.48，即該車長具有一定的實戰(zhàn)經(jīng)驗，在本次決策中時間壓力適中。決策中接到上級轉(zhuǎn)移火力的指示后，放棄原來威脅度最大的目標，轉(zhuǎn)而通過改變威脅度來攻擊上級指示的目標。

圖2 車長改變威脅度的決策行為模型實例

4 結(jié) 語

本文對自行高炮CGF中的人類行為建模進行了研究，首先分析了CGF人類行為模型的主要內(nèi)容及其重要意義，針對當前人類行為建模存在的問題給出相應(yīng)的解決方法。提出智能決策規(guī)則庫的構(gòu)建方法，通過對自行高炮作戰(zhàn)規(guī)則的提取，采用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)對車長的決策行為進行建模。

該方法避免了對復(fù)雜的乘員決策行為進行分析和建模的過程，而且計算開銷小，實時性好，對今后相關(guān)的研究工作具有較好的參考價值。

參考文獻

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