复杂战争系统建模与仿真需求及ABMS方法

2008年12月第22卷第6期

装甲兵工程学院学报

Journal of Academy of A r mored Force Engineering Dec .2008

Vol .22No .6

文章编号:167221497(2008)0620033206

复杂战争系统建模与仿真需求及AB M S 方法

李　雄　高世峰　崔巅博　董志明

(装甲兵工程学院装备指挥与管理系,北京100072)

摘　要:复杂战争系统与一般的物理系统相比,建模与仿真条件、要求与过程有着明显差异。在论述战争系统及其复杂性的基础上,分析了复杂战争系统一般的建模与仿真方法及存在的问题,重点分析研究了基于Agent 的建模与仿真(ABMS )方法。将ABMS 方法应用于信息化战场多传感器仿真演示,验证了其对复杂战争系统建模与仿真的可行性与有效性。

关键词:多Agent 系统;基于Agent 的建模与仿真(ABMS );复杂战争系统中图分类号:N945112;N945113 文献标志码:A

M odeli n g and S i m ul a ti on Requ i re m en ts and AB M S M ethod of

Co m plex W arfare System

L I Xi ong G AO Shi 2feng CU ID ian 2bo DONG Zhi 2m ing

(Depart m ent of Equi pment Command and Adm inistrati on,Academy of A r mored Force Engineering,Beijing 100072,China )

Abstract:There are such obvi ous differences in the conditi on,de mand and p r ocess of modeling and si m u 2lati on bet w een comp lex warfare syste m and general physical syste m.This paper discusses the warfare sys 2te m and its comp lexity,analyzes conventi onal modeling and si m ulati on methods and their shortcom ings,

and puts e mphasis on agent 2based modeling and si m ulati on (ABMS )method .The feasibility and availa 2bility of ABMS f or comp lex warfare syste m modeling and si m ulati on is validated by app lying it t o multi p le sens ors si m ulati on de monstrati on on inf or mati on battlefield .

Key words:multi 2agent syste m;agent 2based modeling and si m ulati on (ABMS );comp lex warfare syste m

收稿日期:2008209210基金项目:军队科研计划项目

作者简介:李　雄(1975-),男,湖南湘阴人,副教授,博士.

复杂系统是人类社会活动(包括军事行动)的主要组织形式。为了更好地反映信息化战争行动的特点,要求用“战争模拟”取代“作战模拟”,用“复杂战争系统”取代“作战系统”,通过采用适用的方法对复杂战争系统进行建模与仿真

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,构建面向信息化时

代的战争模拟体系,从而突破“从战争中学习战争”的传统方式束缚,实现“从未来中学习战争”。

1　战争系统及其复杂性

复杂系统是指由相互交互主体(或者是进程、

元素)组成的网络,其中所有单个主体的活动使系

统具备了动态、聚合的行为。由此,复杂系统往往表

现出2个最基本的属性与机制:聚合性(Aggrega 2ti on )与非线性(Non 2linearity )。

就指挥控制而言,未来战场要求一体化的传感器网络为指挥机构和武器平台提供前所未有的空间感知,各级指挥员乃至基层作战单元由此可看到通用的、与战场相关的电子动态画面,从而可实时掌握敌军、自己和友军在战场中的准确位置,驱散战场“迷雾”,使指挥员能更及时、更准确地定下决心。部队战斗力的总和,不再是各个作战单元的简单相加。

装甲兵工程学院学报第22卷　

就体系结构而言,未来信息化战场,是一种武器装备体系横向一体、分布交互的网络结构。复杂战争系统作战行动,是基于一体化战场系统,实现情报互通、信息共享、密切协同、快速反应和精确打击之目的的过程。以陆军战术部队未来实施信息作战为例,以多传感器信息为输入的信息化战场指挥控制过程如图1所示。利用全方位、多手段的战场传感器系统,探测与搜集战场目标和态势的各种信息,对这些信息进行判读、分析、综合、传输、分发和管理后,制定作战指挥控制计划(包括指挥控制目标、指挥控制方案和指挥控制准则);然后,依据指挥控制计划,运用各种通信手段下达命令,实施对目标的精确打击;最后,对战场态势信息实现有效的偏差分析和决策追踪,修正火力打击计划和方案,组织武器系统对需要进一步毁伤的敌目标实施定点打击

。

图1　以多传感器信息为输入的信息化

战场指挥控制过程

信息化战场作战过程,体现了侦察手段多样化、作战指挥实时化、火力打击精确化和武器系统综合

化等特点,通过信息搜集、处理、传递和利用的流程,使部队能够实时地感知态势、透视战场,快速地全程决策、锁定目标,高效地组织协调、精确打击,从而实现“传感器—控制器—武器”一体化作战的效果。这种一体化作战系统,包括信息搜集、传输与管理、指挥情报控制、战斗指挥、火力打击、系统管理与控制等功能模块。其概念模型结构如图2所示

。

图2　复杂战争系统概念模型

归纳起来,包含指挥员、操纵各种武器的士兵、

各种保障人员的战争系统,体现了以下4个点特征。

1)非线性(Non 2linearity )。作战双方的态势包含大量的非线性交互行为。比如,指挥控制中的反馈、作战指挥决策过程和作战过程中的不确定性因素;参与兵力的整体作战能力并不是简单的单个参战单位的作战能力之线性和。

2)“涌现”行为(E mergence )。在作战过程中,作战系统的各个组成部分的相互作用将产生各个组成部分的孤立行为意想不到的作战态势。

3)自适应性(Self 2adap tability )。为了生存,作战双方必须不断地去适应变化的环境,并不断寻找最佳的适应方法。

4)自组织性(Self 2organizati on )。表面上看起来似乎“混沌”的局部行为,将产生整体的有序行为。

这些特征与复杂系统基本属性和机制是一致的,说明战争系统本质上是一种动态的、非线性的和自适应的复杂系统。在这种情况下,若要准确掌握战争系统运行规律和内部诸要素的关系,对战争系统的复杂性行为进行深刻描述,就必须综合动用恰当的系统建模与仿真方法。

2　复杂战争系统建模与仿真的一般方

法

当前,各国军队关于复杂战争系统建模与仿真

的研究,一般的方法主要有以下几大类。211　人在环、部分实装在环的分布交互仿真方法

采用该方法开发人在环、部分实装在环的实验环境,能够实现战役战术级规模作战的仿真试验。但这种作战仿真方法,仿真实现成本高、难度大,难以进一步拓展复杂装备体系作战运用仿真功能。

212　以数学方程为基础的建模与仿真方法

以数学方程为基础的复杂战争系统建模与仿真方法,如兰彻斯特方程,采用微分方程组来揭示交战过程中双方单位数变化的数量关系,非常直观,应用广泛。但该方法采用线性外推的方式,缺乏对于“活”的系统成员的描述和研究,无法反映随机性因素的作用和各种因素间的相互影响,而且双方指挥员的经验和部队的训练水平、士气及环境条件等因素体现得不明显。213　其他方法为了解决系统病态问题,各国军队用于复杂战争系统建模与仿真的研究方法还有以下几种。

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