面向Agent的裝備作戰(zhàn)仿真應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計＊

王義冬 石偉峰 何洪雨 張偉峰

（1.中國人民解放軍91872部隊 北京 102442）（2.海軍駐北京地區(qū)航空導(dǎo)彈系統(tǒng)軍事代表室 北京 100854）（3.中國人民解放軍91115部隊 舟山 316041）

1 運行環(huán)境分析

HLA規(guī)范已經(jīng)成為當(dāng)前裝備作戰(zhàn)仿真主流的運行框架。采用HLA規(guī)范有兩方面的優(yōu)點：1）HLA規(guī)范是當(dāng)前最為成熟、獲得應(yīng)用最為廣泛的一種分布式仿真標準，按照此標準構(gòu)建系統(tǒng)能夠方便地與其他仿真系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)；2）能夠充分利用現(xiàn)有的軟件資源（如RTI）來實現(xiàn)開發(fā)環(huán)境的底層支撐服務(wù)［1～3］。本文所研究的基于多Agent的裝備仿真系統(tǒng)是以HLA框架作為支撐環(huán)境。基于HLA規(guī)范的典型仿真系統(tǒng)的集成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于HLA的仿真系統(tǒng)集成示意圖

它包括全局執(zhí)行進程RtiExec、聯(lián)邦執(zhí)行進程FedExec和LibRTI構(gòu)成，其中RtiExec負責(zé)聯(lián)邦運行的創(chuàng)建和結(jié)束；FedExec管理聯(lián)邦仿真過程，包括成員的加入、退出以及成員間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)調(diào)運行；而LibRTI實現(xiàn)了HLA接口規(guī)范中定義的服務(wù)，成員通過LibRTI庫調(diào)用RTI的各個服務(wù)。成員內(nèi)部的模型實現(xiàn)方式則由仿真應(yīng)用開發(fā)人員確定，它可以包含Agent模型，也可以包含非Agent模型。也就是說，HLA規(guī)范關(guān)心的是成員層次的互聯(lián)互操作，它將仿真應(yīng)用模型與仿真支撐功能相解耦，將公共的仿真支撐功能分離出來，建立了一套標準的仿真管理和數(shù)據(jù)交換服務(wù)，為系統(tǒng)的互操作性、可重用性和可擴展性提供了仿真層次上的保證［4～5］。由此為基礎(chǔ)，應(yīng)用開發(fā)人員就只需關(guān)心模型構(gòu)建方面的工作，從而大大節(jié)省了設(shè)計和開發(fā)的難度和工作量。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

面向Agent的裝備作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)解決方案包括兩個部分：開發(fā)階段和運行階段，總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在開發(fā)階段，為了提高仿真應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，本文借鑒BOM（Base Object Model）相關(guān)理論，采用組件化的開發(fā)與系統(tǒng)集成思想。開發(fā)階段主要包括組件開發(fā)，作戰(zhàn)A－gent組件的裝配以及系統(tǒng)的裝配。仿真組件是仿真模型的軟件實現(xiàn)，組件開發(fā)以仿真建模為基礎(chǔ)，包括接口組件和封裝組件的開發(fā)。接口組件開發(fā)以Agent之間的交互模型為基礎(chǔ)，描述FOM或SOM的互操作模式，在系統(tǒng)運行時，通過RTI的數(shù)據(jù)分發(fā)功能，實現(xiàn)Agent之間的數(shù)據(jù)交互。封裝組件的開發(fā)以仿真建模階段提供的相關(guān)功能模型文檔（包括感知函數(shù)、作戰(zhàn)規(guī)約、作戰(zhàn)規(guī)劃、動作執(zhí)行函數(shù)等模型說明文檔）為基礎(chǔ)，通過計算機語言編程為Agent組件的組裝提供軟件模型［6］。作戰(zhàn)Agent裝配以作戰(zhàn)Agent類庫為基礎(chǔ)，對接口組件和封裝組件進行組裝，并封裝成作戰(zhàn)A－gent組件，使得作戰(zhàn)Agent組件成為功能相對獨立的軟件模塊。系統(tǒng)裝配以仿真建模生成的成員代碼框架為基礎(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)部署圖，以作戰(zhàn)Agent組件為輸入，對聯(lián)邦成員進行組裝。

圖2 總體結(jié)構(gòu)圖

在運行階段，以HLA框架為仿真支撐基礎(chǔ)，重點是面向作戰(zhàn)Agent的聯(lián)邦成員。面向作戰(zhàn)Agent的聯(lián)邦成員包括兩組容器：本地對象容器和遠程對象容器。本地對象容器包括本地的作戰(zhàn)Agent實體以及非Agent實體，這些實體決定了聯(lián)邦成員所仿真的內(nèi)容，在實際仿真運行時以組件調(diào)用的形式實現(xiàn)。在聯(lián)邦成員中對作戰(zhàn)Agent的部署通過組裝的形式實現(xiàn)，系統(tǒng)裝配通過該成員的作戰(zhàn)Agent系統(tǒng)模型，從組件庫提取相應(yīng)的組件進行組裝，形成多個作戰(zhàn)Agent實例，并部署到本地對象容器。需要說明的是，對于非Agent實體，仍然采取聯(lián)邦對象類實例實現(xiàn)，具體可參考標準的聯(lián)邦開發(fā)過程［1～3］，不是研究的范疇。對于遠程對象容器，主要存儲其它聯(lián)邦成員的實體在本聯(lián)邦成員中的映射，包括映射作戰(zhàn)Agent實體和映射非Agent實體，為了減輕網(wǎng)絡(luò)負載，遠程對象容器并不是存儲其他聯(lián)邦成員所有的遠程實體，而只存儲本聯(lián)邦成員“感興趣”的相關(guān)實體。RTI是HLA體系結(jié)構(gòu)中接口規(guī)范的軟件實現(xiàn)，為仿真運行提供必要的服務(wù)，同時也成為智能Agent通信的基礎(chǔ)：對象管理服務(wù)能夠支持智能Agent動態(tài)的加入或退出聯(lián)邦，保證智能Agent仿真環(huán)境的可擴展性；聲明管理服務(wù)能夠靈活的確定智能Agent之間的消息傳遞關(guān)系；時間管理服務(wù)維護整個聯(lián)邦范圍內(nèi)時間的一致性，保證多個智能A－gent行為時序邏輯的正確性；數(shù)據(jù)分發(fā)管理服務(wù)使智能A－gent之間能夠高效地接收和發(fā)送事件和信息［7～8］。但是，在HLA仿真系統(tǒng)中，能夠從環(huán)境中獲取的數(shù)據(jù)（包括交互和屬性）都要在聯(lián)邦對象模型（FOM）中進行預(yù)先定義。與普通仿真對象不同，智能Agent是具有自主性和智能性的實體，因此，這種通過相對固定的FOM進行的交互難以保證智能 Agent通信的靈活性和開放性［10］。為了利用HLA／RTI在仿真建模和運行方面的優(yōu)勢，同時確保能夠支持規(guī)范和開放的智能Agent通信，在文獻［11］的基礎(chǔ)上，通過更靈活的方式將智能Agent的通信機制和HLA仿真系統(tǒng)的模型交互方式進行了有效結(jié)合。

3 結(jié)語

綜上所述，該系統(tǒng)設(shè)計中必須解決以下兩個關(guān)鍵問題：

1）如何實現(xiàn)KQML－RTI控制器，通過 HLA／RTI與KQML的集成，實現(xiàn)智能Agent之間的通信和合作；

2）作戰(zhàn)Agent組件的實現(xiàn)及其組裝以及仿真系統(tǒng)的裝配等。

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