群体组织协同行为并行仿真技术研究

论文摘要

群体组织协同行为并行仿真技术研究虚拟环境中大规模实体的组织结构关系和协同行为,是虚拟现实技术研究的重要课题。在军用领域中,特别是军事模拟训练和战争推演阶段,如何生成和组织虚拟战场中大量的作战实体关系到整个训练和推演的真实性和高效性。大规模战场中的群体组织协同行为也是计算机生成兵力(Computer Generated Forces,CGF)研究的重要内容,随着军事仿真系统规模的不断扩大和联合作战仿真的需要,大规模作战群体在并行环境下的仿真研究变得非常重要。国内的CGF系统研究相对于国外起步较晚,特别是大规模作战群体在并行计算环境上的仿真研究,几乎是空白。本文即针对国内CGF系统的不足之处,对大规模虚拟战场中群体组织协同行为的并行仿真技术进行研究,完成的主要工作和取得的主要研究成果如下:针对大规模战场中群体行为的特点,提出了基于本体的群体组织结构模型,该模型显示化地表现了群体的组织结构,提高了战场中群体数据的重用性,良好地支持了仿真中群体数据的并行划分。研究分析了群体组织协同行为建模及其工程化方法,改进了统一任务规划模型,改进后的模型能够对任务规划实施验证,并且根据验证的结果对任务规划进行修改,体现了群体作战任务的协同性、层次性、并发性等特点,较好地支持大规模作战群体的任务协同规划。基于并行计算环境,设计了群体组织协同行为并行仿真框架,支持对想定数据的解析,包括在仿真过程的各个环节,对群体组织结构的解析、对作战任务分析、对任务过程进行群体行为的规划分析、对基本行为单元的调度执行等,将仿真中的任务并行化计算,简化了大规模战场仿真的复杂度和计算量。在上述工作的基础上,实现了一个虚拟战场群体兵力的并行仿真系统,保证了作战推演结果的正确性,有效地提高了仿真运行的效率和速度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 本文结构
• 第二章 群体组织结构建模
• 2.1 战场仿真中的实体
• 2.1.1 实体的含义
• 2.1.2 实体的分类
• 2.1.3 实体的属性
• 2.1.4 实体的状态
• 2.2 群体特点分析
• 2.2.1 群体的定义
• 2.2.2 虚拟战场中群体的分析
• 2.3 基于本体的群体组织结构模型 OOSG
• 2.3.1 本体的概念、理论和方法
• 2.3.2 构建群体本体
• 2.3.3 群体本体的表示
• 2.3.4 模型评价
• 2.4 本章小结
• 第三章 群体组织协同行为模型和任务规划研究
• 3.1 任务和任务规划
• 3.1.1 作战任务
• 3.1.2 任务过程规划
• 3.2 群体组织协同行为模型
• 3.2.1 协同行为模型的作用
• 3.2.2 群体组织协同行为模型 OCbrem
• 3.3 基于OCbrem 的群体组织协同行为建模工程方法
• 3.4 基于验证的统一任务规划模型
• 3.4.1 统一任务规划模型的缺点
• 3.4.2 基于验证的统一任务规划模型
• 3.4.3 模型评价
• 3.5 本章小结
• 第四章 群体行为的并行仿真研究
• 4.1 并行仿真分析
• 4.1.1 离散事件仿真
• 4.1.2 串行离散事件仿真
• 4.1.3 并行离散事件仿真
• 4.2 仿真引擎 SPEEDES
• 4.3 群体组织协同行为并行仿真设计方法
• 4.3.1 群体组织协同行为并行仿真运行机制
• 4.3.2 群体组织协同行为并行仿真流程设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 群体组织协同行为并行仿真系统设计与实现
• 5.1 系统框架构成
• 5.2 想定数据的处理
• 5.3 永久数据库
• 5.3.1 实体模型库
• 5.3.2 任务规则库
• 5.4 任务计算模块
• 5.4.1 设计思想
• 5.4.2 关键数据结构
• 5.4.3 主要工作
• 5.5 外部接口
• 5.6 实验与分析
• 5.6.1 作战演练想定
• 5.6.2 仿真结果分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间论文发表情况
• 附录 部分实验程序代码