军事分析仿真评估系统关键技术综述.doc

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1、系统仿真学报Journal of System Simulation第 24 卷第 12 期2012 年 12 月Vol. 24 No. 12Dec., 2012军事分析仿真评估系统关键技术综述黄柯棣, 赵鑫业, 杨山亮, 杨妹, 胡丰华, 蔡楹(国防科学技术大学, 长沙 410073)摘 要：动态性和不确定性是军事复杂系统的典型特征，准确分析和预测复杂系统的行为非常困难。军事分析仿真评估系统将仿真系统与实际指挥控制系统有机结合，为复杂系统提供更准确的 分析、预测与控制方法，从而得到更可靠的结果，有效提高决策的灵活性和前瞻性，降低决策风 险。设计构想重点从军事分析仿真评估系统，互操作性到在线决

2、策系统方案设计三个方面详细研 究了军事指挥控制实时决策支持领域中涉及的关键技术和核心概念，并对系统核心构件进行了原 型设计。军事分析仿真评估系统的应用将在军事指挥控制实时决策支持领域发挥重要作用，并对 社会政策和经济政策分析、公共突发事件的实时响应产生重大影响。 关键词：军事分析仿真评估系统；作战辅助决策；互操作性；战场管理语言；军事想定定义语言； DDDAS；“深绿”计划中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1004-731X (2012) 12-2439-09System Design Description Infrastructure Overviewfor Militar

3、y Simulation and Analysis SystemHUANG Ke-di, ZHAO Xin-ye, YANG Shan-liang, YANG Mei, HU Feng-hua, CAI Ying(National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract: Dynamics and uncertainty are the representative characteristic of military complex system, so themain issues of analy

4、zing and predicting correctly the behavior of the complex system have not been tackled. Military simulation analysis and evaluation system may integrate simulation into real Command & Control system. It will provide more accurate analysis, forecast and control methods to achieve better credibility o

5、f the results, improve the flexibility and sureness of the decide-making and reduce the risk. The key technique and core concepts of the military Command & Control real-time decide-making system were researched from military analysis evaluation system, interoperability and design of real-time decide

6、-making system scheme. And the research described herein is directly applicable to prototype system development. The application of military simulation analysis and evaluation system is of paramount importance to the military Command & Control real-time decide-making system, and meantime it has the

7、potential to open a lot of doors to the real-time respond pattern of social policy, economical policy analysis and commonality urgency event.Key words: analysis and evaluation system; campaign assistant system; interoperability; Battle ManagementLanguage; Military Scenario Definition Language; DDDAS

8、; “Deep Green” program引言上世纪八十年代起，在新一轮世界军事变革浪潮中，计 算机作战模拟作为一种新的作战指挥辅助决策手段广受各国关注。作战仿真系统在二十世纪末前后几场局部战争中得到成功应用，取得了巨大的军事效益。作为信息化战争指挥 决策手段发展的必然产物，作战模拟已经成为主要军事强国 竞相争夺未来战争决策优势的“没有硝烟的战场”。随着信息化战争时代的到来，战争的形态和运行规律发 生了巨大的变化，面向实施大规模联合作战和多样化军事任务指挥筹划需要，军事分析仿真评估系统应具备多元作战力量、多维战场空间、多种行动样式、各类保障系统融为一体 的基于信息系统体系作战的模拟评估能力，

9、支持联合作战方 案论证选优、作战计划辅助拟制和推演评估、作战实施过程收稿日期: 2012-05-03修回日期: 2012-10-30基金项目: 国家自然科学基金 (61074108)作者简介: 黄柯棣(1940-), 男, 湖南长沙, 教授, 研究方向为系统仿真、 控制科学与工程; 赵鑫业(1984-), 男, 辽宁本溪, 满, 博士生, 研究方向为系统仿真、作战模拟; 杨山亮(1987-), 男, 山东德州, 博士生, 研究方 向为作战仿真; 杨妹(1985-), 女, 湖南长沙, 博士生, 研究方向为并行分布式仿真; 胡丰华(1974-), 男, 湖南人, 博士研究生, 研究方向为分布式仿

10、真; 蔡楹(1984-), 男, 博士生, 研究方向为面向服务的仿真。http:www.china- 2439 临机辅助决策、联合作战演习，以及作战力量发展论证等功能，通过加速整个作战指挥和控制的信息链来全面提升军队 的战斗力1-3。1军事分析仿真评估系统军事仿真按用途主要分成三类：测试仿真，训练仿真和 分析仿真4。测试仿真用于装备采办，特别是作战环境下武 器装备的鉴定定型和新概念武器先期技术演示等。训练仿真 包括用于装备的操作技能训练、综合训练、单武器平台战术 训练的装备使用训练和用于各级指挥员进行战场态势感知、 决策、指挥的训练。分析仿真包括新概念武器技术应用研究； 作战理论研究、条令/条

11、例制定、部队战斗力评估；作战方 案优化与作战计划分析、评估；武器装备体系论证、武器装 备战指标论证。本文讨论的军事分析仿真评估系统即属于分 析仿真的范畴。信息化作战新时期，军事分析仿真评估系统需要完成的 使命包括用于粗粒度模型作战方案推演优化，如探索性分析 仿真；用于作战计划的检验、统计评估与分析；在线辅助决 策支撑(见DDDAS)；军事能力建设(人事、装备、保障体系)。非训练作战仿真系统平台设计与领域紧密相关，没有公共平台的标准，必须军事专家、装备专家、仿真专家共同协作 完成。必须发挥行政与技术两条线的作用才有可能完成任务。1.1 研制特点在方法学上，军事分析仿真评估系统具有与其它仿真分 析

12、评估系统不同的特性，其研制的特点如下：是工程科学与军事科学相结合，以军事科学为主；定性分析与定量分析相结合，是定性指导下的定量分 析，参考定量分析结果上的定性分析与决策；个人智慧与集体智慧相结合，以集体智慧的集成为主。1.2 军事分析评估对建模/仿真的功能要求由于军事分析仿真评估系统的应用特殊性，对建模/仿 真的功能要求必须是领域面向对象建模，这保证仿真组件的 即插即用。从原来的可静态配置到既可静态配置又可动态组 合，动态结构可重构是复杂系统仿真的重要特性。本小节讨 论军事分析仿真评估系统功能需求所涉及的几种重要概念 和关键技术。1.2.1 互操作按照计算机系统结构来划分, 信息系统的互操作性

13、一 般包括了硬件和软件两部分的互操作性问题。互操作包括： 人/机互操作，机/机互操作，作战实体之间的互操作。人/ 机互操作模式有：通过键盘实现互操作和多模式（语音互操 作和草图互操作）。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机 交互界面与系统交流，并进行操作。系统的人/机互操作要求包括：运行互操作。包括仿真系统的单次运行、重复运行、分段运行、条件停机运行、仿真时间、仿真帧时间、加速因子、回退控制、仿真克隆、方法互操作等；系统层次互操作。例如以系统属性为代表的参数交互 和以表格函数为代表的文件交互；I/O互操作。主要指数据采集交互，即按评估需求指 定采集数据的交互；想定互操作。对特定想定

14、组件作修改，如：命令交互；设置并/或选择用户指定的测量指标；以快速方式执行系统（批处理模式）；按评估需求指定采集数据的交互。 另外，人/机互操作对作战实体模型结构的要求包括：模型拓扑结构与运行数据分开；部分的规则、命令与指挥模型框架分开；实体模型的运行与环境分开；输出通道与输出变量分开；适合人/机运行互操作的状态与系统保存设计，如：“保 持”命令的实现；适合模型校核的模型结构设计。1.2.2人/机交互测试 人/机交互测试主要包括：实体可测，即任何一个战场实体可独立运行进行测试；组合可测，即任何一次战术交战可独立运行进行测试；典型案例测试，确定随机数种子，运 行若干案例作为测试题目。1.2.3

15、高速计算要求 仿真系统在关键过程中需要高速计算，包括作战行动计划的统计评估仿真、探索性分析仿真、支持在线辅助决策仿真。高速计算的决定因素包括计算机速度、仿真软件运行支 撑平台、模型粒度和分辨率、模型结构、仿真算法等。计算 机体系结构、通信机制、仿真克隆技术、高效的兴趣管理算 法以及模型并行化技术等是当前系统设计中用以提供高速 计算能力需要重点研究的内容，详细内容参见本专题系列文章面向分析仿真评估的高性能仿真系统关键技术研究。1.2.4 作战计划统计评估人的指挥艺术和智慧已融入作战计划制定过程之中，作 战计划模拟时必须严格按照已确定的计划执行，各级指挥实 体和作战实体独立、自主和自组织行动能力有

16、限；但由于粒 度到平台级的每次交战结果具有不确定性，每次作战模拟的 结果只是一个样本，所以作战计划必须进行统计评估。评估流程如图1所示，每个样本模型及功能、属性数据 一致，但各战场空间实体交战的毁伤判定的随机数种子各不 相同。每个样本分别在不同的并行机上进行计算，根据并行计算的经验，作战仿真采用多计算机并行计算效率比较高；采用并行与任务并发可以获得很好的结果，可得到分布特性及参数描述。第 24 卷第 12 期2012 年 12 月Vol. 24 No. 12Dec., 2012黄柯棣, 等: 军事分析仿真评估系统关键技术综述2军事模型体系和数据军用仿真系统是装备，仿真能力就是战斗力。首先，军

17、用仿真系统需要列编列装。武器装备训练模拟器已列装、列 编，并做到了“五个同步”；有的仿真系统可列为专项，如装 备体系论证、作战理论研究仿真系统等，但其平台可列入装 备；辅助决策支撑系统是一个体系，是指挥自动化平台的一 部分，需要列装与列编。再者，军用仿真系统开发应遵循装 备研制程序与规范。要保证未来打赢信息化战争，仿真装备 的研制必须执行装备研制程序与规范，要做到探索一代、预 研一代、研制一代、使用一代。研制和使用的队伍要统一组 织、协调和行动。科学化、信息化和指挥艺术三者之间是一种相互关联、 互不可分的关系。科学化、规范化、标准化是军队信息化的 基础，在军队信息化过程可促进作战指挥科学化，作

18、战实体 本身是技术性的。信息化指挥平台是装备，是指挥员快速、 方便地实现指挥艺术的平台。规则性的、技术性的、程序性 的战场实体可用智能体（Agent）仿真。2.1 仿真模型体系将全部兵力(作战、指挥、保障)按不同类型及指定的粒 度和适当的分辨率，以作战空间实体的描述形式映射到数据 库中，以备不同的作战方案/计划组合应用。这个数据库是 开放的，只有系统模型开发人员可以修改。它的模型建立必 须军事/技术一体化。详细的军事模型建模和VVA过程如图3 所示，作战需求分析、任务空间描述(又称军事概念模型)、 UML模型、逻辑/数学模型、仿真程序模型可步步向上追溯。图1 统计评估流程图1.3 军事分析仿真

19、评估系统平台设计仿真引擎需要按类设计：必须有领域的全部数学模型结 构，其数据可以用符号表示。按战场实体属于“哪一类”设计 对应实体的数据结构（例如采用MSDL结构），用户模型是 置于内存的数据块，引擎驱动数据块，这就完成该战场实体 及与其他战场实体的交互运算。按类的指针和实体内码形成 执行链分段运行，实现仿真运行。战场实体可以按功能、指 挥模型、装备模型、设施模型、环境模型等分类。仿真支持环境是仿真的基础环境，独立于具体仿真应 用，主要为仿真提供资源管理、使用和部署三大服务功能。 以建模与仿真资源库为基础获得并构建建模与仿真系统，实 现仿真资源的共享，是仿真资源重用的基础。本专题系列文分析仿真

20、支持技术研究详细分析了面向大规模分析仿真 评估系统的资源共享架构、资源集成方法和部署模式等仿真 支持技术。仿真运行结构如图2所示，其中系统开发人员负责核心数 据，军事技术人员负责通用数据，军事计划人员负责想定数据。数学模型明模型/数据资源库图 3 建模和 VVA 过程而军事复杂系统模型体系按照建模层次、军兵种和作战层次等不同形式可以相应分类，具体如图4所示。2.2 仿真数据仿真数据包含军队编制、作战编成数据，指挥命令/规 则数据，目标、装备战指标数据，作战实体属性与行为数据，图 2 仿真运行结构图http:www.china- 2441 校核程序模型数据/环境仿真模型引擎模型及运行支撑模块说军

21、事概念模型段运行日志 .多功能 交互服 务程序属 作战实体属性性数据数 指挥实体命令据与规则数据段 .想 实体内码 定 初始状态 数 作战任务 据 任务规划 段 .数据模块交互服务模块校核校核逻辑/数学描述理论验证信息采集数据处理VV&C需求分析使命空间多级/多类任务空间多级/多类任务空间功能 描述（确定描述规范）任务空间功能形式化描述（UML）加载次数M否算N军事指挥人员统计特性及参数设置M人机交互控制台（含统计特性与数据显示）RTI算2算1是就MN个样本进行统计分析样 样 样 本 本 本 计 计 计数据采集、记录、管理SISO：在一个系统或过程中，通过其可交换的部件，作战层次作 后装 备

22、保 障陆 海 空 二 电 战 勤在没有预先约定数据通信路径的情况下，实现系统各部件协调工作。美军系统之系统互操作性最终报告：一套通信实 体的能力：交换指定的状态数据；依照指定的、一致同 意的操作语义对状态数据进行操作。我国军用仿真术语：一个模型或仿真系统向其它 模型和仿真系统提供服务并从其它模型和仿真系统接收服 务，以及利用这样交换的服务使各模型或仿真系统有效地共 同运转的能力。可见，互操作性的概念定义包含了三个本质特征：互操 作发生在两个或多个需要进行信息交互的实体之间；互操作 性包含了实体两方面的能力：一是彼此交换信息的能力，二 是使用所交换信息的能力。保 保 军 军 军 炮 子 障 障概

23、念模型UML模型数学模型程序模型军兵种建模层次图 4军事复杂系统模型体系图将互操作性按评测性可分为7层3，如图5所示。等级0：无互操作(孤立系统)；等级1：技术互操作，例如系统之间电气连通，二进制数据流(bit and bytes)的交换；等级2：语法 互操作，即预定义格式数据的交换；等级3：语义互操作， 即数据“静态”含义的交换；等级4：语用互操作，含义为 数据的“动态”语义的交换；等级5：动态互操作，即系统能 够“感知”数据交换将使系统状态如何改变；等级6：概念互 操作，即系统能完全感知彼此的信息、进程、上下文和系统 的假设和约束，实现无障碍的信息交互。战场环境数据，情报数据，后勤保障数据

24、，兵力的部署数据，输入计划数据、采集的输出及评估数据等。以上数据很多是 确定性的，是经过收集统计可得到的数据。最难得到又非常 重要的数据是武器装备在体系作战中的作战效能评估数据， 这个必须通过建立全军的作战实验体系（见图4）来保障。2.3 小结作战仿真系统的质量或可信性如何, 主要取决于其是 否具有高精度、高可靠性的模型系统。综本节所述，要建立 一个逼真、完善、实用的和面向对象的仿真系统，必须要建 设四类模型体系：内容覆盖的模型体系（见图4军兵种轴）；层次模型体系（见图4作战层次轴）：不同层次仿真 粒度和分辨率不一致，底层仿真的结果输出作为高层较粗粒 度仿真的数据输入；模型描述形式的体系（见图

25、4建模层次轴）：由于复 杂系统建模按照定性指导下定量的原则，模型描述体系由概 念模型、UML模型、数学逻辑模型、计算和程序模型组成；技术模型体系：包括模型的分类，不同层次仿真模型 的粒度和分辨率。四类模型相互关联是构成领域面向对象仿真系统的基础。3互操作性的研究与应用3.1 定义作为参考，下面给出有关互操作性的几种常见定义5-7：美国国防部军事及相关词汇词典：实体向其他实 体提供服务(Service)和从其他实体接受服务并使用这些服务 使得他们之间能够有效地(Effectively)协同工作(Operate)的 能力(Ability)。IEEE：两个或更多的系统或要素交换信息和使用已交 换信息

26、的能力。图5 互操作性层次分类3.2 互操作的需求未来战争样式是信息化条件下的一体化联合作战，与以 往战争不同的特征如下：战场实体信息化；战场实体间安全 可靠的网络化（建立信息链）；全作战空间态势共享；协同 联合打击；正确快速辅助决策，将信息化优势转换为战场优 势；远、中程精确火力打击；信息战贯穿战争全寿命周期和 涉及整个战场空间；信息作战对战斗力影响的三个重要因素战略级战役级 任务级 战术级 工程级第 24 卷第 12 期2012 年 12 月Vol. 24 No. 12Dec., 2012黄柯棣, 等: 军事分析仿真评估系统关键技术综述是：时间（快速和时效性）、协同、精确打击。面向现代战争

27、的需要，军事分析仿真评估系统需要与C4ISR指挥自动化 平台系统无缝联接，因此，本文面向的互操作需求的研究主 要针对指挥自动化平台的互操作性。3.2.1 指挥自动化平台的互操作性分析 以前指挥自动化平台的互操作主要是“人在环”文书互操作。“人在环”文书互操作中，指挥命令/请示是文书互操作（指挥命令/控制与无人作战平台之间是代码互操作），通 报、报文是文书互操作。战场实体对战场环境的感知是“人 在环”互操作。而未来发展趋势是“人在环”文书/代码互操作。 指挥命令/请示是文书互操作（指挥命令/控制与无人作战平 台之间是代码互操作），通报、报文是代码互操作。战场实 体对战场环境的感知是代码互操作。综

28、合上面分析，指挥自动化平台与各个战场实体之间的 互操作包括三个基本过程：文书互操作：各级指挥所参谋人员理解通报、报文等 之后人工标绘作战态势图，指挥员感知作战态势并根据上级 指挥命令进行判断、决策、指挥；作战实体态势图由代码生 成，战斗员综合态势感知与观测到的真实情况，根据指挥命 令进行作战；指挥人员与无人作战平台通过代码互操作；如 有疑问可向上请求。文书/代码互操作：各级指挥所和作战人员的战场态 势由代码互操作自动生成，各级指挥员和战斗员根据态势感 知和上级指挥（控制）命令判断、决策、指挥/战斗；如有 疑问可向上请示。代码互操作：技术性、程序性、规则性的底层指挥与 控制。3.2.2 作战仿真

29、系统的互操作分析 作战仿真系统的互操作主要包括指挥训练互操作和分析仿真互操作。指挥训练互操作为各级指挥实体用真实的C4I系统或者C4I的模型，战斗实体用虚拟兵力、计算机兵力 和真实兵力。它对互操作的要求与指挥自动化平台相同。分 析仿真互操作一般是人不在环的仿真，是作战方案优化与作 战计划评估的仿真。此类仿真系统有两种设计方案：(a)以 C4I模型为仿真引擎，各级指挥实体和战斗实体按指定的指 挥或控制命令执行。(b)计划细化到各战斗实体，各战斗实体 按计划驱动；通过人/机互操作修改假定和更改剧情，如逐 步推进、回退推进等。3.2.3 指挥自动化平台与辅助决策仿真系统之间的互操作 指挥自动化平台确

30、定的作战计划要方便的输入到辅助决策仿真系统，而且经辅助决策系统推演、修改、评估后变为细粒度的作战计划。同时作战计划要方便地输出到指挥自 动化平台执行，需要在线决策频繁地进行这种互操作。涉及 的关键技术包括：指挥自动化平台和评估系统有一致的计划 描述规范；两系统有同一的战场管理语言；两系统有同一的军事想定定义语言（MSDL）数据。仿真系统是C2I不可分割的组成部分，其中，通过仿真 系统拟制作战计划过程如图6所示。首先由军事想定编辑组 件获取战场环境组件和战场实体组件信息，并根据想定数据 库中的已有想定数据，由MSDL的API接口生成标准格式的MSDL文件。MSDL文件输出至仿真系统进行多方案分析

31、评估，如果计划不能满足需求则重新拟制，如果满足则转换成相应的基于XML的作战计划文件作为C2I作战系统的计划输入。是否计划是否图6 作战计划拟制过程图式的想定MSDL图 7 MSDL 在计划和执行系统中的关系图其中，MSDL在计划和执行系统中具有举足轻重的作用，如图7所示。MSDL想定作为计划和执行阶段的中间件，包括 训练、分析、作战等数据。MSDL独立于计划和执行系统， 支持广泛的重用性和交互性。对于不直接支持MSDL计划和 执行系统，想定需要在系统相关格式和标准MSDL格式之间 进行转换；另外，MSDL转换至执行系统时需要添加执行系 统所需的额外信息。3.3 互操作的实现仿真分析评估系统需

32、要与C4ISR一体化指挥平台系统 无缝联接，采用标准化的互操作技术支持军事仿真分析评估 系统研究和开发中的信息交换和共享将极大提高系统应用http:www.china- 2443 C2I作战系统执行系统-D格式转换执行系统-D执行系统格式的想定执行系统-C计划系统-BMSDLMSDLScenarioMSDL计划系统-A计划系统-A格式转换MSDL计划系统格军事想定编辑器接口战场环境信息 系统数据库MSDL统真多COA分析评估合适 MSDL基于 XML的 作战计划文件系仿仿真数据MSDL API战场实体包括指挥实体 和作战实体战场实体组件军事想定 编辑器核 心组件想定理器战场环境组件想定库 管想

33、定数据库重新拟制 作战计划的开发能力和开发质量。详细内容参见本专题系列文章军事仿真分析评估系统互操作性标准化。3.3.1 作战管理语言作战管理语言BML(Battle Management Language)是美 国国防部支持研究的，一种能够无歧义指挥命令部队和装备 进行军事行动和提供态势感知、协同作战行动的语言。仿真 互操作标准组织SISO在2004年成立了BML研究小组，希望 将BML发展为一个公开的标准，并称为联合作战管理语言 C-BML (Coalition-BML)8,9。C-BML将提供如下能力：指挥控制真实的部队、计算机模拟的部队、无人作战平台进行军事行动；提供态势感知共 享、协

34、同作战行动。在C-BML中，作战计划的描述是由W5原则来指导的： Who、When、Where、What、Why。Who(作战单元)：用于 描述作战单元这一仿真基本对象。一次作战行动中一般包括 多个类型、多个型号的多个作战单元，它们为了一个共同的 作战目标，依据其各自的作战优势特点承担不同的作战使 命，并相互协同配合。When(何时)、Where(何地)：用于描 述作战单元的时空运动规划。What(做什么)、Why(为什么)： 用于描述作战单元的作战任务和作战原因。3.3.2 军事想定定义语言军事想定定义语言MSDL（Military Scenario Definition Language)

35、是为支持军事想定开发而设计的一种基于XML的 语言，它为仿真系统提供了一种验证和加载军事想定的机 制，实现了仿真系统与C4I设备之间的军事想定共享，并提 高了联邦式仿真系统之间想定数据的一致性。2008年8月14 日，SISO确定MSDL为军事想定定义标准(SISO-STD-007-2008)10-13。想定的根节点为“MilitaryScenario”，其包含的根元素节 点以及含义组成如图8所示。其包含的根元素节点如下：想定基本信息：包含想定名称、版本、制定日期以及 使用历史等基本描述数据；选项：标识任务组织的界定方式，明确想定数据的标 准；环境：描述作战区域，地形，气象和想定时间等信息；作

36、战力量：限定交战双方、盟友和中立方情况；组织 结构：梳理作战单元和装备搭载信息；组织：任务/想定相关的组织，包括军事服务组织， 政府和非政府组织；透明图：提供战术图按特定图层进行显示的机制；设施：明确军用设施情况，包括各实例的标识、名称、 归属、定位、相关透明图等方面信息；战术图：描述作战方或作战单元的战术信息；非战争军事行动图：描绘未卷入交战双方冲突的军事行动。图8 MSDL组成图3.3.3 C-BML和MSDL的关系虽然C-BML和MSDL有很多重复的元素，但是两者区别 如下：C-BML是MSDL中初始计划和命令的任务语言，重点 描述的是指定的军事实体及其执行的任务；MSDL的目标则 是标

37、准化仿真系统和C4I系统的初始化信息，这些系统的军 事想定由军事态势最初状态等组成，包括计划的作战行为 (例如计划的空中任务、火力任务、舰艇运动等)。两者之间 的关系如图9所示14-16。左边是初始化，在这里C-BML格式 化命令包括在军事想定定义语言格式化想定的过程中。右边 是执行，这使联合作战管理语言命令和报告得以交换。中间 是执行想定的各种类实体，包括作战部队、模拟系统、C4I 系 统、无人作战平台等。MSDL仿真X一系列BML命令图 9 MSDL 和 BML 关系图C-BMLC-BML, MSDL软件基础设施 如：中间件执行C4IC4I模型小组模型目的 态势 目标 信号士兵模型无人作战

38、平台评估坦克第 24 卷第 12 期2012 年 12 月Vol. 24 No. 12Dec., 2012黄柯棣, 等: 军事分析仿真评估系统关键技术综述3.3.4 OWL语言OWL语言（Web Ontology Language）是W3C推出的一 种针对语义Web的本体语言5 ，它以DAML+OIL为发展基 础，是一种严格的逻辑描述语言，OWL通过添加大量的基 于描述逻辑的语义原语来描述和构建本体。OWL相对XML、 RDF和RDFSchema拥有更多的机制来表达语义，从而OWL 超越了XML、RDF和RDFSchema仅仅能够表达网上机器可 读的文档内容的能力。由于其使用了描述逻辑的语义原

39、语， 使得它可以实现LCIM的语义级互操作，可以部分实现语用 级互操作。根据本体实现语义互操作的两种应用条件，基于 本体有两种实现系统语义互操作的方式：语义映射方式和基 于本体开发模型或系统的方式，其中后者是较理想的实现方 式。详细内容参见本专题系列文章军事分析仿真语义互操 作研究。3.3.5 赛博空间(Cyberspace)作战与物理空间作战仿真一体化 建立C2I模型的关键是全军必须有统一的战场管理语言（BML），各指挥实体之间及指挥实体与作战实体之间要能互操作；要建立指挥类模型，关键是建立数据交换模型和信 息交换模型；要建立C3的模型；要建立黑客模型。其次是要 开展两个空间作战相互影响的评

40、估研究和建立相应的评估 系统。下一步需要建立的作战仿真平台必须具有两个空间作 战一体化的能力。根据BML、MSDL等这些开放的标准，结合已有的军事 条令，尽快的建立起相关标准原型来验证现有的技术，在此 基础上发展自己的军用互操作标准，提高仿真技术在军事训 练中的作用。出模型修正建议、甚至自适应修正模型。此即数据驱动的含义。利用仿真预测结果可以选择仿真应吸收的数据，仿真系 统实时调整不同的模型及模型分辨率。某些情况下，甚至可 以利用仿真预测结果操控实际系统。此即共生仿真的含义。 研究DDDAS环境中人机交互、模型或计算过程与物理 系统的交互、计算过程与底层计算设备之间的交互这三种主 要的交互模式

41、。具体从应用层（开发动态数据驱动应用技 术）、算法层（开发对动态数据输入及其扰动具有稳定性和 柔性的算法）、系统层（动态环境的系统支撑）、测量层（与实际设备的接口）四个方面开展研究。 美军积极开展了基于动态数据驱动仿真的嵌入式辅助决策系统研究，意欲形成一种战前战中一体、方案制定与分 析评估一体的作战决策支持系统，美国陆海空三军先后分别 制定了将仿真系统嵌入C4ISR系统的计划，并开展了相应的 工作，如美国国防高级研究计划局2007年的“深绿”计划。4.2 “深绿”计划4.2.1 “深绿”计划的研究背景美国国防部助理部长办公室研究主任Dr. David S. Alberts在其研究报告灵活、重点

42、和融合：指挥与控制的未 来中指出：“指挥与控制的未来不是指挥与控制。实际上， 指挥与控制这个术语已经变成进步的一个不可忽略的障碍。 已经着手以使其对二十一世纪的组织和工作更具有价值的 方式来重新定义这个术语。”1997年，在一场著名的人-机国际象棋大赛中，一台IBM 公司制造的、名为“深蓝”的计算机，以6局比赛2胜1负3平的 成绩，战胜了世界冠军加里卡斯帕罗夫。美国国防高级研 究计划局（DARPA）于2007年提出名为 “深绿（Deep Green）” 的计划2122，旨在利用信息技术建立一个被称为战场指挥 决策支持系统的系统，该系统在战斗行动中能够做“深蓝”计 算机在国际象棋比赛中所做的事情

43、。系统通过帮助指挥员在 关键时刻迅速做出决策，“深绿”将使他们保持先于敌军的命 令循环的优势。“深绿”项目经理John Surdu说，快速变化的局势常常在 行动计划执行之前就使这项计划不再有效。与在计划阶段后 再进行执行阶段不同，“深绿”将这两个阶段同时进行，目的 是让指挥员能够有创造力地考虑所有完成任务的可能方案； 之后系统输入这些可能的方案，并分析它们可能的结果，从 而帮助指挥员保持在敌军的决策循环之内。这项技术可以让 指挥员快速的制定备选方案并避免意外（所谓的意外指战争 中一名指挥员面临的别无选择的局面）。4.2.2 “深绿”计划的系统架构“深绿”计划强调指挥员在方案制定过程中的主导作用

44、， 是一种人在回路的指挥员驱动的方式。“深绿”计划目前支持 旅级的作战决策，系统由以下部分组成：“指挥员助手”人机4在线决策系统方案设计4.1 DDDAS仿真、科学实验和理论被认为是探索世界的三种方法， 在运用这三种方法时一般是静态和串行的。而DDDAS试图 将仿真和科学实验有机的结合起来，在两者之间建立共生的 动态反馈和控制回路（测量系统与仿真系统共生），实验的 动态数据可以实时或非实时驱动仿真，而仿真可以控制实 验，反之亦然17。DDDAS是美国国家科学基金会(NSF，National Science Foundation) 80年代初期提出、90年代中期开始研究的研究领 域。NSF认为DDDAS具有对科学、工程、商业产生革命性变革 的潜力，类似于50年代计算机的出现对上述领域的影响18-20。 DDDAS将仿真和实验/试验有机结合，使仿真可以在执 行过程中动态地从实际系统接收数据并做出响应，仿真结果 也可以动态地操控实际系统的运行，指导测量的进行。仿真 和实际系统之间构成一个相互协作的共生的动态反馈控制 系统。新数据的吸收使得仿真可以不断调整其预测结果、给