基于多Agent的編隊(duì)協(xié)同反潛仿真

梁義芝，張 云，王 超

(1.海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018;2.國(guó)防科技大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410073)

0 引言

編隊(duì)協(xié)同反潛是編隊(duì)根據(jù)上級(jí)要求，對(duì)執(zhí)行一定作戰(zhàn)任務(wù)的敵潛艇進(jìn)行搜索、跟蹤、攻擊和防御而組織實(shí)施的，其主要作戰(zhàn)活動(dòng)包括:接觸并識(shí)別目標(biāo)，綜合使用反潛武器，及時(shí)規(guī)避對(duì)抗?jié)撏Ч舻取?/p>

本文在分析編隊(duì)協(xié)同反潛作戰(zhàn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究構(gòu)建反潛作戰(zhàn)仿真中的Agent個(gè)體模型和基于多Agent的協(xié)同作戰(zhàn)模型。

1 編隊(duì)協(xié)同反潛

1.1 編隊(duì)協(xié)同反潛的指揮方式

在編隊(duì)協(xié)同反潛作戰(zhàn)中，實(shí)施集中與分散相結(jié)合的指揮方式［1］。

1)整個(gè)反潛作戰(zhàn)以統(tǒng)一指揮為主。編隊(duì)統(tǒng)一選定搜索方法，確定搜索隊(duì)形和速度，各艦直升機(jī)由編隊(duì)統(tǒng)一組織使用。

2)具體的攻擊方法和機(jī)動(dòng)采取分散指揮方式。如派遣直升機(jī)進(jìn)行反潛時(shí)，編隊(duì)指揮員、載艦指揮員及空中指揮員之間需根據(jù)直升機(jī)活動(dòng)空域、戰(zhàn)場(chǎng)情況適時(shí)交接轉(zhuǎn)換指揮權(quán)。遇有緊急情況如受到威脅時(shí)各艦(機(jī))可獨(dú)立進(jìn)行抗擊和反擊。已發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的艦(機(jī))應(yīng)迅速上報(bào)，并按編隊(duì)指揮所命令引導(dǎo)其他兵力接敵，組織指揮編隊(duì)攻擊。

1.2 編隊(duì)反潛中的作戰(zhàn)協(xié)同

作戰(zhàn)協(xié)同，是指各種作戰(zhàn)力量為形成整體作戰(zhàn)能力，按照統(tǒng)一的協(xié)同計(jì)劃，在行動(dòng)上進(jìn)行的協(xié)調(diào)配合［2］。編隊(duì)反潛中的協(xié)同是海上作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)協(xié)同，其中既有兵力協(xié)同，也有火力協(xié)同。協(xié)同的組織者、協(xié)同對(duì)象、協(xié)同手段和協(xié)同信息構(gòu)成了作戰(zhàn)協(xié)同的基本要素。編隊(duì)指揮員是編隊(duì)反潛作戰(zhàn)的協(xié)同組織者，協(xié)同對(duì)象主要是編隊(duì)中的各艦艇、直升機(jī)，協(xié)同手段主要是通信、指控設(shè)備等，協(xié)同信息主要包括上級(jí)協(xié)同指示、本級(jí)協(xié)同計(jì)劃、作戰(zhàn)協(xié)同狀況、友鄰情況等。其中協(xié)同信息是協(xié)同的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)協(xié)同的重要條件和依據(jù)。

編隊(duì)反潛協(xié)同主要有計(jì)劃協(xié)同和臨機(jī)協(xié)同2種形式。編隊(duì)進(jìn)行協(xié)同對(duì)潛搜索的時(shí)候，根據(jù)敵情、編隊(duì)任務(wù)、出動(dòng)直升機(jī)數(shù)量和搜索能力等因素，制定協(xié)同計(jì)劃，明確編隊(duì)隊(duì)形、機(jī)動(dòng)方法、直升機(jī)任務(wù)、陣位和搜索手段等，這屬于計(jì)劃協(xié)同。臨機(jī)協(xié)同主要是當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)情況發(fā)生重大變化，原定的協(xié)同計(jì)劃已不再適用新的戰(zhàn)場(chǎng)情況時(shí)，必須重新組織新的協(xié)同。

2 編隊(duì)中Agent個(gè)體模型

進(jìn)行編隊(duì)協(xié)同反潛仿真時(shí)，可將編隊(duì)中各個(gè)艦艇和直升機(jī)都抽象為實(shí)體Agent。

2.1 實(shí)體Agent的體系結(jié)構(gòu)

編隊(duì)協(xié)同反潛作戰(zhàn)，實(shí)質(zhì)上是編隊(duì)各作戰(zhàn)實(shí)體在一定的使命背景下，根據(jù)具體任務(wù)，同時(shí)面對(duì)多個(gè)目標(biāo)的作戰(zhàn)行動(dòng)。實(shí)體不但需要對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析推理、對(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃決策、相互通信協(xié)調(diào)作戰(zhàn)行動(dòng)，還能在緊急情況下不需進(jìn)行慎思，迅速反應(yīng)采取相應(yīng)對(duì)抗措施，故將各實(shí)體Agent設(shè)計(jì)為混合型結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

Agent通過(guò)感知模塊和通信模塊獲取外部環(huán)境信息，這些信息在信息分類模塊中進(jìn)行處理分類，同時(shí)修正原來(lái)的世界模型World。在態(tài)勢(shì)分析模塊中對(duì)World進(jìn)行態(tài)勢(shì)分析得到Agent當(dāng)前態(tài)勢(shì)Status，根據(jù)Agent的當(dāng)前目標(biāo)Goal、當(dāng)前態(tài)勢(shì)Status以及戰(zhàn)術(shù)規(guī)則中的知識(shí)，生成任務(wù)規(guī)劃TaskPlan。在執(zhí)行動(dòng)作過(guò)程中，如果態(tài)勢(shì)發(fā)生重大變化，則進(jìn)行重新規(guī)劃，得到新的任務(wù)規(guī)劃。任務(wù)規(guī)劃TaskPlan經(jīng)Agent的決策模塊得到下一步執(zhí)行的動(dòng)作Action。當(dāng)Agent得到緊急信息時(shí)，可以直接匹配經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，產(chǎn)生應(yīng)急動(dòng)作序列。最后所有的動(dòng)作都調(diào)用相應(yīng)的物理行為模型，模型執(zhí)行的結(jié)果會(huì)影響外部環(huán)境。

圖1 混合型實(shí)體Agent結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of composite agent

Agent通信模塊所接收到需要應(yīng)答的消息在態(tài)勢(shì)分析模塊進(jìn)行處理后，在消息生成模塊生成應(yīng)答消息的內(nèi)容，最后由決策生成模塊確定時(shí)機(jī)將消息輸出到通信模塊，從通信模塊發(fā)到相應(yīng)的其他Agent。而Agent在消息生成模塊主動(dòng)產(chǎn)生的消息，也通過(guò)同樣的路徑傳輸。

2.2 基于MBGT的實(shí)體Agent認(rèn)知模型

1)反潛編隊(duì)實(shí)體Agent主要心智狀態(tài)分析

反潛編隊(duì)中實(shí)體Agent需有較強(qiáng)的社會(huì)意識(shí)，要做到面向使命、服從命令、努力完成任務(wù)，其自主性一般會(huì)受到較大的約束。根據(jù)編隊(duì)中實(shí)體Agent的這些特征，本文提出了反潛編隊(duì)中實(shí)體Agent的MBGT模型，即用使命、信念、目標(biāo)和任務(wù)模型來(lái)描述反潛編隊(duì)實(shí)體Agent的心智狀態(tài)。

實(shí)體Agent的使命Msn(Φ)，在其心智狀態(tài)中占有最高地位，是其他心智狀態(tài)活動(dòng)的依據(jù)。Msn(Φ)表示實(shí)體Agent將Φ(使命狀態(tài))作為一次作戰(zhàn)行動(dòng)的最終目標(biāo)。

每個(gè)態(tài)勢(shì)和1組信念可達(dá)世界相關(guān)聯(lián)，信念可達(dá)世界是Agent相信世界的可能情況。實(shí)體Agent的信念包括2部分，一是Bel(Φ)，表示Agent在當(dāng)前世界和時(shí)間相信Φ已經(jīng)或?qū)?huì)成立，Φ即為Agent此時(shí)的信念可達(dá)世界;二是實(shí)體Agent對(duì)其他實(shí)體Agent心思的揣度，如 Beli(Agentj，Belj(Φj))，即 Agenti相信Agentj的信念可達(dá)世界為Φj。

實(shí)體Agent的目標(biāo)Goal(Φ)，即目標(biāo)可達(dá)世界。Goal(Φ)中1個(gè)節(jié)點(diǎn)是Agent完成Msn(Φ)的1個(gè)子目標(biāo)。

實(shí)體Agent的任務(wù)Task(Φ)，即Agent為實(shí)現(xiàn)一定目標(biāo)而進(jìn)行的活動(dòng)。Agent根據(jù)對(duì)Msn(Φ)、Capa(能力)的綜合處理，在Goal(Φ)中決策選擇某個(gè)節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前目標(biāo)，然后運(yùn)用Plan(規(guī)劃)算子，得到當(dāng)前任務(wù)Task(Φ)。

實(shí)體Agent的能力Capa，是其完成任務(wù)的基礎(chǔ)，也是主體之間進(jìn)行有效合作的基礎(chǔ)。Agent的能力主要包括2方面，即思維活動(dòng)方面的能力和完成動(dòng)作任務(wù)的能力。本文僅研究后者，并假設(shè)實(shí)體Agent在思維活動(dòng)方面的能力沒(méi)有區(qū)別。實(shí)體Agent的能力描述主要涉及狀態(tài)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)以及對(duì)應(yīng)裝備的技戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)［3］3個(gè)方面。根據(jù)實(shí)體Agent達(dá)到某個(gè)目標(biāo)對(duì)各方面能力的不同要求，來(lái)決定其能力值。如執(zhí)行搜潛任務(wù)時(shí)，實(shí)體Agent水聲探測(cè)能力最重要，其中水聲探測(cè)能力的主要影響因素有:實(shí)體的機(jī)動(dòng)性能、探測(cè)海區(qū)水聲環(huán)境特點(diǎn)、探測(cè)設(shè)備的探測(cè)距離和精度。

編隊(duì)反潛作戰(zhàn)中指揮員規(guī)劃決策時(shí)，一般通過(guò)戰(zhàn)術(shù)計(jì)算結(jié)果結(jié)合相應(yīng)規(guī)則從有限的備選方案中進(jìn)行選擇，本文中實(shí)體Agent的規(guī)劃采用規(guī)則匹配與戰(zhàn)術(shù)計(jì)算相結(jié)合的方法，實(shí)體Agent的決策采用基于規(guī)則的方法，實(shí)體Agent根據(jù)約定的規(guī)則進(jìn)行決策能滿足仿真要求。

2)實(shí)體Agent的認(rèn)知模型結(jié)構(gòu)

編隊(duì)中實(shí)體Agent是在自己上述心智狀態(tài)和上級(jí)命令的雙重驅(qū)動(dòng)下行動(dòng)的。命令Command主要有3種形式:MsnCom(使命命令，以使命狀態(tài)作為命令下達(dá)的內(nèi)容，要求接受該命令的實(shí)體Agent實(shí)現(xiàn)該使命狀態(tài))、GoalCom(目標(biāo)命令，以某個(gè)目標(biāo)作為命令下達(dá)的內(nèi)容，要求接受該命令的實(shí)體Agent實(shí)現(xiàn)該目標(biāo))、TaskCom(任務(wù)命令，以某個(gè)任務(wù)作為命令下達(dá)的內(nèi)容，要求接受該命令的實(shí)體Agent完成該任務(wù))。這3種形式的命令，都轉(zhuǎn)化為Agent相應(yīng)的心智狀態(tài)，Agent收到這3種命令并做出承諾答復(fù)后，命令的內(nèi)容在實(shí)體Agent的相應(yīng)心智狀態(tài)中都有強(qiáng)制的優(yōu)先權(quán)，一般優(yōu)先于Agent自身產(chǎn)生的心智狀態(tài)的內(nèi)容。3種命令的優(yōu)先級(jí)由高到低為 TaskCom，GoalCom和MsnCom，即越具體的命令優(yōu)先級(jí)越高。

友鄰或下級(jí)的協(xié)同請(qǐng)求Co Re qu分為2種，即GoalCo Re qu(目標(biāo)一致請(qǐng)求)和TaskCo Re qu(任務(wù)一致請(qǐng)求)。當(dāng)協(xié)同請(qǐng)求來(lái)自于同級(jí)時(shí)，GoalCo Re qu表示協(xié)同請(qǐng)求方要求與被請(qǐng)求方協(xié)同完成同一目標(biāo)，TaskCo Re qu表示協(xié)同請(qǐng)求方要求與被請(qǐng)求方協(xié)同完成同一任務(wù)。當(dāng)協(xié)同請(qǐng)求來(lái)自于下級(jí)的時(shí)候，表示下級(jí)請(qǐng)求上級(jí)將其目標(biāo)或任務(wù)作為上級(jí)的當(dāng)前目標(biāo)或當(dāng)前任務(wù)。

實(shí)體Agent將GoalCo Re qu中的目標(biāo)放入Goal(Φ)，將TaskCo Re qu中的任務(wù)放入 Task(Φ)，并將請(qǐng)求目標(biāo)(任務(wù))與當(dāng)前目標(biāo)(任務(wù))進(jìn)行比較，決定是否替代;如果可以替代則將請(qǐng)求目標(biāo)(任務(wù))作為當(dāng)前目標(biāo)(任務(wù))，而原來(lái)執(zhí)行的當(dāng)前目標(biāo)或任務(wù)在Goal(Φ)或Task(Φ)中，具有除當(dāng)前目標(biāo)(任務(wù))外最高的優(yōu)先級(jí)。圖2所示為命令、請(qǐng)求與心智狀態(tài)相互作用的實(shí)體Agent認(rèn)知模型結(jié)構(gòu)。

圖2 實(shí)體Agent認(rèn)知模型結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of cognizing model for agent entity

3 編隊(duì)中Agent協(xié)作模型

編隊(duì)反潛與單艦反潛，其最大的區(qū)別就是編隊(duì)的協(xié)同特性，在仿真中如何體現(xiàn)這個(gè)特性，是很重要的問(wèn)題。本文運(yùn)用多Agent的協(xié)作理論來(lái)探討解決這個(gè)問(wèn)題。

3.1 基于組織觀點(diǎn)的編隊(duì)反潛多Agent系統(tǒng)

多Agent協(xié)作是指主體之間互相配合一起工作，包括完全協(xié)同型、協(xié)同型、自私型、完全自私型、協(xié)同與自私共存型等5種類型。其中協(xié)同型是指系統(tǒng)中的智能主體具有1個(gè)共同的全局目標(biāo)，同時(shí)各主體還有與全局目標(biāo)一致的局部目標(biāo)［4］。編隊(duì)協(xié)同反潛作戰(zhàn)就屬于這種類型，編隊(duì)各反潛實(shí)體的共同目標(biāo)就是完成反潛使命，同時(shí)各反潛實(shí)體必須完成各自所擔(dān)負(fù)的任務(wù)并保證友鄰及自身的安全。

1)編隊(duì)多Agent組織中的關(guān)系

編隊(duì)多Agent組織中出現(xiàn)的幾種關(guān)系如下:

①指揮控制關(guān)系。編隊(duì)作戰(zhàn)活動(dòng)的協(xié)調(diào)與合作主要是通過(guò)一定的指揮控制結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。

②對(duì)等關(guān)系。有些實(shí)體之間的關(guān)系是對(duì)等的，它們都能在需要的時(shí)候請(qǐng)求其他角色平等地參與相關(guān)決策或行動(dòng)。

③通信關(guān)系。通信是組織內(nèi)的各個(gè)角色之間交換信息和情報(bào)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)的必要途徑，編隊(duì)之間的情報(bào)共享必須通過(guò)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。

④依賴關(guān)系。依賴關(guān)系的存在是由于各個(gè)角色能力的不同以及資源的限制。在編隊(duì)仿真系統(tǒng)的虛擬組織中，信息關(guān)系和行為依賴關(guān)系是2種最重要的依賴關(guān)系。

2)編隊(duì)多Agent組織的共同使命

編隊(duì)海上作戰(zhàn)行動(dòng)尤其強(qiáng)調(diào)一致性，無(wú)論進(jìn)行什么形式的反潛行動(dòng)，都有一個(gè)使命貫穿其中，這個(gè)共同使命使所有實(shí)體Agent都有高度的整體意識(shí)。實(shí)體Agent在承擔(dān)了某項(xiàng)作戰(zhàn)目標(biāo)或任務(wù)后，與實(shí)現(xiàn)同一目標(biāo)或任務(wù)的團(tuán)隊(duì)中其他實(shí)體Agent保持高度協(xié)作，在努力實(shí)現(xiàn)自身承諾的同時(shí)盡量協(xié)作團(tuán)隊(duì)中的其他實(shí)體Agent實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)或任務(wù);對(duì)于編隊(duì)中不屬于該團(tuán)隊(duì)成員的實(shí)體Agent，在條件允許的情況下，也會(huì)盡量支援協(xié)作他們，因?yàn)橥瓿晒餐姑攀撬麄兊淖罱K目標(biāo)。

在不同的使命背景下，編隊(duì)實(shí)體可能會(huì)執(zhí)行相同的任務(wù)、遇到同樣的態(tài)勢(shì)，如編隊(duì)執(zhí)行護(hù)航防潛或應(yīng)召搜索使命時(shí)，編隊(duì)實(shí)體都可能突然發(fā)現(xiàn)潛艇，而接下來(lái)采取的行動(dòng)，往往因?yàn)槭姑煌槐M相同。

3.2 基于共同使命的編隊(duì)協(xié)同反潛模型

編隊(duì)組織需要具備在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)選擇協(xié)作方式的能力，以適應(yīng)不同的戰(zhàn)場(chǎng)條件和任務(wù)環(huán)境。確定仿真的使命背景后，編隊(duì)指揮Agent采用分布計(jì)劃集中規(guī)劃的方法，根據(jù)各實(shí)體Agent的能力分配任務(wù)，為它們的反潛行動(dòng)形成一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)劃，在行動(dòng)過(guò)程中根據(jù)需要進(jìn)行協(xié)調(diào)控制或重新規(guī)劃。實(shí)體Agent產(chǎn)生協(xié)同需求時(shí)，則會(huì)向其他Agent發(fā)出協(xié)作請(qǐng)求，進(jìn)行協(xié)作協(xié)商。同時(shí)各實(shí)體Agent必須遵守一定的規(guī)則，主要按照作戰(zhàn)條令或使命背景下的特殊要求執(zhí)行任務(wù)，以確保作戰(zhàn)行動(dòng)的順利進(jìn)行，這屬于社會(huì)規(guī)則協(xié)調(diào)方法。由于該方法的實(shí)現(xiàn)必須以編隊(duì)各實(shí)體Agent在某些心智狀態(tài)上的一致為基礎(chǔ)。因此本文提出了基于共同使命的編隊(duì)協(xié)同反潛協(xié)作模型，在共同使命這一更高層次對(duì)編隊(duì)各實(shí)體Agent的作戰(zhàn)協(xié)同進(jìn)行約束，更符合客觀實(shí)際，也能產(chǎn)生更靈活的協(xié)作協(xié)調(diào)效果。

1)基于共同使命的編隊(duì)協(xié)作框架

編隊(duì)作戰(zhàn)中，實(shí)體Agent之間必須盡可能信息共享，使各實(shí)體Agent面對(duì)統(tǒng)一的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，但在通信中斷的情況下，實(shí)現(xiàn)信息共享往往比較困難。即使實(shí)體Agent面對(duì)一致的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，由于所處的空間位置和自身狀態(tài)不同，他們的信念、目標(biāo)、任務(wù)等心智狀態(tài)往往不盡相同。編隊(duì)組織的聯(lián)合行動(dòng)并非單個(gè)實(shí)體Agent行為的簡(jiǎn)單組合，為使他們進(jìn)行有效的協(xié)作，不但需要上級(jí)命令的約束，而且需要共同使命為編隊(duì)組織的協(xié)同作戰(zhàn)提供基礎(chǔ)和保證?；诠餐姑膮f(xié)作模型框架中，共同使命、共同信念、聯(lián)合目標(biāo)、聯(lián)合承諾、聯(lián)合任務(wù)等幾個(gè)表達(dá)集體意識(shí)的心智狀態(tài)發(fā)揮重要作用。

共同使命描述了整個(gè)編隊(duì)Ψ中所有Agent成員完成的共同使命，在作戰(zhàn)的整個(gè)過(guò)程中都致力于共同使命的完成。編隊(duì)Ψ中所有Agent擁有共同使命Φ，記為FMsn(Ψ，Φ)，等價(jià)于編隊(duì)中的每個(gè)Agent成員都擁有使命Φ，每個(gè)Agent的Msn(Φ)與FMsn(Ψ，Φ)是一致的。

共同信念描述1個(gè)Agent團(tuán)隊(duì)對(duì)于某個(gè)事實(shí)的共同認(rèn)識(shí)。如果Agent團(tuán)隊(duì)Θ擁有共同信念Ω，記為MBel(Θ，Ω)，等價(jià)于此團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)Agent成員都擁有信念Ω，同時(shí)每個(gè)Agent都相信團(tuán)隊(duì)中的所有其他成員也擁有信念Ω。

聯(lián)合承諾JCommit(Θ，γ，η)是指協(xié)作團(tuán)隊(duì)Θ共同承諾實(shí)現(xiàn)γ(γ表示聯(lián)合目標(biāo)或聯(lián)合任務(wù))，η是γ的持續(xù)條件。聯(lián)合承諾描述1個(gè)團(tuán)隊(duì)所有成員對(duì)某個(gè)群體行為做出共同的承諾，同時(shí)相信每個(gè)成員都將努力實(shí)現(xiàn)它。1個(gè)團(tuán)隊(duì)就某個(gè)目標(biāo)或任務(wù)做出聯(lián)合承諾后，團(tuán)隊(duì)中每個(gè)Agent必須將γ已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或γ實(shí)現(xiàn)不了的情況這一私有信念轉(zhuǎn)化為團(tuán)隊(duì)的共同信念。

聯(lián)合目標(biāo) JGoal(Θ，δ，?)是指 Agent團(tuán)隊(duì) Θ 中所有的Agent都將目標(biāo)δ作為當(dāng)前目標(biāo)，?是聯(lián)合目標(biāo)的持續(xù)條件。1個(gè)團(tuán)隊(duì)就某個(gè)聯(lián)合目標(biāo)做出聯(lián)合承諾以后，團(tuán)隊(duì)中每個(gè)Agent必須將自己已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或現(xiàn)不了的目標(biāo)δ的情況這一私有信念轉(zhuǎn)化為團(tuán)隊(duì)的共同信念。

聯(lián)合任務(wù)JTask(Θ，τ，λ)是指協(xié)作團(tuán)隊(duì)Θ共同承諾完成任務(wù)規(guī)劃τ，λ是將τ作為團(tuán)隊(duì)任務(wù)的持續(xù)條件。聯(lián)合任務(wù)描述1個(gè)協(xié)作團(tuán)隊(duì)的所有成員共同完成某個(gè)任務(wù);同時(shí)相信每個(gè)成員都在努力完成該任務(wù)。1個(gè)團(tuán)隊(duì)就某個(gè)聯(lián)合任務(wù)做出聯(lián)合承諾以后，團(tuán)隊(duì)中每個(gè)Agent必須將自己完成τ中所承擔(dān)的那部分活動(dòng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)不了的情況這一私有信念轉(zhuǎn)化為團(tuán)隊(duì)的共同信念。

基于共同使命的編隊(duì)協(xié)作框架中，當(dāng)聯(lián)合目標(biāo)、聯(lián)合任務(wù)的條件已經(jīng)不成立，而通知其他實(shí)體Agent又不可能時(shí)，實(shí)體Agent根據(jù)共同使命要求，可以違背對(duì)聯(lián)合目標(biāo)、聯(lián)合任務(wù)的承諾，執(zhí)行新的行動(dòng)。

當(dāng)實(shí)體Agent選擇了目標(biāo)可達(dá)世界中某個(gè)節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前目標(biāo)，并決定用協(xié)同方法解決的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生協(xié)同需求。若該實(shí)體Agent是編隊(duì)指揮Agent，則采用分布計(jì)劃集中規(guī)劃的方法;若該實(shí)體Agent為執(zhí)行Agent，則采用協(xié)同請(qǐng)求的協(xié)商方法;若該實(shí)體Agent為中層指揮Agent，則先判斷是否僅使用所轄的兵力完成任務(wù)，若是則采用分布計(jì)劃集中規(guī)劃的方法，否則采用協(xié)同協(xié)商請(qǐng)求的方法。

2)分布計(jì)劃集中規(guī)劃協(xié)作方法

命令Command主要有MsnCom、GoalCom、TaskCom 3種形式。以下達(dá)TaskCom(任務(wù)命令)為例，指揮Agent需要根據(jù)目標(biāo)進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，將規(guī)劃方案在下屬中進(jìn)行分解，形成任務(wù)命令，然后將任務(wù)傳給團(tuán)隊(duì)中的各Agent，各Agent以分布的形式并發(fā)執(zhí)行任務(wù)，這樣聯(lián)合任務(wù)形式JTask(Θ，τ，λ)就形成了。在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，指揮Agent負(fù)責(zé)監(jiān)控任務(wù)的執(zhí)行，當(dāng)出現(xiàn)意外情況時(shí)還需重新規(guī)劃［5］，生成新的規(guī)劃方案。這種協(xié)調(diào)方法是編隊(duì)協(xié)同反潛的主要方法，各級(jí)指揮Agent擔(dān)任構(gòu)造、分發(fā)和監(jiān)控任務(wù)執(zhí)行的功能。

3)協(xié)同請(qǐng)求的協(xié)商方法

軍事中協(xié)商一般被看作是2個(gè)互不隸屬和制約的平行單位指揮員，為實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)而自動(dòng)建立相互關(guān)照、彼此策應(yīng)的協(xié)同關(guān)系。編隊(duì)海上作戰(zhàn)，由于時(shí)間緊迫，實(shí)體數(shù)量不多，指揮關(guān)系清晰，發(fā)生嚴(yán)格軍事意義上協(xié)商的情況比較少。而多Agent理論中，協(xié)商的含義有多種理解，相互協(xié)商的Agent之間的關(guān)系也沒(méi)有嚴(yán)格約定，所有協(xié)商活動(dòng)的目的是在1組獨(dú)立工作的主體間構(gòu)建協(xié)作［6］。本文在尊重軍事上協(xié)商原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)多Agent協(xié)商的含義，從協(xié)商的廣義上來(lái)探討實(shí)體Agent協(xié)同請(qǐng)求的協(xié)商問(wèn)題。

編隊(duì)作戰(zhàn)中，下級(jí)有協(xié)同需求時(shí)一般都向上級(jí)請(qǐng)示，上級(jí)根據(jù)情況指派某些實(shí)體Agent進(jìn)行協(xié)同;在特殊情況下，如與上級(jí)通信中斷、時(shí)間緊急來(lái)不及上報(bào)或在上級(jí)授權(quán)的情況下，實(shí)體Agent可直接向某些同級(jí)Agent發(fā)出協(xié)同請(qǐng)求，通過(guò)協(xié)商形成協(xié)作。

在協(xié)同請(qǐng)求中，如果實(shí)體Agent是以具體的作戰(zhàn)任務(wù)作為請(qǐng)求的內(nèi)容，則協(xié)同關(guān)系建立的同時(shí)，聯(lián)合任務(wù)形式JTask(Θ，τ，λ)也就建立了，主動(dòng)發(fā)出協(xié)同請(qǐng)求的Agent實(shí)現(xiàn)協(xié)作團(tuán)隊(duì)形式Θ形式行動(dòng)中的協(xié)調(diào)控制功能。如果Agent是以達(dá)到某個(gè)目標(biāo)作為請(qǐng)求的內(nèi)容，則協(xié)作團(tuán)隊(duì)形式Θ建立時(shí)，聯(lián)合目標(biāo)形式JGoal(Θ，δ，?)也建立了，主動(dòng)發(fā)出協(xié)同請(qǐng)求的Agent擔(dān)任任務(wù)規(guī)劃與協(xié)調(diào)控制的功能。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)海軍信息化建設(shè)和提高聯(lián)合作戰(zhàn)能力的要求，編隊(duì)必須提高協(xié)同反潛作戰(zhàn)能力，以有效搜索、攻擊復(fù)雜海戰(zhàn)場(chǎng)條件下的敵方潛艇。編隊(duì)反潛過(guò)程中，存在多種樣式的協(xié)同，任務(wù)也隨著戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的變化需要進(jìn)行重新規(guī)劃和分配，因此非常有必要在編隊(duì)協(xié)同反潛作戰(zhàn)模型中建立更加逼真靈活的協(xié)同機(jī)制。

本文根據(jù)編隊(duì)作戰(zhàn)實(shí)體的使命任務(wù)，設(shè)計(jì)出符合Agent基本結(jié)構(gòu)和作戰(zhàn)實(shí)體特點(diǎn)的混合型實(shí)體Agent結(jié)構(gòu);在基于BDI的Agent認(rèn)知模型基礎(chǔ)上，提出更符合編隊(duì)作戰(zhàn)實(shí)體特點(diǎn)的基于MBGT的實(shí)體Agent認(rèn)知模型，并對(duì)該認(rèn)知模型的主要心智狀態(tài)進(jìn)行分析;運(yùn)用組織觀點(diǎn)分析編隊(duì)多Agent系統(tǒng)的特點(diǎn)、關(guān)系與共同使命，結(jié)合多Agent協(xié)作理論，提出基于共同使命的編隊(duì)反潛協(xié)同模型框架，并在該框架下分析實(shí)體間的協(xié)商協(xié)作方法。

應(yīng)用本文提出的編隊(duì)協(xié)同反潛仿真模型，在HLA仿真平臺(tái)上初步實(shí)現(xiàn)了協(xié)同反潛的仿真系統(tǒng)原型，并以編隊(duì)對(duì)潛應(yīng)召搜索為使命背景，仿真實(shí)現(xiàn)編隊(duì)協(xié)同反潛。仿真過(guò)程中，編隊(duì)實(shí)體能根據(jù)仿真戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件，自然恰當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)多種戰(zhàn)術(shù)協(xié)同樣式。

［1］張德群.艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)指揮整體性原則及其運(yùn)用初探［J］.艦載武器，2001，(3):5 －7.ZHANG De-qun.The whole principle and application of ship fleet combat command［J］.Shipborne Weapons，2001(3):5－7.

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