基于仿真推演的實時輔助決策態(tài)勢評估機制研究*

斯中毅

(91404部隊 秦皇島 066000)

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基于仿真推演的實時輔助決策態(tài)勢評估機制研究*

斯中毅

(91404部隊 秦皇島 066000)

輔助決策的作用效能是建立在能力發(fā)揮基礎(chǔ)之上的應用效果方式，它能很好地提高任務作業(yè)規(guī)劃人員工作效率和減輕任務作業(yè)操作人員的工作負擔?；诜抡嫱蒲莸膶崟r輔助決策態(tài)勢評估機制，是以這種提高工作效率和減輕工作負擔為目的，采用實時先期虛擬推演態(tài)勢評估的技術(shù)方式，優(yōu)選出具有全域、多層、完善和快捷的輔助決策作業(yè)效能預案的方法研究。

仿真推演; 輔助決策; 態(tài)勢評估

Class Number TP391.9

1 引言

輔助決策是體系指揮控制系統(tǒng)的重要核心部件之一，其主要作用是利用構(gòu)建于計算機內(nèi)決策算法模型的集成，為體系人員執(zhí)行任務時，按已獲取的信息數(shù)據(jù)為條件，規(guī)劃生成出具有能力發(fā)揮作用的參考預案，以提供給任務作業(yè)人員進行定奪?；诜抡嫱蒲莸膶崟r評估輔助決策機制，是利用計算機仿真方法對體系指揮控制系統(tǒng)所規(guī)劃生成的輔助決策預案，進行實時先期虛擬推演，給出其狀態(tài)態(tài)勢并加以評估，從而得到具有全域、多層、完善和快捷的體系作業(yè)效能預案及應急處理條例，以增強體系規(guī)劃和執(zhí)行人員為完成任務行使的高效作業(yè)能力。

本文描述基于仿真推演的實時輔助決策態(tài)勢評估機制研究主要內(nèi)容是：依據(jù)當前體系單元指揮控制系統(tǒng)輔助決策模型部件為基點，通過體系所建立的網(wǎng)絡實行在線共架服務作用關(guān)系，對體系所集成的單元指揮控制系統(tǒng)輔助決策預案，進行規(guī)定時間內(nèi)的先期仿真推演態(tài)勢評估，從而建立起具有體系各領(lǐng)域?qū)哟伍g，體系資源集約優(yōu)化配給的相助相承作業(yè)機制，使體系指揮控制系統(tǒng)的輔助決策性能，發(fā)揮出點、面互作用能動關(guān)系的最佳效應。

2 擬建機制的基本要素

對于仿真推演的實時輔助決策態(tài)勢評估機制研究，其擬建機制中的基本要素是網(wǎng)絡在線共架服務、資源集約優(yōu)化配給和作業(yè)仿真推演態(tài)勢。這三個基本要素是使體系指揮控制系統(tǒng)生成的輔助決策預案，在具備有能力發(fā)揮的作用前提下，還有提高效能發(fā)揮作用的關(guān)系；也是形成體系各單元層次間相助相承作業(yè)關(guān)系的關(guān)鍵要素。

2.1 網(wǎng)絡在線共架服務

網(wǎng)絡在線共架服務技術(shù)，完全借助于云計算方式作為支撐，從而使得整體應用、系統(tǒng)服務和物理資源快速統(tǒng)一實現(xiàn)生成出對應規(guī)劃任務的輔助決策預案，并實時先期進行各單位內(nèi)的仿真推演和虛擬態(tài)勢評估，以更好確定整體體系為完成任務時的作業(yè)執(zhí)行力度。并使體系各層間指揮控制系統(tǒng)作業(yè)人員都處在優(yōu)化有序的工作之中。圖1所示的是網(wǎng)絡在線共架服務結(jié)構(gòu)圖。

圖1 網(wǎng)絡在線共架服務結(jié)構(gòu)圖

從圖1所揭示的借助于云計算方式技術(shù)，主要有三種[1]：

1) 計算資源虛擬化，即充分運用網(wǎng)絡中的計算基礎(chǔ)設(shè)施。該設(shè)施一般有兩種形態(tài)：(1)大型計算中心，主要使用集群技術(shù)將其虛擬為一個大型對稱多處理系統(tǒng)(Virtual SMP)，并通過運行多個虛擬機(VM)的方式為使用方提供定制的計算能力；(2)分散在網(wǎng)絡中不同物理位置的獨立計算設(shè)施，將其抽象為單個的計算資源，以整體計算能力的形式接入云計算體系使用。

2) 存儲資源虛擬化，即采用存儲虛擬化技術(shù)將不同規(guī)格結(jié)構(gòu)的存儲設(shè)施(直連存儲-DAS，網(wǎng)絡連接存儲-NAS和存儲局域網(wǎng)絡-SAN)等歸納為一種統(tǒng)一的抽象拓撲存儲模式，以建立起虛擬網(wǎng)絡存儲空間，實現(xiàn)存儲設(shè)施的一致性整合和標準化使用，通過虛擬化數(shù)據(jù)存儲服務向外提供存儲資源服務。

3) SOA相關(guān)技術(shù)，是實現(xiàn)云計算模式的可擴展性、可靠性、安全性、敏捷性、可維護性與效率等特點，在服務層和運用層上，基于統(tǒng)一的全局服務總線(ESB)，將使用不同硬件平臺、操作系統(tǒng)和過程調(diào)度的功能單元聯(lián)系起來，采用獨立的接口約定，保證不同功能單元間標準方式進行通信，將底層技術(shù)實現(xiàn)與業(yè)務應用解耦。

上述三種方式技術(shù)可以使得快速仿真推演態(tài)勢評估服務于應用層，而它對體系各層次間輔助決策預案評估的訪問控制決策也可以采用由主、客體的訪問控制決策[2]，即由主體S={s1，s2，…，sn}、客體O={o1，o2，…，on}和規(guī)則R所確定。其控制操作中的評估輔助決策態(tài)勢時的算法模型是：控制權(quán)限Pij下的規(guī)則Rij中，主體si對于客體oj的訪問，形勢為si→oj，當體系的任一主體訪問任一客體時，就會使得體系形成有n*m矩陣表示如下：

為實現(xiàn)快捷的體系層次間實時仿真推演評估指揮控制系統(tǒng)輔決預案過程，利用訪問控制權(quán)限制定出所對應的主、客體間的訪問，其訪問控制權(quán)限Pij應都有對應的規(guī)則Rij來決定，這是提高快速仿真推演態(tài)勢評估優(yōu)化輔決預案的基本要素。

2.2 資源集約優(yōu)化配給

體系執(zhí)行任務所需的資源一般是有限的。將有限的資源進行合理集約優(yōu)化配給，能保障體系為完成任務的作業(yè)效率，也是評價體系指揮控制系統(tǒng)輔助決策制定預案的重要環(huán)節(jié)之一。對于指揮控制系統(tǒng)輔助決策預案中的擬定體系執(zhí)行任務作業(yè)資源集約優(yōu)化配給，本文采用的是任務與平臺通過任務執(zhí)行資源需求向量和平臺資源功能向量相關(guān)聯(lián)配給策略[3]，即進行任務—平臺分配，從而得到滿足任務執(zhí)行資源約束的平臺組合。當體系執(zhí)行任務時，由于體系中的平臺功能多樣性，可能相對于一種任務就有多種執(zhí)行模式，則一個平臺就可能包含在多個任務執(zhí)行模式中[4]?？紤]到體系內(nèi)的平臺數(shù)量有限性以及平臺之間協(xié)同的復雜性，對此使體系資源集約優(yōu)化配給可選方法模型歸納如下[5]：

給定平臺有效功能向量，任務—平臺分配的具體步驟如下：

步驟1：令j=2；

步驟2：令l=1，Modej=?；

步驟3：計算由1個平臺組成的任務tj的執(zhí)行模式集合FMl；

步驟4：Mode=Modej∪FM1，計算任務tj可用執(zhí)行模式數(shù)量|Modej|，如果|Modej|≥Nmode，則轉(zhuǎn)步驟6，否則轉(zhuǎn)步驟5，其中，Nmode是預定義常數(shù)，用來定義每個任務的最少執(zhí)行模式數(shù)量；

步驟5：l=l+1，如果l≤k(k為平臺總數(shù))，轉(zhuǎn)步驟3，否則轉(zhuǎn)步驟6；

步驟6：j=j+1，如j≤J-1，轉(zhuǎn)步驟2，否則，轉(zhuǎn)步驟7；

步驟7：輸出任務執(zhí)行模式集。

在平臺有效功能向量進行任務—平臺分配的過程中，如果資源冗余調(diào)節(jié)參數(shù)ρ很大，則會出現(xiàn)一種所有平臺的有效資源功能向量之和無法滿足某個任務的執(zhí)行資源需求情況，有

此時，需要對部分平臺的E(prckn*)進行調(diào)整，通過增加資源類型rn的有效數(shù)量來滿足任務ti*的執(zhí)行資源需求。其具體調(diào)整過程是：首先找出對于資源rn*平臺有效數(shù)量與實際數(shù)量差值最大的平臺Pk*；然后將該平臺中資源rn*的有效數(shù)量增加一個單元，即E(prck*n*)=E(prckn*)+1；重復上述兩個步驟，直到所有平臺的有效功能向量之和滿足任務ti*的執(zhí)行資源需求，有

對于擬定預案中的資源配給，管理信息系統(tǒng)是它的支撐基礎(chǔ)。如果某一單元資源管理不到位，則快速仿真推演評估擬定的預案必須減持一個基點，才能使評估結(jié)論較為符合當前的實際形勢。

2.3 作業(yè)仿真推演態(tài)勢

作業(yè)仿真推演態(tài)勢是現(xiàn)代體系指揮控制人員普遍對體系能力的先期預測計算方法。該方法充分發(fā)揮了所利用的計算機應用系統(tǒng)集成仿真學算法模型，在指定時間內(nèi)輸入所需的信息數(shù)據(jù)執(zhí)行融合運算，并將其運算的作業(yè)能力虛擬效果通過計算機顯示系統(tǒng)展現(xiàn)出，使指揮控制人員能很好地了解體系在作業(yè)時可能會發(fā)生的狀態(tài)和步驟過程，從而達到使指揮控制人員在實際過程中能正確指揮體系為完成任務所執(zhí)行的作業(yè)。采用作業(yè)仿真推演態(tài)勢的算法模型，主要是依據(jù)對態(tài)勢理解和態(tài)勢預測技術(shù)[6]。

1) 態(tài)勢理解描述。根據(jù)一級估計(態(tài)勢覺察)生成的態(tài)勢特征矢量，結(jié)合各領(lǐng)域?qū)＜业闹R對當前態(tài)勢所進行的解釋，用于判斷任務環(huán)境的部署和環(huán)境的可能變化，即考慮環(huán)境變化狀態(tài)和變化過程的識別。

在態(tài)勢分析過程中,各領(lǐng)域知識起著決定性的作用，根據(jù)知識建立態(tài)勢特征與態(tài)勢識別的對應關(guān)系，形成對當前態(tài)勢的分類識別，設(shè)態(tài)勢空間θ={A，B，C…}，其元素為環(huán)境空間中可能出現(xiàn)的全部態(tài)勢分類；M={X，Y，Z…}為從當前態(tài)勢推理中得到的態(tài)勢特征集合，表示環(huán)境空間中所出現(xiàn)的事件。二級估計(即態(tài)勢理解)就是求解態(tài)勢特征集合與態(tài)勢空間框架的對應關(guān)系:

f∶M→θ

由此，對態(tài)勢特征進行分類識別

M/f={X|X=f-1(A)}

式中，X=f-1={X|X∈M，f(X)=A}，即由態(tài)勢可適用的情況所構(gòu)成的態(tài)勢特征子集合。

這樣形成的態(tài)勢假設(shè)對環(huán)境實體對象、編群及其活動、事件和計劃給予解釋，就將態(tài)勢特征空間進行了一次粗集劃分，完成了對當前態(tài)勢判斷的一次識別。由于對態(tài)勢特征分類就是對所屬態(tài)勢類的判斷，它對應于人類思維認識的漸進性，因此，態(tài)勢識別過程是多級識別,即存在映射集合：

F={f1，f2，…，fn}

式中元素fi(i=1，2，…,n)描述了集合M={X，Y，Z…}中元素在i層所具有的類別特征與態(tài)勢類別的對應關(guān)系，稱映射集合F為推理框架。

通過F對M進行多級識別，達到由態(tài)勢特征到態(tài)勢類型的認識。

2) 態(tài)勢預測技術(shù)描述?；谝训贸龅漠斍皯B(tài)勢，可對未來可能出現(xiàn)的態(tài)勢進行預測，這就是態(tài)勢預測，即已知t時刻態(tài)勢S(t)，求{S(t+T)，S(t+2T)…}。對應不同級別的預測，可以是多實體單元的未來狀態(tài)預測，也可以是高層全局態(tài)勢演變的預測。作業(yè)對象未來狀態(tài)的變化，可以根據(jù)趨勢軌跡的狀態(tài)方程、機動性、目的性進行預測。

利用態(tài)勢理解和態(tài)勢預測技術(shù)所建立的仿真推演態(tài)勢評估，能虛擬化對作業(yè)環(huán)境進行較為全面、層次性的推演解析，從而達到先期作業(yè)能力的預估。

3 擬建的相助相承機制

擬建的相助相承機制中心點是實時性整合出能使體系為完成任務，優(yōu)選出各單元指揮控制系統(tǒng)的作業(yè)技術(shù)條例的輔助決策預案，在通過仿真推演態(tài)勢評估，得到體系作業(yè)能力最具有全域、多層、完善和快捷性的執(zhí)行力度，以保證體系資源和作業(yè)技術(shù)供給、發(fā)揮。圖2是擬建的相助相承機制中心點關(guān)系圖。

圖2 擬建的相助相承機制中心點關(guān)系圖

從圖2中的邏輯關(guān)系結(jié)構(gòu)描述知，其整體完全符合網(wǎng)絡在線共架服務和資源集約優(yōu)化配給的基礎(chǔ)功能，使體系輔助決策預案先期由實時性仿真模塊推演評估優(yōu)選，確保能在體系作業(yè)過程中的作用步驟條例和應急處理都以完成任務為目的的實施發(fā)揮作用效能。對于圖2的擬建機制，體系數(shù)據(jù)庫層和體系輔助決策層是整體的關(guān)鍵點。

3.1 體系數(shù)據(jù)庫層

圖2中的體系數(shù)據(jù)庫層中，公共信息處理平臺是專用于為上層建筑模塊配給所需資源和建立相關(guān)信息大數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，其作用功能是：處理從感知環(huán)境狀態(tài)信息模塊得來的信息數(shù)據(jù)存儲入庫；同時對這些信息數(shù)據(jù)進行挖掘，以提供給體系輔助決策層的數(shù)據(jù)分析處理模塊進行細化比對、分析和抽取，從而建立起對感知環(huán)境狀態(tài)信息所具有的特征、規(guī)律和基本性質(zhì)的數(shù)據(jù)知識描述項，并將該項保存入信息知識數(shù)據(jù)庫中；同時也建立起能反映出該描述項相對的環(huán)境規(guī)律知識認知模型，并同樣保留住該模型存入到知識認知模型庫里，并成為體系指揮控制系統(tǒng)的任務作業(yè)技術(shù)步驟輔助決策預案的標題參數(shù)對象和仿真推演評估的標題解析對象，從而為體系輔助決策擇優(yōu)出具有全域、多層、完善和快捷的預案。

對于公共信息處理平臺的作用功能，實時性的分發(fā)管理是它的關(guān)鍵技術(shù)，其技術(shù)主要有[7]：

1) 感知獲取能力技術(shù)。所有環(huán)境狀態(tài)原始數(shù)據(jù)通過感器系統(tǒng)處理成為與人類認識事物直接相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應比原始數(shù)據(jù)更加精練、描述的信息內(nèi)容更準確高效、更易查找與使用并成為有定義的語義數(shù)據(jù)。即能對作業(yè)環(huán)境特征的知識進行分類、存貯，并為其搜索、查詢和訪問奠定基礎(chǔ)。

2) 快速訪問知識挖掘技術(shù)。它與感知獲取能力技術(shù)相對應，是使需要知識使用者能更好地表達出自己需要的信息，并在一定的時間內(nèi)用何方法能更快地挖掘查找出符合自己需求的信息，以及最后所需的挖掘到的信息正是所需要的信息。

3) 分發(fā)轉(zhuǎn)遞技術(shù)。在提供有限可用資源的基礎(chǔ)上，按照指揮人員網(wǎng)絡發(fā)布的有關(guān)資源、使用策略，并動態(tài)結(jié)合具體作業(yè)對個別信息的申請及信息源的狀態(tài)調(diào)整遞交計劃、動態(tài)地進行通信容量分配，以保證信息特別是生存信息按時按量傳送到關(guān)鍵的地點。其中，容量分配原則不是按傳送信息的多少，而是重點考慮所含內(nèi)容對最終用戶的重要程度及急迫性。

4) 服務代理技術(shù)。信息分發(fā)管理概念的核心是執(zhí)行代理技術(shù)的服務遞交計劃。這種服務代理處于作業(yè)人員對信息的要求與信息產(chǎn)品之間，起著接口作用。服務代理能建立起一種基于信息內(nèi)容的遞交能力，在時限內(nèi)將其匹配起來進行遞交。利用代理還可實現(xiàn)自動化的元數(shù)據(jù)的輸入，可大大提高遞交信息的可信度，并減少此環(huán)節(jié)對人員的依賴[8]。

3.2 體系輔助決策層

圖2中的體系輔助決策層中，仿真推演評估是提升該層躍入更高級的一種技術(shù)，是輔助決策層中新增作用模塊。而它的技術(shù)作用有兩點[9]： 1) 進行必要的輔助決策預案虛擬評估優(yōu)選提升，即在實時單元內(nèi)預先進行仿真推演評估體系已生成的輔助決策預案與任務作業(yè)目標的需求，優(yōu)選出具有最佳的作用效率作業(yè)條例和應急處理方式的輔助決策預案。 2) 能在實時單元內(nèi)以作業(yè)推演態(tài)勢方式將體系各層間指揮控制系統(tǒng)所生成輔助決策預案效果顯示給體系指揮控制人員，從而使指揮人員完成任務作業(yè)定奪更好地奠定決心，同時也更好地達到緩減指揮控制人員的工作疲勞負擔。

對于仿真推演評估模塊而言，其模型算法可依據(jù)證據(jù)理論來執(zhí)行一定量的虛擬評估[10]：

設(shè)任務作業(yè)計劃由一系列事件按時間、空間和功能關(guān)系組合而成，定義事件集(即證據(jù)集)為E={e1，e2，…，en}，再定義與之對應的事件權(quán)重向量為W={w1，w2，…，wn}。

由于態(tài)勢評估過程是根據(jù)不同時刻到來的事件而不斷地對其進行融合的，因此，對于某一時刻的事件融合，需要對已存在知識庫中的事件權(quán)重向量W進行歸一化處理。

在t時刻，假設(shè)同時提供了m個事件證據(jù)，其事件集為E={e1，e2，…，en}，其相對應的權(quán)重向量為W={w1，w2，…，wn}。

4 結(jié)語

體系作業(yè)效率高低，會直接影響體系完成任務的好壞程度。對于為完成任務由體系指揮控制系統(tǒng)所生成的作業(yè)輔助決策預案作用力度，同樣也能直接影響到體系工作人員對完成任務實施作業(yè)技術(shù)條例的定奪?；诜抡嫱蒲莸膶崟r輔助決策態(tài)勢評估機制研究，是以提高體系完成任務的作用功效為目標，通過采用仿真推演方式，將體系指揮控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的輔助決策預案進行實時先期虛擬評估，從而優(yōu)選出能夠提高體系完成任務效率，具有全域、多層、完善和快捷的體系作業(yè)技術(shù)效能發(fā)揮的輔助決策預案，供給體系作業(yè)工作人員定奪；同時也能增強和完善體系指揮控制系統(tǒng)的作用性能。

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Situation Assessment Method of Real-time Assistant Decision-Making Based on Simulation

SI Zhongyi

(No.91404 Troops of PLA, Qinhuangdao 066000)

The effect of assistant decision-making effectiveness is based on the ability to play way of application effects, it can well improve the efficiency of task assignment planning personnel and lighten the burden of task assignment operator. The situation assessment method of real-time assistant decision—making based on simulation rehearsal which is to improve the efficiency and lighten the burden for purpose is the method study of optimizing the operation efficiency of the plan of assistant decision—making which is whole domain, multilayer, perfect and fast, using the advanced virtual real-time deduction technology of situation assessment.

simulation deduction, assistance decision, situation assessment

2016年5月6日,

2016年6月23日

斯中毅，男，高級工程師，研究方向：作戰(zhàn)系統(tǒng)驗證技術(shù)。

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9722.2016.11.018