智能無(wú)人集群交互信息生成仿真系統(tǒng)架構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

伊 山，馬賢明，張 鍇

（1.軍事科學(xué)院，北京 100091；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，陜西 西安 710068）

當(dāng)前人類社會(huì)已進(jìn)入智能化機(jī)器人時(shí)代，隨著AI技術(shù)、無(wú)人系統(tǒng)作戰(zhàn)運(yùn)用的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，無(wú)人車、無(wú)人機(jī)、無(wú)人艇、無(wú)人潛航器等將在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)［1］發(fā)揮顯著功效，無(wú)人集群體系作戰(zhàn)將產(chǎn)生顛覆性的作戰(zhàn)樣式［2］。無(wú)人集群作戰(zhàn)中，運(yùn)用數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化、規(guī)范化的“智能機(jī)器語(yǔ)言”（Intelligent Machine Language，IML）及相應(yīng)機(jī)制、協(xié)議進(jìn)行信息交互，使無(wú)人集群任務(wù)規(guī)劃生成、處置戰(zhàn)場(chǎng)情況、作戰(zhàn)協(xié)同以及作戰(zhàn)實(shí)施過(guò)程更加自主高效準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)無(wú)人集群IML管理與生成、編譯與反編譯，無(wú)人集群體系作戰(zhàn)信息交互仿真測(cè)試，可以演示作戰(zhàn)概念、測(cè)試無(wú)人集群機(jī)器語(yǔ)言運(yùn)行、驗(yàn)證信息交互效果，從而提升無(wú)人系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)化水平。

目前，對(duì)無(wú)人集群任務(wù)規(guī)劃［3-4］、飛行控制［5-6］、協(xié)同控制［7］、通信網(wǎng)絡(luò)［8］、數(shù)據(jù)鏈［9］和智能算法［10-11］等技術(shù)及其建模仿真研究較普遍。關(guān)于無(wú)人集群交互信息研究，軍事科學(xué)院馬賢明等設(shè)計(jì)了無(wú)人化作戰(zhàn)的IML及信息交互體系［12］，戴華東等構(gòu)建了機(jī)器人操作系統(tǒng)平行學(xué)習(xí)架構(gòu)［13］。以上論文對(duì)無(wú)人集群信息交互技術(shù)或作戰(zhàn)建模的某個(gè)側(cè)面進(jìn)行了闡述，而沒(méi)有從既包括無(wú)人集群IML數(shù)據(jù)管理、任務(wù)規(guī)劃、指令生成、編譯與反編譯等信息交互技術(shù)，也包括無(wú)人集群協(xié)同作戰(zhàn)仿真評(píng)估和半實(shí)物仿真測(cè)試等全要素進(jìn)行分析。本研究以無(wú)人化體系作戰(zhàn)理論為牽引，在對(duì)無(wú)人集群IML及其信息交互體系框架分析基礎(chǔ)上，提出無(wú)人集群機(jī)器語(yǔ)言數(shù)據(jù)管理、指令生成、編譯、仿真測(cè)試和半實(shí)物測(cè)試等功能，設(shè)計(jì)智能無(wú)人集群交互信息生成仿真系統(tǒng)（Intelligent Unmanned Cluster Interactive Information Generation Simulation System，IUCIIGSS）的體系架構(gòu)。

1 現(xiàn)狀及需求分析

1.1 IML研究現(xiàn)狀及組成分析

關(guān)于作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)現(xiàn)狀研究比較廣泛，這里重點(diǎn)對(duì)IUCIIGSS中最關(guān)鍵的IML研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)歸納。IML研究及組成內(nèi)容決定了IUCIIGSS功能設(shè)計(jì)的方方面面。

1）IML研究現(xiàn)狀

人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，正在加速推動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)由信息化向智能化轉(zhuǎn)變。智能化機(jī)器時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)要以打贏無(wú)人集群體系對(duì)抗作戰(zhàn)行動(dòng)為主要目的。無(wú)人集群作戰(zhàn)能力生成要以機(jī)器人操作系統(tǒng)為技術(shù)支柱，智能化裝備為作戰(zhàn)主體，“無(wú)人系統(tǒng)—無(wú)人系統(tǒng)協(xié)同、有人—無(wú)人協(xié)同”為作戰(zhàn)編組和信息交互為支撐。顧名思義，“機(jī)器—機(jī)器”信息交互是支撐無(wú)人集群作戰(zhàn)的關(guān)鍵。要想提升無(wú)人系統(tǒng)互操作水平，增強(qiáng)無(wú)人集群戰(zhàn)場(chǎng)臨機(jī)處置能力，制定無(wú)人集群互操消息標(biāo)準(zhǔn)，建立信息交互機(jī)制和協(xié)議尤為重要。

各軍事強(qiáng)國(guó)高度重視無(wú)人系統(tǒng)互操作性的研發(fā)，先后制定不同類型的標(biāo)準(zhǔn)、架構(gòu)和協(xié)議，如北約頒布的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)STANAG 4586［14］，以提高無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在盟軍聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境下的互操作性能。美軍制定的JAUS系列標(biāo)準(zhǔn)［15］，適用于無(wú)人機(jī)、無(wú)人車、無(wú)人潛航器、無(wú)人艇等無(wú)人系統(tǒng)的互操作。英國(guó)陸軍無(wú)人機(jī)使用的TCDL數(shù)據(jù)鏈、美軍的Link16／Link22數(shù)據(jù)鏈及其標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了無(wú)人系統(tǒng)之間和“有人—無(wú)人”的互操作標(biāo)準(zhǔn)和接口。因此，為了使無(wú)人集群更高效地執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，制定無(wú)人集群執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)制和協(xié)議是必然的。

2）IML組成分析

無(wú)人集群執(zhí)行的IML是用二進(jìn)制代碼表示的、有助于引導(dǎo)機(jī)器思維的、機(jī)器能直接識(shí)別和執(zhí)行的交互信息集合。根據(jù)無(wú)人集群基本作戰(zhàn)流程，無(wú)人集群執(zhí)行的IML解決作戰(zhàn)方案、作戰(zhàn)規(guī)則、互操作信息的標(biāo)準(zhǔn)化表征和運(yùn)轉(zhuǎn)，提高無(wú)人集群任務(wù)規(guī)劃的執(zhí)行、無(wú)人集群“觀察—判斷—決策—執(zhí)行”（Observation Orientation Decision And Action，OODA）環(huán)的信息交互、無(wú)人集群與其他作戰(zhàn)平臺(tái)間的協(xié)同。

結(jié)合無(wú)人集群裝備性能設(shè)計(jì)與作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中的信息交互特性，無(wú)人集群IML包括方案化消息、規(guī)則化消息和互操作消息。

方案化消息，是根據(jù)作戰(zhàn)目的和要求，通過(guò)無(wú)人集群任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)預(yù)先設(shè)計(jì)、生成、編譯，轉(zhuǎn)化為無(wú)人集群執(zhí)行的作戰(zhàn)任務(wù)行動(dòng)指令，推進(jìn)作戰(zhàn)任務(wù)的執(zhí)行。IUCIIGSS設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，不只要制定無(wú)人集群方案化消息標(biāo)準(zhǔn)和典型構(gòu)想的消息內(nèi)容，還要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)無(wú)人集群任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，從而生成無(wú)人集群執(zhí)行特定任務(wù)的方案化消息。

規(guī)則化消息，是指無(wú)人集群在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化，處置突發(fā)情況所需規(guī)范化、結(jié)構(gòu)化表征的信息或算法。IUCIIGSS設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，既要制定無(wú)人集群處置不同情況的條件規(guī)則，也要構(gòu)建規(guī)則推理機(jī)制、運(yùn)行方法或智能算法等。

互操作消息，是實(shí)現(xiàn)無(wú)人集群內(nèi)平臺(tái)間、無(wú)人系統(tǒng)與其他作戰(zhàn)平臺(tái)間網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、信息互通、系統(tǒng)互操作的數(shù)據(jù)鏈格式化消息，與美軍制定的JAUS系列標(biāo)準(zhǔn)類似，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人系統(tǒng)作戰(zhàn)時(shí)的態(tài)勢(shì)共享、指揮控制、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同和情報(bào)分發(fā)等基本功。IUCIIGSS設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，既要制定無(wú)人集群互操作信息標(biāo)準(zhǔn)和典型作戰(zhàn)構(gòu)想的互操作消息內(nèi)容，也要通過(guò)仿真模擬和半實(shí)物仿真方式，測(cè)試驗(yàn)證交互消息的運(yùn)行效果。

1.2 IUCIIGSS需求分析

為滿足無(wú)人集群IML標(biāo)準(zhǔn)制定、數(shù)據(jù)管理的需要，滿足IML設(shè)計(jì)生成、測(cè)試與驗(yàn)證的需求，滿足無(wú)人集群協(xié)同作戰(zhàn)IML運(yùn)行機(jī)制演示的需求，滿足跨平臺(tái)移植集成開(kāi)發(fā)的需求，IUCIIGSS應(yīng)具備IML案例集數(shù)據(jù)管理、IML設(shè)計(jì)生成、IML編譯、仿真測(cè)試和半實(shí)物測(cè)試等基本功能。

1）IML數(shù)據(jù)管理功能需求。依據(jù)IML數(shù)據(jù)規(guī)范建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；提供IML數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出與更新功能；兼容IML生成編譯與仿真測(cè)試系統(tǒng)使用。

2）方案化消息規(guī)劃與生成功能需求。支持任務(wù)創(chuàng)建、任務(wù)目標(biāo)規(guī)劃、任務(wù)參數(shù)規(guī)劃、任務(wù)分支規(guī)劃、XML格式任務(wù)方案生成等。

3）規(guī)則化消息生成處理功能需求。支持規(guī)則化消息構(gòu)建、管理、行為流程編輯等功能。

4）互操作消息生成處理功能需求。支持接收處理方案化消息或規(guī)則化消息的輸入，生成對(duì)各無(wú)人平臺(tái)和載荷的互操作控制指令；與仿真測(cè)試系統(tǒng)模型緊耦合，實(shí)現(xiàn)互操作指令的傳輸測(cè)試；支持無(wú)人集群之間、平臺(tái)間以及平臺(tái)載荷間信息交換機(jī)制和信息處理；關(guān)聯(lián)IML數(shù)據(jù)字典，保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性。

5）IML編譯解析功能需求。支持方案化消息編譯、規(guī)則化消息編譯、互操作消息編譯；支持IML格式的合理性、數(shù)據(jù)元素的完備性進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)試；支持信息沖突檢測(cè)發(fā)現(xiàn)；支持IUCIIGSS各模塊靈活調(diào)用。

6）IML仿真測(cè)試功能需求。支持對(duì)IML仿真測(cè)試想定進(jìn)行管理、態(tài)勢(shì)可視化、仿真運(yùn)行控制；能夠引接方案化消息、規(guī)則化消息和互操作消息的編譯文件，開(kāi)展IML仿真測(cè)試；

7）IML半實(shí)物測(cè)試功能需求。支持無(wú)人系統(tǒng)IML組件級(jí)測(cè)試；支持規(guī)則化消息驗(yàn)證；支持多模式對(duì)抗半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)。

2 IUCIIGSS功能設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)“無(wú)人集群IML管理、生成、編譯、仿真測(cè)試和半實(shí)物測(cè)試”為一體的集成運(yùn)行測(cè)試環(huán)境，在傳統(tǒng)仿真引擎、作戰(zhàn)想定規(guī)劃、仿真控制、態(tài)勢(shì)顯示等仿真支撐系統(tǒng)［16-17］基礎(chǔ)上，要實(shí)現(xiàn)無(wú)人集群IML數(shù)據(jù)管理、方案化消息規(guī)劃與生成、規(guī)則化消息生成處理、互操作消息生成處理、IML編譯與反編譯、半實(shí)物測(cè)試等功能，不斷優(yōu)化完善和擴(kuò)展IUCIIGSS各支撐系統(tǒng)功能。

2.1 IML數(shù)據(jù)管理功能

為了IUCIIGSS各功能分系統(tǒng)靈活調(diào)用，便于豐富、積累和維護(hù)各類IML數(shù)據(jù)，需構(gòu)建IML數(shù)據(jù)維護(hù)統(tǒng)一管理功能。IUCIIGSS智能機(jī)器語(yǔ)言數(shù)據(jù)管理，包括消息元素字典管理、消息案例集數(shù)據(jù)管理和其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能模塊。

1）數(shù)據(jù)元素字典管理功能。數(shù)據(jù)字典管理，是將方案化消息、規(guī)則化消息和互操作消息等涉及的數(shù)據(jù)元素進(jìn)行統(tǒng)一管理，需保持?jǐn)?shù)據(jù)精度一致。方案化消息字典管理，對(duì)方案匹配消息、任務(wù)屬性消息、方案屬性消息和方案執(zhí)行消息等數(shù)據(jù)元素進(jìn)行規(guī)范管理，提供方案化消息字典數(shù)據(jù)的新建、編輯、存儲(chǔ)等功能操作。規(guī)則化消息字典管理，對(duì)隱含戰(zhàn)法戰(zhàn)術(shù)、作戰(zhàn)程序的作戰(zhàn)規(guī)則進(jìn)行分類分級(jí)管理，對(duì)行動(dòng)方案和行動(dòng)規(guī)則等進(jìn)行統(tǒng)一管理。行動(dòng)規(guī)則作為無(wú)人系統(tǒng)直接調(diào)用的算法或行為函數(shù)模塊，行動(dòng)方案是將行動(dòng)規(guī)則按照一定的邏輯進(jìn)行組合，驅(qū)動(dòng)無(wú)人集群完成一個(gè)連貫的戰(zhàn)術(shù)行為動(dòng)作?；ゲ僮餍畔⒆值涔芾?，對(duì)無(wú)人集群作戰(zhàn)協(xié)同消息、常規(guī)動(dòng)作消息進(jìn)行統(tǒng)一管理。作戰(zhàn)協(xié)同消息由編隊(duì)協(xié)同、電子戰(zhàn)協(xié)同、傳感器協(xié)同、武器協(xié)同、威脅告警、情報(bào)分發(fā)等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)指令消息組成。常規(guī)動(dòng)作指令消息，由無(wú)人系統(tǒng)加速減速、爬升俯沖、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、偵察載荷開(kāi)關(guān)機(jī)、武器發(fā)射等控制指令消息構(gòu)成。

2）消息案例集數(shù)據(jù)管理功能。用戶基于無(wú)人集群消息元素字典數(shù)據(jù)庫(kù)，依托方案化消息規(guī)劃與生成、規(guī)則化消息生成處理和互操作消息生成處理等軟件功能，以手動(dòng)操作和自動(dòng)生成相結(jié)合，將產(chǎn)生大量消息案例。消息案例管理，就是按照數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)管理實(shí)例化的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)例化的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

3）系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能。對(duì)無(wú)人集群數(shù)據(jù)元素字典、消息案例集數(shù)據(jù)以外的，但系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中必須關(guān)聯(lián)使用的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)管理。IML數(shù)據(jù)管理，要具備數(shù)據(jù)瀏覽、增加、刪除和更新，數(shù)據(jù)查詢、導(dǎo)入導(dǎo)出和更新等基本的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。

2.2 方案化消息規(guī)劃與生成功能

IUCIIGSS不僅要實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)想定生成、想定管理、戰(zhàn)場(chǎng)要素顯示管理、地理數(shù)據(jù)管理等基本功能，還要實(shí)現(xiàn)無(wú)人集群任務(wù)基本信息、任務(wù)進(jìn)程規(guī)劃和任務(wù)方案生成等功能。

1）無(wú)人集群任務(wù)信息規(guī)劃功能。在對(duì)典型作戰(zhàn)構(gòu)想中無(wú)人集群任務(wù)目標(biāo)分析、作戰(zhàn)任務(wù)分解的基礎(chǔ)上，對(duì)無(wú)人集群任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)兵力、載荷、編隊(duì)隊(duì)形等進(jìn)行規(guī)劃，形成作戰(zhàn)任務(wù)的清單，具備群任務(wù)創(chuàng)建、群任務(wù)目標(biāo)規(guī)劃、群任務(wù)參數(shù)規(guī)劃等功能。

2）無(wú)人集群任務(wù)進(jìn)程規(guī)劃功能。對(duì)無(wú)人集群計(jì)劃作戰(zhàn)任務(wù)及執(zhí)行任務(wù)的流程進(jìn)行規(guī)劃。為了探索無(wú)人集群控制生成與演進(jìn)，任務(wù)跳轉(zhuǎn)關(guān)系規(guī)劃是任務(wù)之間轉(zhuǎn)換的條件及轉(zhuǎn)換方式的規(guī)劃。比如，無(wú)人機(jī)集群分支、接續(xù)、自循環(huán)以及任務(wù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃等。

3）無(wú)人集群任務(wù)方案輸出功能。為了形成從任務(wù)規(guī)劃方案到方案化消息，再到半實(shí)物仿真測(cè)試的環(huán)路，生成標(biāo)準(zhǔn)格式的無(wú)人集群任務(wù)方案。對(duì)任務(wù)方案進(jìn)行規(guī)劃過(guò)程中，系統(tǒng)各要素節(jié)點(diǎn)要自動(dòng)關(guān)聯(lián)無(wú)人集群數(shù)據(jù)元素字典中方案化消息數(shù)據(jù)，把規(guī)劃好的相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)到方案化消息案例集數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3 規(guī)則化消息生成處理功能

IUCIIGSS要實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人集群在一定條件和時(shí)機(jī)下所遵循的作戰(zhàn)規(guī)則進(jìn)行規(guī)劃。無(wú)人集群規(guī)則化消息包括無(wú)人集群觸發(fā)時(shí)機(jī)、條件和響應(yīng)動(dòng)作三要素［18］。規(guī)則化消息生成處理，主要包括作戰(zhàn)規(guī)則構(gòu)建、作戰(zhàn)規(guī)則管理和行為流程編輯等。規(guī)則化消息內(nèi)容要自動(dòng)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)元素字典中規(guī)則化消息數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

1）作戰(zhàn)規(guī)則構(gòu)建。對(duì)無(wú)人群體規(guī)則構(gòu)建和單體規(guī)則進(jìn)行構(gòu)建。無(wú)人群體規(guī)則構(gòu)建，對(duì)無(wú)人群體的編隊(duì)規(guī)則及算法、隊(duì)形變換規(guī)則及算法、長(zhǎng)僚接替規(guī)則及算法、探測(cè)規(guī)則［19］及算法、打擊規(guī)則及算法等作戰(zhàn)知識(shí)進(jìn)行構(gòu)建。無(wú)人單體規(guī)則構(gòu)建，對(duì)無(wú)人單體的安全飛行規(guī)則及算法、偵察載荷使用規(guī)則及算法、武器使用規(guī)則及算法、交戰(zhàn)規(guī)則等作戰(zhàn)知識(shí)進(jìn)行構(gòu)建。

2）作戰(zhàn)規(guī)則管理。對(duì)作戰(zhàn)規(guī)則和算法進(jìn)行可視化編輯管理，根據(jù)無(wú)人集群的作戰(zhàn)任務(wù)需求進(jìn)行知識(shí)定制。支持對(duì)無(wú)人集群和無(wú)人單體作戰(zhàn)規(guī)則、作戰(zhàn)算法的編輯、修改、保存、定制等操作。

3）行為流程編輯。對(duì)無(wú)人集群?jiǎn)误w和群體模型，通過(guò)拖拽的方式添加原子行為，并構(gòu)建行為狀態(tài)流程，實(shí)現(xiàn)多層級(jí)仿真兵力按條件觸發(fā)的一系列行為跳轉(zhuǎn)。行為編輯包括原子行為、戰(zhàn)法列表、行為狀態(tài)流程編輯等組成。原子行為不可再分的常用行為動(dòng)作，如機(jī)動(dòng)到指定點(diǎn)、雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)等。戰(zhàn)法列表，是將多個(gè)原子行為組合起來(lái)，形成原子行為流程。行為狀態(tài)流程編輯，對(duì)原子行為或組合行為進(jìn)行串聯(lián)設(shè)置，觸發(fā)條件屬性進(jìn)行設(shè)置。

2.4 互操作消息生成處理功能

IUCIIGSS要實(shí)現(xiàn)無(wú)人系統(tǒng)的消息生成、消息發(fā)送、消息接收、消息處理等［20］。制定無(wú)人系統(tǒng)平臺(tái)自身的控制單元、傳感器單元［21］、武器單元等的互操作指令內(nèi)容，再通過(guò)作戰(zhàn)單元數(shù)據(jù)鏈終端以及標(biāo)準(zhǔn)的比特?cái)?shù)據(jù)流模式傳輸互操作消息?；ゲ僮飨⑸商幚響?yīng)具備互操作消息編輯制定、消息編譯和消息指令仿真運(yùn)行功能。

1）互操作消息編輯制定，對(duì)無(wú)人系統(tǒng)控制單元、傳感器單元、武器單元在仿真過(guò)程中可能傳輸?shù)南⒅噶钸M(jìn)行編輯制定。互操作消息編輯時(shí)要自動(dòng)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)元素字典中互操作消息數(shù)據(jù)，確保消息名稱、數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱、比特位置、比特?cái)?shù)等信息與數(shù)據(jù)元素字典保持一致。

2）消息編譯，就是調(diào)用互操作消息編譯插件，實(shí)現(xiàn)無(wú)人系統(tǒng)控制單元、傳感器單元、武器單元傳輸信息的比特化，并能夠在IUCIIGSS的仿真測(cè)試環(huán)境中執(zhí)行演示?；ゲ僮飨⒕庉嬛贫K編輯制定好互操消息案例內(nèi)容，存儲(chǔ)到互操作消息案例集數(shù)據(jù)庫(kù)。再調(diào)用互操作消息編譯插件，使互操作消息內(nèi)容轉(zhuǎn)化為比特?cái)?shù)據(jù)流［22］，通過(guò)IUCIIGSS仿真演示。

3）消息指令仿真運(yùn)行，就是通過(guò)作戰(zhàn)仿真單元的數(shù)據(jù)鏈模型，演示驗(yàn)證互操作消息傳輸過(guò)程。在IUCIIGSS中，通過(guò)調(diào)用無(wú)人系統(tǒng)控制單元、傳感器單元、武器單元等的數(shù)據(jù)鏈模型，傳輸互操作消息，在可視化分系統(tǒng)中展示消息傳輸內(nèi)容及過(guò)程。

2.5 IML編譯解析功能

在IUCIIGSS中，基于IML數(shù)據(jù)元素字典數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方案化消息編譯插件、規(guī)則化消息編譯插件和互操作消息編譯插件，三套消息的編譯插件要進(jìn)行統(tǒng)一的用戶接口設(shè)計(jì)，便于方案化消息規(guī)劃與生成分系統(tǒng)、規(guī)則化消息生成處理分系統(tǒng)和互操作消息生成處理分系統(tǒng)調(diào)用。方案化消息編譯，對(duì)IUCIIGSS中方案化消息規(guī)劃與生成分系統(tǒng)生成的方案化消息進(jìn)行解析。方案化消息解析包括地形信息、敵我信息和任務(wù)信息等的解析。規(guī)則化消息編譯，就是通過(guò)設(shè)計(jì)研發(fā)規(guī)則化消息編譯函數(shù)，將規(guī)則化消息生成處理分系統(tǒng)編輯生成的消息內(nèi)容進(jìn)行比特化?；ゲ僮飨⒕幾g，就是將互操作消息生成模塊產(chǎn)生的消息生成、消息發(fā)送、消息接收、消息處理的消息內(nèi)容進(jìn)行比特化。

2.6 IML仿真測(cè)試功能

IUCSOSS仿真測(cè)試，就是根據(jù)典型作戰(zhàn)行動(dòng)場(chǎng)景，為方案化消息、規(guī)則化消息、互操作消息提供測(cè)試用例的設(shè)計(jì)、測(cè)試和驗(yàn)證，支持對(duì)智能語(yǔ)言編譯插件的自動(dòng)化運(yùn)行、沖突檢測(cè)和迭代優(yōu)化，滿足任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)、指揮控制單元以及無(wú)人系統(tǒng)之間消息交互演示，為實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)鏈設(shè)備半實(shí)物集成試驗(yàn)測(cè)試提供環(huán)境支撐［23］。仿真測(cè)試環(huán)境主要實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)仿真系統(tǒng)作戰(zhàn)想定編輯、態(tài)勢(shì)顯示、消息運(yùn)行和仿真控制等功能。

1）想定生成與管理，依據(jù)典型作戰(zhàn)構(gòu)想中提出的作戰(zhàn)意圖，對(duì)初始IML測(cè)試作戰(zhàn)單元進(jìn)行設(shè)置和部署，形成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的作戰(zhàn)仿真想定文件。想定生成與管理由想定管理、實(shí)體管理。想定管理部分包括想定創(chuàng)建、想定加載及想定維護(hù)。實(shí)體管理部分包括實(shí)體部署、實(shí)體編輯及任務(wù)管理。

2）態(tài)勢(shì)顯示，根據(jù)不同作戰(zhàn)視角，實(shí)現(xiàn)對(duì)全局態(tài)勢(shì)、紅／藍(lán)態(tài)勢(shì)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)演示。支持作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)平臺(tái)等三維數(shù)據(jù)模型構(gòu)建，可以對(duì)作戰(zhàn)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、航跡、電磁環(huán)境、威脅區(qū)域等進(jìn)行可視化顯示，同時(shí)自動(dòng)化顯示平臺(tái)之間與平臺(tái)內(nèi)部的IML消息流。態(tài)勢(shì)顯示模塊由三維態(tài)勢(shì)顯示模塊和模型庫(kù)組成。三維態(tài)勢(shì)顯示模塊主要將仿真過(guò)程中模型運(yùn)行產(chǎn)生的結(jié)果在三維環(huán)境下進(jìn)行表現(xiàn)。三維模型庫(kù)為仿真系統(tǒng)的三維戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示與模擬提供三維模型。

3）指令集運(yùn)行，能夠引接方案化消息、智能化消息和互操作消息的編譯文件，實(shí)現(xiàn)與無(wú)人系統(tǒng)飛控模型、傳感器模型以及未來(lái)武器模型等接口的信息交互，展示IML生成、編譯、分發(fā)、處理等相關(guān)功能。

4）仿真運(yùn)行控制，通過(guò)想定導(dǎo)入打開(kāi)想定，加載想定文件，根據(jù)管控命令向仿真引擎發(fā)送仿真開(kāi)始、暫停、繼續(xù)、仿真結(jié)束等指令，能夠設(shè)置仿真倍速，實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)行控制。

2.7 IML半實(shí)物測(cè)試功能

為滿足IML與數(shù)據(jù)鏈測(cè)試端機(jī)的系統(tǒng)兼容性和信息流程完備性測(cè)試與驗(yàn)證，搭建數(shù)據(jù)鏈測(cè)試端機(jī)的半實(shí)物仿真驗(yàn)證環(huán)境。IML半實(shí)物測(cè)試硬件，一方面包括安裝有作戰(zhàn)想定編輯、態(tài)勢(shì)顯示、消息運(yùn)行和仿真運(yùn)行控制等功能的仿真軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)備［24］。另一方面，包括由數(shù)據(jù)鏈端機(jī)、武器協(xié)同端機(jī)、寬帶信息傳輸端機(jī)等組成的數(shù)據(jù)鏈測(cè)試端機(jī)設(shè)備。搭建一套高實(shí)時(shí)性、高精度、高置信度的由仿真軟件系統(tǒng)與硬件部分組成的半實(shí)物仿真環(huán)境，為IML設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。通過(guò)對(duì)無(wú)人集群紅藍(lán)對(duì)抗過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，對(duì)無(wú)人集群行為過(guò)程進(jìn)行仿真，對(duì)規(guī)則化消息中協(xié)同算法參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)互操作消息進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)性能測(cè)試，實(shí)現(xiàn)“有人—無(wú)人”聯(lián)合作戰(zhàn)信息流程的分析與演示。

3 IUCIIGSS體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)無(wú)人集群IML應(yīng)用特點(diǎn)和IUCIIGSS功能設(shè)計(jì)，提出系統(tǒng)體系架構(gòu)。IUCIIGSS體系架構(gòu)包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、工具層和應(yīng)用層四個(gè)層級(jí)。IUCIIGSS體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 IUCIIGSS體系架構(gòu)圖

1）數(shù)據(jù)層，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供各類數(shù)據(jù)資源、文件資源，包括IML字典庫(kù)、IML案例庫(kù)、作戰(zhàn)規(guī)則庫(kù)、仿真數(shù)據(jù)庫(kù)等。服務(wù)層引接數(shù)據(jù)層各類數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件，支撐工具層各分系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2）服務(wù)層，主要指數(shù)據(jù)通信服務(wù)，通過(guò)該層打通數(shù)據(jù)層與工具層之間的數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)，引接工具層各分系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)采集、模型調(diào)度、事件管理、時(shí)間管理等。

3）工具層，提供用戶開(kāi)展IML生成編譯和仿真測(cè)試的工具服務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需各類分系統(tǒng)。IML數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)，包括IML字典管理、IML消息集管理和系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等模塊。方案化消息規(guī)劃和生成分系統(tǒng)，包括群任務(wù)規(guī)劃、群任務(wù)進(jìn)程規(guī)劃和任務(wù)方案輸出等模塊。規(guī)則化指令生成處理分系統(tǒng)，包括作戰(zhàn)規(guī)則構(gòu)建模塊和作戰(zhàn)規(guī)則管理模塊?；ゲ僮飨⑸商幚矸窒到y(tǒng)，包括互操作消息編輯制定、互操作消息編譯和互操作消息仿真執(zhí)行等模塊。IML編譯解析分系統(tǒng)，包括方案化消息編譯解析、規(guī)則化消息編譯解析和互操作指消息編譯解析等模塊。仿真測(cè)試環(huán)境，包括想定編輯、仿真運(yùn)行控制、態(tài)勢(shì)顯示、指令運(yùn)行、飛控模型和傳感器模型等。半實(shí)物測(cè)試環(huán)境，包括數(shù)據(jù)鏈端機(jī)、武器協(xié)同端機(jī)、寬帶消息傳輸端機(jī)。

4）應(yīng)用層，針對(duì)科研任務(wù)研究需求，依托數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和工具層，支撐開(kāi)展IML數(shù)據(jù)管理、IML生成與編譯、IML仿真測(cè)試和IML半實(shí)物測(cè)試等不同應(yīng)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

各軍事強(qiáng)國(guó)高度重視無(wú)人系統(tǒng)信息交互標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)研究。通過(guò)仿真模擬和半實(shí)物測(cè)試，可以對(duì)無(wú)人集群的交互信息進(jìn)行預(yù)實(shí)踐和仿真測(cè)試。本研究結(jié)合傳統(tǒng)作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)功能特點(diǎn)，對(duì)無(wú)人集群智能機(jī)器語(yǔ)言作用與組成、交互信息生成編譯、仿真功能和系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了探索研究，相關(guān)方法、技術(shù)還需在工程實(shí)踐中不斷深化研究。