CGF战术位置选择与战术路径规划方法研究

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随着计算机生成兵力（Computer Generated Forces，CGF）在作战仿真系统中的广泛应用，CGF的行为建模在分队作战仿真的训练与分析中发挥了越来越重要的作用。在分队战术行动中，战术位置选择（TacticalPosition Selection, TPS）和战术路径规划是 CGF个体完成战术任务的两个基本阶段，对这两者进行建模是CGF行为建模研究的重要内容，其模型的真实性、准确性直接影响CGF智能性与行为表现的逼真性。传统的战术位置选择与路径规划模型存在对战场空间的动态性考虑不足和模型计算实时性不高的问题，导致其无法满足CGF快速、高效完成特定战术任务的需求，因此研究充分考虑战场空间动态性与模型实时性的战术位置选择和战术路径规划模型，对于提高CGF智能性与行为逼真性具有重要的理论价值与现实意义。　　对战场空间进行准确描述与建模，是战术位置选择和战术路径规划模型研究的基础。文章针对一般战场空间表示方法（如网格法、导航多边形法等）数据量大、动态性不易描述的问题，基于导航点连接图（Waypoint Graph）基本理论，充分考虑战场空间的动态性，提出了扩展导航点连接图（Waypoint Extended Graph, WEG）战场空间表示方法。扩展导航点连接图战场空间表示方法具备了导航点连接图描述战场空间的优势，同时根据战术需求包含了队形导航点、掩护导航点等战术导航点。为了提高仿真模型执行效率，文章为扩展导航点连接图战场空间表示方法设计了基于导航点的通视性模型。　　在扩展导航点连接图表示的战场空间中进行战术位置选择，CGF能够充分利用战场空间中已经存在的如通视性等大量预处理战术信息，降低战术信息实时计算的代价，提高战术位置选择模型计算效率。针对传统的战术位置选择模型对战场空间动态性考虑不足和模型实时性不高的问题，文章设计了将感知法和评估法结合的战术位置选择方法——感知-评估法。新方法能够充分提高战术位置选择模型实时性并能够适应战场空间的动态变化。设计完成战术任务的流程包括：确定战术任务、提取战术需求、转化战术需求、设计评估函数、选择优势导航点。文章以“在优势位置执行狙击任务”为例，对各个流程分别进行了阐述。　　利用感知-评估法确定优势导航点后，CGF需要综合考虑战场空间敌我态势，快速、安全地机动到优势导航点，完成特定战术任务。针对传统路径规划模型实时性差、战场空间威胁考虑不充分的问题，文章基于人工势场的思想，设计了基于指数型虚拟力的战术路径规划模型。应用基于指数型虚拟力的战术路径规划模型，CGF能够迅速离开威胁危险区、快速到达优势导航点。针对基于人工势场法的路径规划模型易出现局部极小的问题，文章在避障模型基础上增加了由目标、CGF和障碍物共同决定的切向力，克服了局部极小。为了躲避战场空间中敌人威胁的打击，文章设计了由水平力和垂直力组成的威胁排斥力模型。利用这个模型CGF能够快速离开危险区，减少被打击程度。　　仿真实验表明，扩展导航点连接图能够充分表示战场空间并适应战场空间的动态变化，使用基于感知-评估法的战术位置选择模型能够在扩展导航点连接图中快速、准确获得优势导航点，利用基于指数型虚拟力的战术路径规划模型能够绕开障碍物、克服局部极小、避开敌人威胁、快速机动到优势导航点。

著录项

作者
孙旭涛;
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作者单位

国防科学技术大学;

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授予单位国防科学技术大学;
学科控制科学与工程
授予学位硕士
导师姓名查亚兵;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类
关键词
计算机生成兵力,行为建模,战术位置选择,战术路径规划,战场空间表示,作战仿真系统;

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