面向实体的军事仿真规则提取方法研究*

刘 彬，孙 晓，杜晓明，杨志标，王海卿（.军械工程学院，石家庄 050003；.复杂系统仿真总体重点实验室，北京 000）

面向实体的军事仿真规则提取方法研究*

刘 彬1，孙 晓2，杜晓明1，杨志标1，王海卿1
（1.军械工程学院，石家庄 050003；2.复杂系统仿真总体重点实验室，北京 100101）

针对目前军事仿真系统开发中存在的军事仿真规则提取不完备的问题，在充分发挥ECA规则提取方法优势的基础上，提出了面向实体的军事仿真规则提取方法。该方法以实体状态变迁为中心，运用系统论方法，重点分析实体的环境、功能、行为、组元和结构状态，并将分析结果引入ECA规则。通过将该方法应用于装备抢修组实施抢修的规则提取中，验证了其对于提高规则的完备性与可信性具有较好的效果。

面向实体，ECA规则，军事仿真

0 引言

所谓规则就是事物发展过程中所遵循的规范与法则，事物的进展自始至终受到规则的约束［1］。军事仿真规则是实施军事系统建模与仿真的重要基础，它明确地描述了军事任务空间相关要素之间的关系，使一些定性的原则具体化为定量的规则，为实体进行智能决策提供依据，进而为开发人不在环军事仿真系统提供保证［2］。军事仿真规则为仿真系统开发人员的设计与实现过程提供了具体参照，进而决定着仿真过程的演化方向和结果。然而，军事仿真规则对于绝大多数人来说是非常抽象的，很多开发人员不知道哪些军事仿真规则对于系统开发有用，这就使得规则提取工作还存在一定的不完备性。

在军事仿真规则提取过程中，ECA规则由于具有强大的语义表达能力，被系统开发人员广泛使用［3］。为了提高规则提取的完备性，本文以ECA规则为基础，提出了一种面向实体的军事仿真规则提取方法，重点分析实体的状态及状态转移，使军事仿真规则更清晰地呈现在开发人员面前，从而使军事仿真系统更好地表达真实系统，提高仿真的针对性。

1 ECA规则

ECA规则，最早应用在数据库共享领域，由于其具有简洁、高效的特征，已经在多个领域中进行使用。ECA规则包含3部分:事件（Event）、条件（Condition）和动作（Action），事件表示规则在什么时候可以执行，条件表示在执行一定动作之前必须要满足的条件，而动作则是对事件的响应。ECA规则可以用表格的方式进行描述，如表1所示。

表1 抢修组实施抢修指挥决策规则

ECA规则也可以用形式化方式表示:

RULE＜规则名称＞［参数1，参数2，…，参数n］

When＜Event＞

If＜Condition1＞

Then＜Action1＞

If＜Condition2＞

Then＜Action2＞

……

End RULE＜规则名称＞

ECA规则定义了什么时候需要触发一个规则，当规则被触发以后，需要对条件进行判断，如果条件满足，则动作将会被执行。ECA规则对应的示意图如图1所示。

图1ECA规则示意图

在仿真系统开发过程中，事件可能是某个外部事件（extEvent）、内部事件（intEvent）或特定时间事件（timeEvent），可以表示为多个子事件（e1，e2，…em）的组合，可以是逻辑运算“与”组合（e1∩e2∩…∩em），也可以是逻辑运算“或”组合（e1∪e2∪…∪em），还可以是由按照一定的顺序发生的多个子事件组合［4］；条件是对系统运行过程已经发生了的相关控制变量进行判断；动作则是下一个行为的执行。

ECA规则在表达实际系统运行过程方面具有很强的语义表达能力，能根据实际运行过程中的不同情况进行相应的动作处理，它的事件作为一个相对独立的成分，具有专门的监测机制，在军事仿真规则的提取过程中，可以按照每一个具体的事件进行规则的提取，从而使提取出的规则具备较好的完备性。

2 面向实体的军事仿真规则提取方法

在军事仿真系统开发过程中，通常是面向实体进行概念建模的，因此，本文认为，在提取军事仿真规则时，也应该面向实体进行提取，本文对ECA规则进行了扩充，形成了面向实体的军事仿真规则提取方法，该方法是在清晰地描述系统运行业务流程的基础上，针对实体的不同状态转换，准确、全面地提取军事仿真规则的过程。

2.1 方法步骤

面向实体的军事仿真规则提取方法步骤如下:

Step1:将某个军事活动过程根据实体的不同状态进行模块划分，然后分别对每个模块进行情况判断，对系统运行中与核心实体相关的事件进行分析，为下一步进行实体状态分析做准备；

Step2:根据系统论的思想［5］，从环境、功能、行为、组元、结构等5个方面分析实体的状态，这是进行规则提取的基础；

Step3:从环境、功能、行为、组元、结构等5个方面着手，分析事件的驱动是针对哪一个状态的，进行条件分析；

Step4:根据条件的变化，分析实体的行为过程。具体步骤如图2所示。

图2 面向实体的军事仿真规则提取方法示意图

2.2 核心概念分析

事件:是一种行为的瞬时发生，这有两方面含义:第1，事件是行为的标志，行为可以是军事命令、报告，也可以是军事行动；第2，事件可以有一个时间参照点来指明。由于有的军事行动是一个过程而不是时间点，因此，在定义事件时，必须指明其参照时间点。这个时间点可以是行为开始的瞬间，也可以是结束的瞬间，或者是某个阶段的开始和结束。事件描述该规则何时被触发。例如:当指挥员接收到行军命令，接下来就会触发是否实施行军的规则。

实体:是军事行动的实施者，采用面向实体的好处是围绕真实世界的概念来组织模型的思考问题的方式，被认为是解决复杂问题的最有希望的方法之一。例如在部队行军的行动过程中，人员实体、装备实体贯穿在整个活动流程环节中，所以在分析军事系统业务流程、提取军事仿真规则时，就可以把人员实体和装备实体抽象出来作为具体的对象。

状态:是一种存在的状况，是在实体执行特定任务时的过程情况，它描述了一个实体在业务过程中的一个时间段［6］。它可以是一个对象等待某事件发生时的一段时间，也可以是实体执行持续活动时的一段时间。在此过程中实体的性质相似，具有一定的时间稳定性，即在一段有限时间内保持实体的外在状况和内在特性的相对稳定。换言之，处于相同状态的实体对于同一事件具有相同的反应，如实体的环境状态、功能状态、行为状态、结构状态等。

条件:是实体状态的一种变迁，表明实体在所处环境、功能、行为、结构等方面发生改变，进入另一个状态。例如，部队（实体）处于行军状态，当这种状态改变为停止状态时，该实体的条件也就发生了改变。

行为:指当条件发生改变后，实体所表现出来的动态过程。行为可以是单一行为，也可以是复杂行为。例如:部队在行军过程中，由于面临敌情，指挥员命令部队进入隐蔽状态，那么相关的人员、装备都要进行隐蔽过程中的相关行动，这一系列行动就是复杂行为。

在军事系统运行的过程中，实体的状态需要不断地变迁，只有有效地应对这种变迁，才能进一步完成接下来的任务，这就需要装备指挥员进行相应的情况判断。在进行军事系统仿真的过程中，如何将上述过程模拟出来，是仿真实现的关键。目前，人不在环的仿真系统是一种应用较多的方法，而人不在环运行的关键则是运行规则。

3 应用示例

本文以战时装备抢修组的抢修规则为例，来说明面向实体的军事仿真规则提取方法的可行性。

事件分析:有装备发生损坏，装备指挥员下达抢修的命令，抢修组应该分析是否接收到抢修命令。

实体分析:对抢修组当前所处的环境进行分析，主要包括敌情、道路、天气等；分析抢修组的功能状态为抢修功能、抢救功能；分析抢修组的行为状态为待命状态；抢修组的人员组成为4人，装备组成为1辆通用抢修车。

条件分析:分别对环境、功能、行为、结构进行分析，如果满足条件，则实施相应行为。例如对于环境，需要给出条件，以判断敌情所处的等级、道路是否通畅、天气状况等。如果在仿真系统中，上述情况都可以用等级表示（0、1、2、3级）。

行为分析:假设抢修组符合抢修条件，就需要进行抢修行为，而抢修行为则是复杂行为，包括了机动、展开、修理、撤收、机动等5个单一行为。假设抢修组不符合抢修条件，则提供抢修无法实施的报告。

通过上述分析，可以得到表2的抢修组抢修规则。

表2 抢修组实施抢修指挥决策规则

在上述的ECA规则的基础上，逐条对规则条件进行数据定量设置，就可得到军事仿真规则中的抢修组实施抢修的指挥决策规则，最后，用形式化方法可以进行如下表示:

RULE＜Equipment Repair＞［Repair order，Enemy situation，Road condition，Weather condition，Repair function，Group state，People num，Repair equipment］

When＜Repair order=1＞

If＜Enemy situation=0＞＜Road condition=1＞＜Weather condition=1＞＜Repair function=1＞

＜Group state=1＞＜People num＞3＞＜Repair equipment＞0＞

Then＜Move＞＜Spread＞＜Repair＞＜Withdraw＞＜Move＞

Else

＜Report Fail＞

End RULE＜Equipment Repair＞

面向实体的军事仿真规则提取方法，运用ECA规则的事件驱动机制，充分考虑实体的状态属性，可以使系统运行过程中的任何事件均可作为提取规则的开始，从而保证了提取出的军事仿真规则的完备性。在情况判断的过程中，结合现实的军事情况判断和仿真系统的最终模拟目的进行规则提取，可以确保提取出的规则的可信性。同时面向实体的军事仿真规则提取方法具有较好的扩展性，条件部分的分析面向实体进行的，每一个方面都可以根据模拟目的的实际情况随时增加新的条件因素。目前，该方法已经被应用于××军事仿真系统的开发中，起到了很好的效果。

4 结论

本文针对目前军事仿真系统开发中存在的军事仿真规则提取不完备的问题，在充分发挥ECA规则提取方法优势的基础上，提出了面向实体的军事仿真规则提取方法，该方法以实体状态变迁为中心，可以为提高仿真系统的开发效率，提取完备的、可信的军事仿真规则提供参考。需要说明的是，该方法作为一种新的规则提取思路，只是在框架上对相关军事仿真规则的提取过程给出了优化，但对于军事仿真规则的冲突检测等方面还考虑较少，需要在今后的工作中继续深入研究。

［1］叶雄兵，董献洲，季明，等.作战模拟规则探讨［J］.军事运筹与系统工程，2009，23（4）:56-61.

［2］申耀德，杜晓明，葛涛，等.基于规则的装备保障指挥决策模型研究［J］.计算机测量与控制，2012，20（1）:135-137.

［3］AZADEH A，HOSSEINI N.A hybrid computer simulationadaptive neuro-fuzzy inference system algorithm for optimization of dispatching rule selection in job shop scheduling problems under uncertainty［J］.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2015，79（1）: 135-145.

［4］刘晓伶.基于ECA规则的情境感知系统建模方法研究［D］.大连:大连理工大学，2013.

［5］苗东升.系统科学大学讲稿［M］.北京:中国人民大学出版社，2007.

［6］潘丽丽.基于状态ECA规则和Web服务的业务过程集成方法研究［D］.青岛:中国海洋大学，2008.

Research on Entity-oriented Military Simulation Rule Collection Method

LIU Bin1，SUN Xiao2，DU Xiao-ming1，YANG Zhi-biao1，WANG Hai-qing1
（1.Ordnance Engineering College，Shijiazhuang 050003，China；2.Science and Technology on Complex Systems Simulation Laboratory，Beijing 100101，China）

In developping the military simulation system，how to draw military simulation rules completely is an important problem.To solve this problem，an entity-oriented military simulation rule collection method based on ECA rule is given in this paper.This method takes entity state changes as center，and the entity’s environment，function，behavior，element and structure state，then leads the results to the ECA rule.Finally，the method is applied in the rule’s collection of equipment rush repairing，and the method’s credibleness and completeness are proved.

entity-oriented，ECA（event，condition，action）rule，military simulation

TP<391.9 class="emphasis_bold">391.9 文献标识码：A391.9

A

1002-0640（2017）03-0021-04

2016-01-11

2016-02-18

国家自然科学基金资助项目（60904071）

刘 彬（1984- ），男，江苏徐州人，讲师，博士。研究方向：装备保障效能评估、系统建模与仿真。