王佳胤，張宏軍，程 愷，牟軒庭，康睿智

（陸軍工程大學(xué)指揮控制工程學(xué)院作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)中心，南京 210007）

0 引言

作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則是指在作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)中，模擬的作戰(zhàn)實(shí)體在執(zhí)行特定的作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，為進(jìn)行合理的決策或?qū)ψ陨硇袨檫M(jìn)行合理的控制，與作戰(zhàn)實(shí)體或非作戰(zhàn)實(shí)體交互所依據(jù)的結(jié)構(gòu)化的軍事原則［1］，包含物理規(guī)則、行為規(guī)則和裁決規(guī)則等［2］。規(guī)則體系是推演系統(tǒng)態(tài)勢(shì)變化、實(shí)體狀態(tài)變化合理性的保障。其中，作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的形式化表達(dá)研究是軍事規(guī)則應(yīng)用于作戰(zhàn)仿真模擬系統(tǒng)過(guò)程的重要基礎(chǔ)。傳統(tǒng)仿真模擬系統(tǒng)的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表達(dá)方式眾多，缺少完整的規(guī)則表達(dá)體系，給規(guī)則的存儲(chǔ)帶來(lái)一定的困難，同時(shí)，也會(huì)影響規(guī)則庫(kù)的管理和仿真推演系統(tǒng)對(duì)規(guī)則的應(yīng)用［3］。因此，本文提出作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的形式化表達(dá)建模方法，以構(gòu)建一套邏輯清晰、實(shí)用性強(qiáng)的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系。

1 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則形式化表達(dá)建模需求分析

作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則是指在作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)中，為保證推演系統(tǒng)順利運(yùn)行、流程合理可控、結(jié)果真實(shí)可靠，對(duì)推演系統(tǒng)中的各類(lèi)推演實(shí)體能夠產(chǎn)生的各種活動(dòng)行為，進(jìn)行規(guī)定性和約束性描述所依據(jù)的結(jié)構(gòu)化軍事原則。其決定作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)推演系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯，直接影響作戰(zhàn)仿真推演的可行性和合理性。傳統(tǒng)的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)，綜合使用謂詞邏輯、產(chǎn)生式表示法等多種特定對(duì)象的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表示方法，其形式不統(tǒng)一，通用性和可擴(kuò)展性較差，給計(jì)算機(jī)對(duì)規(guī)則的存儲(chǔ)、運(yùn)用和規(guī)則庫(kù)管理造成了一定的麻煩［4］。因此，本文對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的形式化表達(dá)建模有幾個(gè)目標(biāo):

1）對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行分類(lèi)描述。是作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系研究的基礎(chǔ)，目標(biāo)是通過(guò)對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的分類(lèi)細(xì)化，理清龐雜的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則之間的邏輯關(guān)系，為建立作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的數(shù)據(jù)模型奠定基礎(chǔ)。

2）建立作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則數(shù)據(jù)模型。概念模型是為作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)建立的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)構(gòu)建概念模型，進(jìn)一步描述作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)的信息需求和需要存儲(chǔ)在規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則屬性，以實(shí)現(xiàn)規(guī)則的形式化表達(dá)和規(guī)則庫(kù)的設(shè)計(jì)。

3）提出基于EAJP（Entity-Action-Judge-Primitive）方法的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則形式化表達(dá)模型。EAJP規(guī)則表示方法可以在作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，梳理各節(jié)點(diǎn)屬性和其邏輯關(guān)系，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)基于EAJP 方法的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則建模。

2 面向?qū)嶓w的軍事仿真建模

2.1 面向?qū)嶓w的軍事仿真系統(tǒng)建模

EATI（Entity，Action，Task，Interaction）方法是美軍于1995 年建模與仿真主計(jì)劃中提出的一種面向?qū)嶓w的軍事系統(tǒng)建模方法［5］，美軍著名的使命空間概念模型（CMMS）就是基于EATI 方法而構(gòu)建形成。EATI 把軍事系統(tǒng)分為實(shí)體（Entities）、動(dòng)作（Actions）、任務(wù)（Tasks）、交互（Interactions）4 個(gè)要素，即系統(tǒng)實(shí)體根據(jù)任務(wù)而產(chǎn)生若干個(gè)動(dòng)作，通過(guò)動(dòng)作作用于其他實(shí)體而進(jìn)行交互。

EATI 方法的建模思想為［6］:一個(gè)作戰(zhàn)仿真實(shí)體（Entity）完成一項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)（Task），作戰(zhàn)任務(wù)由有限個(gè)軍事動(dòng)作（Actions）組成，在這個(gè)過(guò)程中，實(shí)體與仿真系統(tǒng)中其他實(shí)體產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)交互（Interactions）。其通過(guò)實(shí)體、動(dòng)作、任務(wù)、交互4 個(gè)維度對(duì)仿真實(shí)體在推演系統(tǒng)中的4 種基本要素進(jìn)行建模，構(gòu)建仿真實(shí)體概念模型。

2.2 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則分類(lèi)與描述

作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的分類(lèi)是作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表達(dá)和規(guī)則庫(kù)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。在對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行分類(lèi)的過(guò)程中，應(yīng)將作戰(zhàn)演習(xí)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、作戰(zhàn)原則、規(guī)則和戰(zhàn)法等具體化，并應(yīng)遵循3 個(gè)原則:完整性、簡(jiǎn)單性、統(tǒng)一性［7］。完整性，要求作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的分類(lèi)要包含在作戰(zhàn)仿真推演中可能用到的所有規(guī)則種類(lèi)；簡(jiǎn)單性，指現(xiàn)實(shí)中的作戰(zhàn)規(guī)則、定律無(wú)法完全抽象在仿真規(guī)則庫(kù)中，作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)的核心作用是對(duì)仿真推演的流程進(jìn)行控制，保障推演合理、合規(guī)地順利進(jìn)行，既要最大程度地保證推演過(guò)程的真實(shí)性，又要簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)模擬難度，降低系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)荷；統(tǒng)一性，指所要分類(lèi)描述的規(guī)則要遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，便于規(guī)則的形式化表達(dá)和在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)。

圖1 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系分類(lèi)

如圖1 所示，可將作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則分為物理規(guī)則、行為規(guī)則和裁決規(guī)則3 種類(lèi)型［8-9］。其中物理規(guī)則是對(duì)仿真系統(tǒng)中仿真實(shí)體的物理結(jié)構(gòu)、存在形式、狀態(tài)變化條件等特征及其屬性進(jìn)行定量化描述的仿真軍事規(guī)則；行為規(guī)則是對(duì)仿真實(shí)體在執(zhí)行特定的作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，為實(shí)行合理的決策和對(duì)自身行為進(jìn)行合理的控制，產(chǎn)生的各種作戰(zhàn)行為進(jìn)行約束限制的仿真軍事規(guī)則；裁決規(guī)則是指判定仿真實(shí)體狀態(tài)轉(zhuǎn)移，獲取其與其他作戰(zhàn)實(shí)體和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)體交互結(jié)果所總結(jié)出的歷史戰(zhàn)爭(zhēng)經(jīng)驗(yàn)、客觀(guān)物理經(jīng)驗(yàn)，抽象出各方力量、軍事環(huán)境和軍事行動(dòng)的關(guān)鍵屬性和必然規(guī)律的結(jié)構(gòu)化仿真軍事規(guī)則。

物理規(guī)則包括作戰(zhàn)實(shí)體物理規(guī)則和環(huán)境實(shí)體物理規(guī)則，對(duì)作戰(zhàn)實(shí)體和環(huán)境實(shí)體特征進(jìn)行定量化描述［10］。它可以量化作戰(zhàn)推演中實(shí)體和環(huán)境的屬性狀態(tài)特征，環(huán)境實(shí)體可細(xì)分為陸、海、空、天和電磁環(huán)境等；作戰(zhàn)實(shí)體可細(xì)分為武器裝備實(shí)體和武裝力量實(shí)體等。行為規(guī)則包括機(jī)動(dòng)行為規(guī)則和作業(yè)行為規(guī)則，其中，作業(yè)行為規(guī)則又可分為偵查行為規(guī)則、打擊行為規(guī)則、通信行為規(guī)則和其他作業(yè)行為規(guī)則等，是對(duì)作戰(zhàn)實(shí)體能夠在推演中進(jìn)行各種行動(dòng)的約束性規(guī)則，它可以定量化地表示作戰(zhàn)實(shí)體的某些屬性在進(jìn)行某項(xiàng)行為時(shí)所需滿(mǎn)足的限制條件。裁決規(guī)則包括狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則和交互效果裁決規(guī)則，是對(duì)實(shí)體狀態(tài)轉(zhuǎn)移是否合規(guī)、合理的判定，或作戰(zhàn)實(shí)體運(yùn)動(dòng)、打擊偵察等行為對(duì)環(huán)境或被動(dòng)方實(shí)體影響效果的效能評(píng)估。裁決規(guī)則是對(duì)作戰(zhàn)規(guī)則、自然規(guī)則、科學(xué)原理和軍事理論的精確反映。

2.3 面向?qū)嶓w的EAJP 規(guī)則建模方法

傳統(tǒng)EATI 方法從實(shí)體、動(dòng)作、任務(wù)、交互4 個(gè)元素對(duì)系統(tǒng)分別建模，面向仿真實(shí)體描述其在推演系統(tǒng)中的全流程。本文在EATI 四元素基礎(chǔ)上，面向仿真實(shí)體，結(jié)合作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的分類(lèi)提出實(shí)體-行為- 裁 決- 基 元（Entity-Action-Judge-Primitive，EAJP）模型，從實(shí)體、行為、裁決3 個(gè)要素實(shí)現(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的表達(dá)建模。EAJP 模型的3 個(gè)支柱是實(shí)體基元、行為基元和裁決基元。

實(shí)體基元描述實(shí)體及其屬性特征，包含的實(shí)體N，其特征c 和其特征對(duì)應(yīng)的量值v 稱(chēng)為實(shí)體基元三要素，用有序三元組R=（N，c，v）表示。其中，M=（c，v）表示事物的特征元，實(shí)體基元三要素可以對(duì)實(shí)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和屬性及其變化進(jìn)行定性、定量、合理的描述。

其中，實(shí)體名稱(chēng)、實(shí)體特征及其量值定義如下:

＜實(shí)體名稱(chēng)＞::=＜符號(hào)名＞＜符號(hào)名＞（＜參數(shù)＞）

＜參數(shù)＞::=＜符號(hào)名＞

＜特征名＞::=關(guān)系特征性質(zhì)特征功能特征行為狀態(tài)特征…

＜量值＞::=數(shù)值程度范圍實(shí)體行為…

行為基元描述實(shí)體與實(shí)體的相互作用，其行為d、行為的特征b 和動(dòng)作關(guān)于其特征的量值u 構(gòu)成有序三元組I=（d，b，u）。其中，W=（b，u）表示行為的特征元，行為基元的三要素變化可以體現(xiàn)行為及其行為屬性的變化。

其中，行為名稱(chēng)、行為特征及其量值定義如下:

＜行為名稱(chēng)＞::=＜符號(hào)名＞＜符號(hào)名＞（＜參數(shù)＞）

＜參數(shù)＞::=＜符號(hào)名＞

＜行為特征＞::=支配對(duì)象施動(dòng)對(duì)象接受對(duì)象時(shí)間地點(diǎn)方式工具…

＜量值＞::=數(shù)值程度范圍實(shí)體行為…

裁決基元描述實(shí)體狀態(tài)轉(zhuǎn)移結(jié)果和實(shí)體行為交互效果。它既可以對(duì)實(shí)體在不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移是否合理作出判定，也可以對(duì)實(shí)體與實(shí)體、實(shí)體與環(huán)境的交互效果作出裁決。這些使得裁決基元可成為描述裁決規(guī)則的形式化工具。

其中，數(shù)學(xué)關(guān)系名稱(chēng)、特征及其量值定義如下:

＜數(shù)學(xué)關(guān)系名稱(chēng)＞::=＜關(guān)系詞＞＜關(guān)系符號(hào)＞

＜關(guān)系詞＞::=屬于小于大于等于…

＜關(guān)系符號(hào)＞::=∈＜＞=…

＜特征＞::=施動(dòng)對(duì)象被動(dòng)對(duì)象裁決前項(xiàng)裁決后項(xiàng)行為類(lèi)型…

＜量值＞::=數(shù)值程度范圍實(shí)體行為…

EAJP 模型是以基元為基礎(chǔ)的形式化表達(dá)方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰易懂的優(yōu)點(diǎn)?？蓪⑵涑橄蠡乇硎緸镻rimitive::=＜Object，Characteristics，Value＞，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)的建模和存儲(chǔ)時(shí)，對(duì)象O 的特征C 和特征量值V 可表示為:

其中，Value=Object.Characteristics，即V=O.C。因此，其在構(gòu)建數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，方便系統(tǒng)存儲(chǔ)、調(diào)用和更新，易于EAJP 方法在計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn)。

作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則是保證實(shí)體能夠完成預(yù)定推演任務(wù)的重要保證，EAJP 規(guī)則建模思想與作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系的構(gòu)建緊密相聯(lián)，通過(guò)實(shí)體、行為、裁決三基元可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的建模。

3 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則形式化表達(dá)建模

3.1 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則數(shù)據(jù)模型建模

作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則數(shù)據(jù)模型對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則與實(shí)體的邏輯關(guān)系描述進(jìn)行數(shù)據(jù)模型建模。概念模型是以抽象的方式描述規(guī)則實(shí)體、屬性和關(guān)系及規(guī)則體系全局視圖的數(shù)據(jù)模型［11］，通過(guò)梳理作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系的分類(lèi)和各規(guī)則間的邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系概念數(shù)據(jù)模型，如圖2 所示。

圖2 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系概念模型

如圖2 所示，仿真實(shí)體可劃分為作戰(zhàn)實(shí)體和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)體，具有相應(yīng)的動(dòng)態(tài)屬性和靜態(tài)屬性，構(gòu)成實(shí)體物理規(guī)則；主動(dòng)實(shí)體與被動(dòng)實(shí)體之間由實(shí)體行為聯(lián)系，即主動(dòng)實(shí)體可以通過(guò)相關(guān)行為作用于自身或被動(dòng)實(shí)體，并對(duì)其產(chǎn)生影響，如機(jī)動(dòng)、打擊、偵察等行為，行為規(guī)則也具有相應(yīng)的規(guī)則屬性；裁決規(guī)則判斷實(shí)體當(dāng)前屬性狀態(tài)是否符合進(jìn)行相關(guān)行為的條件或?qū)换ソY(jié)果進(jìn)行判定。

如圖3 所示，EAJP 規(guī)則建模方法對(duì)概念數(shù)據(jù)模型進(jìn)一步分解和細(xì)化，同時(shí)對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系進(jìn)行了幾點(diǎn)更細(xì)致的拆分:

圖3 EAJP 規(guī)則建模方法

1）作戰(zhàn)實(shí)體具有眾多的物理屬性規(guī)則，這些屬性可分為靜態(tài)屬性規(guī)則和動(dòng)態(tài)屬性規(guī)則。靜態(tài)屬性是自推演初始化開(kāi)始，作戰(zhàn)實(shí)體固有的屬性，不會(huì)隨推演進(jìn)行和時(shí)間變化而發(fā)生變化，包括其“實(shí)體ID、所屬方、上下級(jí)ID、彈藥總量和作戰(zhàn)功能”等；動(dòng)態(tài)屬性是當(dāng)前作戰(zhàn)實(shí)體的一些會(huì)隨推演進(jìn)行或時(shí)間變化而改變的屬性，推演系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)刷新作戰(zhàn)實(shí)體的動(dòng)態(tài)屬性，包括作戰(zhàn)實(shí)體的“實(shí)體當(dāng)前各組件狀態(tài)、實(shí)體當(dāng)前行為狀態(tài)、實(shí)體當(dāng)前彈藥存量”等屬性。

2）物理規(guī)則中的另一部分是戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)體物理規(guī)則，包括陸地、海洋、天空、太空、電磁環(huán)境實(shí)體的物理規(guī)則，對(duì)環(huán)境實(shí)體的“實(shí)體類(lèi)型、實(shí)體功能、實(shí)體位置和實(shí)體功能變化”等屬性規(guī)則進(jìn)行描述。

3）作戰(zhàn)實(shí)體的行為可分為兩類(lèi)，第1 類(lèi)是機(jī)動(dòng)行為，其行為施動(dòng)方和被動(dòng)方均是作戰(zhàn)實(shí)體本身，作戰(zhàn)實(shí)體的機(jī)動(dòng)行為不會(huì)與其他實(shí)體產(chǎn)生交互或?qū)ζ渌麑?shí)體產(chǎn)生影響，僅會(huì)改變自身的位置等狀態(tài)；第2 類(lèi)是作業(yè)行為，此類(lèi)行為的施動(dòng)方是作戰(zhàn)實(shí)體本身，被動(dòng)方是其他實(shí)體，即作業(yè)行為作用于其他實(shí)體，可改變被動(dòng)作戰(zhàn)實(shí)體或戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)體的狀態(tài)和屬性等。

4）作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則的屬性亦可劃分為靜態(tài)屬性和動(dòng)態(tài)屬性。靜態(tài)行為規(guī)則存儲(chǔ)作戰(zhàn)實(shí)體行為的限制項(xiàng)，即判斷作戰(zhàn)實(shí)體的相關(guān)屬性是否滿(mǎn)足將要進(jìn)行的某項(xiàng)行為的限制條件，如對(duì)“實(shí)體各組件狀態(tài)、實(shí)體當(dāng)前狀態(tài)、實(shí)體當(dāng)前彈藥存量”的限制等；動(dòng)態(tài)行為規(guī)則存儲(chǔ)當(dāng)前行為的“當(dāng)前行為類(lèi)型、施動(dòng)方、被動(dòng)方”等屬性規(guī)則。

5）裁決規(guī)則分為狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則和交互效果裁決規(guī)則。狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則既可以判斷作戰(zhàn)實(shí)體在不同行為狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，也可以對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)體的狀態(tài)變化結(jié)果進(jìn)行裁決；交互效果裁決規(guī)則可對(duì)實(shí)體進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作后，與其他實(shí)體打擊、偵查、機(jī)動(dòng)、作業(yè)等交互的結(jié)果進(jìn)行裁決。

3.2 EAJP 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則建?？尚行苑治?/h3>

作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)軍事規(guī)則種類(lèi)眾多且繁雜，如果不采取統(tǒng)一的規(guī)則表示方法對(duì)其進(jìn)行表示，就會(huì)產(chǎn)生不同表示形式的軍事規(guī)則，這會(huì)對(duì)后續(xù)的規(guī)則存儲(chǔ)、規(guī)則管理以及規(guī)則在推演中的應(yīng)用帶來(lái)困難。軍事規(guī)則形式化表達(dá)的目的是將作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)中一些結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化的軍事規(guī)則，進(jìn)行統(tǒng)一有效的結(jié)構(gòu)化表示，以便于仿真系統(tǒng)使用人員更好地識(shí)別、理解、應(yīng)用，同時(shí)有利于在計(jì)算機(jī)中對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的存儲(chǔ)。

EAJP 規(guī)則建模方法可以有效形成統(tǒng)一形式的軍事規(guī)則，克服傳統(tǒng)規(guī)則表示方法的一些局限性［12］。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1）EAJP 方法建立了以實(shí)體基元、行為基元和裁決基元為基本元的形式化體系，研究推演系統(tǒng)中實(shí)體與規(guī)則的關(guān)聯(lián)。EAJP 方法將作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)中的所有實(shí)體看成一個(gè)實(shí)體基元網(wǎng)；行為基元表示實(shí)體基元網(wǎng)中作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則；關(guān)系基元對(duì)作戰(zhàn)實(shí)體行為或交互依規(guī)則進(jìn)行裁決。

2）EAJP 規(guī)則表示方法的“基元”理論具有方式統(tǒng)一、邏輯清晰、表示簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可滿(mǎn)足作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)中各類(lèi)軍事仿真規(guī)則表示和仿真系統(tǒng)對(duì)軍事仿真規(guī)則存儲(chǔ)、管理和調(diào)用的要求。

3）EAJP 方法的“基元”理論易于完成對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)中軍事規(guī)則，及其屬性字段的增加、刪除和修改等操作，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)的管理功能。能夠滿(mǎn)足開(kāi)放性和可擴(kuò)展性的要求，增強(qiáng)規(guī)則庫(kù)的實(shí)用性。

4）以基元理論為基礎(chǔ)的EAJP 規(guī)則表示方法包括:作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)推演中的所有實(shí)體物理規(guī)則、實(shí)體行為規(guī)則及裁決規(guī)則，具有全面性、統(tǒng)一性、通用性等特點(diǎn)，可以通過(guò)模板化的規(guī)則表示方式，對(duì)相似的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行建模表達(dá)。

EAJP 規(guī)則表示方法的原理及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如圖4 所示［13］:

圖4 EAJP 規(guī)則表示方法

3.3 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表達(dá)實(shí)例

3.3.1 傳統(tǒng)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表達(dá)方法

從本質(zhì)上來(lái)講，作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的表達(dá)就是知識(shí)的表示，目前傳統(tǒng)的知識(shí)表示方法包括謂詞邏輯表示法［14］和產(chǎn)生式知識(shí)表示法等［15-16］。這些知識(shí)表示方法研究較為深入，在應(yīng)用于作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的表達(dá)時(shí)具有一定的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也有相應(yīng)的局限性，本文將對(duì)這幾種規(guī)則表示方法結(jié)合規(guī)則表達(dá)實(shí)例加以分析。

1）謂詞邏輯表示方法具有易理解性和精確性的特點(diǎn)，使用謂詞可表述對(duì)象與屬性間的滿(mǎn)足關(guān)系，可對(duì)事物的性質(zhì)、屬性、狀態(tài)等信息進(jìn)行描述，是一種陳述性的知識(shí)表示方法，具有自然性、精確性、靈活性等特點(diǎn)，因此，謂詞邏輯表示方法可對(duì)仿真實(shí)體物理規(guī)則進(jìn)行表達(dá)。如對(duì)××型主戰(zhàn)坦克實(shí)體物理規(guī)則中“實(shí)體編號(hào)”這個(gè)屬性進(jìn)行描述，首先需要定義謂詞:Tank（x）:x 是主戰(zhàn)坦克；ID（x，y）:x的實(shí)體編號(hào)是y，然后將實(shí)體及屬性值帶入謂詞中，得到Tank（xx 實(shí)體），ID（xx 實(shí)體，id），最后根據(jù)語(yǔ)意將它們連接起來(lái)，得到謂詞邏輯表達(dá)的物理規(guī)則“××型主戰(zhàn)坦克實(shí)體編號(hào)為id”:

從謂詞邏輯規(guī)則表達(dá)過(guò)程中可以看出，這種方法對(duì)仿真實(shí)體物理規(guī)則的表達(dá)具有優(yōu)勢(shì)，且其規(guī)則表達(dá)易于模塊化和計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)。但其規(guī)則的表達(dá)過(guò)程具有一定的局限性:效率較低，謂詞定義過(guò)程較為冗雜，標(biāo)準(zhǔn)不一；靈活性差，不便于表達(dá)不確定知識(shí)和過(guò)程性知識(shí)。因此，謂詞邏輯規(guī)則表示方法適合表示仿真實(shí)體的物理規(guī)則，而對(duì)仿真實(shí)體的行為規(guī)則和裁決規(guī)則等的表達(dá)較為受限。

2）產(chǎn)生式表示法是一種類(lèi)似IF P THEN Q 的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，P 是產(chǎn)生式前提，也稱(chēng)為前件，它是該產(chǎn)生式可否成立的條件，是事實(shí)的邏輯組合；Q 是操作或結(jié)果，也稱(chēng)為產(chǎn)生式的后件。當(dāng)產(chǎn)生式滿(mǎn)足條件P 時(shí)，可得到Q 的結(jié)果或進(jìn)行Q 操作，因此，產(chǎn)生式表示法可對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)的裁決規(guī)則進(jìn)行表達(dá)。如對(duì)××型主戰(zhàn)坦克實(shí)體是否可進(jìn)行火力打擊行為的狀態(tài)轉(zhuǎn)移進(jìn)行裁決:首先定義事件P1:坦克實(shí)體當(dāng)前未發(fā)生毀損，P2:實(shí)體當(dāng)前武器系統(tǒng)功能正常，P3:實(shí)體當(dāng)前火控系統(tǒng)功能正常，Q:坦克實(shí)體可以進(jìn)行火力打擊，然后得到坦克實(shí)體火力打擊產(chǎn)生式裁決規(guī)則:

由此可知，產(chǎn)生式規(guī)則表達(dá)方法對(duì)裁決規(guī)則的表達(dá)具有一定優(yōu)勢(shì)，且易于計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)，但其對(duì)仿真實(shí)體物理結(jié)構(gòu)屬性的描述較為局限，對(duì)仿真實(shí)體的行為規(guī)則表達(dá)也較難實(shí)現(xiàn)。因此，利用產(chǎn)生式規(guī)則表示方法難以建立一套完整的規(guī)則表達(dá)體系。

綜上所述，本節(jié)分析了幾種常用的規(guī)則表示方法，可發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的表達(dá)方法缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各種規(guī)則表達(dá)方法有其可取之處，但也有一些局限性。因此，本文綜合上述幾種規(guī)則表示方法的優(yōu)勢(shì)，面向作戰(zhàn)實(shí)體采用EAJP 方法對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表達(dá)建模，實(shí)現(xiàn)一種框架清晰、表達(dá)完整、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鲬?zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表示方法。

3.3.2 基于EAJP 方法的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表達(dá)

本文以××型主戰(zhàn)坦克實(shí)體火力打擊行為及其狀態(tài)轉(zhuǎn)移裁決為例，嘗試使用EAJP 方法進(jìn)行作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則形式化表達(dá)建模。

根據(jù)實(shí)體基元的定義，可以表示作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則中的物理規(guī)則。有序三元組R=（N，c，v）中，N，c，v 依次表示實(shí)體、實(shí)體屬性項(xiàng)和相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)屬性值。例如，××型主戰(zhàn)坦克作戰(zhàn)實(shí)體和道路環(huán)境實(shí)體基元模型可表示為:

圖5 坦克實(shí)體（作戰(zhàn)實(shí)體）基元模型

圖6 道路環(huán)境實(shí)體（戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)體）基元模型

圖5、圖6 中事物N 表示××型主戰(zhàn)坦克實(shí)體和道路環(huán)境實(shí)體，特征c 及其屬性值v 包含作戰(zhàn)實(shí)體的編號(hào)ID（id）、實(shí)體所屬方（p）和實(shí)體××組件狀態(tài)（hp）等，道路環(huán)境實(shí)體的屬性包括實(shí)體的編號(hào)ID（id）、實(shí)體功能（ea）、實(shí)體功能通用能力（eaca）、實(shí)體功能適用類(lèi)型（eaat）、實(shí)體功能變化（eac）等。圖5、圖6 中環(huán)境實(shí)體基元模型，可以清晰地存儲(chǔ)和表達(dá)實(shí)體屬性、狀態(tài)等事實(shí)性知識(shí)。

根據(jù)行為基元的定義，結(jié)合作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則的描述與分類(lèi)，可以通過(guò)構(gòu)建實(shí)體行為基元對(duì)作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則進(jìn)行建模。實(shí)體行為基元的有序三元組I=（d，b，u）中，d 表示行為類(lèi)型，b，u 分別為行為規(guī)則的屬性項(xiàng)和屬性規(guī)則。例如，坦克實(shí)體火力打 擊行為基元模型可表示為:

圖7 坦克實(shí)體火力打擊行為基元模型

火力打擊行為基元如圖7 所示，行為規(guī)則屬性項(xiàng)b 包含施動(dòng)對(duì)象、被動(dòng)對(duì)象、各類(lèi)屬性項(xiàng)要求等，行為規(guī)則屬性項(xiàng)值u 存儲(chǔ)當(dāng)前行為實(shí)體R1作用于對(duì)象R2或R1（機(jī)動(dòng)行為的作用對(duì)象為實(shí)體本身）時(shí)，行為規(guī)則對(duì)實(shí)體××組件狀態(tài)要求（hpf）、電磁環(huán)境要求（elf）、武器裝備狀態(tài)要求（wef）和火控系統(tǒng)狀態(tài)的要求（fcf）等。

結(jié)合作戰(zhàn)實(shí)體基元的動(dòng)態(tài)屬性和相應(yīng)行為規(guī)則，可以通過(guò)裁決基元對(duì)實(shí)體行為狀態(tài)的轉(zhuǎn)移進(jìn)行條件判定:

圖8 實(shí)體行為裁決基元模型

如圖8 所示，火力打擊裁決基元模型中所判斷的關(guān)系為包含于（∈）。即作戰(zhàn)實(shí)體R1對(duì)R2的火力打擊行為進(jìn)行裁決時(shí)，判斷實(shí)體的動(dòng)態(tài)屬性（R1.hp，R1.we，R1.fc）是否包含于對(duì)應(yīng)的行為規(guī)則限制條件（I1.hpf，I1.wef，I1.fcf）。若滿(mǎn)足

則此坦克實(shí)體滿(mǎn)足火力打擊的規(guī)則，可以由當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)入作業(yè)狀態(tài)，進(jìn)行火力打擊行為。

通過(guò)上述規(guī)則表達(dá)建模過(guò)程可以看出，EAJP 的規(guī)則表達(dá)方法可以完整地對(duì)仿真實(shí)體物理規(guī)則、行為規(guī)則和裁決規(guī)則進(jìn)行表達(dá)建模。相較于傳統(tǒng)規(guī)則表達(dá)方法，EAJP 方法不局限于某種規(guī)則的表達(dá)，通用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于理解，同時(shí)也易于計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

4 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)管理系統(tǒng)，為作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則提供管理和應(yīng)用的平臺(tái)。系統(tǒng)應(yīng)包含用戶(hù)管理、作戰(zhàn)實(shí)體管理、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)體管理、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)體規(guī)則管理、作戰(zhàn)實(shí)體物理規(guī)則管理、作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則管理、作戰(zhàn)實(shí)體裁決規(guī)則管理等功能模塊，如圖9 所示:

圖9 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)的重要模塊包括作戰(zhàn)實(shí)體管理功能模塊和作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則管理功能模塊等，因篇幅所限，本文著重介紹系統(tǒng)中作戰(zhàn)實(shí)體規(guī)則管理部分的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。

作戰(zhàn)實(shí)體規(guī)則管理功能模塊主要包括:作戰(zhàn)實(shí)體物理規(guī)則管理子模塊、作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則管理子模塊、作戰(zhàn)實(shí)體裁決規(guī)則管理子模塊，這3 個(gè)子模塊分別負(fù)責(zé)作戰(zhàn)實(shí)體相應(yīng)規(guī)則，以及規(guī)則屬性的增加、刪除、修改。其中，下級(jí)實(shí)體作為上級(jí)實(shí)體的細(xì)化分支，必然具有上級(jí)實(shí)體的特性，同時(shí)也具有自身獨(dú)特的特點(diǎn)，因而它的規(guī)則具有繼承性，由上級(jí)的規(guī)則擴(kuò)展而來(lái)，這也反映了一種共性與特性的對(duì)比。

4.2 物理模型與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

物理模型是對(duì)概念模型的進(jìn)一步細(xì)化，是對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中庫(kù)表結(jié)構(gòu)和表間關(guān)系的詳細(xì)描述，其提供了作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要素，以及各要素之間的關(guān)聯(lián)。因此，在設(shè)計(jì)物理模型時(shí)，需要同時(shí)考慮數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)表中的字段設(shè)計(jì)。本節(jié)在3.1 節(jié)概念模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)物理模型，描述規(guī)則數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方法，設(shè)計(jì)作戰(zhàn)實(shí)體規(guī)則物理模型:武裝力量實(shí)體動(dòng)態(tài)屬性表和武器裝備實(shí)體動(dòng)態(tài)屬性表繼承作戰(zhàn)實(shí)體物理規(guī)則屬性表，作戰(zhàn)實(shí)體對(duì)應(yīng)行為狀態(tài)表和所攜帶武器表；此外，武裝力量實(shí)體行為規(guī)則屬性表和武器裝備實(shí)體行為規(guī)則屬性表繼承作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則；裁決規(guī)則表與物理規(guī)則表和行為規(guī)則表相關(guān)聯(lián)。

數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)是規(guī)則庫(kù)實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，因篇幅所限，本文以作戰(zhàn)實(shí)體物理規(guī)則表、作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則表和作戰(zhàn)實(shí)體狀態(tài)轉(zhuǎn)移裁決規(guī)則表3 個(gè)重要數(shù)據(jù)庫(kù)表為代表，展示作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)表設(shè)計(jì)信息。

如表1～表3 所示，實(shí)體屬性表通過(guò)實(shí)體編號(hào)來(lái)外鍵關(guān)聯(lián)到實(shí)體規(guī)則表中，在對(duì)規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)表中信息進(jìn)行增加、刪除、修改等操作時(shí)，數(shù)據(jù)表通過(guò)外鍵實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)映射，以實(shí)現(xiàn)不同表間數(shù)據(jù)段一致性，提升規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)表更新速度，降低維護(hù)成本。

4.3 系統(tǒng)展示

本課題設(shè)計(jì)的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)管理系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，即B/S結(jié)構(gòu)，綜合使用php 語(yǔ)言和mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)管理系統(tǒng)，框架簡(jiǎn)潔，邏輯清晰，從基本軟件環(huán)境的角度確保了規(guī)則庫(kù)管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高效性、可靠性，為下一步對(duì)規(guī)則庫(kù)的研究應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)仿真推演系統(tǒng)對(duì)規(guī)則的調(diào)用，方便規(guī)則管理人員在推演前根據(jù)事先設(shè)定好的推演規(guī)則進(jìn)行規(guī)則的編輯，保證推演進(jìn)程的流暢性、推演過(guò)程的可控性和推演結(jié)果的合理性，對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的分類(lèi)管理和應(yīng)用提供了新的思路和研究方向。

表1 作戰(zhàn)實(shí)體物理規(guī)則表

表2 作戰(zhàn)實(shí)體行為規(guī)則表

表3 作戰(zhàn)實(shí)體狀態(tài)轉(zhuǎn)移裁決規(guī)則表

5 結(jié)論

本文分析了作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則形式化表達(dá)建模的需求，通過(guò)對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則體系的分類(lèi)，構(gòu)建規(guī)則數(shù)據(jù)模型，提出了面向?qū)嶓w的EAJP 建模方法，建立統(tǒng)一、通用的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則表示方法，體現(xiàn)出其脈絡(luò)清晰、結(jié)構(gòu)明晰、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，解決了作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)軍事規(guī)則的存儲(chǔ)、管理等難題。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)系統(tǒng)，為作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則的研究提供了新的研究思路，后續(xù)的工作將主要集中于對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則分類(lèi)表達(dá)，并對(duì)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將其應(yīng)用于作戰(zhàn)仿真推演系統(tǒng)中。