分布实时多agent技术及其在ncw中的应用研究.pdf

哈尔滨工程大学 博士学位论文 分布实时多Agent技术及其在NCW中的应用研究 姓名：郑文恩 申请学位级别：博士 专业：导航、制导与控制 指导教师：孙尧 20031201 分布实时多A g e n t 技术及其在N C W 中的应用研究 捅要 ， 侏来海上战争的主要作战样式之一是“网络中心战( N e t ．c e n t r i cW a r f a r e ． N C W ) ”，即使用计算机、高速数据链和网络软件等，将海军作战舰艇、作 战飞机和岸基军事力量联结成一个高度集中的计算机／通讯网络在该网络 中，各作战单元将在高速和连续的基础上共享大量的关键信息，将会大大提 高海军作战的反应速度、精度和有效性网络中心战系统是一个分布式实时 系统，具有动态性、异构性、适应性和协同性，对传统的分布实时计算技术 提出了巨大的挑战A g e n t ( 智能单元) 具有自主性、适应性、社会性、智能 性、移动性和反应性的特点，因此本文将分布实时多A g e n t 技术作为实现网 络中心战的关键技术y 本文以海军兵力网络中心战系统为应用背景，研究构造一个分布实时多 A g e n t 系统的理论与实践。

目前A g e n t 理论研究侧重A g e n t 逻辑理论及其形 式化表达，通用A g e n t 技术较少考虑实时性，已有的系统在实时性与智能性 的权衡方面考虑的较少，难以满足分布式实时智能系统的需要本论文重点 围绕着多A g e n t 系统满足实时系统硬实时和软实时的要求进行了研究，论文 的主要工作和成果有： 通过将A g e n t 逻辑理论和实时智能系统相结合，提出了单一实时A g e n t 的结构和控制模型基于A g e n t 的B D I 逻辑理论，采用混合结构，提出了实 时混合层次A g e n t 结构在A g e n t 控制中，采用了任意时间算法生成缺省控 制方案，较好地满足了多A g e n t 系统的实时性；同时采用T A E M S 表达实时 任务结构模型，提出了实时A g e n t 方案质量Q u a l i t y 的定义，制定了产生所有 可选择方案的三种策略，即最高质量策略、最小执行时间策略和最高可能质 量策略，基于任务质量和完成时间的折衷算法- - t r a d e o f f 算法设计了A g e n t 任务规划器，并给出了任务可调度性分析算法：给出了单个实时A g e n t 的控 制实现框架，在实现时采用计划缓存和学习进行优化，满足了实时A g e n t 的 控制运行的需要。

深入研究了分布实时A g e n t 的通信理论首先给出了A g e n t 基于知识的 通信语言K Q M L ( K n o w l e d g eQ u e r y a n dM a n i p u l a t i o nL a n g u a g e ，K Q M L ) 的 软件结构，研究了实时A g e n t 通信的解决方法，在K Q M L 消息的原语层增加 哈尔滨工程大学| 尊士学位论文 r o l l 时间约束，提出了通信质量Q o S ( Q u a l i t y o f S e r v i c e ，Q o S ) I 拘定X ，给出了O o S 的语义，提出了基于通信质量的K Q M L 的实时扩展方法，解决了多A g e n t 系统的实时通信1 9 题} ( 舅外研究了A g e n t 通信安全性的原理，对K Q M L 原语 参数进行了安全性扩展，定义了实现安全机制的K Q M L 两个新原语∥ 研究了多A g e n t 系统中，在实时约束条件下A g e n t 间的协调和协作方法， 建立了多A g e n t 实时协调模型提出一种新的A g e n t 思维状态模型B G C ，改 进了R a o 和G e o r g e f f 提出的B D I 模型。

采用B G C 模型，提出了一种新的基 于命令的M A S 的组织结构，建立了指挥网模型，给出了满足多A g e n t 问的 实时协调和协作的新方法，提出了A g e n t 组织的形成方法运用对策论中多 人合作对策的理论和方法，建立了非对抗的A g e n t 社会动力学模型，描述了 A g e n t 组织形成的推动力以及A g e n t 组织的理性 研究了多A g e n t 系统中的不确定推理方法首先指出了多A g e n t 系统中 一种新的不确定性——未确知性，将未确知数学理论引入到不确定性处理中， 并利用未确知有理数的加法，解决了多A g e n t 决策融合问题，实现了智能的 加法，通过与已有证据理论方法进行比较，证明了该方法的有效性和先进性； 提出了建立处理多A g e n t 系统中的随机性、模糊性、灰性和未确知性的通用 模型的新思路f 给出了未确知有理数的函数定义，根据该定义提出了基于连 续认知结构的A g e 、n t 的不确定推理方法，解决了由不确定证据推出具有高可 靠性的结论的问题√ l 利用分布实时多A g e n t 技术建立了网络中心战的原型系统和仿真环境， 建立了通用实时A g e n t 模板结构，提出了A g e a t 描述语言，采用面向A g e n t 的程序设计方法开发了该原型系统应用软件利 最后本文指出了进一步的研究工作，展望了实时多A g e n t 系统研究未来 的发展方向。

关键词：A g e n t ；分布实时系统；A g e n t 协调；不确定推理；网络中心战 l I 分布实时多A g e n t 技术及其在N C W 中的应用研究 A B S T R A C T T h em a i nc a m p a i g nf o r mo ff u t u r es e aw a ri sn e t - c e n t r i cw a r f a r e ，t h a ti sn a v y w a r s h i p ，f i g h t e rp l a n e a n dc o a s t a l m i l i t a r y f o r e c e sj o i ni nah i g h - c e n t r a l i z e d c o m p u t e ra n dc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，i nw h i c he v e r yu n i ts h a r e sl a r g ea m o u n t k e yi n f o r m a t i o n ，t h i sp r o m o t e sg r e a t l y t h e r e s p o n s es p e e d ，a c c u r a t e n e s sa n d v a l i d i t y o fn a v yb a t t l e ．N e t - c e n t r i cw a r t h r e s y s t e m i sad i s t r i b u t e dr e a l —t i m e s y s t e mt h a th a sc h a r a c t e r i s t i c so fi n d e p e n d e n c e ，h e t e r o g e n e o u s n e s s ，a d a p t a b i l i t y a n d s y n e r g e t i c ，i t i sa g r e a tc h a l l e n g e t ot r a d i t i o n a ld i s t r i b u t e dr e a l —t i m e c o m p u t a t i o nA g e n t ( i n t e l l i g e n tu n i t ) h a s c h a r a c t e r i s t i c so f i n d e p e n d e n c e ， a d a p t a t i o n ，s o c i a l i t y ，i n t e l l i g e n c e ，m o b i l i t ya n dr e a c t i v i t y , s oi t i sc o n s i d e r e dt h a t d i s t r i b u t e dr e a l —t i m e m u l t i —a g e n t i st h e k e yt e c h n o l o g yo fn e t —c e n t r i c w a r f a r e s y s t e m ． T h i sd i s s e r t a t i o ni sas t u d yo ft h e o r i e sa n dt e c h n o l o g i e st ob u i l dad i s t r i b u t e d r e a l —t i m em u l t i —a g e n ts y s t e mi nt h eb a c k g r o u n do f n a v yf o r c en e t —c e n t r i cw a r f a r e s y s t e m A t p r e s e n t ，a g e n ts t u d y i sf o c u s e do i ll o g i co f a g e n ta n d i t sf o r m a l i z a t i o n ， b u tc u r r e n ta g e n tt e c h n o l o g ys e l d o mc a r e sa b o u tr e a l —t i m e ，t h er e a d ys y s t e mp a y s l i t t l ea t t e n t i o nt ob a l a n c eb e t w e e nr e a l —t i m ea n di n t e l l i g e n c ea n dc a l ln o tm e e tt h e d e m a n d so fd i s t r i b u t e d m u l t i - a g e n ts y s t e m ，t h i s d i s s e r t a t i o ns u r r o u n d st h e h a r d —t i m ea n ds o f t —t i m er e q u i r e m e n to fm u l t i —a g e n ts y s t e m ，t h em a i nw o r ka n d a c h i v e m e n ta st h ef o l l o w i n g s ： T h es t r u c t u r ea n dc o n t r o lm o d e lo far e a l —t i m ea g e n ti sp u tf o r w a r dt h r o u g h i n t e g r a t i o n o fa g e n t l o g i c st h e o r y a n dr e a l - t i m e i n t e l l i g e n tt e c h o n o l o g y ．A r e a l ，t i m em i x e dm u l t i ．1 a y e r e da g e n ts t r u c t u r eb a s e do na g e n t ’s B D Il o g i c sa n d m i x e ds t r u c t u r 。