基于知识库的潜艇作战方案辅助生成系统

第３０卷第１期四川兵工学报２００９年１月基于知识库的潜艇作战方案辅助生成系统’张伟平ａ，宋裕农ｂ，魏成昊。（海军潜艇学院ａ．研究生队３队；ｂ．指挥教研室，山东青岛２６６０７１）摘要：阐述了系统的主要功能和主要工作流程；介绍了潜艇军事知识库的构建方法；分析了Ｖｉｓｕａｌ对象技术及其与ＶＣ＋＋混合编程在系统开发上的应用方法．关键词：潜艇；作战方案；辅助生成；知识库构建；编程设计６的面向ｐ∞ｌｏｇ中图分类号：叨６２．４；Ｅ９２５．６６文献标识码：Ａ文章编号：１００６一０７０７１２００９）ｏｉ一０１０５—０３１）输入功能．系统需要开发一套完整、友好的人机界面接收战场信息．用户也可通过网络接口将上级意图、敌潜艇兵力是我海军的杀手铜，是海上机动作战的主要兵力之一．由于潜艇兵力具有航程远、突击威力大、隐蔽性好等特点，潜艇在海上封锁、破交等战役中担负着重要的作战使命．如何使用好有限的潜艇兵力以达到最佳的作战效果，是军事指挥员密切关注和深入研究的重要课题．加强对潜艇指挥辅助决策支持正是提高潜艇作战指挥效能的重要途径之一．潜艇作战方案辅助生成是实现对潜艇指挥辅助决策支持的重要内容，是提高潜艇作战效能的重要途径．潜艇作战指挥辅助决策软件研究主要涉及对潜艇作战行动预案和作战方案制定、对潜艇实施指挥引导等方面．其中潜艇作战指挥应用软件的顶层功能模块如图１所示．本文中将对基于知识库的潜艇作战方案辅助生成系统进行探讨．对潜作战应用软件情、我情、海情等信息方便地输入到系统．２）情况分析判断．系统根据用户输入的信息，可得到各种情况分析判断结论，包括：敌情分析判断结论、我情分析判断结论．敌情分析判断结论包括敌反潜艇兵力数量、编成、作战能力、敌方可能反潜艇作战区、敌综合反潜艇能力等．我情判断分析结论有我参战兵力情况、潜艇综合作战能力等．３）生成决心方案．系统应根据有关信息迅速生成指挥潜艇作战的决心方案，决心方案至少包括：敌情判断结论、上级意图及首长决心、作战方向、潜艇兵力作战任务、潜艇兵力部署、战勤保障等．４）输出功能．输出文字及相关图标．２系统工作流程潜艇作战Ｉ辅助计算ｌＩ潜艇作战方案ｌｌ辅助生成ＩＩ潜艇指挥Ｉ引导系统工作流程可用图２来描述．系统经过网络接口从上级指挥自动化系统的数据库获取数据、战情等信息，经综合整理及融合处理后，按照一定的推理规则进行推理，图Ｉ对潜艇作战应用软件功能模块１系统功能设计【１—２】潜艇作战方案辅助生成系统应根据各种输入信息，利用知识库内容进行自动推理，得出包括潜艇兵力使用、作战部署、战斗保障等内容的决心方案，以及根据作战情况变化修改和生成临机方案、情况分析结论、推理结论的解并将推理结果与军事知识库中的规则进行匹配，最终生成相应的辅助决策方案，该方案通过人机交互界面，以声音、图文等方式，提示或提供给指挥人员参考、使用．若指挥员对决策方案不满意，指挥人员还可以通过人工干预方式，更改决策方案．最终的决策方案及情报融合等信息可通过网络接口送往上一级的指挥自动化系统．作战指挥人员还可以通过知识获取系统对军事知识库中的知识进行修改和扩充，使之不断完善．释等．同时系统还应具备知识库、数据库的维护功能．其主要功能如下．・收稿日期：２００８一ＩＯ一２０作者简介：张伟ｆ（１９８３～），男，湖南长沙人，硕士研究生，主要从事潜艇指挥自动化研究；宋裕农（１咿），男，浙江杭州人，教授，主要从事潜艇指挥自动化研究．万方数据１０６四川兵工学报图２系统工作统程图３军事知识库的建立［３—４】军事知识库是系统的核心部分．知识库是否合理、完备，是决定系统成功与否的关键．系统的知识库基本结构可以用图３进行形式化的描述．其中，Ｉｒｄｅｘ表示索引，代表该条规则在库中的位置；Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ表示规则的条件，ＣＡ舭Ｉｕ－妇表示规则的结论．图３知识库的结构下面以航线破交的一条规则为例加以说明．规则０１：Ⅱ航线年吞吐量占作战对象年海上运输量２０％以上；该航线所经海域水深大于５０ｍ；该航线所经海域无各类障碍物；该航线方向敌反潜防御不对我游艇构成极大威胁；对该航线破袭符合战役总体布势Ｔｈｅｎ该航线为主要封锁方向．３．Ｉ知识库的形成过程不同的海上战役中，潜艇可担负不同作战使命．本文以潜艇破交作战为例说明潜艇破交知识库的形成过程．要获得潜艇破交作战的军事知识，首先应从海上破交战役的特点、基本要求和战役决心入手，结合潜艇破交作战的特点，总结出潜艇破交作战的一般规则；其次可以向有关军事领域专家咨询，得到潜艇对其破交作战的军事知识；最后将这些知识用知识表示工具进行描述，形成破交作战军事专家知识库．显而易见，这一过程是反复进行的，如图４所示．海上破交战敌、我，海情役的特点和要求海上破交战役决心潜艇兵力破交作战鲨睁鳖喇至的特点Ｌ专家咨询－－Ａ圈４知识库的形成过程万方数据３．２知识获取知识获取是从可利用的知识源中抽取形式化知识的过程．知识源包括领域专家、文本、实验数据、实例、数据库和Ｗｅｂ等．图５是一个典型的知识获取过程模型．图５知识获取模型其中：ｌ为获取初始的领域知识；２为建立知识库原型；３为利用知识库原型求解样本问题；４为领域专家评议原型系统执行的结果；５为若知识库是完备、正确的，退出；６为专家指出知识库缺少的知识；７为获取所缺少的知识；８为把新获取的知识加入知识库．３．３知识表示以面向对象的知识表示方法为例，我们可以创建一个规则类Ｒｕｌｅ作为基类，每条规则以Ｒｕｌｅ为基类，然后通过多重继承派生各子类，并将子类实例化为对象，则一个对象就可以表示一条规则．每个对象都是一个相对的实体，进而可由不同的对象组建成知识库．具体的规则类结构如下所示．ａ舯鹊Ｒｕｌｅ｛Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄｃｓ灯ｉ喂ＲｕｌｅＮａｍｅ；／／规则名称Ｉｎｔ＊Ｐｒｅｅｏｎｄｉｆｉ，ｍ；∥规则中的前提ｈ吐＊Ｃｏ呲ｈｍｉｏｎ；／／规则中的结论Ｐｌ曲ｃ：Ｉｎｔ＊Ｎｅｘｔ；／／指向下一条规则Ｉｌｌｄｅ（）：／／构造函数。实现初始化ｈ州）；，，摊理函数ＧｅｔＢｕｌｅＮｅ曲ｅ（）；／／获取规则名称｝用以上采用面向对象的方法表示了各条规则，它们都以相对的对象的形式存放在知识库中，由于每个对象是相互的，所以解决了专家系统固有的知识获取“瓶颈”问题并有利于日后知识库的扩充和维护，从而增强了知识库的健壮性．张伟平，等：基于知识库的潜艇作战方案辅助生成系统１０７４知识库系统开发工具［５—８】潜艇作战方案辅助生成系统中知识库系统的开发可使用ｖｃ＋＋和ＶｉｓｕａｌＰｎ，ｌｑｇ两种开发工具相结合的方式来完成．ＶＣ＋＋是当前主流的程序设计语言，它功能强大、运行速度快、可移植性好、硬件相关性好．但其主要缺点在于、，ｃ＋＋在逻辑推理方面并不擅长．而ＶｉｓｕａｌＰｒｏｌｏｇ是一种专门的ｍ开发工具，在逻辑推理方面具有强大功能而且可扩展性好，并且ＶｉｓｕａｌＰ．，ｉｏｇ由ｃ语言写成，运行速度很快，和ＶＣ＋＋之间的接口也易于实现，两者编写的不同模块可以共同编译，极大地提高了系统运行速度和可移植性．缺点是它在数值计算、数据采集和与外设的数据交换等方面并不擅长．可见ＶＣ＋＋和ＶｉｔｍａｌＰｒｏｌｏｇ在开发专家系统方面各有优势，也各有缺陷．但两者具有很强的互补性：ＶｉｓｕａｌＰｒｏｌｏｇ在逻辑推理方面的强大功能使它适合编写知识库系统的知识库和推理机部分；ＶＣ＋＋用于开发人机界面、处理与数据库和外设的数据交换．这样，结合使用ｖｃ＋＋和ＶｉｓｕａｌＰ＝ｉｏｇ来编程，我们可以开发功能强大、界面友好的应用系统．在应用ｖｃ＋＋和ＶｉｓｕａｌＰ，ｏＭ混合编程过程中须注意以下几个问题．１）要进行ＶｉｓｕａｌＰｒｏｌｏｇ与ＶｉｓｕａｌＣ＋＋所生成代码间的互相调用，首先需要明确的就是ＶｉｓｕａｌＰｒｏｌｏｇ论域与ＶｉｓｕａｌＣ＋＋数据类型的对应关系，这是正确使用内存中所存储数据的前提．２）保证Ｖｉｍｄ№谓词与ｖｃ函数遵循相同的调用约定．万方数据５结束语基于知识库的潜艇作战方案辅助生成系统的设计是一个综合应用专业知识和指挥经验的复杂过程．只有不断丰富和完善军事知识库，不断提高系统反应速度，系统才能适应打赢未来高技术海战的需要．参考文献：［１］宋裕农，杨毅．专家系统及其在军事上的应用［Ｍ］．青岛：浪潮出版社，１９９６．［２］胡桐清．人工智能军事应用教程［Ｍ］．北京：军事科学出版社．１９９９．［３］李长河．人工智能及其应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社．２００６．［４］李达生，宋裕农．指挥自动化系统及其在潜艇上的应用［Ｍ］．北京：海潮出版社，１９９５．［５］荣海洋，于伯良．游艇战术学［Ｍ］．青岛：海军潜艇学院．２００１．［６］迟国仓．潜艇参谋业务［Ｍ］．青岛：海军潜艇学院，２００２．［７］徐彤，张莉．ＶｉｓｕａｌＰｒｏｌｏｇ与ＶＣ＋＋混合鳊程技术研究［Ｊ］．空军工程大学学报：自然科学版，２００６（７）：５８—６０．［８］雷英杰，邢清华，孙金萍．ＶｉｓｕａｌＰｒｏｌｏｇ编程、环境及接口［Ｍ】．北京：国防工业出版社，２００４．