本書是"十三五"國家重點圖書出版規(guī)劃項目"體系工程與裝備論證系列叢書"之一。本書以武器裝備體系作戰(zhàn)效能評估為背景，重點介紹基于Agent的體系計算實驗方法、相關(guān)工具和應(yīng)用示例。針對體系論證分析對計算實驗的需求，本書從實驗過程、模型設(shè)計、仿真運行機制、實驗設(shè)計與分析方法等方面介紹了基于ABMS（基于Agent的建模與仿真）的體系計算實驗方法，并對國外典型案例進行了復(fù)現(xiàn)和剖析研究，希望能夠為國內(nèi)武器體系裝備論證工作中的應(yīng)用實踐提供一些有益的借鑒。
國防科技大學博士，教授。二代導(dǎo)航專家組專家、武器裝備論證中心體系實驗室學術(shù)委員會委員。主持、參加自然科學基金、國防預(yù)研基金、型號科研項目50余項，獲國防科工委科技進步一等獎2項，軍隊科技進步二等獎3項，軍隊科技進步三等獎1項。
目 錄
第1章 體系與體系計算實驗 1
1.1 體系與體系論證 2
1.1.1 體系 2
1.1.2 武器裝備體系 3
1.1.3 裝備體系效能評估 4
1.2 一個計算實驗示例 5
1.3 武器裝備體系論證的計算實驗需求 9
1.3.1 計算實驗方法 9
1.3.2 體系計算實驗面臨的挑戰(zhàn) 10
1.3.3 體系計算實驗的認識 12
1.4 面向復(fù)雜系統(tǒng)研究的計算實驗方法 14
1.4.1 基于數(shù)據(jù)的計算實驗 14
1.4.2 基于方程的計算實驗 14
1.4.3 基于仿真的計算實驗 15
1.5 面向體系的計算實驗 17
1.5.1 基于數(shù)據(jù)的體系計算實驗 17
1.5.2 基于方程的體系計算實驗 18
1.5.3 基于仿真的體系計算實驗 18
1.5.4 面向體系的計算實驗應(yīng)用 19
1.6 基于仿真的體系計算實驗應(yīng)用 20
1.6.1 傳統(tǒng)的體系仿真方法 20
1.6.2 面向訓(xùn)練的體系對抗仿真 21
1.6.3 面向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的體系仿真分析 21
1.7 本書的內(nèi)容和組織 25
第2章 基于ABMS的體系計算實驗方法 26
2.1 基于Agent的建模與仿真 27
2.1.1 Agent概念 27
2.1.2 Agent仿真的特點與應(yīng)用 29
2.2 基于ABMS的模型設(shè)計方法 31
2.3 ABMS與體系仿真 33
2.4 ABMS仿真開發(fā)過程 34
2.4.1 ABMS開發(fā)過程 35
2.4.2 ABMS使用過程 36
2.5 基于ABMS的體系效能仿真開發(fā)與應(yīng)用過程 37
2.5.1 體系效能仿真開發(fā)過程 38
2.5.2 體系效能仿真應(yīng)用過程 40
2.6 基于ABMS的體系計算實驗框架 42
2.6.1 體系架構(gòu)定義 43
2.6.2 仿真想定設(shè)計 43
2.6.3 體系實驗設(shè)計 43
2.6.4 數(shù)據(jù)收集和整理 44
2.6.5 Agent體系仿真模型開發(fā) 45
2.6.6 仿真模型測試與驗證 46
2.6.7 體系仿真計算 46
2.6.8 計算數(shù)據(jù)整合 47
2.6.9 體系實驗分析 47
第3章 可組合的體系仿真模型框架 49
3.1 模型框架概述 50
3.1.1 Agent層次結(jié)構(gòu) 50
3.1.2 螞蟻Agent與SEAS Agent 50
3.1.3 Agent類型 51
3.1.4 Agent自述 52
3.1.5 Agent結(jié)構(gòu) 53
3.1.6 Agent分形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 55
3.2 作戰(zhàn)實體Agent 56
3.2.1 對象層次 56
3.2.2 作戰(zhàn)單元Unit 57
3.2.3 地面實體Vehicle 59
3.2.4 空中實體Plane 61
3.2.5 空間實體Satellite 63
3.3 裝備對象Device 64
3.3.1 通信設(shè)備 65
3.3.2 傳感器 68
3.3.3 武器系統(tǒng) 71
3.4 戰(zhàn)場環(huán)境對象 76
3.5 Agent行為表示 77
3.5.1 行為建模方法比較 78
3.5.2 基于進程交互仿真的TPL腳本 79
3.5.3 行為原語 79
3.6 基于ABMS的體系模型組合規(guī)范 81
第4章 基于進程的Agent體系仿真 84
4.1 進程交互仿真及實現(xiàn)方法 85
4.1.1 進程交互仿真 85
4.1.2 進程交互仿真的實現(xiàn)方法 86
4.1.3 基于進程例程的進程交互仿真 87
4.2 基于進程仿真的ABMS仿真調(diào)度策略 92
4.2.1 Agent模型架構(gòu) 92
4.2.2 基于進程仿真的Agent調(diào)度方法 94
4.2.3 Agent狀態(tài)更新 94
4.3 基于ABMS的體系仿真模型框架 95
4.3.1 仿真模型框架組成 95
4.3.2 基于進程的體系仿真模型調(diào)度 97
4.3.3 作戰(zhàn)實體的狀態(tài)更新 98
4.3.4 相關(guān)算法 99
4.4 決策行為進程 101
4.4.1 基本腳本的決策行為進程 102
4.4.2 無延遲操作和延遲操作 103
4.5 體系效能分析仿真平臺原型 103
4.5.1 系統(tǒng)組成 103
4.5.2 系統(tǒng)啟動 104
4.5.3 仿真想定模型 105
4.5.4 仿真運行 105
4.5.5 體系效能分析仿真應(yīng)用開發(fā)過程 107
4.6 仿真示例 110
4.6.1 問題背景與想定 110
4.6.2 仿真想定 110
4.6.3 Agent仿真模型開發(fā) 111
4.6.4 仿真結(jié)果分析 119
4.6.5 ISR的影響分析 119
第5章 近正交拉丁超立方實驗設(shè)計 123
5.1 典型實驗設(shè)計方法 124
5.2 面向大規(guī)模影響因素的實驗設(shè)計 127
5.2.1 仿真模型的數(shù)學描述 127
5.2.2 均勻設(shè)計 128
5.2.3 正交拉丁超立方矩陣 129
5.3 近正交拉丁超立方實驗設(shè)計 132
5.3.1 改進正交拉丁超立方矩陣及評價準則 132
5.3.2 改善近正交拉丁超立方矩陣的正交性 137
5.3.3 近正交拉丁超立方實驗設(shè)計算法 138
5.4 構(gòu)建近正交拉丁超立方矩陣 140
5.4.1 變量數(shù)為2～7的NOLH矩陣 140
5.4.2 變量數(shù)為8～10的NOLH矩陣 144
5.4.3 變量數(shù)為12～15的NOLH矩陣 146
5.4.4 變量數(shù)為17～22的NOLH矩陣 148
5.4.5 構(gòu)造二次實驗 151
5.5 算法驗證 154
5.5.1 近似正交矩陣 第一次實驗的回歸分析 154
5.5.2 正交矩陣 的實驗回歸分析 155
5.5.3 近似正交矩陣 的第二次實驗的回歸分析 157
5.5.4 實驗 158
第6章 基于決策樹的體系計算實驗分析 160
6.1 研究現(xiàn)狀 161
6.2 決策樹算法基礎(chǔ) 162
6.2.1 決策樹生成 162
6.2.2 決策樹剪枝 163
6.2.3 經(jīng)典決策樹算法 164
6.2.4 模糊集和粗糙集概念 166
6.3 基于模糊集的分類回歸樹算法 169
6.3.1 基于模糊集的CART算法 169
6.3.2 基于模糊集的加權(quán)CART算法 172
6.4 基于粗糙集的多變量決策樹算法 174
6.4.1 多變量決策樹算法概述 174
6.4.2 基于粗糙集的加權(quán)多變量決策樹算法 177
6.5 算法性能分析與實驗驗證 178
6.6 相關(guān)工具介紹 180
6.6.1 JMP 180
6.6.2 SPSS軟件 181
6.6.3 R語言 182
第7章 航母無人艦載機作戰(zhàn)效能分析 185
7.1 研究背景 186
7.2 想定、模型和數(shù)據(jù) 187
7.2.1 使命想定 187
7.2.2 建模仿真需求 189
7.2.3 數(shù)據(jù)來源、模型抽象和假設(shè) 192
7.3 實驗設(shè)計 193
7.3.1 可控因子 193
7.3.2 不可控因子 194
7.3.3 實驗設(shè)計方案 195
7.4 Agent仿真模型開發(fā) 196
7.4.1 仿真時間 196
7.4.2 作戰(zhàn)組織 197
7.4.3 設(shè)備對象 197
7.4.4 環(huán)境對象 199
7.4.5 Agent對象 199
7.4.6 交互數(shù)據(jù) 200
7.4.7 仿真運行初始化與結(jié)束處理 201
7.4.8 實體行為模型 209
7.4.9 仿真模型測試 214
7.5 問題分析 215
7.5.1 數(shù)據(jù)整合 215
7.5.2 數(shù)據(jù)分析 217
7.5.3 結(jié)論和建議 226
7.6 研究展望 227
7.6.1 研究結(jié)果對比 227
7.6.2 其他NUCAS想定 227
附錄A 縮略語匯總 229
參考文獻 233
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