现代战场场景是复杂的环境,无数装备和人员在此交互以完成特定任务。这些交互大多通过指挥控制系统的无线通信实现,其效率是任务成功的关键因素。评估这些系统及其支撑网络,对于选择最佳装备和军事行动策略具有首要意义。然而,目前缺乏能够提供所有必要行为和网络特性以执行该任务的工具。

基于这一现状,本研究提出通过集成网络仿真器和多智能体系统模拟器来构建战场环境模型的替代方案。通过整合这两种软件,可以在不限制模型的情况下评估各领域的特定特征,从而为军事网络配置评估提供必要的数据支持。

图 1:S2C2 EmuSim - 指挥与控制仿真配置和协调。

战场历来是动态且充满敌意的环境,时刻面临不可预知的变化。技术发展使战斗规模与范围不断扩大。如今,战场可延伸至多个领域,对手在陆、空、海、太空和网络空间展开对抗。这种演变显著提升了通信在军事活动中的作用,并由此催生了网络中心战(NCW)的基础概念(Cebrowski, 1999)。这使得部署分布式指挥控制(C2)系统以支持多域作战(MDO)成为可能(Townsend, 2018)。

现代军事行动的复杂性与规模扩展使其评估成本高昂且流程繁琐。因此,仿真正成为评估军事场景、帮助军队测试新策略的有效工具。然而,仿真的有效性和准确性取决于其模型与现实作战的贴近程度。此外,随着细节的添加,模型复杂度与仿真器需求也随之增加。

一种替代方案是将模型拆分为若干子模型,通过专用仿真器独立评估场景的各个层面。尽管这种分离方法具有合理性,但它剥离了模型中不同层面间的相互作用。若要对军事行动整体态势形成更清晰的认知,需要扩展评估范围而非孤立分析其组成部分。遗憾的是,目前鲜有仿真器能够评估高度复杂的军事行动模型,例如旨在评估网络中心作战中部队表现的场景——此类场景中,通信网络特性会直接影响战场部队的行动展开。

因此,对此类复杂环境建模的解决方案是整合两类仿真器,分别覆盖场景的两个维度:单元行为与单元间的网络通信。尽管思路简单,但整合两种不同仿真器的实际实施远比理论构想困难,因为两者可能运行于不同操作系统、采用不同编程语言、具有不同的时间处理机制(实时、模拟时间、事件驱动)等特性差异。

针对在真实军事行动场景中演练C2通信网络特性的需求,本研究提出将多智能体系统(MAS)仿真器与网络仿真器进行整合。本文概述了所提出的仿真器-模拟器集成系统,重点突出以下主要贡献:

  • 提出基于多智能体系统的行为模型与计算机网络范式的集成方案,可部署具有真实特性的军事网络行为;
  • 建立名为"指挥控制系统簇"(S2C2)Emu-Sim的集成执行环境;
  • 设计支持集成软件协同运行的时序与决策机制。

本文结构如下:第2节阐述相关军事场景的核心概念,第3节分析整合两种仿真范式的主要挑战,第4节提出集成软件方案。第5节针对前述挑战提出解决方案,第6节展示案例研究结果,第7节总结全文。

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