基于无人协同博弈数字孪生的系统模型构建

doi:10.12382/bgxb.2023.0794

摘要/Abstract

摘要：

基于无人协同博弈快速发展并临近实战的背景下,结合数字孪生技术构建无人协同博弈数字孪生系统模型,搭建无人智能博弈的系统结构体系,从而推进无人协同博弈孪生仿真的研究实践。基于KJ法,对相关战例进行归纳分析,进而对未来战争样式进行推演、对无人协同博弈系统要素和组织关系进行演绎推理。通过构建无人协同博弈矩阵、无人协同博弈函数、无人协同博弈优化方程矩阵,完成无人协同博弈态势感知及博弈方案优化模型构建,实现阶段博弈方案全局最优,结合数字孪生技术,从物理层、虚拟层、服务层、数据层、数据连接5个方面构建出无人协同博弈数字孪生结构模型,并梳理此模型的技术体系。为实现无人协同博弈的虚实同步,交互运行,智能决策优化提供理论框架,为未来无人作战体系构建提供参考。

关键词: 无人协同博弈, 系统分析, 数字孪生, 技术体系

Abstract:

Based on the background of the rapid development of unmanned cooperative game and approaching to the actual combat, a digital twin system model of unmanned cooperative game is constructed by combining the digital twin technology, and a system architecture of the unmanned intelligent game is built, so as to promote the research and practice of unmanned cooperative game twin simulation. The relevant war cases are inductively analyzed based on KJ method, and then future war styles are deduced, and a deductive reasoning is carried out on the elements and organisational relationships of the unmanned cooperative gaming system.The game matrix, game function and optimization equation matrix of unmanned cooperative game are constructed to establish an optimization model of unmanned cooperative game situational awareness and game scheme, for achieving the global optimum of the stage gaming scheme.Combined with the digital twin technology, a digital twin structure model is constructed from the physical layer, virtual layer, service layer, data layer and data connection. and the technology system of this model is sorted out. It provides a theoretical framework for the real-virtual synchronisation, interactive operation, visual interface and intelligent decision-making of unmanned cooperative game, and provides a reference for the construction of unmanned cooperative game system in the future.

Key words: unmanned cooperative game, system analysis, digital twin, technology system

中图分类号:

E919

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图/表 9

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阶段	典型战例信息
机械化战争时代	1)朝鲜战争—仁川登陆(1950年9月15日~9月26日)。联合国军使用坦克、步枪等装备进行了在仁川的登陆行动,打破朝鲜军的固守阵线。 2)朝鲜战争—长津湖战役(1950年11月25日~12月4日)。中国人民志愿军使用坦克、冲锋枪等装备在长津湖地区对联合国军进行攻击,使联合国军撤退^[23]。 3)越南战争—奠边府战役(1963年)。南越政府军和美国特种部队使用通用步枪、直升机等武器装备对抗越共游击队。 4)越南战争—总统山战役(1969年)。美军试图进入越南境内摧毁越共军队的指挥中心。 5)中印边境战争(1962年10月20日~1962年11月21日)在中印边境印度军队和中国人民解放军进行交战,武器装备主要涉及火炮和迫击炮、坦克^[24]。 6)中越边境战争(1979年2月17日~3月16日)中国人民解放军广西、云南边防部队对侵犯中国领土的越南军队进行自卫还击作战,武器装备主要涉及装甲车辆、战斗机等。 7)两伊战争—科尔德海战(1984年4月17日~1988年6月)。伊朗海军舰艇试图通过海上封锁来打击伊拉克经济。 8)两伊战争—卡尔巴拉之战(1986年1月~1987年3月)。伊朗军队试图夺回被伊拉克占领的城市。伊朗军展开了大规模的人海战术,最终伊拉克保卫了卡尔巴拉^[25]。 9)马岛战争—圣卡洛斯登陆战役(1982年5月21日~5月25日)。这是英国军队在福克兰群岛进行的第一场大规模地面战役。英军成功地登陆并推进到福克兰群岛内陆,与阿根廷军队发生激烈的战斗。 10)马岛战争—博利瓦尔角海战(1982年5月28日~6月4日)。在福克兰群岛周边海域,英国和阿根廷的海军和空军展开了一系列激烈的战斗^[26]。
信息化战争时代	11)海湾战争—沙漠风暴行动(1991年1月17日~2月28日)。沙漠风暴是海湾战争的空袭阶段,科威特在卫星导航系统的精确引导下使用直升机摧毁了伊拉克的军事基础设施。 12)俄罗斯-格鲁吉亚战争(2008年8月8日~8月10日)。俄罗斯和格鲁吉亚双方在兹纳赫基附近爆发了激烈的战斗,双方使用火炮、坦克进行交战。
信息化+智能化战争时代	13)叙利亚内战—俄驻叙基地遇袭(2018年1月6日)。俄叙无线电技术联合侦察中心遭到13架无人机攻击。俄军用卡格努克地区的停车场电子战系统控制了其中6架,剩余7架被铠甲S防空系统击落^[27]。 14)纳卡冲突(2020年10月11日~2020年11月3日)。亚美尼亚防空系统、装备和基础设施受到阿塞拜疆无人机、战斗机、攻击机、直升机、火炮等多种空袭武器的打击,其中涉及到智能化装备的作战活动有:阿方使用大型无人机精确打击亚方多辆近程防空武器系统、阿方中小型无人机配合有人战斗机摧毁了武器系统雷达、导弹发射车等作战车辆^[28]。 15)俄乌战争(2022年4月17日)。俄罗斯利用卫星网在乌克兰近海俄军黑海舰队发现乌军无人机在对黑海舰队进行持续侦察,俄军护卫舰发射2发无风防空导弹击落了乌军无人机。 16)俄乌战争(2022年3月23日)。乌军基于天基侦察网报利用导弹袭击了位于别尔江斯克港正在卸载弹药和燃油的俄军登陆舰^[29]。

阶段	典型战例信息
机械化战争时代	1)朝鲜战争—仁川登陆(1950年9月15日~9月26日)。联合国军使用坦克、步枪等装备进行了在仁川的登陆行动,打破朝鲜军的固守阵线。 2)朝鲜战争—长津湖战役(1950年11月25日~12月4日)。中国人民志愿军使用坦克、冲锋枪等装备在长津湖地区对联合国军进行攻击,使联合国军撤退^[23]。 3)越南战争—奠边府战役(1963年)。南越政府军和美国特种部队使用通用步枪、直升机等武器装备对抗越共游击队。 4)越南战争—总统山战役(1969年)。美军试图进入越南境内摧毁越共军队的指挥中心。 5)中印边境战争(1962年10月20日~1962年11月21日)在中印边境印度军队和中国人民解放军进行交战,武器装备主要涉及火炮和迫击炮、坦克^[24]。 6)中越边境战争(1979年2月17日~3月16日)中国人民解放军广西、云南边防部队对侵犯中国领土的越南军队进行自卫还击作战,武器装备主要涉及装甲车辆、战斗机等。 7)两伊战争—科尔德海战(1984年4月17日~1988年6月)。伊朗海军舰艇试图通过海上封锁来打击伊拉克经济。 8)两伊战争—卡尔巴拉之战(1986年1月~1987年3月)。伊朗军队试图夺回被伊拉克占领的城市。伊朗军展开了大规模的人海战术,最终伊拉克保卫了卡尔巴拉^[25]。 9)马岛战争—圣卡洛斯登陆战役(1982年5月21日~5月25日)。这是英国军队在福克兰群岛进行的第一场大规模地面战役。英军成功地登陆并推进到福克兰群岛内陆,与阿根廷军队发生激烈的战斗。 10)马岛战争—博利瓦尔角海战(1982年5月28日~6月4日)。在福克兰群岛周边海域,英国和阿根廷的海军和空军展开了一系列激烈的战斗^[26]。
信息化战争时代	11)海湾战争—沙漠风暴行动(1991年1月17日~2月28日)。沙漠风暴是海湾战争的空袭阶段,科威特在卫星导航系统的精确引导下使用直升机摧毁了伊拉克的军事基础设施。 12)俄罗斯-格鲁吉亚战争(2008年8月8日~8月10日)。俄罗斯和格鲁吉亚双方在兹纳赫基附近爆发了激烈的战斗,双方使用火炮、坦克进行交战。
信息化+智能化战争时代	13)叙利亚内战—俄驻叙基地遇袭(2018年1月6日)。俄叙无线电技术联合侦察中心遭到13架无人机攻击。俄军用卡格努克地区的停车场电子战系统控制了其中6架,剩余7架被铠甲S防空系统击落^[27]。 14)纳卡冲突(2020年10月11日~2020年11月3日)。亚美尼亚防空系统、装备和基础设施受到阿塞拜疆无人机、战斗机、攻击机、直升机、火炮等多种空袭武器的打击,其中涉及到智能化装备的作战活动有:阿方使用大型无人机精确打击亚方多辆近程防空武器系统、阿方中小型无人机配合有人战斗机摧毁了武器系统雷达、导弹发射车等作战车辆^[28]。 15)俄乌战争(2022年4月17日)。俄罗斯利用卫星网在乌克兰近海俄军黑海舰队发现乌军无人机在对黑海舰队进行持续侦察,俄军护卫舰发射2发无风防空导弹击落了乌军无人机。 16)俄乌战争(2022年3月23日)。乌军基于天基侦察网报利用导弹袭击了位于别尔江斯克港正在卸载弹药和燃油的俄军登陆舰^[29]。

类别	太空目标	天空目标	陆地目标	海洋目标
天基作战资源	A₁₁	A₁₂	A₁₃	A₁₄
空基作战资源	A₂₁	A₂₂	A₂₃	A₂₄
陆基作战资源	A₃₁	A₃₂	A₃₃	A₃₄
海基作战资源	A₄₁	A₄₂	A₄₃	A₄₄

类别	太空目标	天空目标	陆地目标	海洋目标
天基作战资源	A₁₁	A₁₂	A₁₃	A₁₄
空基作战资源	A₂₁	A₂₂	A₂₃	A₂₄
陆基作战资源	A₃₁	A₃₂	A₃₃	A₃₄
海基作战资源	A₄₁	A₄₂	A₄₃	A₄₄