Концепция виртуального полигона нового поколения для отработки программного обеспечения автономных робототехнических комплексов на основе мультиагентных технологий

Цариченко Сергей Георгиевич
д.т.н., Федеральное государственное бюджетное учреждение «Главный научно-исследовательский испытательный центр робототехники» Министерства обороны Российской Федерации (ФГБУ «ГНИИЦ РТ» МО РФ), с.н.с., 125167, Москва, ул. Серёгина, д. 5, тел.: +7(903)722-61-94, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. 

Постников Евгений Валентинович
д.т.н., Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ «ЛЭТИ»), профессор кафедры высшей математики, 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5, тел.: +7(962)680-15-79, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. 

Пантелеев Михаил Георгиевич ^*
к.т.н., СПбГЭТУ «ЛЭТИ», доцент кафедры вычислительной техники, 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5, тел.: +7(812)313-78-09, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. 

Материал поступил в редакцию 06 мая 2019 года.

Аннотация
Целью исследования является разработка концепции создания виртуального полигона нового поколения для проведения испытаний перспективных робототехнических комплексов (РТК) высокой степени автономности (ВСА). Необходимость использования имитационного моделирования (ИМ) при испытаниях РТК ВСА обусловлена ключевыми тенденциями развития данного класса систем и невозможностью проведения их натурных испытаний во всём многообразии требуемых условий, например, при противодействии группировок РТК. Одной из важных проблем при этом является проверка встроенного программного обеспечения (ПО) таких систем в широком диапазоне условий и сценариев целевого применения. Создание соответствующей технологической платформы, наряду с разработкой среды ИМ и средств моделирования испытуемых опытных образцов РТК, предполагает также проработку ряда важных методологических и организационных вопросов. Выделены этапы процесса разработки имитационных моделей и их интеграции для проведения испытаний в увязке с жизненным циклом создаваемых изделий. Большое значение при этом имеет возможность независимой разработки имитационных моделей различных РТК, их компонентов и подсистем различными предприятиями, владеющими соответствующими знаниями, и последующей интеграции этих моделей в рамках единой среды виртуального полигона. Определены основные требования к среде ИМ, важнейшими из которых являются универсальность, открытость и масштабируемость. С учетом этих требований в качестве базовой технологии для создания виртуального полигона целесообразно использовать архитектуру распределенного имитационного моделирования – HLA (High Level Architecture). Вместе с тем для отработки бортового ПО данного класса систем ключевым требованием является поддержка режима реального времени. Обеспечение высокой степени автономности предполагает реализацию бортовым ПО РТК ВСА полного цикла Дж. Бойда, включая интеллектуальные подсистемы оценки обстановки и планирования тактических действий. С учетом этого РТК ВСА рассматриваются как интеллектуальные агенты реального времени, а моделирование группировок РТК ВСА – с позиций моделирования мультиагентных систем. Предложена архитектура гибридной среды ИМ для отработки бортового ПО РТК ВСА непосредственно на целевых платформах. Среда обеспечивает возможность интеграции имитационных моделей физической среды (включая модели физических платформ РТК) с реальными бортовыми программно-аппаратными платформами РТК ВСА различных производителей.

Ключевые слова
Виртуальный полигон, робототехнические комплексы высокой степени автономности, имитационное моделирование, архитектура HLA, мультиагентная система, архитектура среды моделирования.

DOI
https://doi.org/10.31776/RTCJ.7301 

Индекс УДК 

004.453

Библиографическое описание 
Цариченко С.Г. Концепция виртуального полигона нового поколения для отработки программного обеспечения автономных робототехнических комплексов на основе мультиагентных технологий / С.Г. Цариченко, Е.В. Постников, М.Г. Пантелеев // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 7. - №3. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2019. – С. 165-175. – Текст : непосредственный.

Литература

1. U.S. Government, Department of Defense, U.S. Military. Unmanned Systems Integrated Roadmap FY2013-2038. – Progressive Management. – 2014. – 168 p.
2. Лопота А.В. Наземные робототехнические комплексы военного и специального назначения / А.В. Лопота, А.Б. Николаев // ГНЦ РФ ЦНИИ робототехники и технической кибернетики. – 30 с.
3. Boulanin V. Mapping the Development of Autonomy in Weapon Systems / V. Boulanin, M. Verbruggen // Stockholm International Peace Research Institute (SIPRI). – 2017. – 147 p.
4. Ground Forces Robotics and Autonomous Systems (RAS) and Artificial Intelligence (AI): Considerations for Congress / A. Feickert [et al] // Congressional Research Service Report. – Washington D.C. Library of Congress. Congressional Research Service. – 2018. – 47 p.
5. Cummings M.L. Artificial Intelligence and the Future of Warfare // International Security Department and US and the Americas Programme. – 2017. – 18 p.
6. Шеремет И.А. К вопросу о системной оценке эффективности робототехнических комплексов военного назначения с использованием инновационных технологий на базе моделирования военных действий / И.А. Шеремет, И.Б. Шеремет, В.А. Ищук // Оборонный комплекс научно-техническому прогрессу России. – 2014. – № 4(124). – С. 21-26.
7. Davis P.K. Military Applications of Simulation // Applied System Simulation: Methodologies and Applications, Ed. by M.S. Obaidat, G.I. Papadimitriou: Kluwer Academic Publishers. – 2003. – Pp. 407-435. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9218-5_18.
8. Cila I. A multi-agent architecture for modelling and simulation of small military unit combat in asymmetric warfare / I. Cila, M. Mala // Expert Systems with Applications. – 2010. – 37(2). – Pp. 1331-1343.
9. Пузанков Д. В. Интеллектуальные агенты и многоагентные системы / Д.В. Пузанков, М.Г. Пантелеев. – Санкт-Петербург: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2015. – 216 с.
10. Revay M. OODA loop in command & control systems / M. Revay, M. Liska // Communication and Information Technologies (KIT): IEEE. – 2017. – Pp. 1-4. DOI: https://doi.org/10.23919/KIT.2017.8109463.
11. IEEE 1516-2010 – IEEE Standard for Modeling and Simulation (M&S) High Level Architecture (HLA). – Framework and Rules. – Text: electronic // IEEE.org: [site]. – URL: https://standards.ieee.org/standard/1516-2010.html (дата обращения: 06.05.2019).
12. Постников Е.В. Моделирование сложных натурных экспериментов на основе HLA-технологии / Е.В. Постников, В.В. Матросов // Сборник докладов ХХI Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM'2018. – Т.1. – Санкт-Петербург: СПбГЭТУ. – 2018. – С. 542-545.
13. Ilachinski A. Artificial War: Multiagent-based Simulation Of Combat // World Scientific Pub Co Inc. – 2004. – 784 p.
14. Wang X. Multi-Agent Systems Simulation Base on HLA Framework / Wang X., Zhang L. // Advances in Automation and Robotics. – Vol. 2. – 2011. – Pp. 339-346.
15. Modelling and Simulation for Autonomous Systems // International Workshop on Modelling and Simulation for Autonomous Systems (MESAS), Rome, Italy. – 2014. – 388 p.
16. Cil I. MABSIM: A multi agent based simulation model of military unit combat / I. Cil, M. Mala // Second International Conference on the Applications of Digital Information and Web Technologies. IEEE. – 2009. – Pp. 731-736. DOI: https://doi.org/10.1109/ICADIWT.2009.5273852.
17. ModSAF (Modular Semi-Automated Forces). – Text: electronic // Aiai: [site]. – URL: http://www.aiai.ed.ac.uk/~arpi/SUO/MODULES/modsaf.html (дата обращения: 06.05.2019).
18. UTSAF: a multi-agent-based framework for supporting military-based distributed interactive simulations in 3D virtual environments / J. Manojlovich [et al] // Proceedings of the 2003 Winter Simulation Conference. IEEE. – 2003. – Pp. 960-968. DOI: https://doi.org/10.1109/WSC.2003.1261517.
19. MASON: A Multiagent Simulation Environment / S. Luke [et al] // SIMULATION: Transactions of The Society for Modeling and Simulation International (SIMUL-T SOC MOD SIM). – 2005. – 81(7). – Pp. 517-527.
20. Пантелеев М.Г. Среда имитационного моделирования агентных систем реального времени / М.Г. Пантелеев, Н.В. Кохтенко, С.В. Лебедев // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2012. – № 1(77). – С. 53-58.
21. Пантелеев М.Г. Среда имитационного моделирования групповых действий автономных БПЛА / М.Г. Пантелеев, Н.В. Кохтенко, С.В. Лебедев // Труды 14-ой национальной конф. по искусственному интеллекту с международным участием КИИ-2014. – Т 3. – Казань: Изд-во РИЦ «Школа». – 2014. – С. 324-332.
22. Лебедев С.В. Онтологическое проектирование подсистемы оценки обстановки интеллектуальных агентов / С.В. Лебедев, М.Г. Пантелеев // Онтология проектирования. – 2016. – Т. 6. – №3(21). – С. 297-316.
23. Пантелеев М.Г. Формальная модель опережающего итеративного планирования действий интеллектуальных агентов реального времени // Труды 14-ой нац. конф. по ИИ с международным участием КИИ-2014. – Т 1. – Казань: Изд-во РИЦ «Школа». – 2014. – С. 323-333.

Полный текст статьи (pdf)