(57)【要約】【課題】  戦闘システム性能を評価するシミュレータにおいて、目標の位置/運動、センサ及び対処機器の模擬が評価対象の目標及び戦闘システムの変更等に柔軟に対応し、性能を左右する指揮管制の知識ベースのパラメータを評価するために多量のシミュレーションを効率よく、効果的に実施できなかった。【解決手段】  知識ベースに基づく指揮管制の模擬機能を取入れ、目標位置/運動模擬、センサ探知/追尾模擬及び対処機器模擬において、各模擬の制御及び制御条件の設定、模擬間のデータの授受等の基幹機能をフレームワークとし、ユーザが評価対象とする各模擬部を任意に組込むことを可能にし拡張性を確保すると共に、評価の中心となる指揮管制における知識ベースのパラメータを所望の対処結果に対し自動変更して、多数のパラメータに対するシミュレーションを効率よく効果的に実施する知識ベースシミュレータとした。【選択図】  図４
2005114265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標の位置または運動の模擬に係わる条件より設定される目標数、目標間の関係及びユーザが当該目標の位置または運動の模擬内容を規定する条件に対して、更新する基準時刻において当該目標の位置または運動諸元を計算し、当該目標の位置または運動諸元を出力する目標位置／運動模擬制御部と、
この目標位置／運動模擬制御部から当該目標の位置または運動諸元を入力し、センサの探知または追尾の模擬に係わる条件により設定されるセンサ数、観測条件及びユーザが当該センサの位置または運動の模擬内容を規定する対応等の条件、及び当該センサの観測指示に対して、探知または追尾諸元を計算し、探知または追尾諸元を出力するセンサ探知／追尾模擬制御部と、
このセンサ探知／追尾模擬制御部から探知または追尾諸元を入力し、知識ベースのパラメータにより設定されるパラメータに基づいて指揮管制における知識ベースの条件判定を行い、当該目標の位置または運動及び属性等に対する知識ベースの判定条件に合致した場合に、センサ観測、属性の付与、対処機器等の発動内容を出力する知識ベース判定模擬部と、
この知識ベース判定模擬部から発動内容を入力し、発動遅延時間を加味した時刻に属性の付与を行い、発動指示等を出力する知識ベース発動模擬部と、
この知識ベース発動模擬部から発動指示を入力し、対処機器の模擬に係わる条件により設定される有効な対処機器数、ユーザが対処機器の模擬内容を規定する対応等の条件に対して、対処結果を計算し、この対処結果及びその時の知識ベースパラメータを出力する対処機器模擬制御部と、
この対処機器模擬制御部から対処結果及び知識ベースパラメータを保存する対処結果記録部と、
を備えたことを特徴とする知識ベースシミュレータ。
【請求項２】
知識ベースのパラメータの範囲及び更新刻みを設定して出力する知識ベースパラメータ条件設定部と、
上記対処機器模擬制御部において上記対処結果記録部への対処結果の保存が終了した場合に、パラメータの更新を指示し、上記目標位置/運動模擬制御部に新たに目標位置または運動諸元の発生を指示し、全てのパラメータの更新が終了した場合に、シミュレーションを終了する第１のシミュレーション制御部と、
上記知識ベースパラメータ条件設定部からパラメータ範囲及び更新刻みを入力し、この第１のシミュレーション制御部からの指示に基づいて更新対象パラメータを選択してパラメータを順次更新し、上記知識ベース判定模擬部に出力する知識ベースパラメータ更新部と、
を備えたことを特徴とする、請求項１記載の知識ベースシミュレータ。
【請求項３】
上記対処結果の判定条件に対して、上記対処機器模擬制御部からの対処結果を判定し、この判定結果を出力する対処結果判定部と、
この対処結果判定部からの判定結果が判定条件に合致しない場合に、上記知識ベースパラメータ更新部にパラメータの更新を指示し、判定結果が合致する場合に、次の更新対象パラメータへの移行を指示し、上記目標位置/運動模擬制御部に新たに目標位置または運動諸元の発生を指示すると共に、全てのパラメータの更新が終了した場合に、シミュレーションを終了する第２のシミュレーション制御部と、
を備えたことを特徴とする、請求項２記載の知識ベースシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機や飛翔体等の移動物体を目標として、これらに知識ベースを活用して対処する戦闘システムの機能及び性能を計算機上で模擬して、戦闘システムの性能を効率よく効果的に評価する知識ベースシミュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の戦闘システムを模擬するシミュレータは、ユーザがシミュレーションを実施するごとに入力装置で設定する情報に対して、対象システムに特化した目標の行動、センサ探知、目標航跡情報算出、目標の脅威度評価、武器割当、武器発射、攻撃効果の判定等の模擬を行い、対処結果を含むイベントデータを表示する様にした戦闘システムを模擬するシミュレータである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７１８９５号公報（実施例１、実施例２、図１、図２、図４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の戦闘システムを模擬するシミュレータにおいては、知識ベースによる指揮管制の模擬がなく、また外部環境である目標位置/運動模擬が固定的であり、指揮管制の対象であるセンサ探知/追尾模擬及び対処機器模擬が個別の戦闘システムに特化されていて、環境条件や対象機器を変更する場合には各模擬部の全体を作り直す必要があるという課題があった。
また、従来の戦闘システムを模擬するシミュレータは、ユーザによる条件設定から対処結果の記録までを１回ずつ個別に実施する必要があり、多くのパラメータに対してシステム性能を評価する場合には多くの時間と手間が必要であり、非効率的であるという課題があった。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、知識ベースに基づく指揮管制の模擬機能を取り入れ、目標位置/運動模擬、センサ探知/追尾模擬及び対処機器模擬において、各模擬の制御及び制御条件の設定、模擬間のデータの受け渡し等の基幹機能をフレームワークとし、ユーザが評価対象とする各模擬部を任意に組み込むことを可能にして拡張性を確保すると共に、評価の中心となる指揮管制における知識ベースのパラメータを所望の対処結果に対して自動的に変更して、多数のパラメータに対するシミュレーションを効率よく、効果的に実施する知識ベースシミュレータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係わる知識ベースシミュレータは、目標の位置または運動の模擬に係わる条件より設定される目標数、目標間の関係及びユーザが当該目標の位置または運動の模擬内容を規定する条件に対して、更新する基準時刻において当該目標の位置または運動諸元を計算し、当該目標の位置または運動諸元を出力する目標位置／運動模擬制御部と、この目標位置／運動模擬制御部から当該目標の位置または運動諸元を入力し、センサの探知または追尾の模擬に係わる条件により設定されるセンサ数、観測条件及びユーザが当該センサの位置または運動の模擬内容を規定する対応等の条件、及び当該センサの観測指示に対して、探知または追尾諸元を計算し、探知または追尾諸元を出力するセンサ探知／追尾模擬制御部と、このセンサ探知／追尾模擬制御部から探知または追尾諸元を入力し、知識ベースのパラメータにより設定されるパラメータに基づいて指揮管制における知識ベースの条件判定を行い、当該目標の位置または運動及び属性等に対する知識ベースの判定条件に合致した場合に、センサ観測、属性の付与、対処機器等の発動内容を出力する知識ベース判定模擬部と、この知識ベース判定模擬部から発動内容を入力し、発動遅延時間を加味した時刻に属性の付与を行い、発動指示等を出力する知識ベース発動模擬部と、この知識ベース発動模擬部から発動指示を入力し、対処機器の模擬に係わる条件により設定される有効な対処機器数、ユーザが対処機器の模擬内容を規定する対応等の条件に対して、対処結果を計算し、この対処結果及びその時の知識ベースパラメータを出力する対処機器模擬制御部と、この対処機器模擬制御部から対処結果及び知識ベースパラメータを保存する対処結果記録部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の知識ベースシミュレータによれば、評価対象の目標や戦闘システムの変更等に柔軟に対応した戦闘システムの性能評価が可能であると共に、戦闘システムの性能を左右する指揮管制の知識ベースのパラメータを効率よく、所望の対処結果に対して効果的に評価することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１による知識ベースシミュレータの構成を示す図である。図２は、この発明で模擬する運用を示す図である。また、図５は、実施の形態１による知識ベースシミュレータの処理手順を示す図である。
この実施の形態１を図１に従って説明する。ここでは、例えば、図２に示すように、２つの飛しょう体等の目標を２つのセンサで観測し、２つの誘導弾等の対処機器で対処するものとする。
【０００９】
目標の運動モデルを式(1)のように定義する。ここでは、北基準直交座標における等速度運動モデルを想定する。また、センサ位置及び対処機器位置も同様の北基準直交座標上で定義するものとする。
【００１０】
【数１】
2005114265.tif 000003
【００１１】
１０は、ステップ３０において目標数２個、n番目の目標の位置/運動諸元の真値初期値x0,n（n＝1,2）及びユーザ規定の目標位置/運動諸元算出アルゴリズムｆa()（a＝1,2）との対応を設定する目標位置/運動模擬制御条件設定部であり、１１は、ステップ３５においてサンプリング時刻をtk-1からtkに更新して、ステップ３６において目標位置/運動模擬制御条件設定部１０で設定された上記条件に従い目標位置/運動諸元算出部１２にサンプリング時刻tk及び目標の位置/運動諸元の真値xk-1,n（n＝1,2）を渡して式(7)に示すｆa()（a＝1,2）を実行させて、サンプリング時刻tkにおける目標の位置/運動諸元の真値xk,n（n＝1,2）を得る目標位置/運動模擬制御部である。
なお、目標位置/運動の模擬は、目標位置/運動諸元算出アルゴリズムにおいてユーザが規定するものであり、本発明とは独立したものとする。
【００１２】
【数２】
2005114265.tif 000004
【００１３】
センサの探知諸元を式(8)のように、センサの追尾諸元を式(9)のように定義する。
【００１４】
【数３】
2005114265.tif 000005
【００１５】
１３は、ステップ３１においてセンサ数２個、m番目のセンサ位置spm（m＝1,2）、m番目のセンサ観測指示の初期値sc m（m＝1,2）、m番目のセンサ観測範囲sa m（m＝1,2）及びユーザ規定のセンサ探知/追尾諸元算出アルゴリズムｇb()（b＝1,2）との対応を設定するセンサ探知/追尾模擬制御条件設定部であり、１４は、ステップ３７においてセンサ探知/追尾模擬制御条件設定部１３で設定された上記条件、及び知識ベース発動模擬部１９からのセンサ観測指示scm（m＝1,2）に従い、式(12)〜(14)により選定された目標位置/運動諸元制御部からのサンプリング時刻tk、目標の位置/運動諸元の真値xk,n（n＝1,2）、平滑値xk-1,n(+)（n＝1,2）及び平滑誤差共分散行列Pk-1,n(+)（n＝1,2）をセンサ探知/追尾諸元算出部１５に渡して式(15)に示すｇb()（b＝1,2）を実行させて、サンプリング時刻tkにおける探知/追尾諸元として探知データz k,nｍ（n＝1,2、m＝1,2）、平滑値xk,nm(+)（n＝1,2、m＝1,2）、及び平滑誤差共分散行列Pk,nm(+)（n＝1,2、m＝1,2）を得るセンサ探知/追尾模擬制御部である。
なお、各センサの観測性能を含む観測モデル及び追尾アルゴリズムによるセンサ模擬は、センサ探知/追尾諸元算出アルゴリズムにおいてユーザが規定するものであり、本発明とは独立したものとする。
【００１６】
【数４】
2005114265.tif 000006
【００１７】
１６は、ステップ３２においてセンサ観測指示scm（m＝1,2）、探知/追尾諸元の属性atp（p＝1,2,…,P）及びr番目の対処機器の発動指示wcr（r＝1,2）を発動内容とする探知/追尾諸元及びその属性に対するパラメータdpq（q＝1,2,…,Q）を設定する知識ベースパラメータ設定部であり、１７は、ステップ３８において知識ベースパラメータ設定部１６で設定された上記パラメータdpqに対して、センサ探知/追尾諸元制御部からの探知/追尾諸元を更新して、パラメータとの合致判定を行い、発動内容を決定する知識ベース判定模擬部である。
なお、知識ベースのパラメータdpqは条件部と対処部より構成され、条件部には属性atp、領域daq、運動dvq等が含まれ、対処部には発動内容として属性atpの付与、センサ探知/追尾模擬制御部１４へのセンサ観測指示scm及び対処機器模擬制御部２１への対処指示wcrが含まる。知識ベース判定模擬部１７では、こららの条件部の全要素に対して、探知/追尾諸元の探知データz k,nｍ又は平滑値xk,nm(+)、及びそれらの属性atp等が満足するか否かを判定する。
【００１８】
１８は、ステップ３３において対処機器の発動に係わる操作員の判断及び操作時間等に要する発動遅延時間を設定する知識ベース発動条件設定部であり、１９は、ステップ３９及び４０において知識ベース発動条件設定部１８で設定された発動遅延時間を加味した発動時間に、知識ベース判定模擬部１７でパラメータdpqに合致した探知/追尾諸元に対する発動内容を入力して、当該探知/追尾諸元に対する発動指示wcr（r＝1,2）をその内容に従いセンサ探知/追尾模擬制御部１４又は対処機器模擬制御部２１に送出する知識ベース発動模擬部である。
【００１９】
例えば、１番目のセンサで１つ目の目標を探知し、探知/追尾諸元である探知データz k,11が式(16)によるパラメータdp1に合致した場合、２番目のセンサの観測指示sc2をセンサ探知/追尾模擬制御部１４に送出する。ここで、パラメータのdp1の条件部は領域da1、対処部はセンサ観測指示sc2である。
【００２０】
【数５】
2005114265.tif 000007
【００２１】
２番目のセンサが観測を開始して、２つの目標を探知し、各目標の探知/追尾諸元である平滑値xk,n2(+)（n=1,2）が式(17)〜(19)によるパラメータdp2に合致した場合、各目標に属性at2を付与する。ここで、パラメータのdp2の条件部は領域da2及び運動dv2、対処部は属性at2のA2,4の付与である。
【００２２】
【数６】
2005114265.tif 000008
【００２３】
２つの目標の探知/追尾諸元である平滑値xk,n2(+)（n=1,2）、及びそれらの属性at2が、式(20)〜(24)によるパラメータdpq（q=3,4）に合致した場合、双方の目標に対する１番目の対処機器への対処指示wc1及び２番目の対処機器への対処指示wc2を対処機器模擬制御部２１に送出する。
ここで、パラメータdpq（q=3,4）の条件部は属性at2、領域daq（q=3,4）及び運動dvq（q=3,4）、対処部は対処指示wcr（r=1,2）である。
【００２４】
【数７】
2005114265.tif 000009
【００２５】
２０は、ステップ３４において有効な対処機器数２個、r番目の対処機器位置wpr（r=1,2）及びユーザ規定の対処機器諸元算出アルゴリズムｈc()（c＝1,2）との対応を設定する対処機器模擬制御条件設定部であり、２１は、ステップ４１において対処機器模擬制御条件設定部２０で設定された上記条件、及び知識ベース発動模擬部１９からの対処指示wcr（r=1,2）及び各目標の探知/追尾諸元に従い対処機器諸元算出部２２にサンプリング時刻tk及び平滑値xk,n2(+)（n=1,2）を渡して式(25)に示すｈc()（c＝1,2）を実行させて、式(26)のような各目標に対する各対処機器の対処結果dan,r（n=1,2、r=1,2）を得る対処機器模擬制御部である。
なお、対処機器の模擬は対処機器諸元算出アルゴリズムにおいてユーザが規定するものであり、本発明とは独立したものとする。
【００２６】
【数８】
2005114265.tif 000010
【００２７】
２３は、ステップ４２においてパラメータdpq（q=1,2,3）の内容とそれに対応した対処機器模擬制御部２１における対処結果dan,r（n=1,2、r=1,2）を保存する対処結果記録部である。
【００２８】
なお、実施の形態１では、３つ以上の目標、３つ以上のセンサ及び３つ以上の対処機器に対しても同様に適用可能である。
【００２９】
実施の形態１によれば、評価対象の目標や戦闘システムの変更等に柔軟に対応した戦闘システムの性能評価が可能である。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、この発明を実施するための実施の形態２による知識ベースシミュレータの構成を示す図である。また、図６は、実施の形態２による知識ベースシミュレータの処理手順を示す図である。
この実施の形態２を図３に従って説明する。なお、実施の形態２は、実施の形態１がベースとなるので、ここでは、実施の形態１との差分を示す。
【００３１】
２４は、ステップ４３において知識ベースのパラメータの範囲及び更新刻みを設定する知識ベースパラメータ条件設定部であり、例えばパラメータdp3において属性at2、領域da3の距離上限値及び運動dv3の速力下限値を更新対象として式(27)〜(29)のように設定する。２５は、ステップ４４において知識ベースパラメータ条件設定部２４からのパラメータ範囲及び更新刻みに対して、第１のシミュレーション制御部２６又は後述する第２のシミュレーション制御部２９からのパラメータ更新指示に基づき更新対象のパラメータを選択してパラメータを順次更新し、知識ベース判定模擬部１７に設定する知識ベースパラメータ更新部であり、例えば、パラメータ更新指示１回につき、パラメータdp3における属性at2、領域da3の距離上限値及び運動dv3の速力下限値のいずれか１つを選択して、その更新刻み分を変更して設定する。
【００３２】
【数９】
2005114265.tif 000011
【００３３】
２６は、ステップ４５において対処機器模擬制御部２１において対処結果dan,r（n=1,2、r=1,2）の対処結果記録部２３への保存が終了した場合に、知識ベースパラメータ更新部２５にパラメータ更新指示を送り、目標位置/運動模擬制御部１１に新たに目標位置/運動諸元の発生を指示し、全てのパラメータ組合せに対する更新が終了した場合にシミュレーションを終了する第１のシミュレーション制御部である。
【００３４】
実施の形態２によれば、戦闘システムの性能を左右する指揮管制の知識ベースのパラメータを効率よく評価することが可能である。
【００３５】
実施の形態３．
図４は、この発明を実施するための実施の形態３による知識ベースシミュレータの構成を示す図である。また、図７は、実施の形態３による知識ベースシミュレータの処理手順を示す図である。
この実施の形態３を図４に従って説明する。なお、実施の形態３は、実施の形態１及び実施の形態２がベースとなるので、ここでは、実施の形態１及び実施の形態２との差分を示す。
【００３６】
２７は、ステップ４６において対処機器模擬制御部２１における対処結果dan,r（n=1,2、r=1,2）に対する戦闘システムの性能評価のための判定条件を設定する対処結果判定条件設定部であり、２８は、ステップ４８において対処結果判定条件設定部２７の設定条件に従い対処機器模擬制御部２１からの対処結果dan,rの判定を行う対処結果判定部である。例えば、２つの目標を２つの対処機器により対処する条件の場合は式(30)で、２つの目標をいずれかの対処機器で対処する条件の場合は式(31)で対処結果を判定する。
【００３７】
【数１０】
2005114265.tif 000012
【００３８】
２９は、ステップ４７及び４９は対処結果判定部２８において対処結果dan,r（n=1,2、r=1,2）が判定条件に未合致の場合に知識ベースパラメータ更新部２５に当該パラメータの更新を指示し、判定結果が合致の場合に次の更新対象パラメータへの移行を指示して、目標位置/運動模擬制御部１１に新たに目標位置/運動諸元の発生を指示し、全ての更新対象パラメータの更新が終了した場合にシミュレーションを終了する第２のシミュレーション制御部である。
【００３９】
実施の形態３によれば、戦闘システムの性能を左右する指揮管制の知識ベースのパラメータを効率よく、所望の対処結果に対して効果的に評価することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態１による知識ベースシミュレータの構成を示す図である。
【図２】この発明で模擬する運用を示す図である。
【図３】実施の形態２による知識ベースシミュレータの構成を示す図である。
【図４】実施の形態３による知識ベースシミュレータの構成を示す図である。
【図５】実施の形態１による知識ベースシミュレータの処理手順を示す図である。
【図６】実施の形態２による知識ベースシミュレータの処理手順を示す図である。
【図７】実施の形態３による知識ベースシミュレータの処理手順を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  目標位置/運動模擬条件設定部、２  目標位置/運動模擬部、
３  センサ探知/追尾模擬条件設定部、４  センサ探知/追尾模擬部、
５  指揮管制模擬条件設定部、６  指揮管制模擬部、７  対処機器模擬条件設定部、
８  対処機器模擬部、９  対処結果表示部、
１０  目標位置/運動模擬制御条件設定部、１１  目標位置/運動模擬制御部、
１２  目標位置/運動諸元算出部、１３  センサ探知/追尾模擬制御条件設定部、
１４  センサ探知/追尾模擬制御部、１５  センサ探知/追尾諸元算出部、
１６  知識ベースパラメータ設定部、１７  知識ベース判定模擬部、
１８  知識ベース発動条件設定部、１９  知識ベース発動模擬部、
２０  対処機器模擬制御条件設定部、２１  対処機器模擬制御部、
２２  対処機器諸元算出部、２３  対処結果記録部
２４  知識ベースパラメータ条件設定部、２５  知識ベースパラメータ更新部、
２６  第１のシミュレーション制御部、２７  対処結果判定条件設定部、
２８  対処結果判定部、２９  第２のシミュレーション制御部。
【図１】
2005114265.tif 000013
【図２】
2005114265.tif 000014
【図３】
2005114265.tif 000015
【図４】
2005114265.tif 000016
【図５】
2005114265.tif 000017
【図６】
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【図７】
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