(57)【要約】【課題】  シミュレーションモデル中の判断ロジックの妥当性を定量的に評価しながらチューニングできるシミュレーションシステムを得る。【解決手段】  同一シミュレーションシナリオのもとで、同一の物理モデルを、２つの異なった判断、すなわち自律的な判断を行なう判断ロジックと、専門家等の判断とに基づいてそれぞれシミュレーションを実行し、それらの挙動を記録する。そして、これらの記録を再生し、２つの異なった判断による物理モデルの挙動の差異をパラメータ毎に定量化して、判断ロジック評価支援部１５に表示する。また、判断ロジック修正支援部１６に、判断ロジックに対するチューニング等の修正データを入力するためのＧＵＩを設け、定量的な評価に基づいて判断ロジックに対するチューニング等の正確な修正データの入力を可能にしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シミュレーション場面の状況が設定されたシミュレーションシナリオを記憶するシミュレーションシナリオ記憶手段と、
前記シミュレーション場面の状況を自律的に判断しながら指令信号を出力する判断ロジックとこの指令信号に従って動く物理モデルからなる第１のシミュレーションモデルと、
前記シミュレーションシナリオのもとで前記第１のシミュレーションモデルを動作させてシミュレーションを実行するとともに、このシミュレーション実行中における前記第１のシミュレーションモデルの挙動を逐次記録する第1のシミュレーション実行制御手段と、
前記シミュレーション場面の状況を表示するシミュレーション場面表示手段と、
このシミュレーション場面表示手段に基づいて入力される前記物理モデルに対する操縦・操作指令を受けつける操縦・操作入力手段と、
この操縦・操作入力手段に入力された前記操縦・操作指令を前記指令信号に変換して出力する変換ロジックとこの指令信号に従って動く前記物理モデルからなる第２のシミュレーションモデルと、
前記シミュレーションシナリオのもとで、前記第２のシミュレーションモデルを動作させてシミュレーションを実行するとともに、このシミュレーション実行中における前記第２のシミュレーションモデルの挙動を逐次記録する第２のシミュレーション実行制御手段と、
前記第１のシミュレーション実行制御手段及び前記第２のシミュレーション実行制御手段による記録を再生し、前記第１のシミュレーションモデルと前記第２のシミュレーションモデルとの挙動を比較するとともに両者の差異を表示する評価支援手段と、
この評価支援手段の表示結果に基づいて入力される前記判断ロジックに対する修正データを受けとって前記判断ロジックに反映する修正支援手段と
を有することを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項２】
前記第１のシミュレーションモデル内の前記判断ロジックと、前記第２のシミュレーションモデル内の前記変換ロジックとは、それぞれのシミュレーションモデル内で相互に置き換え可能なモジュール構造としたことを特徴とする請求項１に記載のシミュレーションシステム。
【請求項３】
前記操縦・操作入力手段は、グラフィカルユーザインターフェースを介して前記操縦・操作指令を受けとることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシミュレーションシステム。
【請求項４】
前記修正支援手段は、グラフィカルユーザインターフェースを介して前記判断ロジックに対する修正データを受けとることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のシミュレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装備品の開発や部隊の作戦演習などをコンピュータ上に構築したシミュレーションモデルにより行なうシミュレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
装備品の開発や部隊の作戦演習などにおいては、多様な場面を実環境で作り出して確認することは非現実的であることから、コンピュータを用いたシミュレーションが活用される。すなわち、これら場面に登場するエンティティをモデル化したシミュレーションモデルと、様々な実環境を模擬的に再現するシミュレーションシナリオとをコンピュータ上に構築しておき、それぞれのシミュレーションシナリオのもとにおけるシミュレーションモデルの挙動を記録する。そして、これらの記録を再生し、分析・評価を行なうことにより、目的の達成状況を検証する。
【０００３】
この種のシミュレーションシステムとして、何らかの意志決定を行ないながら自動的に行動する部隊であるＳＡＦ（Ｓｅｍｉ−Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｆｏｒｃｅｓ：半自動化部隊）が知られている。このＳＡＦにおいては、人間の意志決定はモデル化されており、また、航空機や車両などのエンティティも、自ら判断能力を持って行動するシミュレーションモデルとして構築される。これらの各シミュレーションモデルは、状況を自律的に判断しながら操縦・操作指令信号を出力する判断ロジックと、この操縦・操作指令信号に従って動く運動方程式である物理モデルとから構成される。
【０００４】
そして、上記したシミュレーションシステムにおいてシミュレーションが開始されると、登場する各シミュレーションモデルは、シミュレーションシナリオが進行するに従って、自身の判断ロジックによる自律的な状況判断に基づいて行動し、その経過は逐次記録され分析される。
【０００５】
このようなシミュレーションシステムを用いて装備や作戦などを適切に評価できるように構成した事例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２４３４０８号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したようなシミュレーションシステムにおいては、各シミュレーションモデルの挙動をいかに現実のエンティティに近づけて模擬させることができるかが、シミュレーション結果を検証する上で重要な要素となる。このためには、各シミュレーションモデル内において自身の行動を自律的に判断する判断ロジックの妥当性を評価する必要がある。
【０００７】
しかしながら、従来のシミュレーションシステムにおいては、これら判断ロジックの評価は、シミュレーション進行中に専門家がシミュレーションモデルの挙動を実際に見きわめることにより行なわれていた。また、このときも、専門家の判断によって運動モデルを操作した場合と比較するなど、挙動の差異についての定量的な評価は行なわれていなかった。
【０００８】
さらに、シミュレーションモデルの挙動を現実のエンティティに近づけるために判断ロジックをチューニングする場合は、オフライン的に対象の判断ロジックのみを単独に取り出して行なっていた。このため、シミュレーションに連動させながら上記したような定量的な評価に基づいた正確なチューニングが困難であった。
【０００９】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、シミュレーションモデル中の判断ロジックの妥当性を定量的に評価しながらチューニングできるシミュレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のシミュレーションシステムは、シミュレーション場面の状況が設定されたシミュレーションシナリオを記憶するシミュレーションシナリオ記憶手段と、前記シミュレーション場面の状況を自律的に判断しながら指令信号を出力する判断ロジックとこの指令信号に従って動く物理モデルからなる第１のシミュレーションモデルと、前記シミュレーションシナリオのもとで前記第１のシミュレーションモデルを動作させてシミュレーションを実行するとともに、このシミュレーション実行中における前記第１のシミュレーションモデルの挙動を逐次記録する第1のシミュレーション実行制御手段と、前記シミュレーション場面の状況を表示するシミュレーション場面表示手段と、このシミュレーション場面表示手段に基づいて入力される前記物理モデルに対する操縦・操作指令を受けつける操縦・操作入力手段と、この操縦・操作入力手段に入力された前記操縦・操作指令を前記指令信号に変換して出力する変換ロジックとこの指令信号に従って動く前記物理モデルからなる第２のシミュレーションモデルと、前記シミュレーションシナリオのもとで、前記第２のシミュレーションモデルを動作させてシミュレーションを実行するとともに、このシミュレーション実行中における前記第２のシミュレーションモデルの挙動を逐次記録する第２のシミュレーション実行制御手段と、前記第１のシミュレーション実行制御手段及び前記第２のシミュレーション実行制御手段による記録を再生し、前記第１のシミュレーションモデルと前記第２のシミュレーションモデルとの挙動を比較するとともに両者の差異を表示する評価支援手段と、この評価支援手段の表示結果に基づいて入力される前記判断ロジックに対する修正データを受けとって前記判断ロジックに反映する修正支援手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シミュレーションモデル中の判断ロジックの妥当性を定量的に評価しながらチューニングできるシミュレーションシステムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るシミュレーションシステムを実施するための最良の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明に係るシミュレーションシステムの一実施例を示す機能ブロック図である。このシミュレーションシステムは、コンピュータ１上に構築されており、記憶部２に記憶されたシミュレーションシナリオ１０、第１のシミュレーションモデルとしての自律判断モデル１１、シミュレーション場面表示手段及び操縦・操作入力手段としてのモデル操縦装置部１２、第２のシミュレーションモデルとしての専門家判断モデル１３、第１及び第２のシミュレーション実行制御手段としてのシミュレーション部１４、評価支援手段としての判断ロジック評価支援部１５、ならびに修正支援手段としての判断ロジック修正支援部１６を有している。
【００１４】
シミュレーションシナリオ１０には、シミュレーション場面の状況が時間の経過とともにあらかじめ設定されている。そして、シミュレーションが開始されると、このシミュレーションシナリオ１０は、後述するシミュレーション部１４から呼び出されてシミュレーション場面の状況を提供するとともに、モデル操縦装置部１２に表示される。
【００１５】
自律判断モデル１１は、例えば航空機や車両などのエンティティをモデル化したものであり、シミュレーションシナリオ１０から提供されるシミュレーション場面の状況を自律的に判断しながら行動するモデルである。ここで、この自律判断モデル１１は、判断ロジック１１１及び物理モデル１１２からなる。
【００１６】
判断ロジック１１１は、シミュレーションシナリオ１０から提供されるシミュレーション場面の状況を判断条件として受けとり、この状況を自律的に判断しながら物理モデル１１２を操縦・操作するための操縦・操作指令信号を出力する。また、後述する専門家判断モデル１３内の変換ロジック１３１と置き換え可能なモジュール構造としている。物理モデル１１２は、この操縦・操作指令信号に従って動く運動方程式である。
【００１７】
モデル操縦装置部１２は、グラフィカルユーザインターフェース（以下、ＧＵＩと表す）を有し、このＧＵＩを通してシミュレーションシナリオ１０に設定されたシミュレーション場面の状況をグラフィカルに表示するとともに、この表示に基づいて行なわれる例えば専門家等の操縦・操作員による物理モデル１１２の操縦・操作指令を受けつける。そして、受けつけたこの操縦・操作指令を専門家判断モデル１３に送出する。
【００１８】
専門家判断モデル１３は、自律判断モデル１１と同様に、航空機や車両などのエンティティをモデル化したものであり、モデル操縦装置部１２から送られてくる例えば専門家の判断による操縦・操作指令に従って行動するモデルである。ここで、この専門家判断モデル１３は、変換ロジック１３１及び物理モデル１１２からなる。
【００１９】
変換ロジック１３１は、モデル操縦装置部１２から送られてくる操縦・操作指令を受けとり、これを物理モデル１１２を操縦・操作するための操縦・操作指令信号に変換し、物理モデル１１２に出力する。また、出力される操縦・操作指令信号も、判断ロジック１１１と同一のインターフェースとするとともに、前述の自律判断モデル１１内の判断ロジック１１１と置き換え可能なモジュール構造としている。物理モデル１１２は、この変換ロジック１３１からの操縦・操作指令信号にも従って動作する運動方程式である。
【００２０】
シミュレーション部１４は、シミュレーションを実行するとともに、実行中におけるシミュレーションモデルの挙動を記録する。ここで、このシミュレーション部１４は、シミュレーション実行制御部１４１及びシミュレーション記録部１４２を有している。
【００２１】
シミュレーション実行制御部１４１は、シミュレーションシナリオ１０を呼び出し、このシナリオに設定されたシミュレーション場面のもとで自律判断モデル１１を動作させ、その挙動をシミュレーション記録部１４２に逐次記録する。また、シミュレーション実行制御部１４１は、モデル操作装置部１２からの操縦・操作指令に基づいて専門家判断モデル１３を動作させ、その挙動をシミュレーション記録部１４２に逐次記録する。シミュレーション記録部１４２には、シミュレーション実行中のこれらシミュレーションモデルの挙動が再生可能な形で逐次記録される。記録される内容は、航空機や車両などをモデル化したものであれば、例えば時刻毎の変位、速度、加速度、動作等のパラメータである。
【００２２】
判断ロジック評価支援部１５は、シミュレーション部１４内のシミュレーション記録部１４２に記録された、自律判断モデル１１及び専門家判断モデル１３の挙動の記録をともに再生してこれら両モデルの挙動の差異等を比較し、評価結果として表示する。
【００２３】
判断ロジック修正支援部１６はＧＵＩを有し、判断ロジック評価支援部１５に表示される評価結果に基づいて評価者等の操作員により入力される判断ロジック１１１に対する修正データをＧＵＩ経由で受けとる。そして、この修正データを判断ロジック１１１の該当部分に反映する。
【００２４】
次に、上述のように構成された本発明に係るシミュレーションシステムの動作を、上述した図１、ならびに図２乃至図４のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では、はじめに自律判断モデルによりシミュレーションを実行する場合、次に専門家判断モデルによりシミュレーションを実行する場合、そして、これら両モデルによるシミュレーションの評価結果に基づいて自律判断モデル内の判断ロジックを修正する場合について、それぞれ説明する。
【００２５】
まず、自律判断モデルによりシミュレーションを実行する場合を説明する。図２は、本発明に係るシミュレーションシステムにおいて自律判断モデル１１によりシミュレーションを実行する場合の動作を説明するフローチャートである。
【００２６】
図２において、シミュレーションが開始されると、コンピュータ１上でシミュレーション部１４内のシミュレーション実行制御部１４１の制御により、記憶部２からシミュレーションシナリオ１０が読み込まれる（ＳＴ２１）。シミュレーションシナリオ１０にはシミュレーション場面の種々の状況が時間の経過とともに設定されており、これらシミュレーション場面の状況は、自律判断モデル１１に送られる（ＳＴ２２）。
【００２７】
自律判断モデル１１ではこのシミュレーション場面の状況を受けとる。そして、これを判断条件として内部の判断ロジック１１１において自己のとるべき行動を自律的に判断する（ＳＴ２３）。判断結果は、運動方程式で表現される物理モデル１１２を運動させるための操縦・操作指令信号として物理モデル１１２に送られる。すなわち、この操縦・操作指令信号をＺ１とすると、Ｚ１は式（１）のように表わされる（ＳＴ２４）。
【００２８】
Ｚ１＝ｇ（判断条件、自律的な判断）    ・・・（１）
物理モデル１１２では、この操縦・操作指令信号を運動方程式に適用し、その運動を計算する。すなわち、Ｚ１に基づく物理モデル１１２の挙動をＭ１とすると、Ｍ１は式（２）のように表わされ、この計算結果に従って自律判断モデル１１が挙動する（ＳＴ２５）。
【００２９】
Ｍ１＝ｆ（Ｚ１）＝ｆ（ｇ（判断条件、自律的な判断））・・・（２）
このような自律判断モデル１１の挙動は、シミュレーションの進行にあわせてシミュレーション部１４内のシミュレーション記録部１４２に通知され、例えば、自律判断モデル１１の時刻毎の変位、速度、加速度、動作等が時系列に記録される（ＳＴ２６）。そして、シミュレーション終了が指示されるまで、上述した各ステップの動作を繰り返す（ＳＴ２７）。
【００３０】
次に、専門家判断モデルによりシミュレーションを実行する場合を説明する。図３は、本発明に係るシミュレーションシステムにおいて専門家モデル１３によりシミュレーションを実行する場合の動作を説明するフローチャートである。
【００３１】
図３において、シミュレーションが開始されると、コンピュータ１上でシミュレーション部１４内のシミュレーション実行制御部１４１の制御により、記憶部２からシミュレーションシナリオ１０が読み込まれる（ＳＴ３１）。読み込まれたシミュレーションシナリオ１０は、モデル操縦装置部１２に送られ、シミュレーション場面の状況がモデル操縦装置部１２に判断条件としてグラフィカルに表示される（ＳＴ３２）。
【００３２】
この表示に基づいて、例えば専門家等が自身の判断に基づいて物理モデル１１２挙動させるための操縦・操作指令をモデル操縦装置部１２に入力する。入力された操縦・操作指令は、モデル操縦装置部１２から専門家モデル１３に送られる（ＳＴ３３）。
【００３３】
専門家判断モデル１３ではこの操縦・操作指令を受けとって、内部の変換ロジック１３１において操縦・操作指令信号に変換する（ＳＴ３４）。変換後の信号は、物理モデル１１２を運動させるための操縦・操作指令信号として物理モデル１１２に送られる。すなわち、この操縦・操作指令信号をＺ２とすると、Ｚ２は式（３）のように表わされる（ＳＴ３５）。
【００３４】
Ｚ２＝ｈ（判断条件、専門家の判断）    ・・・（３）
物理モデル１１２では、この操縦・操作指令信号を運動方程式に適用し、その運動を計算する。すなわち、Ｚ２に基づく物理モデル１１２の挙動をＭ２とすると、Ｍ２は式（４）のように表わされ、この計算結果に従って専門家モデル１３が挙動する（ＳＴ３６）。
【００３５】
Ｍ２＝ｆ（Ｚ２）＝ｆ（ｈ（判断条件、専門家の判断））・・・（４）
このような専門家判断モデル１３の挙動は、シミュレーションの進行に同期してシミュレーション部１４内のシミュレーション記録部１４２に通知され、時系列に記録される（ＳＴ３７）。そして、シミュレーションの終了が指示されるまで、上述した各ステップの動作を繰り返す（ＳＴ３８）。
【００３６】
次に、これら両モデルによるシミュレーションの評価結果に基づいて自律判断モデル内の判断ロジックを修正する場合の動作を説明する。図４は、本発明に係るシミュレーションシステムにおいて、自律判断モデル１１及び専門家モデル１３によるシミュレーションの評価結果に基づいて自律判断モデル１１内の判断ロジック１１１を修正する場合の動作を説明するフローチャートである。
【００３７】
この動作が開始されると、まず、シミュレーション部１４内のシミュレーション記録部１４２から、自律判断モデル１１によりシミュレーションを実行した場合の記録が時系列に呼び出される。呼び出された記録は、判断ロジック評価支援部１５で再生され、シミュレーションシナリオ１０のもとでの自律判断モデル１１の挙動が表示される（ＳＴ４１）。
【００３８】
これに続けて、専門家判断モデル１３によりシミュレーションを実行した場合の記録も同様に呼び出されて再生される。そして、シミュレーションシナリオ１０のもとでの専門家判断モデル１３の挙動が、判断ロジック評価支援部１５に表示される（ＳＴ４２）。
【００３９】
これら再生された２つのシミュレーション結果は、同一のシミュレーションシナリオ１０のもとで、同一の物理モデル１１２を、それぞれ異なる判断に基づいて動作させたものである。ここで、異なる判断とは、自律判断モデル１１の場合は判断ロジック１１１、一方、専門家判断モデル１３の場合はモデル操縦装置部１２から入力される専門家等の判断によるものである。従って、その結果の差異は、これら両者の判断の差異を反映したものとなる。判断ロジック評価支援部１５では、評価結果としてこれら２つのシミュレーション結果を比較してその差異をパラメータ毎に定量化する。そして、その結果をグラフィカルに表示し、評価者等の操作員に通知する（ＳＴ４３）。
【００４０】
この評価結果に基づいて、評価者等の操作員が判断ロジック１１１の自律的な判断に対する妥当性を評定し、チューニング等の修正が必要と判定した場合には、必要な修正データが評価者等の操作員により判断ロジック修正支援部１６に入力される。判断ロジック修正支援部１６は、この修正データをＧＵＩを通して受けつける（ＳＴ４４）。
【００４１】
さらに、判断ロジック修正支援部１６は、修正データを判断ロジック１１１の該当部分に反映する。そして、判断ロジック１１１に必要な修正が加えられる（ＳＴ４５）。
【００４２】
以上説明したように、本実施例においては、同一シミュレーションシナリオのもとで、同一の物理モデルを、２つの異なった判断、すなわち自律的な判断を行なう判断ロジックと、専門家等の判断とに基づいてそれぞれシミュレーションを実行し、そのときの物理モデルの挙動を記録している。そして、これらの記録を再生し、２つの異なった判断による物理モデルの挙動の差異をパラメータ毎に定量化して判断ロジック評価支援部１５に表示している。これにより、シミュレーションモデル中において自律的な判断を行なう判断ロジックの妥当性を、他の判断による場合、とりわけ専門家等による判断による場合と定量的に比較して評価することができる。
【００４３】
また、判断ロジック修正支援部１６に、判断ロジックに対するチューニング等の修正データを入力するためのＧＵＩを設け、上記の定量的な評価に基づいて判断ロジックに対するチューニング等の正確な修正データの入力を可能にしている。これにより、シミュレーションと連動して判断ロジックのチューニングを容易に行なうことができる。
【００４４】
なお、以上説明した実施例においては、図４における２つのシミュレーションモデルの挙動の記録を再生する際に、自律判断モデルを先とし（ＳＴ４１）、専門家判断モデルを後としているが（ＳＴ４２）、これらの順序を入れ替えて、専門家判断モデルを先とし、自律判断モデルを後として構成してもよい。また、両モデルの記録を同時に再生して表示するなど、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るシミュレーションシステムの一実施例を示す機能ブロック図。
【図２】自律判断モデルによりシミュレーションを実行する場合の動作を説明するフローチャート。
【図３】専門家モデルによりシミュレーションを実行する場合の動作を説明するフローチャート。
【図４】自律判断モデル及び専門家モデルによるシミュレーションの評価結果に基づいて自律判断モデル内の判断ロジックを修正する場合の動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１  コンピュータ
２  記憶部
１０  シミュレーションシナリオ
１１  自律判断モデル
１２  モデル操縦装置部
１３  専門家判断モデル
１４  シミュレーション部
１５  判断ロジック評価支援部
１６  判断ロジック修正支援部
１１１  判断ロジック
１１２  物理モデル
１３１  変換ロジック
１４１  シミュレーション実行制御部
１４２  シミュレーション記録部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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