用于仿真的时空冲突消解方法及装置与流程

本发明涉及模拟训练仿真推演，尤其涉及一种用于仿真的时空冲突消解方法及装置。

背景技术：

1、分布式仿真推演系统中，仿真实体模型部署于多个网络互联的计算节点上并行解算，各节点通过高层体系结构（high level architecture，hla）或分布式交互仿真（distributed interactive simulation，dis）等中间件进行状态同步与信息交互。在此架构下，各节点独立维护局部仿真时钟与实体状态，当不同节点上的实体在同一仿真时间占用相同物理空间时即产生时空冲突，需通过跨节点状态同步进行检测与处理。

2、针对分布式仿真中的时空冲突问题，现有技术主要从两个方向展开研究。一方面，在单机/集中式仿真冲突检测方面，已有方法通过构建时间有向图、空间有向链表等模型对任务计划进行时间与空间的静态冲突检测。另一方面，在分布式仿真时间管理方面，保守同步算法通过空消息和前瞻量机制避免因果违例，乐观同步算法（如时间弯曲法）允许因果违例发生后执行回滚修复，这些方法主要用于保障各节点逻辑时间推进的因果正确性。此外，在特定应用领域，已有基于数字孪生的仿真推演方法通过构建虚拟映射对运行态势进行模拟评估。

3、然而，现有分布式仿真同步方法存在逻辑时间一致性的问题，未与实体的空间属性及领域冲突消解策略进行深度集成；而传统的冲突检测方法多面向集中式环境，直接迁移至分布式环境时，因频繁的跨节点状态同步会产生巨大的网络开销与延迟。因此，在军事推演等对时空一致性要求极高的分布式仿真场景中，亟需一种能够协同管理逻辑时间与物理空间、智能预判与消解时空冲突的方法，以实现模拟训练仿真推演的真实、准确与高效。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种用于仿真的时空冲突消解方法及装置，通过推演前的实体部署优化和推演过程中的动态冲突预测和协调解决分布式仿真过程中的时空一致性问题，以解决现有分布式仿真同步方法逻辑时间的一致性问题，未与实体的空间属性及领域冲突消解策略进行深度集成，以及传统的冲突检测方法多面向集中式环境，直接迁移至分布式环境时，因频繁的跨节点状态同步会产生巨大的网络开销与延迟问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种用于仿真的时空冲突消解方法，包括：推演前准备阶段和仿真推演阶段；

3、推演前准备阶段：获取任务行动计划数据，提取各仿真实体的任务执行信息，基于所述任务执行信息，构建表征仿真实体间潜在冲突关系的冲突关系图；根据所述冲突关系图生成冲突簇信息，其中，每个冲突簇包含存在潜在冲突关联的仿真实体集合；基于所述冲突簇信息，将仿真实体部署问题建模为图划分优化问题，并对所述冲突关系图进行划分，使得具有潜在冲突关系的仿真实体优先划分至同一计算节点，生成部署方案；按照所述部署方案将各仿真实体部署至对应的分布式计算节点，并在各计算节点初始化本地冲突协调器；

4、仿真推演阶段：各计算节点按仿真步长推进，对部署于各计算节点的仿真实体进行状态解算；当前仿真实体状态更新后，根据所述冲突簇信息获取与所述当前仿真实体属于同一冲突簇的潜在冲突实体集合；对所述潜在冲突实体集合中的实体进行冲突判定，其中，位于同一计算节点的实体采用本地精确检测方式进行判定，位于其他计算节点的实体采用基于状态预测的远程检测方式进行判定。

5、第二方面，本发明实施例提供了一种用于仿真的时空冲突消解装置，包括：

6、构建模块，用于获取任务行动计划数据，提取各仿真实体的任务执行信息，基于所述任务执行信息，构建表征仿真实体间潜在冲突关系的冲突关系图；

7、处理模块，用于根据所述冲突关系图生成冲突簇信息，其中，每个冲突簇包含存在潜在冲突关联的仿真实体集合；以及基于所述冲突簇信息，将仿真实体部署问题建模为图划分优化问题，并对所述冲突关系图进行划分，使得具有潜在冲突关系的仿真实体优先划分至同一计算节点，生成部署方案；

8、初始化模块，用于按照所述部署方案将各仿真实体部署至对应的分布式计算节点，并在各计算节点初始化本地冲突协调器；

9、计算模块，设置于各计算节点，用于按仿真步长推进，对部署于各计算节点的仿真实体进行状态解算；

10、获取模块，设置于各计算节点，用于当前仿真实体状态更新后，根据所述冲突簇信息获取与所述当前仿真实体属于同一冲突簇的潜在冲突实体集合；

11、判定模块，设置于各计算节点，用于对所述潜在冲突实体集合中的实体进行冲突判定，其中，位于同一计算节点的实体采用本地精确检测方式进行判定，位于其他计算节点的实体采用基于状态预测的远程检测方式进行判定。

12、本发明实施例提供一种用于仿真的时空冲突消解方法及装置，通过获取训练任务行动计划数据，提取各仿真实体的任务执行信息，基于所述任务执行信息，构建表征仿真实体间潜在冲突关系的冲突关系图；根据所述冲突关系图生成冲突簇信息，其中，每个冲突簇包含存在潜在冲突关联的仿真实体集合；基于所述冲突簇信息，将仿真实体部署问题建模为图划分优化问题，并对所述冲突关系图进行划分，使得具有潜在冲突关系的仿真实体优先划分至同一计算节点，生成部署方案；按照所述部署方案将各仿真实体部署至对应的分布式计算节点，并在各计算节点初始化本地冲突协调器；本发明实施例针对现有分布式仿真算法仅管控逻辑时间、缺少空间维度协同，以及集中式冲突检测迁移分布式后网络开销巨大的问题，本阶段依托任务计划静态分析完成冲突预识别与实体优化部署。通过构建时空包络、冲突关系图划分冲突簇，再以图划分优化把高冲突关联实体集中部署至同一计算节点，从源头将大部分潜在时空冲突转化为节点本地冲突，大幅削减仿真运行阶段跨节点实体同步、远程协商的网络流量与传输延迟；同时将实体空间属性、空域管制等领域冲突规则前置融入静态建模，弥补传统同步算法时空割裂的缺陷，搭配本地冲突协调器完成标准化冲突处理组件初始化，兼顾各节点负载均衡，从部署层面同步解决时序一致性与空间冲突管控双重需求。

13、通过各计算节点按仿真步长推进，对部署于各计算节点的仿真实体进行状态解算；当前仿真实体状态更新后，根据所述冲突簇信息获取与所述当前仿真实体属于同一冲突簇的潜在冲突实体集合；对所述潜在冲突实体集合中的实体进行冲突判定，其中，位于同一计算节点的实体采用本地精确检测方式进行判定，位于其他计算节点的实体采用基于状态预测的远程检测方式进行判定。本阶段采用分层差异化冲突判定机制，复用前置生成的冲突簇信息快速筛选待检测实体，摒弃全局轮询检测，降低实时计算损耗；本地实体采用高精度几何检测保障冲突判定准确，远程实体依托轨迹预测仅在预判存在冲突风险时发起跨节点协调请求，避免无意义频繁同步。完整融合实体实时空间状态与行业冲突消解策略动态协商避让方案，实现逻辑时间同步、实体空间冲突消解深度集成，在保障推演真实性的前提下，大幅提升大规模分布式仿真的实时运行性能。

1.一种用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，包括：推演前准备阶段和仿真推演阶段；

2.根据权利要求1所述的用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，基于所述任务执行信息，构建表征仿真实体间潜在冲突关系的冲突关系图，包括：

3.根据权利要求2所述的用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，所述任务执行信息包括每个仿真实体的标识、路径点序列、各路径点预计到达时间以及任务链；

4.根据权利要求3所述的用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，基于所述任务执行信息，构建表征仿真实体间潜在冲突关系的冲突关系图，包括：

5.根据权利要求4所述的用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，所述任务执行信息还包括每个仿真实体的物理半径、安全余量以及最大速度；

6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，所述本地冲突协调器为基于离散事件系统规范的原子模型，维护本计算节点所辖仿真实体列表及冲突簇信息，通过内部事件触发冲突检测，通过外部事件响应仿真实体状态更新及远程协调请求；

7.根据权利要求6所述的用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，所述本地冲突协调器的内部事件触发流程包括：

8.根据权利要求7所述的用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，所述基于状态预测的远程检测方式包括：

9.根据权利要求8所述的用于仿真的时空冲突消解方法，其特征在于，还包括：当远程冲突预测出现误差时，若所述远程实体对应的其他计算节点验证发现冲突未实际发生，则向本地计算节点发送否定响应，本地计算节点据此取消对应的协调请求；若本地计算节点在收到协商结果前已推进了仿真时间，则对受影响的仿真实体进行局部状态微调。

10.一种用于仿真的时空冲突消解装置，其特征在于，包括：