一种面向决策支持的虚实映射平行仿真系统

摘要

本发明涉及一种面向决策支持的虚实映射平行仿真系统，其中，包括：物理实体信息引接处理模块接收物理实体状态信息以及行动态势信息，对各种领域信息与综合信息进行解析；实体模型按需生成与动态修正模块进行实体模型的实例化生成与动态修正调整；行动预判分析模块对当前实体模型行为态势进行超实时仿真，预测未来可能出现的态势；方案推演评估模块对多套方案进行仿真推演，分析各种决策方案的优劣；虚实映射平行仿真推演引擎模块，控制虚实映射平行仿真系统的运行与仿真时间推进；虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块为实体模型动态修正、实体行为意图预测、态势多分支仿真推演、多分支方案推演评估等提供基础库。

说明书

技术领域

本专利涉及计算机信息系统相关技术领域，特别涉及一种面向决策支持的虚实映射平行仿真系统。

背景技术

对重大复杂社会问题研判、政策评估、风险预警、应急处置等战略决策方面仍存在诸多不可控性和难以预见性风险，在各类社会治理问题上缺乏精准处理的智能化手段。政法大脑或“城市大脑”是社会治理现代化建设中的一项核心工作，提供对全局社会风险的研判能力，为政府提供全面治理管理，为社会组织提供平台支撑，为公众提供精准服务，保障社会和谐有序运转。面向决策支持的虚实映射平行仿真系统是通过与政法大脑的互联以及信息交互，构建与政法大脑平行运行的仿真镜像系统，实现实体物理世界到虚拟空间的一一映射，通过对所运行的仿真结果进行预测并反馈给政法大脑,辅助政法大脑管理者或决策者形成行动方案，为面向社会治理的决策方案制定提供必要支撑。

面向决策支持的虚实映射平行仿真系统主要面临以下2个方面的问题。

政法大脑决策者需借助人在回路对各决策方案进行评估，并且方案评估结果将可被再次输送至面向决策支持的虚实映射平行仿真系统验证。上述过程是一个对决策方案反复迭代优化的过程。

政法大脑目标采用信息化手段辅助决策者解决各类社会治理问题，治理事件具有时间敏感性。因此，面向决策支持的虚实映射平行仿真系统设计需引入时间因素，即需融入物理世界中实体的动态状态信息和行动态势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向决策支持的虚实映射平行仿真系统，用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种面向决策支持的虚实映射平行仿真系统，其中，包括：物理实体信息引接处理模块、实体模型按需生成与动态修正模块、行动预判分析模块、方案推演评估模块、虚实映射平行仿真推演引擎模块以及虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块；物理实体信息引接处理模块接收物理实体状态信息以及行动态势信息，对各种领域信息与综合信息进行解析，获取物理实体的特征信息；实体模型按需生成与动态修正模块进行实体模型的实例化生成与动态修正调整；将物理实体特征信息与仿真模型库中实体模型进行匹配与关联，对实体模型进行实例化，将实体模型加载至虚实映射平行仿真推演引擎模块；并根据实时更新的物理实体目标特征数据，进行物理实体模型在线修正；行动预判分析模块对当前实体模型行为态势进行超实时仿真，预测未来可能出现的态势，并根据虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块提供的知识库预测实体模型可能的行动计划；方案推演评估模块对多套方案进行仿真推演，分析各种决策方案的优劣；虚实映射平行仿真推演引擎模块，提供虚拟模型动态调度、过程时间推进管理、仿真进程控制管理、事件管理、数据记录管理、过程克隆管理、过程快照管理以及模型可视化管理，控制虚实映射平行仿真系统的运行与仿真时间推进；虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块为实体模型动态修正、实体行为意图预测、态势多分支仿真推演以及多分支方案推演评估提供基础库。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块包括知识库、模型库、特征库、方案库、规则库以及评估模型库。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，知识库存储实体的行为规则、行动规律以及运行状态特征，用于匹配与识别实体行为意图，支撑仿真模型的构建与态势预测。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，方案推演评估模块对政法大脑管理者或决策者下达的多套方案进行仿真推演。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，行动预判分析模块通过对实体仿真模型的超实时运行，对实体模型的行动意图以及下一步的行动计划进行推演，提供态势预测结果。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，根据实时更新的物理实体目标特征数据，进行物理实体模型在线修正，涵盖3类操作任务包括：实体模型类别修正、实体模型参数调整以及实体行为意图识别结果更新。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，物理实体信息引接处理模块将解析后的特征信息进行格式化以及分类存储，推送至实体模型按需生成与动态修正模块。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，物理实体信息引接处理模块实时接收来实体信息，判断实体信息是否与所述的虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块中虚体模型匹配，若匹配成功，依据所接收的实体实时信息，动态调整虚体模型，完成实例化过程并部署至虚实映射平行仿真推演引擎模块；若匹配不成功，创建粗粒的虚体模型，对虚体模型进行修正以趋近实体对象模型，重复上述过程直至构建逼近物理世界实体对象的虚体模型。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，行动预判分析模块进行实体模型行为意图识别、实体模型行为预测、实体模型状态预测、实体模型关联关系、行为预判结构展示；行动预判分析模块接收所述的物理实体信息引接处理模块的实体对象行动特征信息，调用所述的虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块中的特征库、知识库以及规则库，预测实体对象间关联关系、未来状态以及行动意图，构建行动态势多分支；行动预判分析模块遍历并克隆各态势分支，对与所述的虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块中的特征库、知识库以及规则库所预测结果不可行的态势分支进行剪裁，对态势分支进行收敛，预判可能的实体对象行为意图，呈现未来时刻实体的态势可能走势，为所述的方案推演评估模块输入判决信息。

根据本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的一实施例，其中，方案推演评估模块依据行动预判分析模块所产生的态势走势，进行多套决策方案制定，并将多套决策方案反馈至所述的方案推演评估模块，方案推演评估模块对所接收到的多套决策方案开展并行推演与分析评估，对方案进行多分支多决策路径推演。

本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统设计支持面向人在回路的、多分支、多轮次方案推演评估。此外，所述的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统设计融入了物理世界中实体的动态状态信息和行动态势信息要素，满足治理事件时间敏感性要求。

附图说明

图1为面向决策支持的虚实映射平行仿真系统架构图；

图2为面向决策支持的虚实映射平行仿真系统外部实体关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提出了一种面向决策支持的虚实映射平行仿真系统，给出了面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的组成结构，为开展虚实映射平行仿真系统的构建、模型修正以及基于虚实映射平行仿真系统的实体模型行为预判研究提供环境建设支撑。

面向决策支持的虚实映射平行仿真系统的总体架构共分为六个模块，分别包括物理实体信息引接处理模块、实体模型按需生成与动态修正模块、行动预判(态势)分析模块、方案推演评估模块、虚实映射平行仿真推演引擎模块、虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块。

(1)物理实体信息引接处理模块

物理实体信息引接处理模块接收物理实体状态信息、行动态势信息，对各种领域信息与综合信息进行解析，获取物理实体的特征信息。物理实体信息引接处理模块将解析后的特征信息进行格式化以及分类存储，推送至实体模型按需生成与动态修正模块。

(2)实体模型按需生成与动态修正模块

实体模型按需生成与动态修正模块主要负责实体模型的实例化生成与模型的动态修正和调整。一方面，将物理实体特征数据与仿真模型库中实体模型进行匹配与关联，对实体模型进行实例化，将实体模型加载至虚实映射平行仿真推演引擎模块。另一方面，根据实时更新的物理实体目标特征数据，进行物理实体模型在线修正，涵盖3类操作任务，包括实体模型类别修正、实体模型参数调整、实体行为意图识别结果更新。

(3)行动预判(态势)分析模块

行动预判(态势)分析模块主要负责对当前实体模型行为态势进行超实时仿真，预测未来可能出现的态势。同时，根据虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块提供的知识库预测实体模型可能的行动计划。通过对实体仿真模型的超实时运行，对实体模型的行动意图以及下一步的行动计划进行推演，为政法大脑管理者或决策者提供态势预测结果。

(4)方案推演评估模块

方案推演评估模块主要负责对政法大脑管理者或决策者下达的多套方案进行仿真推演，分析各种决策方案的优劣。同时，对临机生成的决策方案进行快速推演，为政法大脑管理者或决策者临机选择方案提供建议。与传统仿真系统中决策方案推演不同之处表现为：基于虚实映射平行仿真系统的决策方案推演主要强调与政法大脑的实时信息交互与反馈。依据当前态势进行仿真推演与评估，可同时支持在系统运行时所进行的决策方案推演。目前决策方案推演模式，主要是在线下推演(即“脱离政法大脑实际运行状态”)对决策方案进行的推演行为，基于静态、历史或非实时的数据对未来趋势进行预测，很难支持某一时间阶段决策方案推演。

(5)虚实映射平行仿真推演引擎模块

虚实映射平行仿真推演引擎模块作为驱动虚实映射平行仿真系统中各类仿真模型运行的核心部件，提供虚拟模型动态调度、过程时间推进管理、仿真进程控制管理、事件管理、数据记录管理、过程克隆管理、过程快照管理、模型可视化管理等功能，控制虚实映射平行仿真系统的运行与仿真时间推进。

(6)虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块

虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块为实体模型动态修正、实体行为意图预测、态势多分支仿真推演、多分支方案推演评估等提供基础库，包括知识库、模型库、特征库、方案库、规则库、评估模型库等等。其中，最为关键的知识库存储实体的行为规则、行动规律、运行状态特征等知识，用于匹配与识别实体行为意图等，支撑仿真模型的构建与态势预测。

如图1所示，所述的一种面向决策支持的虚实映射平行仿真系统包括物理实体信息引接处理模块、实体模型按需生成与动态修正模块、行动预判(态势)分析模块、方案推演评估模块、虚实映射平行仿真推演引擎模块、虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块。其中，虚实映射平行仿真推演引擎模块作为支撑模块，将贯穿于物理实体信息引接处理模块、实体模型按需生成与动态修正模块、行动预判(态势)分析模块、方案推演评估模块四个模块运行过程中，实现对平行仿真的过程控制管理、时统服务管理、模型调度管理、数据日志管理、过程克隆管理、模型可视化配置。

该系统主要通过以下3个步骤完成对实际政法大脑的决策支持。

步骤1对物理世界的实体信息进行收集、解析、分类存储等预处理以及对实体到虚体映射后的模型操作。所述的物理实体信息引接处理模块实时接收来自物理世界的实体信息，判断该实体对象是否与所述的虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块中虚体模型匹配。若匹配成功，依据所接收的实体实时信息，动态修正模块中对虚体模型进行加载，动态调整虚体模型，完成实例化过程并部署至所述的虚实映射平行仿真推演引擎模块。若匹配不成功，创建粗粒的虚体模型，对虚体模型进行修正以趋近实体对象模型，重复上述过程直至构建逼近物理世界实体对象的虚体模型。

步骤2面向物理世界实体的行动(态势)预判。所述的行动预判(态势)分析模块包括实体模型行为意图识别、实体模型行为预测、实体模型状态预测、实体模型关联关系、行为预判结构展示。该模块接收所述的物理实体信息引接处理模块的实体对象行动特征信息，调用所述的虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块中的特征库、知识库、规则库，预测实体对象间关联关系、未来状态、行动意图，构建行动态势多分支。此外，所述的行动预判(态势)分析模块遍历并克隆各态势分支，对与所述的虚实映射平行仿真系统运行支撑库模块中的特征库、知识库、规则库所预测结果不可行的态势分支进行剪裁，对态势分支进行收敛，预判可能的(1或者多个)实体对象行为意图，为政法大脑管理者或决策者呈现未来时刻物理世界实体的态势可能走势，为所述的方案推演评估模块输入判决信息。

步骤3面向物理世界实体的决策方案分析与反馈。该步骤3涉及政法大脑、所述的方案推演评估模块以及物理世界实体3个主体，为典型的人在回路过程，如图2所示。所述的方案推演评估模块依据所述的行动预判(态势)分析模块所产生的态势走势，推送至政法大脑。政法大脑管理者或决策者依据态势走势，进行多套决策方案制定，并将多套决策方案反馈至所述的方案推演评估模块。所述的方案推演评估模块对所接收到的多套决策方案开展并行推演与分析评估，对方案进行多分支多决策路径推演。所述的方案推演评估模块将推演结果反馈至政法大脑。政法大脑管理者或决策者可结合现有物理世界实体信息状态，依据所收到的方案推演结果再进行决策方案制定，迭代决策方案并发送至所述的方案推演评估模块，以此循环，完成随物理世界时间驱动的人在回路决策过程，从而为政法大脑管理者或决策者选择最优行动方案提供参考依据和建议。

本发明的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统设计支持面向人在回路的、多分支、多轮次方案推演评估。此外，所述的面向决策支持的虚实映射平行仿真系统设计融入了物理世界中实体的动态状态信息和行动态势信息要素，满足治理事件时间敏感性要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。