基于三维有限状态机的作战试验设计方法

江 莲，王 鑫

（海军92337部队，辽宁 大连 116023）

摘 要:针对大型复杂装备作战试验设计中按照整个作战过程的时间顺序进行分组，分组试验合成效率低的问题，本文提出一种基于三维有限状态机的试验设计方法，考虑了时间、逻辑、认知三个维度的约束条件，能够真实体现作战过程中的行为时间、战法规则、作战策略，满足了作战试验设计的需求。在工程实现上，建立了试验方案生成框架，保证了分组试验的合成效率，同时提高了试验的可操作性。以体系协同搜反潜为例进行试验设计，实例证明，方法充分体现了行为的时间效应、兵力对抗行为逻辑、多种作战策略，明显提升了试验效率。

关键词:有限状态机；试验设计；作战试验

0 引言

当前试验设计领域，大多采用正交设计等经典方法，采用析因、正交、列链表、超立方等方法^[1]，可以得出多因素影响试验的整体解决方案，但应用于作战试验设计中具有一定的局限性，主要表现在两个方面：一是作战试验具有很强的时间相关性，传统方法^[2-6]将整个试验拆分成多个试验单独进行设计，无法保证多个试验合成之后的效果，难以满足作战影响因素与作战效果之间在时间顺序上的因果关系；二是外场试验影响因素难以控制，不可能实施所有试验方案，真正的作战试验只能在大量设计方案中优选出代表性的方案进行试验，因此试验资源的利用效率是作战试验设计需要考虑的重点问题。现有试验设计技术在降低外场试验样本量要求方面仍然不能满足实际需求^[7]~[14]难以在工程上实践应用。

结果受伤学生的家长赶过来，二话不说就给了他一巴掌，那个家长怒骂说肯定是他不好好牵牛把那学生给弄伤的，要是有什么问题要他偿命。

针对上述问题，提出一种三维有限状态机试验设计方法，通过定义行为-时间函数，集成行为逻辑规则，作战策略认知分析等步骤，建立三维聚合框架；根据作战进程中行为的时间、逻辑、认知维度关联性，聚合以多层级链路为架构的试验过程，给出仿真试验方案。与现有正交实验设计技术相比，克服时序分组试验的综合集成率低、无法体现兵力对抗行为逻辑、难以体现多种作战策略等缺点。

1 基于三维有限状态机的作战试验设计方法

舰船装备作战试验设计需要在时间、逻辑、认知维度内探索三类不同的问题，给出相应的解决方案。在时间维度内，各兵力的行为可以按照时间顺序进行规划，体现行为的时间效应，即行为是时间的函数。在逻辑维度内，各兵力的行为之间具有多种规则，可形成不同的逻辑顺序，即行为之间存在逻辑关系。在认知维度内，按照不同的认知层次，可以划分不同的作战策略。

复杂系统可视为多种分系统或单元的不同行为在时间、逻辑、认知维度上的有机关联，根据三维空间内变量之间的约束条件，可判断试验空间内存在可优化的方案，使试验的效果达到目标极值。因此，试验设计的关键在于设计并组成复杂系统中各单元的行为链路，使试验方案科学可行并且能够反映试验的时间、规则、策略等特性。基于三维有限状态机的作战试验设计方法的具体步骤如下：

目前已经标注完的语料共有100篇,其中地震、火灾、交通事故、恐怖袭击和食物中毒各20篇.这是第一期的标注,旨在确定标注流程和规范,对其中的指代进行了统计分析,在以后的工作中,会进一步基于CEC的剩余部分进行标注,并继续扩大.

（1）分析操作流程，按照时间限制条件连接试验中各单元的行为，建立行为的时序集。在时间维度内，时序集是各作战行为的时间约束条件，行为可以根据时序集内的条件建立连接，形成行为串行结构，如图1所示。

（2）分析行为规则，按照逻辑关系定义多种不同行为连接条件下的规则，建立行为规则集。在逻辑维内，规则集是各种作战行为之间互为前提、互为因果的约束条件，按照作战常识定义规则集，如图2所示，将行为的串行结构通过规则连接在一起，形成以二维网络为结构的行为通路。

图1 时序集结构图

Fig.1 Time series aggregation structure

图2 规则集结构图

Fig.2 Rules aggregation structure

（3）分析系统的行为策略，按照认知层次制定多种策略，建立行为策略集；在认知维内，策略集是对作战意图整体认知的约束条件，每个作战策略可以用一个或几个二维行为通路来表达，如图3所示，按照对作战的理解与认知约束条件，将不同的作战行为通路组合，集成三维行为链路。

前些日子，那天是十月二十九号，我从二十米桥下路过，目睹了那起车祸。从那辆奥迪车撞人，到逃跑，也就一分钟的事。那个被撞的是一个六十多岁的女人，我以为她当场就死了，没想到等我从她身边走过时，我看见她的手动了一下。再去看，我吓了一跳，她居然在看我。因为害怕，我没有停下脚步，而是越走越快，后来几乎小跑起来。走到盐业公司，我又看到了那辆奥迪车。那辆车靠马路旁停着，一个男人从车窗探出头来，见我走过来，那个男人打开车门下了车，然后他掏出烟来叫我抽，但我没接他的烟。他独自点上烟，抽了一口，才说，你刚才都看到什么了？

（4）按照时间-逻辑-认知三维架构，输出试验设计文件，如图4所示。

图3 策略集结构图

Fig.3 Strategys aggregation structure

图4 三维架构图

Fig.4 Three-dimensional architecture

2 三维有限状态机实现方法

2.1 概念模型

三维有限状态机的概念模型为五元组形式

（1）

其中是各单元行为的集合；E是试验过程中系统行为的有限状态集合；f₀是试验的起始状态，标识系统行为的开始；f_t是试验的终止状态，标识系统行为的结束。是一个从空间到的映射函数，与传统二维有限状态机^[15]~[17]不同，三维有限状态机包含三个映射函数，即在时间维、逻辑维、认知维内三类约束条件，形成三个子函数

（2）

（3）

（4）

对于作战过程可采取行为的数量是一定的，是各单元行为的集合，为有限状态集。映射函数相当于作战规则下输入行为到输出行为的严格对应关系，映射函数不变条件下，行为与行为之间的连接具有某种约束，即有些行为到行为的链路不能满足实际作战要求。因此，映射函数将简单排列组合得出的行为链路中不符合作战规则的行为链路排除在外，只保留了满足映射规则的行为链路，从而实现了作战行为有机聚合。

2.2 仿真步骤

enum Strategy_permit

第一组5个风叶第一层焊道焊完后，开始焊接该组位置对称组焊缝，同样焊完第一层焊道后依次焊接剩余两组焊缝，直至完成所有焊缝的打底焊。打底焊结束后进行风扇尺寸复检，根据检查结果调整下一步的焊接顺序，原则上仍采用圆周对称焊接的方式将所有焊缝焊接至图纸要求焊角尺寸，最后再进行尺寸校检，保证后续有充足加工量后转下一道工序进行圆角打磨。

初中和高中是两个不同层次的学习阶段，所以不管是知识的容量，还是知识的难度上都有着很大的不同，所以在教学目标以及对学生的要求上也存在着巨大的不同，需要教师结合具体的教学实际来开展地理教学。但是，在实际教学中，由于初高中地理教学的相对独立性，导致初高中地理知识衔接不上的问题也渐渐显现出来，导致学生学习跟不上，学习成绩下滑严重。因此，地理教师在教学过程中都要注意到衔接教学的问题，制订正确的教学目标，不断优化地理教学的过程。

图5 行为聚合框架图

Fig.5 Behavior aggregation framework

（5）从开始行为到终止行为之间的多个弧线及节点组成行为聚合框架图。

2.3 克氏原螯虾冷冻过程中氨基酸成分变化 克氏原螯虾冷冻过程中氨基酸成分分析结果见表3。由表3可以看出，新鲜克氏原螯虾的氨基酸总量高达10 035 mg/100 g，而常规冷冻与液体冷冻介质急冻克氏原螯虾样品氨基酸总量较少，分别为11.14与11.11 mg/100 g。其中6种呈味氨基酸Glu、Asp、Phe、Ala、Gly和Tyr的总量在常规冷冻与液体冷冻介质急冻克氏原螯虾样品中分别为2.87与3.14 mg/100 g，液体冷冻介质急冻克氏原螯虾样品中呈味氨基酸含量较高。

（2）在开始行为和终止行为中间，定义多个中间状态，行为之间可发生状态转移；

（3）采用弧线连接各个行为，为每次行为分支选择和行为状态转换提供通路；

（4）根据现有行为之间的约束条件，包含时间、逻辑、认知三个维度内的约束条件，标定从上一行为到下一行为连接弧线上的条件；

（1）采用基于进程的架构，定义最初的开始行为和终止行为；

执行上述步骤，如果一条行为链路能够从开始状态经过多个中间行为走到终止状态，则该行为链路符合实际作战规则，可以作为试验备选方案，反之则不能。

2.3 代码实现

仿真步骤一及步骤二主要是对状态的定义，采用枚举法实现，代码如下：

就技法本身的来看，指头画的特点与其适宜的题材以及所面对的观众是相互统一而成体系的。“指墨画乃大写意粗放之画种，故宜解衣磅礴，以乱头粗服之法为之。为此，指画题材亦以粗犷、简古者为宜，并宜作大幅巨幛。倘若以册页斗方作纤细精工之画，则无由得指画之独特意趣。”[12]58

文物的历史文化价值决定着文物工作的方向，即文物工作要始终坚持为人民服务、为社会主义服务的方向。要实现这个工作方向，就要做到始终坚持为人民服务，就要采取人民群众喜闻乐见的形式讲好中国文物的故事，宣传、武装我们的群众；始终坚持为社会主义服务的方向，就是要充分揭示文物的历史文化内涵，运用传统及新兴的媒体，弘扬主旋律，传播正能量。

enum Permit

{

Time_permit ,

Rule_permit ,

Strategy_permit

Strategy_permit _S_i

}

enum Time_permit

综上所述，对股骨中下段骨折患者，术后早期应用IK膝关节牵伸康复系统进行静态进展性牵伸可以明显改善患者下肢疼痛和膝关节主动关节活动度，提高患者膝关节功能活动，并且不增加骨不连的风险，具有良好的临床疗效及安全性，在临床治疗中值得进一步推广。

{

对于步骤三中的连接弧线可以看成是条件跳转，在实现之前需要先对条件进行分类定义，代码如下：

Time_permit_T_i

}

enum Rule_permit

{

Rule_permit_R_i

}

根据行为与行为之间的时间、规则、策略关联，构建行为聚合框架图，聚合作战行为链路。由于行为在三维空间内的连接存在组合爆炸问题，因此，需构建聚合框架用于试验方案筛选，把不符合现实行为逻辑的错误链路剔除，聚合出具有实际意义的链路。仿真过程分为以下5个步骤，如图5所示。

目前，全球100多个国家和国际组织积极支持和参与“一带一路”建设，联合国大会、联合国安理会等重要决议也纳入“一带一路”建设内容。为了更好地推进“一带一路”建设，搭建“民心相通”的桥梁，必然要求推进志愿服务国际化。目前志愿服务国际化有三种形式载体：政府间交往、企业志愿服务、个人志愿服务，志愿者们通过这三种形式为各国家地区的交流活动、教育、医疗、社会管理等提供国际化的志愿服务。“一带一路”倡议的发展无疑是一个强大的助推器，助推了参与“一带一路”沿线各国家在科学、教育、文化、卫生、民间交往等各领域的广泛合作，为中国志愿服务国际化发展赢得新机遇。

{

目前，GLP-1对β细胞的保护作用已经得到证实。其对β细胞的保护作用，主要是在促进β细胞增殖、诱导β细胞再生以及抑制β细胞消亡等方面发挥其作用。GLP-1对β细胞的保护作用机制尚未十分清楚，可能与以下几个方面的因素有关：①GLP-1受体激活后主要通过T细胞核因子或β连锁蛋白所依赖的Wnt信号系统，调节β细胞增殖和胰岛素生成的关键因子，从而刺激β细胞的增殖，促进β细胞的生存；②在体外β细胞系，GLP-1受体的激活能够保护β细胞细胞功能，免受各种损伤因素的影响。此外，有多种证据表明GLP-1可以诱导胰腺细胞、小肠表皮细胞以及胰腺中胰岛来源的前体细胞分化成为β细胞或具有分泌胰岛素功能的细胞[9]。

燕山大峡谷休闲旅游带规划范围为丰宁西南地区，一直延伸到坝上大滩镇。综合考虑燕山大峡谷不同地段的微观地质地貌特征，沿途地形与乡村文化特征，打造峡谷文化景观带，形成以峡谷文化为龙头，融汇峡谷生态、峡谷物产、峡谷温泉、峡谷摄影、峡谷写生等，将峡谷文化、休闲文化、民俗文化为一身，集观光、休闲、文化体验等多功能为一体的综合旅游景区。形成以峡谷为轴，带动丰宁西南地区乡村旅游发展的旅游开发构想。

}

分析作战行为约束条件，确定行为约束条件所属的维度类型；在该维度内匹配条件值，找出所有符合要求的行为，假设存在n个行为，逐一判断其是否符合行为的上下文条件；如果符合就转到下一阶段行为的定位和匹配，如果不符合就继续进行模式识别；直至找到模式匹配的行为链路，或遇到行为结束。采用Switch语句实现步骤四及步骤五，代码如下：

void 3DFSM::link(Input input)

3 实例

3.1 建立三维有限状态机

以体系协同搜反潜作战试验为例，说明试验设计方法。列举体系协同搜反潜任务中所有行为，分析时间、逻辑、认知三个维度内的行为约束条件，如图6所示。

3.1.1 行为时序分析

综合分析体系协同搜反潜作战过程的时间约束条件，由于武器装备航路规划的有效性随时间增加而迅速降低，超出时间航路无效，攻击行为失败。因此如果采用发现即攻击战法，引导时间不能超过武器装备的时限要求。

3.1.2 行为规则分析

体系协同搜反潜作战行为规则与一般作战原则差异不大，主要区别在于引导后的行为选择上，在引导、搜索、攻击、防御行为中，比较各种行为互为前提的可能，得出7项行为规则如下：引导后搜索、搜索未发现后扩大范围继续搜索、搜索后紧急攻击、防御后应急攻击、攻击后迅速转入防御、攻击后发起二次攻击、搜索发现目标后转入防御。

3.1.3 作战策略分析

体系协同搜反潜作战策略分为以下两种：一是攻击主导的作战策略，探索平台发现目标后武器平台给予快速打击，并且在短时间内发起二次攻击，实现迅速消灭作战对手的目的；二是防御主导的作战策略，发现目标后随即转入进一步缩小范围精确搜索并转入防御状态。

3.2 试验方案生成

应用基于三维有限状态机的试验设计方法，绘制行为聚合框架图，见图7，根据聚合框架生成试验方案见表1。该试验方案共包含13次试验，根据实际作战试验需求对试验项目合理性、可操性进行分析，所有试验均满足要求。

图6 体系协同搜反潜三维解决范式

Fig.6 Systerm of multi-unit to cooperative search submarine of three-dimensional solution

图7 作战链路聚合框架图

Fig.7 Operation links aggregation framework

表1 仿真试验方案表

Tab.1 Simulation test

3.3 方法性能对比

根据上述试验设计结果，可以将其与正交设计和传统的有限状态机法进行对比，三种方法在各个性能参数上的差异见表2。由表中数据可以看出，本文提出的方法在性能上优于其它方法，并且明显提升了试验效率。

表2 试验设计方法对比表

Tab.2 Test design methods comparison

注：试验效率提升是指相对于正交试验

4 结论

针对作战试验设计中时序分组试验的综合集成率低、无法体现兵力对抗行为逻辑、难以体现多种作战策略等难题，提出基于三维有限状态机的试验设计方法，其特征如下：

（1）构设基于时间维、逻辑维、认知维的三维试验设计框架，充分考虑了试验中时间、规则、策略等约束条件，使试验方案更加可行，实现了由复合层级行为链路到复杂战场态势的准确还原表达。

（2）给出了基于三维有限状态机的实现方法，并通过体系协同搜反潜实例加以证明，说明本文方法具备工程上的可操作性。

因此，该井水温奇异变化的原因可总结为，井-含水系统水动力条件的变化。引起这种变化的原因可能有：一、含水层受到张力作用，井水流向含水层，同时伴有井水位下降，水质没有变化(王华等，2010)；二、井壁某一处老化破裂，有其他含水层的低温水涌入井筒。为了证明以上推断，分别做了两个方面的实验：

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Test Designing Method Based on Three-dimensional Finite-state Machine

JIANG Lian, WANG Xin

(Unit 92337 of the PLA, Dalian Liaoning 116023, China)

【Abstract】: To solve problem in operational test designing of large-scale and complex equipment, the test divided into groups have very powerful dependency, the inefficiency in compounding of tests divided into groups, the method of experiment designing method based on three-dimensional finite-state machine is present, the method brings in three dimensional constraint condition which describe the time, logic, perceiving, it can reflect really the behavior time, fighting rule and operational strategy in the process of war, it can satisfy the special requirement of operational test designing. In engineering, the method builds a frame which provide a integral scheme, it can pledge the efficiency of compounding of group tests and improved the maneuverability of test. Taking the example of test in which a systerm of multi-unit was design to cooperative search submarine, and the results show that the method can not only reflect the effect of behavior time, the logic of multi-unit fighting behavior, the variety of operational strategy, but also increase the efficiency of test.

【Key words】: Finite state machine; Experiment design; Operational test

中图分类号:TP391.41

文献标识码:A

DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.07.028

本文著录格式：江莲，王鑫. 基于三维有限状态机的作战试验设计方法[J]. 软件，2019，40（7）：147- 151

作者简介:江莲(1984–)，女，本科，工程师，主要研究方向：装备试验鉴定；王鑫(1989–)，男，本科，助理工程师，主要研究方向：装备试验鉴定。

标签：有限状态机论文;  试验设计论文;  作战试验论文;  海军92337部队论文;