[发明专利]一种基于BDI的多主体全要素安全性建模方法

说明书

本发明提供一种基于BDI的多主体全要素安全性建模方法，其步骤如下：一：人机环要素分析；二：主体抽象及其交互关系确定；三：认知负荷评价；四：认知控制模式更新与人误概率计算；五：构建多主体交互模型并定性定量仿真。通过以上步骤，基于BDI理论，分析了人物场景中的要素；抽象出主体及其交互关系；评价主体的认知负荷；根据不同等级认知负荷动态更新认知控制模式、计算人误概率；建立了多主体交互模型，最终通过定性定量仿真输出人机交互过程的安全性指标和潜在风险序列，降低了复杂人机交互建模的难度，解决了人机环要素耦合特性难以描述的问题。

技术领域

本发明提供一种基于BDI的多主体全要素安全性建模方法，它具体涉及多主体建模理论，以主体间的信息交互为核心，运用基于BDI的多主体理论对人、机器和环境进行建模，建立基于BDI的多主体全要素安全性模型，对人机交互系统整体的安全性具有十分重要的理论价值和现实意义，属于人机系统安全性领域。

[“BDI”是指：Believe-Desire-Intention，信念-愿望-意图模型，其中信念(Believe)指主体接收信息后的认知体系和判断；愿望(Desire)指主体为达到期望目标的可能路径集或任务的集合；意图(Intention)指为实现期望目标或完成任务而承诺执行的行为计划]

背景技术

人机系统安全技术，尤其是人机系统安全性建模关键技术的研究对于提高人机交互系统整体的安全性具有十分重要的意义。随着计算机技术的发展，利用仿真技术分析人机系统安全性成为一个重要的研究方向，其通过虚拟任务、虚拟环境和虚拟人员来模拟实际任务进程中系统风险场景。当人机交互关系过于复杂，难以利用现有逻辑关系来描述和分析时，就需要借助仿真分析方法对系统动态行为进行建模，同时自动获取系统的风险信息，降低分析人员的负担。仿真方法基于人的信息处理过程，需要对人机系统各要素构建细节丰富的数学子模型，并借助于各子模型的接口来充当人机交互耦合的桥梁，从而详细刻画人机交互过程。

常用的仿真分析方法主要包括离散动态事件树仿真、多主体仿真等。离散动态事件树仿真本质上能遍历风险场景，但容易出现事件树分支爆炸问题。此外，仿真模型的构建是一个耗时耗力的过程，尤其是考虑异常态的仿真模型的构建，不仅需要逐一对各类人为失误、故障或环境扰动等异常因素进行建模和注入，还需要对各种实验数据进行处理和工程分析，因而工作量浩大且通用性差，同时仿真结果难以进行校核。

多主体仿真认为复杂系统是由许多相互交互的主体构成的，其中主体可被定义为具有某种目的的自主活动的对象，它能够感知环境中所发生的事件信息，推理决策并通过执行器完成决策行为，能够自主地求解并完成任务；多主体是一组自治或半自治的智能单元，通过交互、合作、协商、竞争等一系列的智能行为来做出决策，完成复杂的任务求解。

BDI模型是主体智能行为实现的基础，即信念-愿望-意图模型。当前的主体模型研究侧重于描述信念、愿望和意图三层推理过程，向多主体扩展后，研究多主体群体的BDI模型，也因此BDI模型在多主体系统中备受关注。然而，当前BDI模型是感知-行为的反应式模型，难以描述人的情景意识建立和操作执行过程。

针对现有研究通常只考虑机器系统或人的详细建模，而很少考虑人机交互机理性的建模，环境更是被弱化处理，本发明提出了一种基于BDI的多主体全要素安全性建模方法。以信息层次人机交互过程为焦点，通过建立不同主体及其交互关系，来模拟人机系统中人员信息感知、方案选择和操作执行过程。同时采用模块化建模思想降低系统的复杂度，提高系统的可移植性和重设计能力。

发明内容

(1)目的：

本发明的目的在于提供一种基于BDI的多主体全要素安全性建模方法，克服已有仿真建模方法模型构建繁琐、通用性差以及仿真结果难以校核的问题。该模型以彼此交互的主体为支撑，以主体间局部的信息交互关系为研究切入点，充分考虑故障、人误和环境扰动等异常态的影响，为人机系统安全性建模提供坚实的基础。

(2)技术方案：