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An intelligent system for automatic simulation of weapon systems
Document Type
Dissertation/ Thesis
Author
Source
Subject
Language
English
Abstract
Leading nations have devoted significant resources to the development and improvement of weapon systems to achieve strategic advantages in terms of their ability to respond to changes in modern battlefields. These nations broadly apply modelling and simulation technologies to the development of weapon systems to reduce development time and cost. However, it is difficult to design models of modern weapon systems that utilise state-of-the-art technologies to provide multiple functions and it is similarly difficult implement a simulation system to evaluate such models.Therefore, this dissertation focuses on the design of an intelligent system for the automatic simulation of weapon systems. To this end, I designed several generalised structures along with their constituents by considering the commonality and variability of the structural and functional properties of each category of the weapon system. These structures are used to devise reusable and configurable modelling resources. The modelling process utilising these resources is automated through case-based reasoning, which is an artificial intelligence paradigm.Within this context, the proposed simulation system also utilises the concept of reusable and configurable modelling. Based on a service-oriented architecture, existing systems can be utilised as modules that can be assembled according to the required functionality by using web service technologies. To derive an execution sequence of modules to meet the target functional requirements, a logical reasoning method called abductive event calculus is adopted. Additionally, an ontology-based solution is presented for the derivation of required functions and interworking input/output interfaces between coupled modules.Therefore, the proposed method allows users to automate the process of modelling and simulating weapon systems. It facilitates the flexible modelling of weapon systems that meet target requirements and automatically implements simulations to evaluate these models. Additionally, it can easily provide systems with the requested functions in the form of web services to users on a network.The main contributions of this dissertation can be summarised as follows.i) The proposed method facilitates flexible modelling by providing generalised structures and constituents for modelling.ii) The proposed method provides automated module-based modelling by applying intelligent techniques to the modelling process that consider constituents and constraints.iii) The proposed method improves accessibility and reusability by transforming existing systems into the form of web services.iv) The proposed system facilitates the design of required simulation systems by offering methods for logical service composition and interworking data.This dissertation was written by adapting the contents of these articles (Kim, Jeong, & Seo, 2020) and (Kim, Jeong, & Seo, 2021). I have complied with the journal’s guidelines for references. The statements concerning the permission to reuse article contents are added to the appendix of this dissertation. Additionally, contents cited from other papers for the purpose of explanation have been used only after obtaining permission from the original sources. Supporting documents have been also attached to the appendix.
주요 선진 국가들은 변화하는 전장에 대응하고, 그들의 전략적인 우위를 선점하기 위해 신무기체계의 개발 혹은 기존 무기의 개선에 집중하고 있다. 이 국가들은 무기체계 획득 과정 간 개발 기간 및 비용의 절감을 위해 modelling and simulation 기술을 폭 넓게 적용하고 있다. 그러나 복합적인 기능을 제공하기 위해 다수의 첨단 기술의 요소들이 적용된 현대의 무기 체계를 모델링하고, 이를 테스트하기 위한 시뮬레이션 시스템을 설계하는 것은 그렇게 간단한 문제가 아니다. 따라서 본 논문은 무기체계에 대한 모델링 및 시뮬레이션을 자동화하는 지능형 시스템의 설계에 초점을 둔다. 이를 위해 본 저자는 무기 체계의 각 범주가 가지는 구조적, 기능적인 특성의 공통성과 가변성을 고려하여 모델링을 위한 템플릿과 그 구성 요소를 설계하고, 이를 재사용 및 구성 가능한 모델링 자산으로 설계한다. 이를 구성하여 재사용하는 모델링 절차는 인공지능 패러다임 중 하나인 case-based reasoning를 통해 자동화한다. 같은 맥락에서 시뮬레이션 시스템의 설계도 재사용 및 구성이 가능한 설계 관점을 적용했다. 이를 위해 service-oriented architecture (SOA)를 기반으로 웹 서비스 기술을 통해 기존 시스템들을 그 기능에 따라 조립 가능한 시스템 모듈로 활용할 수 있다. 기능적 목적 달성을 위한 모듈의 실행 순서의 도출을 위해 논리적 추론 방법인 abductive reasoning을 활용하고, 요구 기능의 모듈 도출 및 연결된 모듈 간 입출력 인터페이스의 연동을 위해 ontology 기반의 솔루션을 제공한다.결과적으로 제안된 방법은 무기체계의 모델링 및 시뮬레이션 절차를 자동화하는 지능형 시스템의 설계 방법을 제공할 수 있다. 이는 요구사항에 부합하는 무기체계 모델이 유연하게 설계 가능하게 하며, 이를 위한 시뮬레이션까지 자동으로 구현할 수 있다. 추가적으로 웹 서비스의 형태로 네트워크 상의 사용자에게 요구 기능을 제공하는 시스템을 제공하여 손 쉽게 제공할 수 있다.이 학위 논문의 contributions를 정리하면 아래와 같다.i) 모델 설계를 위한 일반화된 구조와 구성 모듈의 제공을 통해 요구되는 모델의 유연한 생성 방법을 제공한다.ii) 지능적 기법을 모델링 과정에 적용하여 설계 요소와 제약이 고려된 모듈 기반 모델링의 자동화를 제공한다.iii) 웹 서비스의 형태로 기존 시스템에 대한 접근 및 재사용성을 향상시킨다.iv) 요구되는 시뮬레이션의 자동 설계를 위한 시스템 모듈의 논리적인 결합 및 데이터 연동 방법을 제공한다.이 논문은 저널 게재 된 두 편의 논문인 (Kim et al., 2020)와 (Kim et al., 2021)의 콘텐츠를 각색하여 작성되었다. 본 저자는 각 저널의 참고문헌 관련 지침을 준수한다. 각 저널의 콘텐츠 재사용 허용에 대한 내용은 논문의 부록에 수록되었다. 그 외에 설명을 위해 다른 논문으로부터 인용한 콘텐츠는 원본 출처로부터 허가를 취득 후 사용되었으며, 그 증빙 서류는 논문의 부록에 첨부되었다.
주요 선진 국가들은 변화하는 전장에 대응하고, 그들의 전략적인 우위를 선점하기 위해 신무기체계의 개발 혹은 기존 무기의 개선에 집중하고 있다. 이 국가들은 무기체계 획득 과정 간 개발 기간 및 비용의 절감을 위해 modelling and simulation 기술을 폭 넓게 적용하고 있다. 그러나 복합적인 기능을 제공하기 위해 다수의 첨단 기술의 요소들이 적용된 현대의 무기 체계를 모델링하고, 이를 테스트하기 위한 시뮬레이션 시스템을 설계하는 것은 그렇게 간단한 문제가 아니다. 따라서 본 논문은 무기체계에 대한 모델링 및 시뮬레이션을 자동화하는 지능형 시스템의 설계에 초점을 둔다. 이를 위해 본 저자는 무기 체계의 각 범주가 가지는 구조적, 기능적인 특성의 공통성과 가변성을 고려하여 모델링을 위한 템플릿과 그 구성 요소를 설계하고, 이를 재사용 및 구성 가능한 모델링 자산으로 설계한다. 이를 구성하여 재사용하는 모델링 절차는 인공지능 패러다임 중 하나인 case-based reasoning를 통해 자동화한다. 같은 맥락에서 시뮬레이션 시스템의 설계도 재사용 및 구성이 가능한 설계 관점을 적용했다. 이를 위해 service-oriented architecture (SOA)를 기반으로 웹 서비스 기술을 통해 기존 시스템들을 그 기능에 따라 조립 가능한 시스템 모듈로 활용할 수 있다. 기능적 목적 달성을 위한 모듈의 실행 순서의 도출을 위해 논리적 추론 방법인 abductive reasoning을 활용하고, 요구 기능의 모듈 도출 및 연결된 모듈 간 입출력 인터페이스의 연동을 위해 ontology 기반의 솔루션을 제공한다.결과적으로 제안된 방법은 무기체계의 모델링 및 시뮬레이션 절차를 자동화하는 지능형 시스템의 설계 방법을 제공할 수 있다. 이는 요구사항에 부합하는 무기체계 모델이 유연하게 설계 가능하게 하며, 이를 위한 시뮬레이션까지 자동으로 구현할 수 있다. 추가적으로 웹 서비스의 형태로 네트워크 상의 사용자에게 요구 기능을 제공하는 시스템을 제공하여 손 쉽게 제공할 수 있다.이 학위 논문의 contributions를 정리하면 아래와 같다.i) 모델 설계를 위한 일반화된 구조와 구성 모듈의 제공을 통해 요구되는 모델의 유연한 생성 방법을 제공한다.ii) 지능적 기법을 모델링 과정에 적용하여 설계 요소와 제약이 고려된 모듈 기반 모델링의 자동화를 제공한다.iii) 웹 서비스의 형태로 기존 시스템에 대한 접근 및 재사용성을 향상시킨다.iv) 요구되는 시뮬레이션의 자동 설계를 위한 시스템 모듈의 논리적인 결합 및 데이터 연동 방법을 제공한다.이 논문은 저널 게재 된 두 편의 논문인 (Kim et al., 2020)와 (Kim et al., 2021)의 콘텐츠를 각색하여 작성되었다. 본 저자는 각 저널의 참고문헌 관련 지침을 준수한다. 각 저널의 콘텐츠 재사용 허용에 대한 내용은 논문의 부록에 수록되었다. 그 외에 설명을 위해 다른 논문으로부터 인용한 콘텐츠는 원본 출처로부터 허가를 취득 후 사용되었으며, 그 증빙 서류는 논문의 부록에 첨부되었다.