基于mas的高速公路监控系统分析与设计

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1、基于MAS的高速公路监控系统分析与设计邹国平黄铮摘要：高速公路监控系统是一个开放的、智能的、分布式复杂信息处理系统。剖析了智能体(Agent)、多智能体系统（MAS）及面向Agent的软件设计（AOP），提出了基于MAS的高速公路监控系统体系框架，并对其构成进行了分析，探讨了各类Agent的功能和结构，设计了一个通用Agent模板。最后，对Agent通信语言和Agent描述语言进行了探讨。关键词：高速公路监控系统；多智能体系统；智能体；软件设计1引言高速公路监控系统是高速公路交通机电工程系统的重要组成部分

2、，它通过对高速公路交通流和交通运行状况的监视，对关键点进行气象检测，对关键路段实施适时控制与管理，及时发现各种异常情况并采取应急措施，从而确保高速公路高速、安全、舒适、经济地运行。高速公路监控系统就其功能而言可分为信息采集系统、信息处理系统和信息发布系统，而各系统又由众多具备不同功能的子系统所组成。对于路网级的监控系统，它可分为区域监控中心和路段监控分中心两级。系统在空间上是分布的，其中信息处理系统分布在监控中心和监控分中心，信息采集和信息发布系统均分布在监控中心、监控分中心和高速公路沿线。信息采集和发布

3、的形式多种多样，数据结构、数据格式有所不同而信息量巨大，并且各子系统需要相互进行密切协作，才能完成系统的监视和控制功能。同时，信息处理系统需要对大量信息进行智能处理，并利用专家的知识和经验，借助智能决策支持技术来制定路网的交通管理和控制策略。因此，高速公路监控系统是网络环境下开放的、智能的分布式复杂信息处理系统。目前，高速公路监控系统软件开发均采用面向对象的软件设计（Object－OrientProgramming，OOP）技术，OOP是一种很成熟的软件设计方法，但对于高速公路监控系统这样一个开放的、智能

4、的分布式复杂信息处理系统来说，OOP存在众多的局限性。面向主体（Agent）软件设计（Agent－OrientProgramming，AOP）作为一种全新的计算构建，由于Agent被赋予了类似人的意识和能力，是一种粒度更大、智能性更高，具有一定自主性的实体（相对于对象Object），更适合于开放的、智能的分布式复杂应用系统。因此，本文基于MAS技术构建高速公路监控系统。2多智能体系统（MAS）及面向Agent的软件设计62.1智能体Agent智能体Agent是指能在某一环境中运行，并能响应环境的变化，灵活

5、、自主地采取行动以满足其设计目标的计算实体，它拥有以下四个基本特性。自治性(autonomy)：Agent可以在没有人或其它Agent直接干预的情况下运行，而且对自己的行为和内部状态有某种控制能力；社会性(socialability)：Agent和其它Agent（也可能是人）通过某种Agent通信语言进行社会交流；反应性(reactivity)：Agent能够理解周围的环境，并对环境的变化作出实时的响应；能动性(pre-activeness)：Agent不仅简单地对其环境作出反应，也能够通过接受某些信息，

6、表现有目的的行为。在本文的研究中，智能体主要作为软件实体去理解，即Agent是一种在特定环境中连续、自主运行的软件实体，通常与其它主体一起联合求解问题。2.2多智能体系统MASMAS是指有多个可执行网络计算Agent组成的集合，其中，每个Agent是独立自主的能作用于自身及周围环境，并能与其它Agent通信。多智能体技术在表达实际系统时，通过各智能体间的通信、合作、互解、协调、调度、管理与控制来表达系统的结构、功能及行为特征。在MAS中，Agent是独立行为的实体，它能够根据内部知识和外部激励决定和控制自

7、己的行为，而且还可以与其它Agent有效协同工作，通过Agent之间相互协调、相互协作来解决大规模的复杂问题。MAS技术在很多领域都已得到应用，包括交通管理系统[1,6]、决策支持系统[2,3]、信息协作系统[4]、电子商务和网络信息检索[5]等领域。2.3面向Agent的软件设计软件开发方法经历了面向过程的方法（第三代语言3GL，如Fortran、C）、面向实体的方法（第四代语言4GL，如SQL）、面向对象的方法（第五代语言，如SmallTalk、C＋＋），目前，软件开发方法正在向面向主体的方法（第六代

8、语言）迈进。AOP是OOP方法的一种特例（specialization）,OOP的对象的内部状态被AOP规定为心智状态（MentalState），例如知识、信念、能力、承诺、目标等，每一种心智状态都有其一定含义。对象之间的消息传递被基于语言动作的通信原语所取代，例如通知、请求、承诺、拒绝等。相对于Object而言，Agent是一种粒度更大、智能性更高，具有一定自主性的实体，两者也有很多共同点，如封装性、继承性和多态性。总之，A