Modelování chování pro výcvik taktických pilotů
Loading...
Date
Authors
Hanák, Jiří
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Autor v rámci práce prezentuje inovativní přístup modelování autentického lidského chování prostřednictvím kognitivních agentů pro využití v syntetickém taktickém výcviku. Tento přístup zahrnuje modely distribuce vizuální pozornosti, s jejichž pomocí jsou extrahovány informace z palubní desky. Tyto informace jsou spolu s rozklíčovanými informacemi z hlasových zpráv ukládány v pracovní paměti, ve které jsou také postupně zapomínány. S využitím vnímaných informací je ohodnocena aktuální situace pomocí náhradních prediktivních modelů vytvořených technikami polynomiální expanze chaosu. Uvedené informace posléze vstupují do rozhodovacího procesu modelovaném stromem chování, který reprezentuje hierarchickou a dobře čitelnou modulární strukturu. Syntetizovaná rozhodnutí agenta se propagují do taktického autopilota tvořeného nelineárním prediktivním řízením, které napodobuje provádění manévrů lidskými piloty. Dílčí rozhodnutí vstupují také do systémů řízení letadla a jeho komponent, a do syntezátoru řeči pro komunikaci s ostatními členy týmu. Závěr práce je zaměřen na validaci klíčových modelů, vyhodnocení vlivů autentického chování vůči normativnímu, a ověření uplatnitelnosti prezentovaného kognitivního agenta v rámci taktického pilotního výcviku doménovým expertem.
In this thesis, the author presents an innovative approach in modeling human behavior through cognitive agents for use in synthetic tactical training based on expert knowledge and experimental data originating from human pilots. This approach involves visual attention distribution models with which information from the instrument panel is extracted. This information, along with the information extracted from voice messages based on context-free grammar, is stored in working memory, where it is also finally gradually dissipated. Using the perceived information, the current situation is assessed by evaluating surrogate prediction models constructed using polynomial chaos expansion. A blend of this information is then fed into the decision-making process modeled by a behavior tree, which represents a hierarchical and readable modular structure. Intended decision is further propagated into a tactical autopilot consisting of a nonlinear model predictive control that mimics the execution of maneuvers by human pilots, and into a speech synthesizer for communication with other team members. The thesis concludes by validating the key models, evaluating the effects of authentic versus normative behavior, and validating the applicability of the presented cognitive agent by a domain expert in the context of tactical pilot training.
In this thesis, the author presents an innovative approach in modeling human behavior through cognitive agents for use in synthetic tactical training based on expert knowledge and experimental data originating from human pilots. This approach involves visual attention distribution models with which information from the instrument panel is extracted. This information, along with the information extracted from voice messages based on context-free grammar, is stored in working memory, where it is also finally gradually dissipated. Using the perceived information, the current situation is assessed by evaluating surrogate prediction models constructed using polynomial chaos expansion. A blend of this information is then fed into the decision-making process modeled by a behavior tree, which represents a hierarchical and readable modular structure. Intended decision is further propagated into a tactical autopilot consisting of a nonlinear model predictive control that mimics the execution of maneuvers by human pilots, and into a speech synthesizer for communication with other team members. The thesis concludes by validating the key models, evaluating the effects of authentic versus normative behavior, and validating the applicability of the presented cognitive agent by a domain expert in the context of tactical pilot training.
Description
Keywords
Agent, dlouhodobá paměť, dynamika letu, letecký souboj, model distribuce pozornosti, náhradní modelování, nelineární prediktivní řízení, počítačem generované síly, polynomiální expanze chaosu, pracovní paměť, situační povědomí, strom chování, syntetický výcvik, taktická simulace, taktický autopilot, vnímání, za hranicí viditelnosti., Aerial Encounter, Agent, Attention Distribution Model, Behavior Tree, Beyond Visual Range, Cognition, Computer Generated Forces, Flight Dynamics, Long-Term Memory, Nonlinear Model Predictive Control, Polynomial Chaos Expansion, Situational Awareness, Surrogate Modeling, Synthetic Training, Tactical Autopilot, Tactical Simulation, Working Memory.
Citation
HANÁK, J. Modelování chování pro výcvik taktických pilotů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Informační technologie
Comittee
prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Antonín Kavička, Ph.D. (člen)
prof. Pawel Rzucidlo (člen)
prof. Ing. Jaroslav Salga, CSc. (člen)
prof. Dr. Ing. Tomáš Vampola (člen)
Date of acceptance
2025-02-07
Defence
The student presented the goals and results, which he achieved within the solution of the dissertation.
The student has competently answered the questions of the committee members and reviewers and guests.
The discussion is recorded on the discussion sheets, which are attached to the protocol. Number of discussion sheets: 9
The committee has agreed unanimously that the student has fulfilled requirements for being awarded the academic title Ph.D.
The committee and reviewers recommend awarding the thesis the Dean's prize.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení