作戰模擬技術發展分析

柏羽　孫永侃

【摘 要】本文在簡要介紹作戰模擬技術的基礎上歸納出目前四種典型的模擬方式；詳細分析其中占主要優勢的作戰仿真，并介紹了四種美國先進作戰仿真系統；最后提出作戰模擬技術面臨的四個發展趨勢。

【關鍵詞】作戰模擬技術；作戰仿真；作戰仿真系統；發展趨勢

0 引言

作戰模擬技術在當前龐大而復雜的軍事研究工作中有著重要的地位。《中國人民解放軍軍語》中有如下定義：“按照已知或假設的情況和數據，對作戰過程仿效，主要包括實兵演習、沙盤作業或圖上作業、兵棋博弈、計算機作戰模擬等，通常用以研究、檢驗作戰計劃、評價武器裝備效能、研究新作戰理論等。”

當前信息化條件下戰場情況瞬息萬變，舊的戰爭經驗已經很難用來指導新的戰爭。借助作戰模擬技術能夠將戰場縮小化、簡單化，并進行重復性的訓練研究。錢學森曾經指出：“作戰模擬方法實質上提供了一個‘作戰實驗室，在這個實驗室里，利用模擬的作戰環境，可以進行策略和計劃的實驗，可以檢驗策略和計劃的缺陷，可以預測策略和計劃的效果，可以評估武器系統的效能，可以啟發新的思想。”目前，世界各國尤其是發達國家已將作戰模擬作為進行軍事科學研究的主要手段。全文從作戰模擬技術的演變、分類、典型的作戰模擬技術、發展趨勢四個方面詳細介紹了作戰模擬技術。可以預見，在未來的軍事研究工作中，作戰模擬技術將占有重要的一席之地。

1 作戰模擬技術的演變

縱觀歷史，可以說作戰模擬的發展伴隨著戰爭的發展，只不過隨著時代的不同，作戰模擬采用的技術手段不同。

從最早的僅僅依靠邏輯上和幾何上進行智力推演，到沙盤對抗。隨著測繪技術的出現，沙盤對抗又有逐漸演變成在地圖上進行戰術思想的研究，即為地圖推演。直至1811年，出現了由沙盤、地圖、棋子和計算表模擬軍隊交戰過程的兵棋（War Game），后將軍事經驗和時間概念引入其中，使之成為能表現實際戰斗的有用形式。隨后到20世紀初，各種作戰模擬解析模型誕生，比較有名的有蘭徹斯特方程、蒙特卡羅法模型等等，有些一直沿用至今。在定量化的手工作戰模擬積累了大量的經驗和戰場原始數據后，計算機作戰模擬逐漸產生。軍事運籌學和系統工程理論以及計算機技術的不斷發展，使得廣泛使用了計算機、人機結合、定性與定量結合等技術的作戰模擬在軍事領域中廣泛運用。至今，作戰模擬已經向著集成化、智能化、網絡化、規范化、虛擬化的方向發展[1]。

2 作戰模擬技術的分類

作戰模擬技術的分類方法很多，主要可以根據其模擬方式的差異以及模擬對象的不同進行劃分[1-2]。

2.1 按照模擬方式分類

依據模擬方式的不同，作戰模擬技術可以分為真實模擬、構造模擬和虛擬模擬三類，如圖1：

圖1

真實模擬是一種實況模擬，通常采用的是全人工或實物的模擬技術，如軍事演習、裝備實驗、沙盤作業、圖上作業等等。

構造模擬是一種自動化或半自動化的計算機模擬技術，如利用計算機生成兵力，按照給定的作戰方案進行模擬。

虛擬模擬是一種混合型的模擬技術，如真實人員與CGF結合、真實裝備與模擬器材結合、真實戰場環境與虛擬戰場環境結合等等“虛實結合”的模擬技術。

2.2 按照模擬對象分類

依據模擬對象的不同，作戰模擬技術可以分為指揮訓練模擬、作戰分析模擬和武器裝備模擬三類，如圖2：

圖2

指揮訓練模擬的主要目的在于提高各類訓練人員的指揮或訓練水平。該方法傾向于通過構造各類CGF、作戰行動模型和虛擬戰場環境以及各類人機交互接口，對人員進行訓練。借助這種方法能夠使得人員在安全可控的條件下體驗各種作戰環境，在可重復推演的條件下對不同作戰方式下的決策、指揮、技能進行體會。

作戰分析模擬的主要目的在于通過模擬、分析、驗證提高作戰理論的合理有效性，比較決策或方案在各種作戰背景或戰場環境中的可能性，以及各類作戰條令在不同作戰背景下的適用性。該方法傾向于通過建立各種作戰活動分析模型、方案計劃及模擬環境，為人員提供各類作戰方案和計劃的優劣評估工具，并反復推演，從而對軍事理論、作戰決策、條令等進行研究分析。

武器裝備模擬的主要目的在于研究、研制、確認武器轉變的發展規劃，提高武器裝備的功能、性能及效能，減少實際實驗的次數，為武器裝備的研制、采辦、發展、運用和改進提供依據。該方法傾向于通過構建武器裝備、武器平臺和武器系統的物理性能模型、幾何模型、動力學模型、環境模型、作戰模型以及系統模型等，基于作戰模擬平臺，為相關人員提供分析研究各類武器的概念、方案、功能及使用環境。

3 典型作戰模擬技術分析

3.1 幾種典型的作戰模擬技術

戰爭具有很強的實踐性特點，為了保持強大的國防軍隊力量，就必須以提高部隊戰斗力為目標，不斷進行軍事訓練與軍事研究工作。目前所采用的作戰模擬方法主要可以歸納為四種：作戰仿真、作戰分析、實兵演習和實戰檢驗。

（1）作戰仿真。作戰仿真是一種借助計算機仿真技術，由扮演作戰雙方指揮決策者的人員參與，沒有真實兵力參加的作戰模擬。在虛擬的戰場上，盡量按照實際情況對交戰雙方的兵力、所處環境、武器裝備進行配置部署，從而模擬實際作戰的過程和結果。其主要用于對人的決策問題進行研究，適于對例如人的謀略、靈感、勇氣和意志等這類不確定的、難以量化的因素進行實驗分析。該模擬方法不注重單次勝負的結果，更關注造成這種結果的過程，通過多次反復的實驗，得出穩定的實驗結果。

（2）作戰分析。作戰分析是對作戰過程的數學模型進行實驗的一種科學研究方法，又稱數學仿真實驗方法。目前，基于純數學模型的作戰分析越來越少，作戰分析方法逐漸融人其他方法中，為其他方法提供定量支持，或以其他方法的實驗結果、經驗為基礎，構建數學模型來分析解決問題。這種方法能夠定量地說明各種戰法運用的結果，以及關鍵因素對戰法運用結果的影響。

（3）實兵演習。實兵演習是在仿真的作戰環境和條件下，真實兵力參與的軍事活動，其目的不僅局限于訓練部隊或演練戰法，更是對面向未來的作戰概念進行檢驗和評估。實兵演習是進行作戰模擬的有效方式，但同時也是最耗費物質財富和時間的模擬方式，因此，實兵演習通常主要是在戰術層次和有限的戰役層次上組織實施。

（4）實戰檢驗。實戰檢驗是檢驗部隊戰斗力最好的試金石，而且來自于實戰的問題和數據最具真實性。美軍各作戰實驗室都爭取讓其核心人員參加科索沃、伊拉克、阿富汗等近幾場局部戰爭，獲取第一手的資料，檢驗實驗成果。此外，美軍還經常通過以下途徑達到實戰檢驗的目的：一是，出售軍火到熱點地區，通過熱點地區國家間進行的戰爭進行裝備模擬。二是，參與盟軍的作戰行動或以維和部隊的身份，通過現地環境進行專題檢驗。

3.2 作戰仿真的優勢

通過比較可以看出，上述四種作戰模擬方式各有利弊，其適用范圍、側重點和條件局限性都有所不同。

對于實戰檢驗這種模擬方法來說，當今世界的主題仍然是和平與發展，實戰發生幾率少，且一次實戰帶來的經費、周期更重要的是人員傷亡對于任何一個國家來說都不可承擔。

實兵演習與實戰檢驗類似，投入的人力、物力太大，且耗時長，并且大規模軍事演習帶有國際政治敏感性，受有關國際條約約束，對于與周邊國家安全友好存在不利因素。

對于作戰分析，純數學分析雖能定量的得出結論，但捕獲戰斗動態因素難，無法解釋那些尚未結合進模型中的現實因素，目前一般與其它作戰模擬技術共同使用。

而相比于這三種作戰模擬技術，作戰仿真則顯現出非常大的優勢，概括起來主要有以下幾點[4]：

（1）參訓人員可以在逼真的虛擬戰場上，對部隊行動、戰斗進程、毀傷情況、組織指揮等全過程進行體驗，從而達到檢驗新戰術技能或作戰方案水平、評估武器裝備的戰斗效能、判別指揮員的謀略水平的目的。

（2）現代戰爭作戰樣式多樣，戰場環境瞬息萬變，武器裝備的造價保養費用更加昂貴，采用計算機仿真技術進行作戰模擬在保證逼真形象的同時，能夠大大節省人力、物力、財力的投入。

（3）利用計算機仿真技術，能夠在進行作戰模擬的同時，動態的顯示戰場態勢。利用計算機技術能夠在仿真過程中自動記錄作戰過程、進行統計分析、隨時修改和調整作戰方案等，更能在仿真結束后對其過程進行回放和重演，有利于對戰場上各種復雜關系進行深入分析。

3.3 美軍典型作戰仿真系統介紹

隨著作戰仿真的優勢逐漸顯現，建立作戰仿真系統已成為提高部隊作戰能力的有效手段。各國投入了大量的資源在作戰仿真系統的研制工作中。其中美軍對作戰仿真系統的研究與應用一直處于世界的領先地位，目前已取得了一定的成功。

3.3.1 聯合作戰系統JWARS

JWARS是一個戰役級作戰仿真系統，其核心功能是支持聯合作戰分析與評估。它以聯合作戰為背景，綜合了戰爭的主要領域，包括C4ISR、后勤、大規模殺傷武器、戰區彈道導彈防御等。它能夠提供三維戰場空間、氣象、后勤制約以及基于感知的指揮和控制等功能，可應用于作戰計劃的制定和執行、兵力評估研究、系統采辦分析、作戰新概念和新條令的形成與評估。2006年美軍將其更名為聯合分析系統JAS。

3.3.2 聯合建模與仿真系統JMASS

JMASS是由美三軍聯合開發的、多軍種通用的工程及交戰級作戰仿真體系結構和相關的工具集。JMASS主要包括三個部分：1模型標準，包含可重用的軟件結構化模型和模型應用編程接口；2仿真支撐環境，包含仿真引擎、可視化開發工具、事后處理分析以及商業軟件工具接口等；3模型庫和資源庫，包含本地模型和數據庫，以及建模與仿真資源庫。JMASS本身并不包含任何的模型和仿真應用，它只是為建模提供了公共的作戰仿真結構，可以視之為仿真系統的軟件支撐環境[5]。

3.3.3 聯合戰區級仿真系統JTLS

JTLS是一個多方參與、交互式、戰區級仿真系統，可用于軍事戰略、作戰計劃和作戰戰果的分析和評估，并更多地應用于聯合作戰訓練。JTLS系統包括了陸、海、空聯合作戰以及后勤、特種兵力、情報支援等領域（截止2014年，該系統的版本已升級至5.0版[7]）。JTLS擁有與美軍若干實際C4ISR系統的接口，因此在訓練與演習過程中，可以實現仿真系統與實際系統的聯合。在每年一次的美日“尖刃”聯合軍事演習和美泰“金色眼鏡蛇”聯合軍事演習中，JTLS均發揮著積極作用。

3.3.4 擴展型防空仿真系統EADSIM

EADSIM是美軍最成熟、使用最廣泛的任務級作戰仿真系統之一。系統能夠滿足以C4ISR為中心的導彈戰、空戰、空間戰以及電子戰等作戰樣式的需求，應用領域涵蓋作戰方案分析與規劃、武器裝備論證與評估、軍事訓練與戰法研究等。EADSIM是美軍應用十分成功的仿真系統之一，目前它在全球的用戶已經超過400個。該系統始終與仿真技術、戰爭環境、武器裝備的發展變化保持同步，因而系統功能不斷改進與完善，截止2014年，該系統的版本已升級至17.5版[8]。

4 作戰模擬技術的發展趨勢

近幾年來，作戰仿真技術發展迅速，但作戰仿真系統的能力仍滿足不了不斷增長的軍事需求，研究工作主要集中在以下幾點[9]：

（1）統一各項標準。目前，不同部門的作戰模擬工作都是獨立開展，根據其各自需要，采用特有的體系結構和技術途徑進行獨力開發。因此應用單一，缺乏互操作性。統一仿真工作中的各項標準，如數據標準、體系標準等，是實現其互連互通的必要工作。

（2）借助網絡技術提高資源利用率。網絡的優勢使得它可以作為作戰模擬資源服務系統的重要基礎。充分、準確地應用好以網絡為核心的一系列現代信息技術能夠大大提升工作效率。目前，借助網絡進行各種資源共享已成為作戰模擬發展的重要趨勢。

（3）提高作戰仿真系統的可靠性。模型的校核、驗證與確認一直是作戰仿真領域研究的重要問題。相對于一般仿真系統，作戰仿真系統由于研究對象是復雜的軍事活動，其本身就是一個復雜系統，因此，更要重視系統可靠性的研究工作。

（4）向聯合作戰發展。聯合作戰是未來戰爭的主要樣式。不同軍兵種進行作戰模擬研究的時間、發展速度和規模相差較大，不能統一協調的進行聯合作戰模擬工作，不能適應當前的發展需求。為此，應當在軍兵種分散研究的基礎上，突出強調聯合作戰模擬研究工作。

5 結束語

當前龐大而復雜的軍事訓練及研究工作中，作戰模擬起著越來越重要的作用。作戰模擬技術多種多樣，借助計算機仿真技術，作戰模擬能夠更加高效低耗的為軍事工作進行服務。就目前的發展來看，未來要融合各項高新技術，提高作戰模擬的效率，使其在統一、可靠的基礎上，向著聯合作戰模擬方向發展，對提高我軍整體戰斗力具有重要意義。

【參考文獻】

[1]張宏軍.作戰模擬系統概論[M].國防工業出版社，2012：3-9.

[2]鄧紅艷，等.作戰仿真理論與實踐[M].國防工業出版社，2013：9-11，198-212.

[3]唐忠，等.美軍作戰仿真系統綜述[J].航天電子對抗，2014：2-3.

[4]王海軍，等.美軍作戰實驗室建設研究[J].指揮控制與仿真，2011：3-6.

[5]Daniel T. Maxwell. An Overview of The Joint Warfare System.dmaxwell@mitre[Z].org. July 2000.

[6]黃柯棣，劉寶宏，黃健，等.作戰仿真技術綜述[J].系統仿真學報，2004.

[7]Rolands & Associates Corporation. Release 5. 0 Status[EB/OL]. [2014-06-10]. http；//www.rolands.com/jtls/j-stat50. html.

[8]Teledyne Brown Engineering，Inc. Version 17.5 Release News[EB/OL]. （2013-10-30） [2014-06-10]http： // www. eadsim. com/EADSIM-V 17-5News.asp

[責任編輯：楊玉潔]