海洋水下作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

李　卓，高大遠(yuǎn)，王慶裕

（1.海軍92995部隊(duì)訓(xùn)練部，山東　青島　266100；2.海軍潛艇學(xué)院，山東　青島　266199）

海洋水下作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

李卓1，2，高大遠(yuǎn)2，王慶裕1

（1.海軍92995部隊(duì)訓(xùn)練部，山東青島266100；2.海軍潛艇學(xué)院，山東青島266199）

水下作戰(zhàn)對(duì)抗已經(jīng)成為信息化海戰(zhàn)的重要方面，但水下戰(zhàn)場(chǎng)的特殊性和復(fù)雜性使對(duì)水下作戰(zhàn)對(duì)抗的論證評(píng)估、演示分析和實(shí)驗(yàn)研究等都面臨著更多的困難，設(shè)計(jì)研究水下作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，對(duì)于水下作戰(zhàn)對(duì)抗體系構(gòu)成的驗(yàn)證、水下作戰(zhàn)對(duì)抗模式的演示以及對(duì)抗效能分析和關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展導(dǎo)向等都具有重要價(jià)值。在水下作戰(zhàn)對(duì)抗的應(yīng)用背景下研究設(shè)計(jì)了水下作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的總體架構(gòu)，重點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)對(duì)象類、節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模式屬性類以及功能屬性類等方面對(duì)系統(tǒng)的模型體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)的接口關(guān)系設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)，仿真實(shí)例表明系統(tǒng)并能夠?yàn)樗伦鲬?zhàn)提供有效的論證評(píng)估手段和演示分析研究平臺(tái)。

水下作戰(zhàn)；視景仿真；模型體系；接口關(guān)系

水下作戰(zhàn)是未來(lái)信息化海戰(zhàn)的重要發(fā)展方向之一，隨著水下對(duì)抗軍事需求的加劇和技術(shù)發(fā)展的巨大驅(qū)動(dòng)，水下作戰(zhàn)為適應(yīng)不同的作戰(zhàn)任務(wù)衍生了多種作戰(zhàn)樣式和水下武器裝備［1-2］。水下作戰(zhàn)對(duì)抗與傳統(tǒng)的海上作戰(zhàn)、陸地作戰(zhàn)和空中作戰(zhàn)在作戰(zhàn)模式、作戰(zhàn)載體和關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)等方面存在較大差異，同時(shí)水下戰(zhàn)場(chǎng)空間具有迥異于其它戰(zhàn)場(chǎng)空間的復(fù)雜性和特殊性，水下戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境更加復(fù)雜和變幻莫測(cè)，采用已有的仿真系統(tǒng)視景展現(xiàn)、功能流程以及部署應(yīng)用等多方面都難以滿足需求［3］。基于此，論文以水下作戰(zhàn)對(duì)抗為基本目標(biāo)，根據(jù)水下作戰(zhàn)對(duì)抗體系的構(gòu)成和主要作戰(zhàn)手段和模式，研究設(shè)計(jì)了面向水下對(duì)抗的仿真平臺(tái)，為水下對(duì)抗體系的結(jié)構(gòu)組成、對(duì)抗模式演示、對(duì)抗效能分析以及關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展分析等提供有效的論證評(píng)估手段和演示分析研究平臺(tái)，為促進(jìn)水下作戰(zhàn)對(duì)抗的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1　系統(tǒng)的總體架構(gòu)

水下作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)開發(fā)的主要目標(biāo)是對(duì)水下對(duì)抗系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)抗模式與過(guò)程的評(píng)估或者對(duì)單個(gè)對(duì)抗節(jié)點(diǎn)進(jìn)行作戰(zhàn)效能分析評(píng)估等。通過(guò)預(yù)先制定的作戰(zhàn)想定，系統(tǒng)能夠涵蓋水下作戰(zhàn)對(duì)抗的主要作戰(zhàn)樣式，可用于對(duì)水下戰(zhàn)場(chǎng)空間控制權(quán)爭(zhēng)奪和一體化軍事對(duì)抗等大范圍對(duì)抗仿真分析，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)打擊毀傷敵固定水下探測(cè)系統(tǒng)等小規(guī)模的水下作戰(zhàn)等多種任務(wù)進(jìn)行仿真分析。從系統(tǒng)組成的角度分析，水下作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)由仿真引擎、想定編輯工具、仿真運(yùn)行管理工具、仿真場(chǎng)景表現(xiàn)工具（綜合顯示）和仿真數(shù)據(jù)輔助分析工具等組成，如圖1所示。

圖1　水下作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的功能組成

其中，仿真引擎支持離散事件仿真，是仿真系統(tǒng)的核心，其功能是進(jìn)行仿真事件處理。仿真模型編輯工具可對(duì)仿真模型數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯操作，還可作為想定編輯工具的輸入項(xiàng)。仿真想定編輯工具主要生成仿真運(yùn)行所需要的各方基本態(tài)勢(shì)、行動(dòng)計(jì)劃及其它邊界條件等。仿真運(yùn)行管理是指通過(guò)啟動(dòng)仿真引擎，由仿真引擎來(lái)載入仿真想定，然后由該管理工具對(duì)仿真引擎的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。仿真場(chǎng)景表現(xiàn)可在仿真運(yùn)行的過(guò)程中實(shí)時(shí)廣播和顯示仿真場(chǎng)景信息，還可對(duì)仿真場(chǎng)景過(guò)程進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。仿真數(shù)據(jù)輔助分析可與仿真引擎同時(shí)運(yùn)行，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示，還可以在仿真運(yùn)行結(jié)束后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行事后分析。

水下對(duì)抗仿真系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)包括模型數(shù)據(jù)管理、實(shí)驗(yàn)想定編輯、仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行、仿真實(shí)驗(yàn)回放、仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程的實(shí)時(shí)表現(xiàn)、仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取、分析及可視化展示等，這些業(yè)務(wù)構(gòu)成了一整套完整的業(yè)務(wù)流程，如圖2所示。

圖2　水下對(duì)抗仿真系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程

2　系統(tǒng)模型體系的設(shè)計(jì)

仿真模型體系是仿真系統(tǒng)中的核心部分，支撐系統(tǒng)內(nèi)部的各類仿真分析以及確保仿真的有效進(jìn)行，仿真系統(tǒng)模型體系的構(gòu)建需要準(zhǔn)確描述不同仿真實(shí)體在仿真運(yùn)行中的屬性變化、運(yùn)動(dòng)模式以及信息交換等情況。按照實(shí)現(xiàn)的功能差異，仿真系統(tǒng)模型體系劃分為節(jié)點(diǎn)對(duì)象類、節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模式屬性類以及功能屬性類等類別。

2.1節(jié)點(diǎn)對(duì)象類的設(shè)計(jì)

為了保證系統(tǒng)功能的完整性，系統(tǒng)需要涵蓋不同水下作戰(zhàn)模式所涉及的各種對(duì)抗平臺(tái)模型，包括各種機(jī)動(dòng)類實(shí)體和固定類實(shí)體等。本系統(tǒng)重點(diǎn)考慮水下對(duì)抗仿真所對(duì)應(yīng)的兵力實(shí)體，主要節(jié)點(diǎn)對(duì)象包含無(wú)人潛航器、水下滑翔器、水下固定節(jié)點(diǎn)、水下機(jī)動(dòng)節(jié)點(diǎn)等。

從水下作戰(zhàn)體系的角度分析，最能夠反映水下作戰(zhàn)特點(diǎn)的機(jī)動(dòng)實(shí)體對(duì)象為無(wú)人潛航器（UUV）和水下滑翔器（SubGlider），這里重點(diǎn)對(duì)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行類的設(shè)計(jì)描述。

無(wú)人潛航器（UUV）對(duì)象類和水下滑翔器（SubGlider）對(duì)象類的屬性相似，主要屬性包括：最大潛深、續(xù)航力、負(fù)載、航行速度、戰(zhàn)術(shù)響應(yīng)速度、動(dòng)力類型等。其中，航行速度是指節(jié)點(diǎn)在滿載負(fù)荷下的巡航速度；戰(zhàn)術(shù)響應(yīng)速度是指節(jié)點(diǎn)對(duì)作戰(zhàn)指揮指令的響應(yīng)速度；動(dòng)力類型是指滑翔型、動(dòng)力推進(jìn)型和混合型等。設(shè)施實(shí)體（AssetFac）對(duì)象包括固定節(jié)點(diǎn)（FixedNode）、機(jī)場(chǎng)（Airbase）、港口（Port）等，其中固定節(jié)點(diǎn)（FixedNode）是水下作戰(zhàn)對(duì)抗的重要一環(huán)。以固定通信中繼類節(jié)點(diǎn)為例，其關(guān)鍵屬性包括浮起計(jì)劃、浮起速度等，浮起計(jì)劃的內(nèi)容包括通信中繼時(shí)節(jié)點(diǎn)浮出水面的時(shí)機(jī)、時(shí)間長(zhǎng)度等內(nèi)容。

2.2節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模式屬性類的設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)模式屬性類主要指與機(jī)動(dòng)實(shí)體節(jié)點(diǎn)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)模式屬性，根據(jù)水下作戰(zhàn)的特點(diǎn)需求，機(jī)動(dòng)節(jié)點(diǎn)涉及的主要運(yùn)動(dòng)模式包括固定位置運(yùn)動(dòng)、航線跟蹤運(yùn)動(dòng)、編隊(duì)運(yùn)動(dòng)、區(qū)域巡邏、往復(fù)巡邏以及由航線跟蹤和巡邏運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。以下對(duì)典型的航線跟蹤運(yùn)動(dòng)對(duì)象類進(jìn)行描述。

航線跟蹤運(yùn)動(dòng)類適用于大型運(yùn)載型節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)搜索節(jié)點(diǎn)和通信中繼節(jié)點(diǎn)等，其屬性包括：滑翔航線（指定滑翔航行的大致區(qū)域）、機(jī)動(dòng)航線路徑點(diǎn)（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）等。表1給出機(jī)動(dòng)航線路徑點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義情況。

表1　機(jī)動(dòng)航線路徑點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義表

機(jī)動(dòng)航線路徑點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)既可用于描述平臺(tái)的初始化運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，還可用于描述指揮控制生成的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。被安排了航線跟蹤運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的節(jié)點(diǎn)將沿航線機(jī)動(dòng)，除非接收到新的指令安排需要轉(zhuǎn)向的任務(wù)，否則將直到仿真結(jié)束。

2.3功能屬性類的設(shè)計(jì)

根據(jù)作戰(zhàn)對(duì)抗需求，水下對(duì)抗節(jié)點(diǎn)需要搭載不同的功能組件用以支持不同的作戰(zhàn)任務(wù)，核心的功能組件包括通信設(shè)備、探測(cè)傳感器、對(duì)抗武器、能源補(bǔ)給設(shè)備等，以下給出重點(diǎn)功能屬性類的設(shè)計(jì)。

2.3.1通信類的設(shè)計(jì)水下作戰(zhàn)對(duì)抗背景下的通信是具有一定規(guī)模終端的水聲互聯(lián)通信系統(tǒng)，復(fù)雜的水下作戰(zhàn)環(huán)境下，水聲通信往往存在較大的時(shí)延、丟包以及多途性等性質(zhì)，很難完全按照預(yù)定的通信距離和速率來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，水下作戰(zhàn)通信類的設(shè)計(jì)必須充分考慮這些特點(diǎn)。概率矩陣模型可以較好地反映水下通信的這一特點(diǎn)，在概率矩陣模型中，消息和通信方案以簡(jiǎn)單的形式進(jìn)行顯式表達(dá)，而對(duì)鏈路終端、通信節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隱式表達(dá)，所有計(jì)劃通信均以用戶設(shè)定的且小于1的概率進(jìn)行（該概率充分考慮水下通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的限制、網(wǎng)絡(luò)資源競(jìng)爭(zhēng)以及其它復(fù)雜因素的影響）。因此，選擇概率矩陣模型作為水下通信仿真模型，通信對(duì)象類的屬性主要包括通信消息類型和概率矩陣模型方案屬性。

水下通信消息類型包括接觸報(bào)告、軌跡報(bào)告和指揮控制消息三類。接觸報(bào)告指無(wú)關(guān)聯(lián)的傳感器報(bào)告，軌跡報(bào)告是指在指揮控制戰(zhàn)術(shù)圖中軌跡的更新數(shù)據(jù)。接觸報(bào)告和軌跡報(bào)告的主要屬性有以下方面：Sensor（Tracker）產(chǎn)生此接觸的傳感器名稱/產(chǎn)生此軌跡的融合中心名稱；Signatures（探測(cè)到的目標(biāo)信號(hào)名稱）；Status（新建、更新或丟失接觸）；Detector（探測(cè)實(shí)體的名稱）；Identification（被探測(cè)到的實(shí)體的名稱）；Target（目標(biāo)列表選項(xiàng)）；Classification（被探測(cè)到的實(shí)體類別列表選項(xiàng)）；Observation Time（從仿真開始到探測(cè)到目標(biāo)的時(shí)間）；Generation Time（產(chǎn)生接觸的時(shí)間）；position（被探測(cè)到的實(shí)體的經(jīng)、緯度）；Depth（被探測(cè)到的實(shí)體的深度）；Course（被探測(cè)到的實(shí)體的航向）；Ground Speed（被探測(cè)到的實(shí)體的對(duì)地速度）。指揮控制消息有三個(gè)子類：指揮消息、受令實(shí)體狀態(tài)和簡(jiǎn)單實(shí)體狀態(tài)，包括指揮官的命令、命令確認(rèn)、任務(wù)完成報(bào)告、實(shí)體/系統(tǒng)報(bào)告以及其它相關(guān)的消息。使用概率矩陣模型時(shí)，用戶需要輸入想定中模擬的每一方的概率矩陣模型方案。概率矩陣模型方案屬性包括：Address Groups（由一系列發(fā)送者或接收者組成的地址群）；Plan Elements（列表選項(xiàng)，包括組成概率矩陣模型方案的多個(gè)元素）；Alliance（概率矩陣模型方案所屬的聯(lián)盟方）；Track Update Rate Table（對(duì)每個(gè)目標(biāo)域軌跡的更新速率）。概率矩陣模型方案元素屬性包括：Message Passing Probability（成功發(fā)送某類型消息的概率）；Message Types（消息類型列表）；Routeless Unassured Comms Delay Min（消息的最小傳輸延遲）；Routeless Unassured Comms Delay Max（消息的最大傳輸延遲）；Message Destinations（消息接收者列表）；Message Originators（消息發(fā)送者列表）。

2.3.2探測(cè)類的設(shè)計(jì)探測(cè)類設(shè)計(jì)的目標(biāo)是模擬主要的探測(cè)傳感器類型，包括被動(dòng)探測(cè)傳感器、跟蹤傳感器、主動(dòng)探測(cè)傳感器等。在水下作戰(zhàn)環(huán)境中，被動(dòng)探測(cè)可利用水下可靠聲路徑特性以及水下匯聚區(qū)等，探測(cè)概率與環(huán)境水聲情況、目標(biāo)距離、目標(biāo)噪聲大小有密切關(guān)系，在仿真中對(duì)被動(dòng)探測(cè)傳感器的屬性可精簡(jiǎn)為探測(cè)范圍和探測(cè)概率兩個(gè)屬性，其中探測(cè)概率是指探測(cè)和軌跡初始化的概率，探測(cè)范圍是指以給定的探測(cè)概率和目標(biāo)特性能探測(cè)到目標(biāo)的最大范圍或距離。對(duì)跟蹤傳感器屬性的設(shè)計(jì)需要充分考慮移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)使命任務(wù)，包括在搜索模式和跟蹤模式下所需的精度，因此跟蹤傳感器主要屬性應(yīng)包括：覆蓋范圍、運(yùn)動(dòng)學(xué)報(bào)告、ID/識(shí)別、毀傷報(bào)告、提示、速度門限、調(diào)度/激活和跟蹤屬性。鑒于水下作戰(zhàn)對(duì)抗的隱蔽性需求，主動(dòng)探測(cè)傳感器的應(yīng)用受到較大限制。對(duì)主動(dòng)探測(cè)模型設(shè)計(jì)一般參照雷達(dá)模型建立的思路，基本屬性包括覆蓋范圍、運(yùn)動(dòng)學(xué)報(bào)告、識(shí)別分類、BDA報(bào)告、線索、速度門限、調(diào)度/激活和跟蹤等。另外，由于能耗是水下作戰(zhàn)對(duì)抗體系中需重點(diǎn)考慮的要素，因此主動(dòng)探測(cè)模型中還需加入工作時(shí)間間隔、單次工作時(shí)長(zhǎng)、功率等屬性。

2.3.3武器系統(tǒng)模型類的設(shè)計(jì)在對(duì)武器系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)方面，必須滿足想定規(guī)模和快速運(yùn)行以及系統(tǒng)仿真精度的需求。基于這種考慮，對(duì)武器系統(tǒng)模型設(shè)定有以下要求：與武器系統(tǒng)物理特性相關(guān)的殺傷概率（Pk表）取決于武器、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性以及其它因素，在系統(tǒng)之外計(jì)算確定，作為系統(tǒng)屬性參數(shù)輸入；武器系統(tǒng)模型與搭載節(jié)點(diǎn)、目標(biāo)距離、方位角、垂直角、目標(biāo)接近速度以及其它因素相關(guān)，其交戰(zhàn)范圍隨著相關(guān)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)而變化。

武器系統(tǒng)主要可劃分為目標(biāo)探測(cè)、目標(biāo)跟蹤和目標(biāo)交戰(zhàn)三類基礎(chǔ)部件。在目標(biāo)探測(cè)和目標(biāo)跟蹤的基礎(chǔ)上，武器系統(tǒng)模型類的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是目標(biāo)交戰(zhàn)。對(duì)于水下作戰(zhàn)對(duì)抗而言，主要交戰(zhàn)樣式是己方節(jié)點(diǎn)航行至敵目標(biāo)附近采取撞擊、爆炸或者剪切等手段對(duì)敵實(shí)施毀傷。從仿真的角度來(lái)看，完整的進(jìn)行這些過(guò)程的仿真無(wú)疑會(huì)極大的加大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。因此，從系統(tǒng)效能分析的角度，可直接給出毀傷效果、毀傷概率等屬性值，而不對(duì)具體交戰(zhàn)過(guò)程進(jìn)行仿真演示，以減小計(jì)算量和仿真系統(tǒng)難度。

3　系統(tǒng)的開發(fā)及實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)接口關(guān)系設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)上，水下對(duì)抗仿真系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)為中心進(jìn)行的，包括模型管理、想定編輯和仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行等都是相關(guān)工具與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互的過(guò)程，各功能模塊與不同類別的數(shù)據(jù)庫(kù)之間的交互關(guān)系如圖3所示。

圖3　各子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系

水下對(duì)抗仿真系統(tǒng)在仿真運(yùn)行時(shí)涉及不同的模型模板數(shù)據(jù)、模型實(shí)例檔案數(shù)據(jù)、想定文件和實(shí)驗(yàn)方案文件等，不同的文件和數(shù)據(jù)之間存在大量的邏輯關(guān)系。相關(guān)的數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫(kù)表之間存在的相互依賴關(guān)系如圖4所設(shè)計(jì)。

圖4　仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件相互依賴關(guān)系

其中，仿真引擎內(nèi)置模型模板，模型模板決定了模型體系結(jié)構(gòu)、模型的搭配能力、單個(gè)模型描述能力和仿真精度。模型實(shí)例檔案是對(duì)單個(gè)模型的實(shí)例化。實(shí)例檔案將模型模板中的參數(shù)進(jìn)行實(shí)例化，由模板生成了確定化模型。此外，實(shí)例檔案同時(shí)將模型的組合功能也實(shí)例化，即完成了實(shí)體模型的實(shí)際組合，提供了確定性的描述。模型實(shí)例中的存儲(chǔ)的對(duì)象是供想定文件編輯者來(lái)部署或選擇的。模型實(shí)例對(duì)于模型實(shí)例檔案的關(guān)聯(lián)是引用而非拷貝。同樣想定文件中描述的對(duì)象實(shí)例是對(duì)模型實(shí)例的引用。實(shí)驗(yàn)方案則通過(guò)基本想定文件和想定偏移生成一系列的想定文件。

3.2驅(qū)動(dòng)機(jī)制

仿真引擎是水下對(duì)抗仿真系統(tǒng)的核心，驅(qū)動(dòng)機(jī)制則是仿真引擎的核心，仿真引擎的驅(qū)動(dòng)機(jī)制如圖5所示。

圖5　仿真引擎的驅(qū)動(dòng)機(jī)制流程

仿真引擎的基本流程包括三個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)準(zhǔn)備階段、啟動(dòng)運(yùn)行階段和結(jié)束清理階段。啟動(dòng)準(zhǔn)備階段包括載入想定文件、解析想定文件及初始化裁決。啟動(dòng)運(yùn)行階段是循環(huán)過(guò)程，其中退出條件包括用戶干預(yù)或運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到預(yù)定值，循環(huán)體包括仿真事件處理過(guò)程及仿真裁決過(guò)程。結(jié)束清理階段主要是保存仿真運(yùn)行狀態(tài)以及清理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

3.3視景仿真的原型實(shí)現(xiàn)

作戰(zhàn)虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建是水下作戰(zhàn)對(duì)抗仿真平臺(tái)開發(fā)的基礎(chǔ)一環(huán)，在實(shí)現(xiàn)上主要涉及作戰(zhàn)虛擬場(chǎng)景模型的建立、視景驅(qū)動(dòng)、仿真模型和界面的建立等［4］。水下作戰(zhàn)場(chǎng)景較為復(fù)雜，涵蓋了海面、水下、氣候環(huán)境以及各種作戰(zhàn)實(shí)體模型，為了仿真的真實(shí)性，由海面及水下場(chǎng)景組成的三維虛擬海洋環(huán)境構(gòu)建的數(shù)據(jù)基于電子海圖中提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行，水下場(chǎng)景中的水下地形模型數(shù)據(jù)基于電子海圖中的水深和高程點(diǎn)信息來(lái)生成［5］。采用MultiGen Creator中的地形建模模塊來(lái)完成對(duì)水下場(chǎng)景中地形的構(gòu)建，對(duì)于水下作戰(zhàn)涉及的各類作戰(zhàn)實(shí)體模型，采用3dsMax 2012和Multigen Creator 3.0.1軟件用手工建模的方法加以實(shí)現(xiàn)，采用VC++和OSG（Open Scence Graph）聯(lián)合實(shí)現(xiàn)對(duì)視景的驅(qū)動(dòng)，對(duì)OSG類庫(kù)進(jìn)行二次開發(fā)，基于MFC框架來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真界面的設(shè)計(jì)開發(fā)［6］。

圖6　仿真平臺(tái)的全景作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)圖效果

圖7水下作戰(zhàn)仿真的部分場(chǎng)景效果

圖6給出仿真場(chǎng)景的全景作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)圖。

圖7給出了水下作戰(zhàn)仿真的部分運(yùn)行場(chǎng)景效果。運(yùn)行場(chǎng)景分別為水下固定探測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)敵潛艇的被動(dòng)探測(cè)場(chǎng)景和UUV作為水下移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和水下固定探測(cè)網(wǎng)絡(luò)共同組成水下探測(cè)網(wǎng)的演示效果。

4　結(jié)束語(yǔ)

水下作戰(zhàn)對(duì)抗的復(fù)雜性給水下對(duì)抗體系發(fā)展戰(zhàn)略、作戰(zhàn)對(duì)抗模式和技術(shù)發(fā)展路線等帶來(lái)了很大的不確定性。同時(shí)，水下戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的特殊性也導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)中難以采用大量實(shí)驗(yàn)手段對(duì)水下對(duì)抗體系和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行反復(fù)論證、分析和評(píng)估，也難以實(shí)現(xiàn)對(duì)水下作戰(zhàn)對(duì)抗運(yùn)用的演示性驗(yàn)證和對(duì)抗效能評(píng)估等任務(wù)。本文研究了水下作戰(zhàn)對(duì)抗實(shí)景仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，能夠?yàn)樗伦鲬?zhàn)對(duì)抗體系及技術(shù)發(fā)展提供論證評(píng)估和演示分析手段，并為水下戰(zhàn)場(chǎng)建設(shè)提供參考，為相關(guān)技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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Research on the Design of a Simulation System for Ocean Underwater Operation

LI Zhuo1，2，GAO Da-yuan2，WANG Qing-yu1
1.Training Department，Troop 92995 of the PLA Navy，Qingdao 266100，Shandong Province，China；
2.Naval Submarine Academy，Qingdao 266199，Shandong Province，China

Underwater operation and combat has become an important aspect of informationized naval battle.However，the demonstration，evaluation，analysis and experimental study of underwater operation are faced with multiple difficulties due to the particularity and complexity of underwater battlefield.Therefore，the design of an underwater operation simulation system has great value for verifying the structure of underwater combat system，demonstrating underwater combat mode，analyzing combat effectiveness and guiding key technology development.In this paper，an underwater operation simulation system is designed with its overall architecture analyzed under the context of applied underwater combat.The modelling system is designed focusing on the aspects of node objects，node movement mode attributes and functional attributes，with the system interface relations designed and driving mechanism realized.Simulation examples show that the presented system can provide an effective assessment means and demonstrating and analyzing platform for China's ocean underwater operation.

underwater operation；visual simulation；model system；interface relationship

U675.65

A

1003-2029（2016）03-0046-06

10.3969/j.issn.1003-2029.2016.03.009

2015-08-18

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）資助項(xiàng)目（AA8094027B）

李卓（1975-），男，博士后，工程師，主要從事模擬仿真、導(dǎo)航技術(shù)、水下作戰(zhàn)理論等研究。E-mail：grambler@163.com