合成作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統設計研究

孫幸福，侯 磊，金敬強，劉沾沾，李艷飛

（1.北方自動控制技術研究所，太原 030006；2.北方信息控制研究院集團有限公司，南京 211100）

0 引言

進入20世紀80年代以來，世界范圍內的新軍事變革風起云涌，戰爭形態發生了一系列深刻變化，傳統的軍事訓練模式面臨挑戰，各個發達國家軍隊紛紛對軍事訓練的方法與手段作出改革與調整，特別是在基地化、模擬化、對抗化和信息化戰爭訓練方法上不斷改革創新,模擬訓練裝備加快從單裝訓練模擬器向模擬訓練系統，由單純的操作技能訓練向聯合對抗轉變,由單兵種模擬訓練到多軍兵種合成作戰對抗模擬訓練轉變。

實兵對抗訓練是在實際地形上進行實兵、實裝、實彈戰術演習，訓練場地要求高，經費、油料、彈藥等消耗巨大，運用“模擬訓練系統”，不受訓練場地和消耗限額的制約，且能多次組織、反復進行，能夠有效解決“耗不起、打不起”等問題。

合成作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統可模擬指揮所指揮作業環境、手段、設備和器材，并以數字仿真的方式模擬戰場環境、戰場態勢、作戰行動過程和結果，為指揮員提供交戰背景，是支撐組織指揮所開展連貫對抗演習而構建的“人在環”的作戰指揮模擬對抗平臺，該平臺能夠用來組織進行合成作戰指揮對抗模擬訓練，能夠支持合成編組多級多類指揮所，在二維虛擬戰場環境中進行模擬對抗［1-7］。

1 戰術對抗模擬訓練系統的組成和功能

合成作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統能夠在聯合作戰背景下實施指揮對抗訓練，作戰力量涉及陸軍、海軍、空軍，作戰空間涉及陸、海、空、電磁，能夠模擬陸、海、空、天、電等多維空間的戰場環境和目標，模擬諸軍兵種聯合作戰的情報信息，模擬聯合作戰條件下的復雜電磁環境、氣象環境，模擬各軍兵種部（分）隊的作戰行動過程、交戰結果等。

合成作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統訓練對象為指揮所指揮員及其指揮機關，主要用于交戰雙方完成指揮所編成（組）、作戰籌劃、組織指揮戰斗、組織戰術協同、組織戰斗保障、組織指揮所勤務等對抗訓練，以統一的虛擬戰場環境為前提，以“人在環”的仿真對抗訓練為基本形式，通過使用指揮所模擬器完成對抗雙方指揮作業和指揮過程，通過聚合級計算機生成兵力模擬對抗雙方作戰編成內的虛擬兵力。

系統主要由管理控制、導調控制、模擬指揮、虛兵生成、戰場環境仿真5部分組成。

1.1 管理控制

該部分作為對抗訓練系統的技術保障系統，由多名綜合管控人員完成訓練準備階段的數據維護、軟件維護等工作，演習階段的節點管理、系統監測、網絡監測等工作。

1.2 導調控制

該部分主要功能是根據對抗訓練課題，設置戰場環境（包括作戰地域、氣象環境、電磁環境），設置雙方交戰兵力，并在訓練過程中實時監控和記錄對抗雙方的兵力狀態（包括位置、戰果戰損、消耗等），及時發布干預指令，并在演習結束時生成對抗結果的分析評估報告。

1.3 模擬指揮

模擬指揮部分主要功能是模擬指揮所的指揮作業環境，為了貼近實戰，指揮所模擬對抗訓練系統一般采用實裝設備或研制模擬實裝的設備模擬器，主要模擬其指揮裝備和手段，如模擬程控電話、無線電臺、視頻會議等各級指揮所的通信手段、裝備及通信鏈路，模擬指揮所的指揮控制、態勢感知、作戰籌劃、通信網絡等功能，滿足指揮作業的需要，并能夠與導調控制進行數據交互。

模擬指揮包括紅軍模擬指揮、藍軍模擬指揮和通信網絡仿真3個部分，具體包括紅/藍指揮作業環境、紅/藍指揮作業器材、紅/藍指揮鏈路仿真、紅/藍模擬指揮軟件組成。

指揮作業環境包括承載環境、訓練器材，指揮鏈路是指模擬的各類通信網絡鏈路，包括有線網、無線網等，通信鏈路仿真模擬地形、電磁環境對通信的影響，結合聚合級計算機生成兵力系統仿真模型給出的實體狀態，考慮仿真節點實時位置、損毀狀態等對通信的影響。

1.4 虛兵生成

圖1 合成作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統概略組成圖

虛兵生成的交戰力量由計算機生成兵力構成，以CGF（聚合級計算機生成兵力）的方式提供合成指揮所模擬對抗的交戰兵力。

虛兵生成部分主要功能是為指揮所受訓環境提供宏大而逼真的對抗條件和對抗兵力，對合成的力量進行仿真，模擬各軍兵種兵力的行為、狀態和能力，并提供兵力操控節點，根據指揮所指揮人員的指控命令，操控計算機生成兵力編成的虛擬兵力執行作戰行動，同時反饋過程和結果數據。

虛兵生成部分由紅軍聚合級計算機生成兵力、藍軍聚合級計算機生成兵力組成。

圖2 作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統通用抽象體系結構

1.5 虛擬戰場環境仿真

虛擬戰場環境是作戰行動的外部條件，為模擬對抗訓練系統提供用于仿真的基礎和動態信息，包括地理環境、氣象環境、電磁環境和戰場核生化環境。指揮所對抗仿真系統的虛擬戰場環境主要是數據仿真，基本方法是把戰場環境數據轉化成計算機能夠識別的戰場環境模型。

2 對抗模擬訓練系統設計與實現

2.1 綜合集成

合成作戰指揮模擬對抗模擬訓練系統是大規模復雜異構系統，規模大且結構復雜，涉及真實模擬、構造模擬、虛擬仿真等主要類型，系統中的仿真實體涵蓋陸軍各兵種及海空軍數百甚至上千個,網絡節點數也超過數百臺,系統之間的接口關系復雜。既包括服務于組訓人員的導調控制和管理控制，又包括服務于受訓人員的人在回路的模擬指揮所、末端操控終端、聚合級計算機生成兵力。

系統通過制定統一的技術規范和標準協議實現各部分的互聯互通，解決了整個訓練環境的時空一致性等問題。

2.2 技術架構與邏輯連接關系

系統構設指揮網、仿真網和監控網3個邏輯網。其中，指揮網用于傳輸作戰指揮信息，包括指揮簡令、偵察情報、戰果戰損、戰術定位等信息類型，這些信息通過局域網由通信網絡仿真服務器進行鏈路仿真后進行中轉，仿真實際通信網絡的鏈路狀態、數據延遲等；仿真網傳輸計算機生成兵力仿真的實體狀態、導控和管控數據等信息，采用HLA_RTI傳輸框架；監控網主要傳輸作戰指揮對抗演習過程中的視頻監控信息，采用獨立物理網絡。

系統的硬件包括通用設備、模擬設備、裝備模擬器組成，通用設備包括通用臺式計算機、高性能服務器、工業平板、各種交換機、席位操控臺、視頻監控設備、IP電話設備等；模擬設備主要包括虛擬通信電臺、虛擬車通等；裝備模擬器包括模擬指揮方艙。

系統的軟件采用分層體系結構，包括數據層、服務層、業務層，數據層包括編制庫、裝備性能庫、兵力模型庫等；服務層包括各支撐平臺，包括指揮平臺、兵力仿真平臺、通信網絡仿真平臺；業務層包括模擬指揮、虛兵生成、管理控制和導調控制、戰場環境仿真等子系統的應用軟件。

圖3 系統邏輯關系

3 對抗模擬訓練系統組織運用

合成作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統通常在導調控制、管理控制、虛擬戰場環境的支撐下,以多級指揮所聯合組訓的方式實施。以指揮所模擬器作為受訓人員進行指揮作業的模擬指揮場所；設置兵力操控席位，依據指揮所受訓人員的指揮命令，操控計算機生成兵力行動，并將對抗結果反饋給受訓人員。依托合成作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統組訓時，在導演部的組織下，使用導調控制系統進行組織，一般分為對抗訓練準備、對抗訓練實施、訓練總結評估3個階段。

4 關鍵技術和發展方向

4.1 計算機生成兵力建模與實現技術

1）計算機生成兵力的多分辨率建模。多分辨率建模，一般在作戰模擬需要在不同層次下進行時需要解決的問題。模擬過程中常見的分辨率有實體分辨率、屬性分辨率、邏輯相關分辨率、空間分辨率、時間分辨率等，它們分別指的是模型中可識別出來的實體大小、實體內部屬性、實體之間邏輯關系，以及可以分辨出來的模擬過程、空間尺度、時間尺度等。多分辨率仿真中不同分辨率模型之間的轉換過程用聚合與解聚來描述，針對復雜作戰模擬系統，模型的聚合與解聚要做好不同分辨率模型之間的連接，而又不影響結果與過程的準確性。

2）信息對抗和精確打擊等新型作戰力量仿真建模。信息對抗包括電子對抗、網絡對抗和心理對抗等，信息對抗建模仿真要分別建立通信、雷達和光電的偵察干擾和抗干擾模型，并對戰場上的敵我雙方所有電磁輻射源進行不同時域、頻域和能域的仿真，在此基礎上建立電子對抗行動與情報獲取、指揮控制、精確打擊協同動作的影響關系模型，從而準確地量化描述電磁干擾對作戰行動的影響。精確打擊建模仿真需要建立精確打擊武器、彈藥的仿真模型，根據打擊武器行動特點建立精確打擊行動模型，建立目標引導分隊與火力打擊分隊的行動關系模型，還要建立抗精確打擊的防護模型，以達成量化描述抗精確打擊的效果。

3）實踐數據驅動和規則外置。通過實踐數據驅動計算機生成兵力仿真，充分利用部隊平時訓練數據，把部隊日常訓練情況貫穿模擬仿真全過程，既支撐系統仿真計算，也反映部隊日常訓練的薄弱環節，與實際作戰我情條件相吻合，與部隊作戰能力和作戰水平相吻合；通過將戰術規則、行為邏輯等數據進行外置，方便組訓人員針對不同受訓對象進行錄入和修改，能夠大幅提高計算機生成兵力模型的通用性和擴展性。

4.2 虛擬戰場環境仿真技術

虛擬戰場環境為作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統提供用于仿真對抗的基礎和動態信息，運用計算機仿真、可視化計算、多媒體、圖形圖像技術，實現戰場環境的逼真呈現，并為作戰指揮對抗模擬訓練提供虛擬的戰場環境，完整地表達戰場環境數據，使受訓人員達到“身臨其境”的感覺。

4.3 系統綜合集成技術

1）統一的體系框架和系統結構實現技術。作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統作為一種分布式、交互式網絡應用，具有非常高的系統復雜度，系統的體系結構用于解決系統的組成、結構等方面的技術問題，并為系統設計提供有效的表達和交流手段。

2）廣域環境下各類系統的分布交互和綜合集成。作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統應用形式分集中式本地對抗與分布式異地對抗兩種，通過分布式交互實現技術可實現異地遠程對抗，減少了組織環節，實現跨區域、跨建制、跨軍（兵）種的部隊開展異地遠程模擬對抗訓練。

3）統一標準和規范的制定。為實現模擬對抗訓練系統的互連、互通和互操作，建模與仿真資源的共享和重用，在系統的研制過程中，必須嚴格遵循相關的標準規范，這些標準規范涉及系統開發、模型和數據建設等方面，包括數據類標準、模型類標準、服務類標準和建設與管理類標準等。

4.4 作戰模擬可信度評估技術

由于現有的建模與仿真技術總是無法完全準確地描述和復現真實系統（或過程），因此，對抗模擬訓練系統中的仿真模擬開發首先要解決可信性問題，可信度是系統模擬最重要的評估指標。為了保證作戰模擬結果的正確可信、有效，必須對作戰模擬系統及其模型進行校核、驗證和確認，校核技術、驗證技術、確認技術等可信度評估技術成為系統研制和考核的關鍵技術之一。

5 結論

隨著作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統的不斷研制和更新換代，針對“指揮對抗訓練”提出了更多新的使用要求，但是“實戰化”是作戰指揮戰術對抗模擬訓練永恒不變的基本要求，作戰指揮戰術對抗模擬訓練系統研制應堅持“訓練仿真必須像真”、“戰訓一體、虛實結合”的設計思想，按照“集成化、智能化、網絡化、規范化”為特征的方向發展，使作戰指揮模擬對抗訓練在“逼真”的虛擬時空中能夠做到真正的“自主對抗起來”。