海軍作戰模擬仿真模型譜系研究

李宏海

(中國人民解放軍91336部隊，河北 秦皇島 066000)

0 引言

當前和未來一段時期，進行海軍作戰模擬的主要目的是海軍武器裝備試驗、戰法戰術研究和指戰員訓練，完成這些任務均需要構建接近真實的作戰環境，使用各種手段逼真模擬作戰過程。完全依賴海軍實際武器裝備、各種測控裝備以及物理效應模擬器，使用物理仿真手段幾乎不可能滿足任務需要，只能在這些物理設備基礎上，根據任務需要和實際情況，適度添加仿真模型，形成全數字的虛擬戰場或者半實物半虛擬的虛實合成戰場，在這個虛擬或者虛實合成的戰場中，檢驗鑒定武器裝備、研究驗證戰法戰術、訓練指戰員。構建虛擬戰場、虛實合成戰場是當前世界主要軍事強國軍事作戰仿真的發展思路，國內近年來也進行了大量有益的探索。

構建虛擬戰場、虛實合成戰場，需要大量仿真模型，這些仿真模型都是對海戰場各影響因素的建模，都是為模擬海戰作戰過程，在海軍作戰模擬應用領域內具備一定的通用性。因而有必要研究海軍作戰模擬仿真模型譜系，在總體上刻畫海軍作戰模擬仿真模型的組成與分類，以便于相關單位對仿真模型建設進行總體統籌與規劃，有效避免仿真模型重復建設、促進仿真模型資源重用。

1 海軍作戰模擬仿真模型譜系

仿真模型是對建模對象數學模型的代碼實現，對建模對象進行不同層次的數學抽象可以得到不同層次的數學模型，將這些數學模型實現為代碼，將得到建模對象相同而抽象層次不同的多個仿真模型，鑒于目前一般將仿真模型實現為面向對象類，可以認為這些仿真模型之間存在派生繼承關系，抽象層次高的為父類、抽象層次低的為子類。以此為理論基礎，歸納總結海軍作戰模擬應用在海軍武器裝備試驗、戰法戰術研究和指戰員訓練領域對仿真模型的概要需求，可以得到海軍作戰模擬仿真模型譜系。

海軍作戰模擬仿真模型譜系如用一張圖來表現的話，這張圖在總體上給出了為完成各種任務，總體上需要具備的大部分仿真模型的名稱以及這些仿真模型之間的派生繼承關系。

研究海軍作戰模擬仿真模型譜系，主要是為在總體上避免對仿真模型的重復建設，促進各單位內外部的仿真模型資源重用。相關單位可以仿真模型譜系為藍本，對已有仿真模型拉單列表，梳理其名稱、功能、用途、粒度、接口、實現形式、管理單位等基礎信息，甚至可建設資源庫，對海軍作戰模擬仿真模型資源進行統一管理。后續建設仿真模型時，可首先依據仿真模型譜系查找是否已具備該仿真模型，如已具備，則進行針對性修改后應用，如未具備，則查找是否具備其父類或子類仿真模型，再以其父類或子類仿真模型為基礎進行建設，這樣將能夠充分發揮現有仿真模型資源價值，極大節約時間、經費、人員等方面成本。

2 海軍作戰模擬仿真模型概要需求

在構建的虛擬戰場、虛實合成戰場中，仿真模型主要用于與海軍實際武器裝備、各種測控裝備以及物理效應模擬器配合，形成虛擬戰場、虛實合成戰場。虛擬戰場中，所有影響作戰過程與結果的因素均由仿真模型體現，仿真模型需求覆蓋虛實合成戰場仿真模型需求，故可按照構建虛擬戰場進行分析海軍作戰模擬仿真模型需求。

考察海軍作戰過程，可以發現影響作戰過程與結果的因素主要包括：1)作戰、試驗、訓練時的天氣、海況、地形、地貌、地物等自然環境以及電磁環境；2)敵、我、中立三方的飛機、水面艦艇、潛艇、車輛、衛星等裝備搭載平臺；3)敵、我、中立三方的雷達、電子對抗設備、導彈、火炮等裝備；4)敵、我、中立三方的各級指揮員和裝備操作員。需要針對上述因素建設相關仿真模型。另外，考慮試驗、戰法研究、訓練方案的推演、預演需求，還需要對各類試驗訓練專用平臺、專用裝備以及試驗訓練指揮員、裝備操作員進行建模。

3 海軍作戰模擬仿真模型總體分類

根據海軍作戰模擬仿真模型建設需求，按照建模對象特點對建模對象進行抽象，能夠得到一些建模對象的共同特點，將這些具有共同特點的建模對象歸為一類，再對多個這樣的類抽象共同特點，可將這些類進行更高層次的歸類，如此不斷抽象、不斷歸類，則可按照建模對象最高層次特點，將建模對象總體上分為環境類、平臺類、裝備類和人員類4類，如圖1所示。

圖1 海軍作戰模擬仿真模型總體分類

這4個類是對建模對象的總體分類，也是對海軍作戰模擬仿真模型的總體分類，大部分海軍作戰模擬仿真模型可歸于其中一類，同時還是海軍作戰模擬仿真模型譜系中大部分仿真模型的共同基類，大部分海軍作戰模擬仿真模型將由這4個類派生或者從這4個類的派生類派生得到。

4 環境類仿真模型

環境類仿真模型可劃分為電磁環境類、地理環境類、水文環境類和氣象環境類等4個子類，每個子類將派生出多個仿真模型，如圖2所示。

圖2 環境類仿真模型

5 平臺類仿真模型

平臺是裝備與人員的運載平臺本身及其所運載的裝備與人員所組成的整體，是海軍作戰兵力編成的基本單位，按照平臺可運動的空間范圍，如圖3所示，可將平臺類分為太空平臺類、空中平臺類、岸基平臺類、水面平臺類和水下平臺類等5個子類。考慮運載平臺本身由各種裝置、設備組成，可將組成運載平臺本身的裝置與設備納入裝備范疇，在邏輯上將運載平臺本身理解為由包括運動相關裝備的裝備及其操管人員組成的整體。這樣，任意平臺類仿真模型將由平臺運動裝備、平臺搭載的武器裝備、武器裝備的指揮與操管人員等3類仿真模型組合而成。

圖3 平臺類仿真模型

6 裝備類仿真模型

分析組成各類典型作戰平臺的裝備，將具有共同特點的裝備歸為一類，可將裝備類劃分為如圖4所示的17個子類。考慮海軍作戰模擬實際需要，不再對這些子類進行分類，而是直接給出由其派生出的仿真模型。這些仿真模型，大部分為裝備類型級別，對裝備類型級別仿真模型賦予不同的初始化參數，將形成針對某一具體型號裝備的仿真模型，當然也可以這些仿真模型為基類，派生出更為詳細的、針對性更強的仿真模型。

7 人員類仿真模型

按照人員作用，可將人員類劃分為指揮員類和操作員類共兩個子類，其中，指揮員類仿真模型主要模擬各級指揮員在作戰中的指揮行為，操作員類仿真模型主要模擬各類操作員在作戰中對裝備的操作行為。對應裝備類仿真模型，人員類仿真模型如圖5所示。

8 結束語

海軍作戰模擬仿真模型譜系是為完成各類海軍作戰模擬任務可能需要的所有仿真模型的總體規劃，按照譜系建設仿真模型，能夠在總體把握仿真模型建設，避免重復建設、促進仿真模型資源復用；同時也是海軍作戰模擬仿真模型的類層次結構，當一個仿真模型已經實現為面向對象類代碼時，可通過面向對象編程語言的派生、繼承機制，快速構建其子類仿真模型；另外，配合統一的建模標準，隨著仿真模型的不斷建設，將逐步具備譜系中大部分仿真模型，最終形成海軍作戰模擬仿真模型庫，以這個庫為基礎，將能夠實現虛擬戰場的快速靈活構建，滿足作戰模擬任務的多樣性、不確定性帶來的海軍作戰模擬系統高敏捷性需求。

圖4 裝備類仿真模型

圖5 人員類仿真模型

海軍作戰模擬仿真模型譜系目前已用于某單位仿真模型的梳理與建設，取得了良好的應用效果，未來可在深化應用的過程中，逐步修改完善。■