戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)發(fā)展分析與思考

張 勵(lì),田 義,洪澤華,李 奇

(上海機(jī)電工程研究所,上海 201109)

0 引言

仿真技術(shù)被認(rèn)為是繼理論與實(shí)驗(yàn)之后,人們認(rèn)識(shí)世界的第三種手段[1]。仿真技術(shù)是以建模與仿真理論為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、物理效應(yīng)設(shè)備及仿真器為工具,建立研究對(duì)象模型、構(gòu)造運(yùn)行仿真系統(tǒng)、分析評(píng)估仿真結(jié)果的一項(xiàng)綜合性技術(shù),是研究復(fù)雜系統(tǒng)中復(fù)雜性問(wèn)題的技術(shù)和方法。

戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真是仿真技術(shù)與航天工程技術(shù)的結(jié)合,為導(dǎo)彈武器的設(shè)計(jì)、分析、性能效能評(píng)估等提供理論方法、驗(yàn)證手段和試驗(yàn)平臺(tái)[2]。戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)包括單系統(tǒng)級(jí)仿真和多系統(tǒng)綜合仿真。其中：?jiǎn)蜗到y(tǒng)級(jí)仿真用來(lái)考核驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性,如制導(dǎo)控制系統(tǒng)仿真、引戰(zhàn)系統(tǒng)仿真,被廣泛應(yīng)用于型號(hào)研制中;多系統(tǒng)綜合仿真用來(lái)考核驗(yàn)證多系統(tǒng)聯(lián)合工作的匹配性、協(xié)調(diào)性、正確性及系統(tǒng)效能,如導(dǎo)彈全武器系統(tǒng)綜合仿真、導(dǎo)彈武器體系仿真等,被應(yīng)用于導(dǎo)彈武器性能/效能評(píng)估中。

1 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)架構(gòu)

從三個(gè)維度對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)進(jìn)行劃分和描述,即：戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真任務(wù)所對(duì)應(yīng)的研制過(guò)程、試驗(yàn)種類(lèi)及仿真的逼真度,如圖1所示。其中：研制過(guò)程包括論證、方案設(shè)計(jì)、工程研制、鑒定定型及應(yīng)用等;試驗(yàn)類(lèi)型包括數(shù)字仿真、桌面仿真、半實(shí)物仿真、綜合仿真等;逼真度是不同仿真系統(tǒng)或平臺(tái)與所仿真對(duì)象的相似程度或復(fù)現(xiàn)程度。如此劃分既可以對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真從三個(gè)相互獨(dú)立的維度進(jìn)行描述和分析,也便于在研制過(guò)程中綜合分析各研制階段中各類(lèi)仿真試驗(yàn)結(jié)果的置信度[3]。圖1中的點(diǎn)表示在研制階段針對(duì)制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行高逼真度半實(shí)物仿真試驗(yàn)。

圖1 描述戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真的三個(gè)維度Fig.1 3D description of tactical missile simulation

為滿足戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈全周期、全系統(tǒng)的仿真需求,戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真的技術(shù)體系分為：仿真總體技術(shù)、仿真基礎(chǔ)技術(shù)、仿真系統(tǒng)/平臺(tái)技術(shù)、仿真試驗(yàn)技術(shù),如圖2所示。其中：仿真總體技術(shù)主要研究戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的仿真標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、仿真系統(tǒng)集成技術(shù)、仿真評(píng)估方法等,為仿真技術(shù)研究、仿真系統(tǒng)/平臺(tái)開(kāi)發(fā)構(gòu)建、仿真試驗(yàn)實(shí)施及評(píng)估提供指導(dǎo)和依據(jù);仿真基礎(chǔ)技術(shù)主要包括實(shí)體及環(huán)境建模、物理效應(yīng)模擬,認(rèn)知與行為建模、模型/模擬器VV&A 等,為仿真應(yīng)用提供模型、模擬器的數(shù)據(jù)、知識(shí)等仿真資源;仿真系統(tǒng)/平臺(tái)技術(shù)主要包括支撐技術(shù)、管控技術(shù)及交互式顯示技術(shù)等,為仿真應(yīng)用提供系統(tǒng)/平臺(tái)支撐;仿真試驗(yàn)技術(shù)分別對(duì)應(yīng)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈研制全生命周期中三個(gè)層次的仿真試驗(yàn),包括單系統(tǒng)性能仿真試驗(yàn)、全系統(tǒng)(多系統(tǒng))級(jí)性能/效能仿真試驗(yàn)、體系級(jí)效能評(píng)估仿真試驗(yàn),主要涉及仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及試驗(yàn)評(píng)估等技術(shù)。

圖2 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)架構(gòu)Fig.2 Architecture of tactical missile simulation technology

2 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀分析

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

2.1.1 仿真總體技術(shù)及基礎(chǔ)技術(shù)

1)仿真技術(shù)體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)日臻完善。

國(guó)際上,各大仿真研究機(jī)構(gòu)在云計(jì)算技術(shù)和面向服務(wù)架構(gòu)的發(fā)展背景下,積極推進(jìn)新型仿真體系結(jié)構(gòu),仿真體系結(jié)構(gòu)由集中式、封閉式向分布式、開(kāi)放式、交互式方向發(fā)展。基于面向服務(wù)和通過(guò)云計(jì)算的服務(wù)模型提供建模與仿真應(yīng)用,快速、按需部署的可組合仿真環(huán)境的新概念——建模仿真即服務(wù)(MSaaS)應(yīng)運(yùn)而生[4]。美國(guó)防部、北約等持續(xù)不斷完善仿真標(biāo)準(zhǔn)體系,已建立的建模與仿真標(biāo)準(zhǔn)包括仿真體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、仿真VV&A 標(biāo)準(zhǔn)、仿真互操作標(biāo)準(zhǔn)等,用以支持公用的仿真技術(shù)框架,環(huán)境、實(shí)體、行為等模型表達(dá),以及系統(tǒng)、平臺(tái)、設(shè)施等構(gòu)建。

2)目標(biāo)/環(huán)境特性建模覆蓋范圍越來(lái)越廣

以法國(guó)SE-Workbench為代表的先進(jìn)目標(biāo)特性建模集成環(huán)境采用一個(gè)通用的求解內(nèi)核和物理擴(kuò)展效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)光電、電磁和聲學(xué)的多譜段統(tǒng)一,能夠運(yùn)行在離線高逼真度仿真模式和快速仿真模式,可驅(qū)動(dòng)物理效應(yīng)仿真器運(yùn)行,已支持相控陣?yán)走_(dá)、合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像等實(shí)時(shí)仿真。

3)目標(biāo)/環(huán)境物理效應(yīng)建模仿真緊貼戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈探測(cè)技術(shù)發(fā)展

2016年,美國(guó)NASA 成功研制了紅外超頻段動(dòng)態(tài)模擬器原理樣機(jī),將紅外特性數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為真實(shí)的物理量模擬器,實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)波紅外超譜段目標(biāo)和場(chǎng)景模擬。2017年,美國(guó)Kent光電有限公司成功研制了一種用于測(cè)試評(píng)估單光子發(fā)射偏振成像傳感器性能的多譜段偏振場(chǎng)景模擬器,可以產(chǎn)生短波紅外波段內(nèi)的多譜段或超譜段視頻圖像,空間分辨率為512×512,并可在可控的帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)空域、頻域和6個(gè)偏振方向的調(diào)制。2016年,美國(guó)圣巴巴拉紅外公司成功研發(fā)了一種新型超大規(guī)模(像素?cái)?shù)＞2 K×2 K)、超高溫(模擬最高等效溫度在1 500 K以上)的紅外電阻陣場(chǎng)景投影器,允許多個(gè)芯片進(jìn)行無(wú)縫粘接,形成超大型面陣,其面積是以512像素為單位的任意N×M 像素大小[6-8]。2017 年,英國(guó)Ultra Electronics公司推出了全新“變色龍”雷達(dá)目標(biāo)模擬器,將雷達(dá)目標(biāo)生成和電子對(duì)抗仿真能力融為一體,采用第5代數(shù)字射頻存儲(chǔ)技術(shù),可提供多達(dá)24個(gè)獨(dú)立模擬通道,高精度實(shí)時(shí)模擬三維目標(biāo)的多點(diǎn)散射特性、箔條干擾、雜波等,頻段覆蓋范圍為0.5～40 GHz,具有1.2 GHz瞬時(shí)帶寬,聲稱能兼容當(dāng)前最新的雷達(dá)技術(shù)。近年來(lái),美國(guó)Eastern Optx研發(fā)了1107系列、1100系列雷達(dá)目標(biāo)模擬器,工作頻段高達(dá)40 GHz。1107系列模擬器的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)100 dB,可以工作在脈沖、跳頻、連續(xù)波、加密和調(diào)制機(jī)制等模式,模擬距離達(dá)160 km,模擬距離精度為100 m,多普勒頻移范圍為0～50 k Hz(k Hz級(jí)步長(zhǎng))。1100系列模擬器的模擬距離為100 km,多普勒頻移范圍為0～50 k Hz(Hz級(jí)步長(zhǎng)),具有多路徑和雜波的模擬能力。美國(guó)Kratos RT Logic公司推出的通道模擬器能夠模擬雷達(dá)傳播過(guò)程的通道效應(yīng),例如：相位連續(xù)性、實(shí)時(shí)載波和信號(hào)的多普勒頻移、距離延時(shí)、衰減及噪聲等。該模擬器不僅能模擬UHF,L,S,C,X,Ku波段,還配套了本地及遠(yuǎn)程控制軟件,具有良好的圖形操作界面,通過(guò)插件模式與Analytical Graphics公司的STK 軟件兼容,可以實(shí)現(xiàn)通道效應(yīng)和運(yùn)動(dòng)效應(yīng)的無(wú)縫銜接。韓國(guó)先進(jìn)無(wú)線技術(shù)全球(AWT Global)公司推出了MRS 雷達(dá)模擬器,其中,標(biāo)準(zhǔn)版可同時(shí)生成16通道連續(xù)波或脈沖信號(hào),覆蓋了2～18 GHz頻段,增強(qiáng)版可達(dá)128個(gè)獨(dú)立通道,覆蓋了0.5～40 GHz頻率范圍。

4)探索復(fù)雜系統(tǒng)仿真模型驗(yàn)證新方法

針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)仿真的特點(diǎn),需要探索新的模型驗(yàn)證方法。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)馬歇爾太空飛行中心利用需求傳播不確定來(lái)量化動(dòng)態(tài)模型驗(yàn)證指標(biāo)[5]。同時(shí),針對(duì)復(fù)雜仿真系統(tǒng)可信度評(píng)估與VV&A(校核、驗(yàn)證與確認(rèn))的需求,基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能化評(píng)估方法與技術(shù)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。以大數(shù)據(jù)智能、互聯(lián)網(wǎng)群體智能、跨媒體智能、人機(jī)混合增強(qiáng)智能、自主智能系統(tǒng)等為主的新技術(shù)為解決復(fù)雜仿真系統(tǒng)可信度評(píng)估問(wèn)題帶來(lái)了機(jī)遇。

2.1.2 仿真系統(tǒng)/平臺(tái)

1)仿真支撐平臺(tái)支持可重構(gòu)、可擴(kuò)展、模塊化的導(dǎo)彈仿真能力

以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)高性能仿真平臺(tái)工具產(chǎn)品,如：用于滿足“阿爾伯特項(xiàng)目”等分析仿真需求的SP tempest并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng),以及GTW,SPEEDES,WarpIV,Maisie,PARSEC,POSE,SIMKIT,Musik 等并行仿真支撐環(huán)境[6]。美國(guó)Raytheon公司為了降低研制費(fèi)用,加速導(dǎo)彈仿真的開(kāi)發(fā)進(jìn)度,專(zhuān)門(mén)為導(dǎo)彈武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)打造了可快速重構(gòu)的模塊化仿真支撐環(huán)境genSIM,可支持隨著導(dǎo)彈武器系統(tǒng)成熟度的增加,提高仿真的逼真度[9]。同時(shí),針對(duì)特定對(duì)象快速構(gòu)建不同顆粒度的仿真模型,加速仿真能力生成的過(guò)程。

2)仿真交互式顯示工具種類(lèi)不斷豐富,通用化水平日益提升

美軍研發(fā)了一系列典型仿真支撐工具,包括：M?K 公司系列產(chǎn)品、擴(kuò)展防空仿真系統(tǒng)(EADSIM)、聯(lián)合戰(zhàn)區(qū)級(jí)仿真系統(tǒng)(JTLS)、聯(lián)合半自動(dòng)兵力(JSAF)、聯(lián)合建模與仿真系統(tǒng)(JMASS)[6,10],還包括：支持沉浸式仿真和訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景生成系統(tǒng)(VRSG)、虛擬對(duì)抗系統(tǒng)(VCS)、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)空間第2代系統(tǒng)(VBS2)等[11]。

3)高性能仿真計(jì)算支持新型導(dǎo)彈設(shè)計(jì)

近年來(lái),國(guó)際上高性能仿真支撐平臺(tái)技術(shù)按照發(fā)展硬件、提出架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)支撐軟件、創(chuàng)新應(yīng)用模式的路徑不斷推進(jìn)。在多核服務(wù)器、快速海量存儲(chǔ)、高速網(wǎng)絡(luò)等硬件技術(shù)及分布式并行計(jì)算軟件技術(shù)的支持下,從高性能向高效能的方向發(fā)展。

2.1.3 仿真試驗(yàn)技術(shù)

1)導(dǎo)航制導(dǎo)控制仿真評(píng)估能力取得新進(jìn)展

美國(guó)已建成國(guó)際上規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的全波段紅外成像制導(dǎo)、全頻段射頻制導(dǎo)、射頻/紅外復(fù)合制導(dǎo)、射頻/紅外/激光三模共口徑復(fù)合制導(dǎo)等半實(shí)物仿真系統(tǒng),完成了多個(gè)新型導(dǎo)彈半實(shí)物仿真試驗(yàn)驗(yàn)證[12-13]。其半實(shí)物仿真系統(tǒng)提供了支持飛行前預(yù)測(cè)/飛行后重建、現(xiàn)場(chǎng)決策等手段。2016年,美國(guó)NASA 建立了更為先進(jìn)的導(dǎo)航半實(shí)物仿真試驗(yàn)系統(tǒng),該系統(tǒng)具備X 射線導(dǎo)航、脈沖星/伽馬射線導(dǎo)航、光學(xué)自主導(dǎo)航、星際飛行器間通信等仿真能力。

2)聯(lián)合仿真技術(shù)能力支撐導(dǎo)彈武器系統(tǒng)及體系性能/效能評(píng)估

美國(guó)建立了綜合測(cè)試系統(tǒng),可在地面上對(duì)反導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證與評(píng)估,提供較真實(shí)的作戰(zhàn)環(huán)境和目標(biāo)場(chǎng)景模擬,能進(jìn)行武器系統(tǒng)分布式地面設(shè)計(jì)驗(yàn)證、分系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證,以及集成系統(tǒng)驗(yàn)證。支持武器系統(tǒng)從設(shè)計(jì)-地面試驗(yàn)-飛行試驗(yàn)的各階段任務(wù),可進(jìn)行全系統(tǒng)的數(shù)字仿真和半實(shí)物仿真,能夠提供威脅和環(huán)境數(shù)據(jù)的注入,可有效驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性,支持系統(tǒng)集成測(cè)試[14]。

3)仿真試驗(yàn)與鑒定一體化

近年來(lái),導(dǎo)彈仿真試驗(yàn)已逐漸成為鑒定試驗(yàn)的一個(gè)環(huán)節(jié),即將鑒定評(píng)估進(jìn)程推進(jìn)到工程研制階段。2016年10月,美國(guó)太平洋司令部和綜合導(dǎo)彈防御聯(lián)合司令部為評(píng)估彈道導(dǎo)彈防御性能完成了一次地面試驗(yàn),模擬了各種類(lèi)威脅場(chǎng)景,以綜合評(píng)估彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的功能[6]。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

第二次世界大戰(zhàn)后期,火炮控制與飛行控制系統(tǒng)的研究孕育了仿真技術(shù),至今仿真技術(shù)已深入到我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域,發(fā)揮著越來(lái)越大的作用[2,4-5]。我國(guó)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真的發(fā)展大致分為三個(gè)階段：第一階段20世紀(jì)90年代中期之前,是我國(guó)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真發(fā)展的初級(jí)階段。在此期間建成了第一批導(dǎo)彈制導(dǎo)半實(shí)物仿真系統(tǒng),包括射頻制導(dǎo)和紅外制導(dǎo)半實(shí)物仿真系統(tǒng),主要應(yīng)用于單一制導(dǎo)模式、簡(jiǎn)單點(diǎn)目標(biāo)的制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真。第二階段1995—2010年,是我國(guó)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真進(jìn)入快速發(fā)展階段。一是制導(dǎo)半實(shí)物仿真技術(shù)趨于成熟,出現(xiàn)紅外成像、雷達(dá)主/被動(dòng)復(fù)合、射頻/光學(xué)雙模復(fù)合等制導(dǎo)半實(shí)物仿真應(yīng)用系統(tǒng);二是導(dǎo)彈武器系統(tǒng)攻防對(duì)抗仿真技術(shù)、體系仿真技術(shù)快速進(jìn)步,為導(dǎo)彈武器性能/效能評(píng)估、裝備頂層設(shè)計(jì)、新型號(hào)論證等發(fā)揮了重要的技術(shù)支撐作用。第三階段是2011年至今,是我國(guó)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真進(jìn)入成熟發(fā)展的新階段。在信息、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)推動(dòng)下,智能化建模與評(píng)估新方法、高效能仿真支撐平臺(tái)技術(shù)、貼近真實(shí)感的系統(tǒng)試驗(yàn)與評(píng)估、高性能高逼真探測(cè)導(dǎo)航制導(dǎo)半實(shí)物仿真等技術(shù),為導(dǎo)彈武器研制提供更有效的驗(yàn)證和評(píng)估手段。

我國(guó)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真領(lǐng)域經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展,已形成較為完善的技術(shù)體系,建成了多個(gè)可服務(wù)于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器裝備研制的仿真試驗(yàn)系統(tǒng)/平臺(tái),支撐導(dǎo)彈武器研制全系統(tǒng)、全過(guò)程的發(fā)展[15-17]。

1)典型實(shí)體/環(huán)境數(shù)學(xué)建模與物理效應(yīng)模擬有效支撐應(yīng)用

建立了一定規(guī)模的典型實(shí)體模型庫(kù)、典型環(huán)境模型(即其效應(yīng))模型庫(kù),研制了面向應(yīng)用的光學(xué)、電磁物理效應(yīng)模擬器。實(shí)體模型包括幾何模型、物理特性模型等。環(huán)境模型包括典型氣象環(huán)境模型和自然環(huán)境模型等[12,15-17]。物理效應(yīng)模擬器包括光學(xué)單元模擬器、光學(xué)輻射式及調(diào)制式多元成像模擬器[18]、多光譜成像模擬器、電磁陣列式單元模擬器、電磁陣列式成像模擬器、氣動(dòng)光學(xué)/氣動(dòng)加熱等特殊物理效應(yīng)和多物理場(chǎng)耦合效應(yīng)模擬器、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)環(huán)境模擬器、導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)模擬器、火控系統(tǒng)模擬器、導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全任務(wù)維修訓(xùn)練模擬器等[19]。上述模型及模擬器已應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)/平臺(tái)、仿真試驗(yàn)及仿真訓(xùn)練中。

近年來(lái),我國(guó)在仿真模型校核方法方面也取得了研究成果,包括：對(duì)各類(lèi)模型校核方法的研究、對(duì)模型校核過(guò)程中抽象方法的研究及近似條件選取等,仿真模型置信度越來(lái)越高,更有力地支撐了戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真驗(yàn)證評(píng)估。

2)仿真系統(tǒng)/平臺(tái)較好服務(wù)于應(yīng)用

仿真系統(tǒng)/平臺(tái)的技術(shù)研究成果已快速轉(zhuǎn)化為仿真手段和能力,成功研制了適應(yīng)于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真多種任務(wù)需求的仿真系統(tǒng)和平臺(tái),包括部件級(jí)和單系統(tǒng)級(jí)性能驗(yàn)證與評(píng)估半實(shí)物仿真系統(tǒng)、多系統(tǒng)級(jí)性能驗(yàn)證評(píng)估數(shù)字/半實(shí)物綜合仿真平臺(tái)和體系級(jí)效能評(píng)估數(shù)字仿真平臺(tái)。目前,我國(guó)已研制的半實(shí)物仿真系統(tǒng)可滿足多種體制的導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制等仿真需求。一是先進(jìn)光學(xué)成像制導(dǎo)半實(shí)物仿真技術(shù)已趨于成熟,如單波段、雙波段紅外半實(shí)物仿真系統(tǒng)、紅外/可見(jiàn)光半實(shí)物仿真系統(tǒng)等已應(yīng)用于導(dǎo)彈仿真中。二是在射頻制導(dǎo)仿真技術(shù)領(lǐng)域先后研制了多套陣列輻射式射頻半實(shí)物仿真系統(tǒng),可滿足不同探測(cè)體制仿真試驗(yàn)驗(yàn)證需要[20]。三是光學(xué)/射頻復(fù)合半實(shí)物仿真技術(shù)近年來(lái)發(fā)展快速,研制的基于緊縮場(chǎng)的射頻/紅外共口徑復(fù)合半實(shí)物仿真系統(tǒng)、多通道射頻陣列/紅外成像共口徑復(fù)合半實(shí)物仿真系統(tǒng)已獲得工程應(yīng)用。其中,基于緊縮場(chǎng)的射頻/紅外共口徑復(fù)合半實(shí)物仿真系統(tǒng)采用光學(xué)和電學(xué)一體化設(shè)計(jì)的方法,通過(guò)在五軸轉(zhuǎn)臺(tái)上共用一套光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)射頻/紅外的共口徑復(fù)合。

在多系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)建設(shè)方面,已取得多項(xiàng)高性能仿真平臺(tái)的技術(shù)成果,構(gòu)建了由多個(gè)分系統(tǒng)組成的全系統(tǒng)綜合仿真支撐環(huán)境和試驗(yàn)平臺(tái),將數(shù)字、半實(shí)物等仿真資源集成,實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)級(jí)性能仿真評(píng)估,為全系統(tǒng)兼容性、協(xié)調(diào)性、匹配性等仿真驗(yàn)證提供服務(wù)。

在導(dǎo)彈裝備體系論證級(jí)決策仿真支撐平臺(tái)建設(shè)中,形成了Arch Modeler,SysPrime等復(fù)雜系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具和“XSimStudio[21]”“數(shù)字武器開(kāi)發(fā)平臺(tái)DWK”“基于組件的一體化建模與仿真系統(tǒng)CISE++”等體系仿真平臺(tái),構(gòu)建了導(dǎo)彈裝備體系仿真示范應(yīng)用系統(tǒng)等。基于CNP Tools,e M-Plant等工具和軟件構(gòu)建了一體化聯(lián)合保障裝備保障業(yè)務(wù)仿真推演體系,能夠?qū)?dǎo)彈武器系統(tǒng)任務(wù)保障效能進(jìn)行分析。

3)仿真試驗(yàn)技術(shù)已成為支撐戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈全生命周期的技術(shù)手段

目前,單系統(tǒng)級(jí)仿真試驗(yàn)技術(shù)比較成熟,如制導(dǎo)控制半實(shí)物仿真,已廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈設(shè)計(jì)研制中,并在試驗(yàn)鑒定中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。近年來(lái),體系論證仿真試驗(yàn)技術(shù)、多系統(tǒng)構(gòu)成的全系統(tǒng)性能/效能評(píng)估仿真試驗(yàn)技術(shù)得到越來(lái)越多的關(guān)注和重視。以提升產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性為需求,鑒定試驗(yàn)已將系統(tǒng)性能/效能仿真、體系效能評(píng)估仿真納入其中,成為產(chǎn)品鑒定試驗(yàn)的有效補(bǔ)充。

為適應(yīng)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈“試驗(yàn)—鑒定”一體化發(fā)展的趨勢(shì),已在試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方法方面開(kāi)展了研究,通過(guò)研制方與使用方合作及共享信息和數(shù)據(jù),針對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈試驗(yàn)的小子樣問(wèn)題,充分利用驗(yàn)前信息,在仿真試驗(yàn)框架設(shè)計(jì)、試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建、試驗(yàn)項(xiàng)目篩選化、試驗(yàn)樣本水平確定以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)融合分析等方面取得應(yīng)用研究成果[22-23]。仿真試驗(yàn)校核與確認(rèn)直接影響仿真結(jié)果的正確性和可用性,開(kāi)展基于VV&A 過(guò)程,以及Bayes網(wǎng)、云模型、信息熵與模糊數(shù)學(xué)等方法研究,對(duì)不同系統(tǒng)層次的復(fù)雜仿真系統(tǒng)置信度開(kāi)展分析,滿足統(tǒng)計(jì)評(píng)估的基本要求[24-25]。國(guó)內(nèi)研究人員運(yùn)用小子樣評(píng)估、多源信息融合、異總體參數(shù)評(píng)定、效能分析評(píng)估等建模與仿真方法,充分綜合各階段、各種類(lèi)的評(píng)估數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)性能和作戰(zhàn)使用效能的全面綜合評(píng)價(jià)[26-29]。

2.3 研究現(xiàn)狀分析

戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,從原來(lái)較單一的設(shè)計(jì)驗(yàn)證仿真發(fā)展為論證。設(shè)計(jì)研制、鑒定評(píng)估全生命周期仿真,從單系統(tǒng)性能仿真發(fā)展為單系統(tǒng)性能仿真、多系統(tǒng)性能/效能綜合仿真與體系對(duì)抗仿真的全系統(tǒng)仿真,如圖3所示。基于國(guó)內(nèi)外發(fā)展分析,當(dāng)前戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀可歸納為以下幾點(diǎn)：

1)新技術(shù)、新方法等在建模仿真中的應(yīng)用最為迅速和廣泛,已形成的仿真體系架構(gòu)、較豐富的模型和模擬器儲(chǔ)備、功能較強(qiáng)的性能/效能仿真系統(tǒng)和平臺(tái),以及較完善的仿真試驗(yàn)和評(píng)估方法,為戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真奠定了較好的基礎(chǔ)。

2)已建立的典型實(shí)體/環(huán)境模型庫(kù),與不斷提高的導(dǎo)彈復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性要求尚有差距,復(fù)雜場(chǎng)景建模仿真的逼真度需進(jìn)一步提高。模型/模擬器的構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法尚不健全。

圖3 仿真在裝備全生命周期中的作用Fig.3 Function of simulation in the life cycle of missile weapon

3)已建立的仿真系統(tǒng)、仿真平臺(tái)主要解決單系統(tǒng)的分段設(shè)計(jì)驗(yàn)證問(wèn)題為主;多系統(tǒng)綜合仿真平臺(tái)的研究還需進(jìn)一步深入,平臺(tái)的能力、智能化水平及評(píng)估置信度都有待提升。

4)已形成的仿真試驗(yàn)應(yīng)用,從支撐研制向支撐論證和鑒定使用的“兩端”拓展。但新興的高沉浸式強(qiáng)交互虛實(shí)融合仿真試驗(yàn)技術(shù)還處于研究階段;高逼真仿真試驗(yàn)方法、高效/智能仿真試驗(yàn)評(píng)估方法尚需深入研究和應(yīng)用驗(yàn)證。

3 重點(diǎn)發(fā)展方向分析

3.1 復(fù)雜場(chǎng)景建模仿真技術(shù)

隨著戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)復(fù)雜度的提升,給當(dāng)前單一、孤立的建模思路帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。針對(duì)所面臨的“復(fù)雜”建模對(duì)象,復(fù)雜環(huán)境建模、物理效應(yīng)建模等已成為研究重點(diǎn)。

3.1.1 復(fù)雜場(chǎng)景數(shù)學(xué)建模

1)復(fù)雜場(chǎng)景特殊效應(yīng)特性建模

當(dāng)前復(fù)雜電磁/光電場(chǎng)景的復(fù)雜度雖然有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí),但實(shí)質(zhì)上還處于定性階段,需進(jìn)一步建立“復(fù)雜度”量化度量模型。復(fù)雜場(chǎng)景之所以復(fù)雜是由于內(nèi)含的要素多且要素之間存在動(dòng)態(tài)交互或耦合效應(yīng),因此需要重點(diǎn)研究各源之間的動(dòng)態(tài)交互下耦合特性及等效場(chǎng)景構(gòu)建方法,如研究多物理場(chǎng)環(huán)境互耦效應(yīng)機(jī)理及測(cè)試方法、多場(chǎng)耦合效應(yīng)下的成像目標(biāo)畸變特性建模方法等。

2)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演建模

針對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在仿真中的應(yīng)用問(wèn)題,研究靜態(tài)目標(biāo)紅外輻射特性的測(cè)試方法、真實(shí)環(huán)境動(dòng)態(tài)目標(biāo)紅外輻射特性跟蹤測(cè)試方法、復(fù)雜場(chǎng)景紅外輻射特性模型標(biāo)準(zhǔn)化表示方法,構(gòu)建復(fù)雜場(chǎng)景的紅外輻射特性數(shù)據(jù)庫(kù),與理論模型循環(huán)校核進(jìn)行比對(duì),基于新型紅外成像模擬器響應(yīng)特性,建立復(fù)雜場(chǎng)景紅外輻射特性的仿真模型。

3.1.2 復(fù)雜場(chǎng)景物理效應(yīng)模擬

1)高性能成像模擬

由原來(lái)簡(jiǎn)單的單點(diǎn)目標(biāo)或多點(diǎn)目標(biāo)、固定背景模擬逐步轉(zhuǎn)為成像模擬,例如紫外成像、SAR 成像、MIMO(多輸入多輸出系統(tǒng))成像等模擬。同時(shí),原有的成像模擬的圖像分辨率和動(dòng)態(tài)范圍等性能指標(biāo)也將越來(lái)越高。不僅模擬傳統(tǒng)的目標(biāo)、干擾、背景等常規(guī)信息,而且要模擬特殊環(huán)境或物理效應(yīng)對(duì)成像的影響,例如氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)造成的波面畸變等[30]。

2)多維度目標(biāo)信息模擬

多維度目標(biāo)信息模擬是在現(xiàn)有模擬目標(biāo)信息維度的基礎(chǔ)上增加新維度(如距離維、速度維、光譜維、偏振或極化維等[31]),例如射頻任意變極化、激光多普勒或微多普勒、光學(xué)偏振成像、多光譜成像等模擬。隨著維度的增加,所需模擬的信息量以幾何級(jí)數(shù)增加,而當(dāng)前傳統(tǒng)器件的模擬信息量有限,為了模擬新增加維度的信息,要犧牲其他某個(gè)或某些維度的信息量,從而降低了系統(tǒng)的分辨率。隨著三維或多維目標(biāo)信息物理輻射模擬技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)多維度信息模擬的精度也將越來(lái)越高。

3)多體制復(fù)合目標(biāo)模擬

多體制復(fù)合目標(biāo)模擬是采用復(fù)合方法將兩種或多種不同體制的目標(biāo)模擬器進(jìn)行復(fù)合共用或一體化設(shè)計(jì)研制[32-34],例如被動(dòng)微波或毫米波與中波紅外成像復(fù)合、激光雷達(dá)與可見(jiàn)光成像復(fù)合、毫米波/長(zhǎng)波紅外/激光半主動(dòng)三模復(fù)合等。對(duì)于分口徑的目標(biāo)復(fù)合,在原有仿真方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)上基本可以完成,而對(duì)于多模共口徑復(fù)合,技術(shù)實(shí)現(xiàn)矛盾的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到復(fù)合方法和復(fù)合器件上。

3.2 仿真支撐平臺(tái)技術(shù)

3.2.1 面向高逼真強(qiáng)實(shí)時(shí)多任務(wù)協(xié)同仿真平臺(tái)

協(xié)同作戰(zhàn)是現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的主要樣式。以多體協(xié)同、多飛行器編隊(duì)等為主要特征的復(fù)雜裝備研制,需要仿真平臺(tái)具備全任務(wù)剖面的高逼真、強(qiáng)實(shí)時(shí)的仿真支撐能力。硬件在環(huán)是提高仿真逼真度的主要手段,對(duì)于多體協(xié)同、多飛行器編隊(duì)等仿真,則需要多套硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一體化的協(xié)同仿真環(huán)境。該環(huán)境對(duì)協(xié)同性、實(shí)時(shí)性等要求十分苛刻。當(dāng)前,需解決仿真實(shí)時(shí)控制與集成交互、組態(tài)化運(yùn)行與高穩(wěn)定幀時(shí)間控制、超高速實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信與智能I/O 交互等難點(diǎn),使仿真平臺(tái)具備超高速率實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊及多種接口的長(zhǎng)線傳輸與通用適配能力。

3.2.2 面向多領(lǐng)域融合的跨域/異構(gòu)聯(lián)合仿真平臺(tái)

跨域/異構(gòu)聯(lián)合仿真以不同領(lǐng)域仿真技術(shù)融合研制能力為核心,能應(yīng)用于全數(shù)字仿真和半實(shí)物仿真中,包含裝備論證仿真、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與驗(yàn)證仿真、生產(chǎn)制造仿真、服務(wù)保障仿真等方面。依靠大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù),以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信協(xié)議技術(shù)為基礎(chǔ),將具備特定功能的各類(lèi)仿真資源進(jìn)行集成,實(shí)現(xiàn)深層次多方協(xié)同、開(kāi)源式資源共享、系統(tǒng)性場(chǎng)景再現(xiàn),實(shí)現(xiàn)跨域/異構(gòu)仿真資源互操作、可重用和可組合能力。

當(dāng)前,戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器多系統(tǒng)跨域/異構(gòu)聯(lián)合仿真需重點(diǎn)關(guān)注兩方面。一是實(shí)時(shí)同步與邏輯同步模式下的仿真資源重用性和可信性問(wèn)題。針對(duì)異構(gòu)跨越條件下的互聯(lián)仿真,研究高精度時(shí)間同步技術(shù)及時(shí)間推進(jìn)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)不同形態(tài)的參試、受試資源靈活組合,并保持在相同的想定和試驗(yàn)方案下,試驗(yàn)結(jié)果的一致性。二是解決遠(yuǎn)程互連的適用性和安全性。對(duì)于存在實(shí)時(shí)交互要求嚴(yán)苛的仿真環(huán)境,研究遠(yuǎn)程分布網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸技術(shù),并在試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和參試與受試資源部署使用時(shí)進(jìn)行合理規(guī)劃和設(shè)計(jì),將遠(yuǎn)程互聯(lián)帶來(lái)的誤差控制在適用范圍之內(nèi)[27]。

3.3 仿真試驗(yàn)技術(shù)

典型條件下戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈性能驗(yàn)證和優(yōu)化的仿真試驗(yàn)方法及評(píng)定方法已有較成熟的應(yīng)用,面向復(fù)雜應(yīng)用的邊界條件下及系統(tǒng)全鏈路性能仿真試驗(yàn)等正成為研究重點(diǎn)。

3.3.1 性能仿真試驗(yàn)

1)邊界性能仿真試驗(yàn)

靶試的局限性使戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的邊界與極限性能難以考核,制約著導(dǎo)彈裝備的作戰(zhàn)運(yùn)用。未來(lái)可充分利用仿真的優(yōu)勢(shì),在內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)室進(jìn)行極限條件下的仿真試驗(yàn)對(duì)導(dǎo)彈的性能摸底探邊。重點(diǎn)研究解決仿真有限資源條件下和有限樣本下的邊界性能試驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題,以及從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取邊界性能指標(biāo)的問(wèn)題。

2)全鏈路綜合仿真試驗(yàn)

在對(duì)抗條件下,導(dǎo)彈武器系統(tǒng)通常具有交互性、高動(dòng)態(tài)性、不確定性等特點(diǎn),為了對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性、協(xié)調(diào)性進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化,驗(yàn)證和評(píng)估導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能,需要實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈武器從系統(tǒng)探測(cè)、指揮發(fā)射控制、制導(dǎo)控制、引戰(zhàn)配合直至命中目標(biāo)的全武器系統(tǒng)閉環(huán)仿真試驗(yàn)。

3)多體協(xié)同仿真試驗(yàn)

隨著云作戰(zhàn)、蜂群作戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)等作戰(zhàn)理念的研究與推進(jìn),戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈由單彈作戰(zhàn)向多彈協(xié)同、集群協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展。在試驗(yàn)室環(huán)境下,在有限的仿真計(jì)算資源、有限物理效應(yīng)模擬資源條件下,仿真多目標(biāo)交互環(huán)境及集群交互過(guò)程,達(dá)到場(chǎng)景再現(xiàn)、機(jī)理再現(xiàn)、過(guò)程再現(xiàn)和效果再現(xiàn)的目的。

3.3.2 體系效能仿真試驗(yàn)

能力存在于體系之中。體系對(duì)抗仿真技術(shù)在裝備體系頂層設(shè)計(jì)、方案論證、推演與評(píng)估,熱點(diǎn)問(wèn)題研究和體系運(yùn)用研究中成熟應(yīng)用,形成了一批不同體系和用途的仿真試驗(yàn)系統(tǒng),滿足了目前相關(guān)領(lǐng)域?qū)Ψ抡娴钠惹行枨蟆Ｍ瑫r(shí),通過(guò)這些項(xiàng)目的建設(shè),各部門(mén)廣泛推廣了體系對(duì)抗仿真技術(shù),使體系仿真作為一種研究導(dǎo)致得到認(rèn)可和接受。體系效能仿真試驗(yàn)需在給定威脅、條件、環(huán)境和作戰(zhàn)方案下,檢驗(yàn)與評(píng)估體系實(shí)現(xiàn)特定任務(wù)目標(biāo)的效果。隨著戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈朝著多彈協(xié)同、集群協(xié)同、體系化方向發(fā)展,其體系效能仿真試驗(yàn)面臨大樣本、高維度等問(wèn)題,制約著體系效能仿真試驗(yàn)的效率,增加了仿真成本和時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。因此,需要對(duì)體系效能仿真試驗(yàn)的過(guò)程、抽樣方法、試驗(yàn)變量、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集等進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì),在覆蓋體系效能試驗(yàn)要求的前提下,對(duì)試驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化,提高試驗(yàn)效率,降低試驗(yàn)開(kāi)銷(xiāo)。

4 后續(xù)發(fā)展思考

仿真技術(shù)將沿著“數(shù)字化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、普適化、協(xié)同化”的方向發(fā)展。近年來(lái),云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)與建模仿真技術(shù)進(jìn)一步深度融合,使建模仿真的潛力進(jìn)一步釋放,提升了建模仿真技術(shù)對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真需求的支撐能力。

4.1 新材料、新工藝、新方法促進(jìn)裝備仿真的仿真器高性能、高置信度發(fā)展

4.1.1 促進(jìn)物理效應(yīng)模擬技術(shù)的更新?lián)Q代

1)推動(dòng)紅外成像目標(biāo)轉(zhuǎn)換核心技術(shù)升級(jí)

紅外成像目標(biāo)模擬的核心是紅外轉(zhuǎn)換器。當(dāng)前國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的紅外轉(zhuǎn)換器主要分為三類(lèi)：基于光調(diào)制的數(shù)字微鏡陣列[18]、基于熱發(fā)射的電阻陣[36]和基于光熱轉(zhuǎn)換的光纖面陣[37]。對(duì)于以上三類(lèi)轉(zhuǎn)換器,需要借助芯片的半導(dǎo)體工藝以及先進(jìn)的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真手段提升成像模擬的性能和應(yīng)用范圍。此外,運(yùn)用最新技術(shù)開(kāi)發(fā)新型的紅外成像轉(zhuǎn)換技術(shù),例如MEMS二維振鏡掃描成像、紅外激光高溫高動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬、光子誘導(dǎo)動(dòng)態(tài)紅外圖像模擬等。

2)微波與光子結(jié)合提升射頻目標(biāo)模擬性能

射頻目標(biāo)模擬系統(tǒng)的工作帶寬受到了傳統(tǒng)微波器件工作帶寬的限制,光的波長(zhǎng)是微波波長(zhǎng)的百萬(wàn)分之一到千分之一,其作為載波所傳輸?shù)男盘?hào)帶寬遠(yuǎn)大于射頻作為載波所加載的信號(hào)。基于微波光子方法能在光域?qū)崿F(xiàn)微波信號(hào)產(chǎn)生、傳輸、處理和控制,有望解決射頻信號(hào)的動(dòng)穩(wěn)定低耗傳輸、高純度的微波本振信號(hào)生成、瞬時(shí)大帶寬射頻信號(hào)的幅相精確控制等問(wèn)題,提升當(dāng)前射頻目標(biāo)模擬的性能,為未來(lái)新體制射頻目標(biāo)模擬方法提供了新的可能[38]。

4.1.2 探索先進(jìn)新體制新概念戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真器

針對(duì)顛覆性概念前沿、新體制、智能新概念戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈,探索例如量子雷達(dá)及光量子成像模擬、關(guān)聯(lián)成像模擬、X 射線脈沖星模擬、高精度地球重力場(chǎng)模擬、姿軌控六自由度模擬、跨介質(zhì)過(guò)程模擬等新型仿真器的概念,為未來(lái)新型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器的仿真需求儲(chǔ)備仿真技術(shù)能力。

4.2 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化促進(jìn)裝備仿真系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)化

數(shù)字、智能、網(wǎng)絡(luò)三大領(lǐng)域是未來(lái)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素,上述要素與仿真技術(shù)的結(jié)合,將加速真實(shí)物理世界與虛擬仿真世界的融合。催生出仿真新方法、新功能和新業(yè)態(tài),推動(dòng)仿真系統(tǒng)快速發(fā)展,促進(jìn)裝備仿真系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)化。

1)構(gòu)建面向新型聯(lián)合作戰(zhàn)的分布式綜合試驗(yàn)環(huán)境

為應(yīng)對(duì)武器裝備在未來(lái)大規(guī)模聯(lián)合作戰(zhàn)條件下的試驗(yàn)鑒定評(píng)估需求,基于5G、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),促進(jìn)面向服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)的發(fā)展,將云計(jì)算引入到建模與仿真領(lǐng)域中,以提高互操作性、可組合性、可重用性,降低建模與仿真的成本,使可快速部署、可互操作和可信的服務(wù)型仿真平臺(tái)成為可能。集成各領(lǐng)域試驗(yàn)資源,構(gòu)建面向體系、虛實(shí)結(jié)合的分布式綜合試驗(yàn)環(huán)境,充分發(fā)揮各專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)與靶場(chǎng)的技術(shù)與資源優(yōu)勢(shì),支撐開(kāi)展大規(guī)模聯(lián)合作戰(zhàn)裝備試驗(yàn)與訓(xùn)練演習(xí)。

2)推動(dòng)先進(jìn)智能仿真技術(shù)應(yīng)用

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,認(rèn)知仿真等智能化仿真技術(shù)被應(yīng)用到試驗(yàn)鑒定評(píng)估領(lǐng)域。在開(kāi)展體系對(duì)抗條件下的武器裝備試驗(yàn)鑒定評(píng)估和智能化武器裝備的試驗(yàn)鑒定評(píng)估時(shí),重點(diǎn)解決復(fù)雜體系對(duì)抗建模、網(wǎng)絡(luò)安全對(duì)抗模擬、智能無(wú)人集群對(duì)抗模擬等仿真問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)體系對(duì)抗對(duì)象和智能化裝備/系統(tǒng)認(rèn)知決策過(guò)程與結(jié)果的有效模擬。

4.3 新的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)評(píng)估方法促進(jìn)仿真對(duì)裝備鑒定更有力支撐

1)建立基于建模仿真的試驗(yàn)鑒定評(píng)估理論方法體系

為滿足新型武器裝備和聯(lián)合作戰(zhàn)條件下的試驗(yàn)鑒定評(píng)估需要,從理論基礎(chǔ)、技術(shù)理論、應(yīng)用理論等方面建立理論方法體系,應(yīng)用虛實(shí)結(jié)合、平行系統(tǒng)、在線/事后評(píng)估、深度學(xué)習(xí)等基于建模仿真的試驗(yàn)鑒定評(píng)估新手段,解決試驗(yàn)鑒定評(píng)估在使用條件、實(shí)施流程、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果評(píng)估等環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題。

2)發(fā)展基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛實(shí)結(jié)合仿真試驗(yàn)鑒定模式

將虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于鑒定試驗(yàn),構(gòu)造高沉浸式的虛擬仿真戰(zhàn)場(chǎng)或虛實(shí)結(jié)合的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)人員、作戰(zhàn)指揮人員與裝備的虛擬場(chǎng)景交互,形成人在回路的實(shí)裝與仿真相結(jié)合的試驗(yàn)鑒定模式,提升武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)抗環(huán)境中的實(shí)戰(zhàn)性能評(píng)估水平,滿足鑒定評(píng)估要求。

3)注重加強(qiáng)海量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的深度挖掘和綜合分析

大數(shù)據(jù)技術(shù)為海量數(shù)據(jù)的深度挖掘與綜合利用提供了有效手段。由于基于建模仿真試驗(yàn)鑒定評(píng)估產(chǎn)生的海量仿真、實(shí)裝等多維試驗(yàn)數(shù)據(jù)在類(lèi)型、格式、粒度上千差萬(wàn)別,采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行深度挖掘和綜合分析,可從多視角展現(xiàn)裝備在不同試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)條件下的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)效能,大幅提高武器裝備試驗(yàn)鑒定評(píng)估的可信度與有效性。

5 結(jié)束語(yǔ)

仿真技術(shù)正面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇,未來(lái)將結(jié)合戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器裝備建模與仿真技術(shù)需求,開(kāi)展顛覆性概念、前沿新體制等戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器裝備的仿真技術(shù)研究,瞄準(zhǔn)仿真應(yīng)用,積極探索仿真新概念、新方法、新技術(shù),推動(dòng)我國(guó)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈仿真技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)和持續(xù)創(chuàng)新式發(fā)展。