基于海軍聯合指揮作戰的兵棋推演系統研究?

汪 洋

（海軍裝備部駐武漢地區第四軍事代表室 武漢 430064）

1 引言

兵棋（war game）是現代戰爭模擬的重要起源之一。現代類型的兵棋是由普魯士的宮廷文職戰爭顧問馮·萊斯維茨于1811年首先發明的，它由一幅地圖、一套棋子、兩個對陣人、一個裁判、一本詳細規則、一張概率表和一個骰子組成，用這套兵棋，可以逼真地模擬當時戰場的實際作戰活動。兵棋（德文譯名Kriegsspiel）被稱為除總參謀部和軍事學院之外普魯士軍人在軍事科學領域的三大發明之一。在兩次世界大戰中，各發達國家用兵棋推演的方法來試驗和檢驗作戰計劃已達到了相當水平。其中，戰爭前進行兵棋推演已列為德軍各級指揮機關制定作戰計劃的正規程序［1］。

1.1 國外海軍兵棋推演系統現狀

美海軍的兵棋推演在20世紀80年代后不斷發展，尤其是進入21世紀以來，其運用信息技術、建模技術、數據技術和架構技術的進步極大地提高了傳統兵棋的效率，擴大了兵棋可能探索問題的范圍，強化了戰略、戰役、戰術之間的關聯，并在行動上加速融入指揮控制網［3］。美軍大型兵棋推演系統有聯合戰爭系統（JWARS）、聯合戰區級模擬系統（JTLS）、聯合沖突戰術仿真（JCATS）、聯合建模與仿真系統（JMASS）、聯合半自動化兵力（JSAF）等，其中JTLS是公認典型的兵棋推演系統。JTLS是美軍開發的計算機輔助兵棋推演系統，采用紅、藍兩軍對抗的互動操作模式，由計算機運算提供陸、海、空三軍多方向作戰仿真環境，該系統最多可以模擬10方參加的空戰、海戰、陸戰、后勤、特種部隊作戰和情報支援等軍事行動［2］。

1.2 國內海軍兵棋推演系統現狀

近年來，國內對兵棋推演系統的研究越來重視。我軍對于聯合作戰兵棋推演的設想是將一系列作戰方針軟件、應用軟件和虛擬現實應用支撐的計算機網絡系統組合起來，從而實現從戰略決策到戰役戰術甚至戰斗的全面模擬，為了模擬實戰中包括的全部作戰要素，這一系統的規模遠比普通的戰棋游戲來的龐大，必須使用巨型電子計算機才能運行，至于兵棋內的各種參數，則要到我軍的各個推演場上去實際獲取。國內推出了“海軍指揮官兵棋推演系統”，該系統將現代化戰爭編進計算機，構設一個符合未來戰爭實際的虛擬網絡，學員可自主組織紅藍多方對抗推演，能夠初步模擬海軍五大兵種的空海突擊、要地防空、合同反潛等典型行動樣式，推演中學員可以擔任兵種指揮員或方向指揮員，親自操作艦艇戰機與敵人搏殺，可以作為總指揮員指揮全部所屬兵力，對雙方對抗情況進行實時導調或裁決評估［2］。

2 兵棋推演系統研究

兵棋推演是指對抗雙方或多方運用兵棋，按照一定規則，在模擬的戰場環境中對設想的軍事行動進行交替決策和指揮對抗的演練。長期以來，兵棋推演系統在支撐大規模聯合作戰方案分析優化、武器裝備體系需求論證、作戰決策人員指揮訓練以及作戰理論和戰法研究等方面發揮了重要作用［9］。

2.1 兵棋推演的特點

基于海軍聯合指揮作戰的兵棋推演系統具有以下特點：

1）多維性。海軍聯合指揮作戰不是一維的，通常具有時間空間屬性。在時間維度上，海軍聯合指揮作戰從指令下達到作戰任務執行，可在瞬間完成。在空間維度上，海軍聯合指揮作戰作戰空間更加廣闊，空間立體多維，作戰區域更加模糊，沒有傳統戰爭中“前線”“后方”的概念。

2）跨域性。海軍聯合指揮作戰不是孤立的，往往伴隨著多兵種聯合作戰，參戰兵力多元、作戰形式多樣，對抗異常激烈，是“海、陸、空、天、電”五位一體的體系對抗。

3）并發性。海軍聯合指揮作戰不是單向的，而是同一時間敵我互有攻防。交戰雙方信息基礎設施在對抗中互有毀傷，其戰損情況會直接影響下一時段的攻擊效能。如何在被攻擊受損的情況下最大限度發揮作戰效能，是海軍聯合指揮作戰任務的主要目標。哪方能搶占先機、具備更高的攻防手段、擁有更強的基礎設施修復能力，將會影響對抗結果。

4）融合性。海軍聯合指揮作戰不是“純海軍”的，需要各軍種使命任務彼此融合共同執行任務。各軍種有機融合，諸兵種要素聯合編組，指揮手段綜合集成，戰場態勢融合共享［7］。

海軍聯合指揮作戰呈現出多維、跨域、并發、融合等特性。因此，與傳統兵棋推演系統相比，海軍聯合指揮作戰兵棋推演系統的復雜度急劇增加，其設計和實現過程中存在更多關鍵技術問題。

2.2 兵棋推演的關鍵技術

海軍聯合指揮作戰兵棋推演系統的功能主要是模擬未來海戰指揮與決策環境，用于海戰分析和人員訓練。

1）海戰場環境構建技術

通過兵棋推演系統構建的海戰場環境，其展示的真實程度直接決定了訓練效果。因為海軍聯合指揮作戰是國家與國家之間的體系對抗，所以要想構建高度仿真的模擬戰場環境，首先必須完成目標國家或地區的信息基礎設施調查。在此基礎上，建立目標國家和地區的信息基礎設施模型，并將這信息分別存入數據庫和模型庫，進而為兵棋推演提供支撐。

2）大數據的AI決策技術

海軍聯合指揮作戰中，同一時刻涉及的節點和并發的攻防行為往往數量驚人。一方面，僅僅依靠參訓人員在系統內進行模擬遠遠不夠，需要計算機來模擬參與對抗人員的決策行為。另一方面，攻防行為往往帶有操作人員明顯的個人特征，其決策水平和實施效能因人而異。通過AI技術學習這些特征，模仿并最終超越人類，可以反向促進參演人員提高決策能力，我們可以構建對應的深度學習算法，進而訓練AI決策能力。

3）數據可視化態勢展現技術

傳統戰爭中，作戰行動基本都發生在物理空間。臨近地理區域的作戰實體演進具有關聯性和連續性等特點，因此傳統兵棋推演系統多采用“六角格”地圖進行態勢展示。利用數據可視化技術，通過聚類、排重、關聯規則等算法處理數據，可實現對對抗數據的采集、分析以及對威脅風險的可視化呈現。通過態勢展示，可為兵棋推演相關人員提供決策依據和直觀證據［5］。

3 兵棋推演系統設計與實現

3.1 兵棋推演系統組成

兵棋推演系統通常由導調評估分系統、仿真/模擬分系統、指揮作業分系統和支撐服務分系統四部份組成，如圖1所示，具備推演準備、指揮作業、模型調度、推演控制、推演評估、共用服務數、與實裝互聯互通等能力。

圖1 兵棋推演系統組織結構圖

1）導調評估分系統

導調評估分系統主要支持導演人員完成推演準備、推演實施和推演講評工作。（1）推演準備階段，輔助導演部人員擬制推演指導文書，準備推演數據，生成推演想定；（2）推演實施階段，輔助導演及導演部人員掌握推演情況，發布推演情節，實施推演調理，進行推演態勢分析和推演干預與控制，記錄推演情況；（3）推演總結階段，為導演提供各種統計數據，進行推演情況重放，輔助導演進行推演講評。

2）仿真/模擬分系統

仿真/模擬分系統也稱為配訓分系統，主要根據訓練進程完成虛擬兵力的作戰行動模擬。包括：（1）兵力機動模擬：模擬各種兵力的平臺運動和戰術機動，如定速定向、變速變向變高（深）、按計劃航線機動、跟蹤機動、圓周機動、往返機動、限時占位機動，最快接近等；（2）電子對抗模擬：模擬對雷達的電子偵察、雷達電子干擾、通信偵察、通信干擾、光電干擾、計算機病毒攻擊；（3）預警探測模擬：模擬在電子對抗條件下，觀通站對海上和低空目標探測、岸上空警雷達對空中目標探測、水聲站對水下目標探測、艦載和機載雷達對海空目標探測；（4）水面艦艇作戰行動模擬：模擬水面艦艇對艦攻擊、對潛搜索攻擊、對岸攻擊、巡邏、布雷、掃雷、護航、電子偵察干擾等行動；（5）航空兵作戰行動模擬：模擬航空兵對艦攻擊、對岸攻擊、對空攔截、對潛搜索、電子干擾、偵察預警、航空布雷等行動；（6）潛艇作戰行動模擬：模擬潛艇陣地伏擊、布雷、偵察等行動；（7）模擬岸防兵力：模擬岸防兵力對海上目標的攻擊、對空中目標抗擊等行動；（8）模擬陸戰兵力：模擬陸戰兵力參加登陸戰斗時的奪取登陸場、襲擊岸上目標等行動。

3）指揮作業分系統

指揮作業分系統主要為受訓對象提供決策輔助、作戰指揮的工作環境。指揮作業分系統可根據當前海軍部隊裝備的指揮信息系統，研制實裝系統的功能與性能保持一致的模擬環境，或直接使用實裝環境，但必須對實裝環境進行改造，實現與仿真/模擬分系統的對接，以將模擬生成的戰場態勢、情報等信息提供給指揮作業分系統，將指揮作業分系統的作戰指揮命令反映到仿真/模擬分系統，實現仿真模擬環境下的閉環演練。

4）支撐服務分系統

支撐服務分系統主要提供訓練模擬系統中使用的所有模型、數據、文檔等資源的統一管理，以及對系統產生的所有文檔、數據等統一存儲，包括對訓練運行所需的各種裝備模型、行動模型、環境模型、評估模型、裝備性能參數、環境數據，以及訓練過程產生的訓練數據、評估數據、想定文檔、訓練方案、評估報告等提供統一的數據存儲、查詢、分析、整理等管理。

3.2 系統主要功能

1）戰場環境仿真功能

系統能夠提供戰場復雜的地理環境和信息環境的模擬，包括：地形、水文、氣象、天候、復雜電磁環境、部隊狀態、各種作戰行動過程、指揮關系控制影響等方面。這些氣象條件的優劣情況將直接影響戰場各個部隊的作戰效能。

2）作戰指揮作業功能

系統能夠為指揮員和指揮機關作戰指揮活動提供演練支撐，可與實裝系統對接，體現戰訓一致，海軍作戰指揮作業環境包括岸基各兵種指揮作業使用的實裝系統，海上艦艇編隊、水面艦艇、潛艇的指控系統。這些作戰指揮作業環境主要包括：戰場態勢監控（情報、態勢、報告、信息）、作戰計劃生成、文電擬制收發、作戰命令下達、作戰要圖標繪，以及各類數據信息資料的檢索與查詢等。兵棋推演系統與實裝指揮系統對接后，可直接利用指揮系統作為推演的前端接口，實現作戰指揮與作戰模擬訓練的有機連接，確保受訓人員在實際的指揮信息系統環境中進行仿真模擬演練，提高兵棋推演的真實感和可信度。

3）作戰行動推演功能

系統能夠涵蓋陸、海、空、天、電五維戰場空間，支持多種作戰演示和多種作戰行動的聯合推演，包括聯合火力打擊、島嶼封鎖、島嶼進攻、防空、抗登陸、信息戰、特種作戰等樣式和行動的多兵種聯合推演。其模擬推演的領域主要涵蓋陸戰、海戰、空戰、導彈戰、空間戰、信息作戰、特種作戰、后勤與裝備保障等多種作戰行動和保障行動。

4）體系對抗仿真功能

系統能夠體現信息系統在體系對抗作戰中的作用，模擬基于信息系統各種作戰行動的整體對抗，不僅需要對各類作戰行動進行全維模擬推演，更要對復雜電磁環境與武器裝備體系對抗過程進行準確細致的刻畫和模擬。

5）導調控制裁決功能

系統能夠進行導演調理、推演控制、復盤分析，實現量化裁決講評：（1）在導演調理方面，系統可以根據受訓各方的指揮演練情況，適時進行指令干預，隨機設置各種情況，包括對各類目標的設置、對各種行動的限制等，為導演部靈活調理輔助戰場情況提供方便；（2）在推演控制方面，系統可以根據訓練目的、推演問題、時間安排和受訓各方實現作戰企圖的程度，隨機設置和控制模擬推演步長，一般包括小步長模擬，其模擬的作戰時間與天文時間相差無幾，受訓各方有充足的時間進行研究與思考，真實感強；也可以進行大步長模擬，其模擬的作戰時間比天文時間快，受訓各方沒有更多的時間去研究思考問題，而智能做出快速反應，指揮控制部隊行動；（3）在復盤分析方面，系統可以實時進行推演記錄，重新組織系統回放，再現前一階段、前一問題、前一回合的對抗推演情況，以便受訓各方進行作戰效果評估及推演導演部實施量化裁決和講評。

3.3 兵棋推演實施流程

兵棋推演系統一般劃分為三個階段：推演準備階段、推演實施階段、推演總結階段，具體流程見圖2。

1）推演準備階段：重點是導調準備，包括建立推演導演部、編寫推演企圖立案及導調文書、擬制推演實施計劃、組織導演部調理人員培訓、按作戰構想進行預先推演。

2）推演實施階段：又可分為籌劃戰役階段、實施戰役階段，籌劃戰役階段主要是導調評估系統分發推演企圖立案和基本想定，紅藍指揮所擬制作戰方案并上報，導演部批復作戰方案，并發布訓練態勢；實施戰役階段是由導演部發布訓練開始命令，仿真/模擬分系統分別向參訓指揮作業分系統分發訓練態勢，參訓人員利用指揮作業分系統進行戰場監控、情況判斷，發布指揮命令，導調評估分系統收集訓練數據，導調人員根據導調計劃發布導調命令及文書，并根據裁判評估規則進行訓練裁決。

3）推演總結階段：對推演的過程進行整理、復盤、分析，對部隊能力進行評估，對推演過程進行總結講評，查找存在問題及薄弱環節。

圖2 兵棋推演系統工作流程圖

4 兵棋推演的關鍵技術

大型兵棋系統的功能主要是模擬未來戰爭指揮與決策環境，用于戰爭分析和人員訓練。兵棋推演系統必須反映客觀實際，遵從自然規律、作戰規律和科學原理，如燃油消耗、物資補給、電子干擾、環境影響等，這些是兵棋演習系統中的客觀規律。因此，兵棋演習系統在未來設計與發展過程中，需要重點開展以下工作：

1）戰爭復雜系統建模。創造出符合復雜系統特點的戰爭模型，既能反映微觀的作戰行動，又能反映宏觀的客觀規律，包括各類作戰及保障行動、戰場地理及人文環境。研究戰略問題時，還需要對國家關鍵基礎設施及行政系統、社會民眾行為、輿論態度、企業經濟活動，甚至國際關系等建模。

2）兵棋推演規則體系構建。建立起所有作戰或人員行動的規則體系，并完成定性定量結合的科學與經驗計算。這種計算有時極為繁雜和精細，為的就是使得推演結果盡量接近真實。比如地面作戰戰損計算，雖然只是幾千個模型中的一個，但它也要為幾百種交戰形式生成近300個數學矩陣才能完成。

3）數據組織及多重關系建立。建立起大規模數據基礎，描述出作戰行動與后裝保障、環境影響的多重關聯關系。比如彈道導彈的作戰過程，會與大氣風向影響、電子戰干擾、飛行過程相關，也會與導彈重量、外形尺寸、可以通過的橋梁、隧道、道路等制約因素相關。這種關系對成千上萬的武器裝備、作戰和保障部隊，以及戰場環境、社會人員等都要建立，可見其工作量的巨大。

4）感知真實性的建立。創造出符合情報偵察認知特點的戰場感知環境。因為在實際戰場上，每一方所顯示的態勢都是不一樣的，有N方對抗，就需要N+1種態勢。因為所有態勢都是由各方的偵察情報能力決定的，這就意味需要為每一方建立起符合其偵察情報能力特點的態勢數據關系。

5）大規模仿真計算服務架構。因為大型兵棋系統支持的是戰略戰役層次的演習，參演的國家機構、指揮機關會多層次部署，崗位繁雜，人數眾多，為達到全員受訓的結果，就必須為每個不同的崗位推送不同的態勢及報告等信息，這就需要系統能夠在很短的時間內快速組裝分發，并且及時響應。

6）大規模實體實時推演。由于推演的戰爭規模大，涉及的要素多，既可能有各種參戰部隊和裝備，也可能涉及大量民眾和關鍵基礎設施網絡，因而就需要具備百萬、千萬甚至一億以上實體量級的并行推演仿真計算能力。

7）沉浸式的推演作業環境。對戰役兵棋推演來說，模擬的就是實際的各級指揮所和制式化的指揮信息系統；而對戰略兵棋推演來說，需要模擬的是戰略決策環境，因而需要用虛擬新聞報道，以及股市期市、輿論民意、各國態度的模擬曲線等形式表現，決策的輸入也以決策者熟悉的方式進行。

8）全面靈活的系統導控。實現在動態過程中對推演行動參數進行精細化調控，正確反映導演部和首長的意圖，引導參演人員實現推演的最終目標。

9）推演過程回放。實現多維度、多線索、多視角回放與復推，用于對決策過程重新研究和理解。這就需要數據采集和存儲、多模態顯示回放等新技術的運用。

10）數據挖掘與決策分析。對推演得到的大量數據進行深度挖掘和分析，尋找存在的問題和活動的規律，為得出更具參考價值的決策建議提供依據。

5 結語

兵棋推演帶來的比較適合作戰分析的推演方式，如何在新的信息化系統中加以體現是計算機作戰模擬所要研究和解決的問題。國內外兵棋推演的研究和探索一直就沒有停止，海軍聯合指揮作戰是一個復雜的隨機性活動，需要定量計算、分析作戰行動的相互影響，以便做出合理決策。兵棋作戰推演是指在作戰行動實施前，按照作戰計劃的順序和進程，逐步地對各階段作戰部署和作戰行動可能產生狀態進行演練的過程。針對戰略投送特點與規律，運用兵棋推演能夠機動靈活地模擬各種輸送情況和方案，為首長決策提供依據。

本文在分析國內外兵棋推演系統研究現狀及技術發展趨勢的基礎上，設計一套基于海軍聯合指揮作戰的兵棋演習系統，提出了總體設計框架，詳細闡述了系統組成、功能、使用流程等內容，對海軍兵棋推演系統的設想可為海軍未來兵棋推演系統的設計與研制、技術研究等提供借鑒。