基于JLVC的裝備保障集成訓練仿真系統設計方法

任澤龍 趙德勇 袁紅麗 劉潔

摘要：在剖析美軍JLVC聯邦的發展現狀和基于CEMS的JLVC2020體系框架基礎上，研究提出了一種基于JLVC的合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統設計方法。從裝備保障要素集成訓練具體內容和系統構成等角度，分析了合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統的構建需求，界定了裝備指揮機構、武器裝備、保障分隊集成訓練的系統形態和組織架構;從訓練資源層、仿真中間件層、仿真功能層、仿真應用層等四個層次，構建了基于JLVC的訓練仿真系統技術體系結構。通過裝備保障集成訓練仿真系統組織架構和體系結構的研究，為合成部隊集成訓練仿真系統詳細設計和訓練環境構建提供了技術支撐手段。

Abstract： Based on analyzing the state-of-the-art of US armed forces Joint Live-Virtual-Constructive （JLVC） federation and systematic frame of JLVC 2020 based on Cloud-Enabled Modular Services （CEMS）， an integrated training simulation system architecture design method of synthetic troops equipment support based on JLVC is put forward. From concrete content and system composition perspective of equipment support integrated training， the constructive requirement of synthetic troops equipment support integrated training simulation system（STESITSS） is analyzed， and the integrated training system form and organizational structure of equipment command headquarters， military equipment， support units are defined. From four levels of training resources layer， simulation middleware layer， simulation function layer， simulation application layer， the technical architecture of STESITSS based on JLVC is constructed. As a result， the method guidance and the technical support of STESITSS detailed design and environment construction are provided by deliberating organizational structure and architecture.

關鍵詞：聯合LVC仿真;裝備保障;集成訓練;體系結構設計

Key words： JLVC simulation;equipment support;integrated training;architecture design

中圖分類號：TP311.52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）22-0199-04

0? 引言

近年來，利用建模仿真技術與實兵實裝訓練相結合的LVC（L-Live Simulation-實況仿真/實兵訓練，V-Virtual Simulation-虛擬仿真/虛擬模擬，C-Constructive Simulation-構造仿真/推演模擬）方法，依托網絡通信環境和指揮信息系統組織部隊開展綜合集成訓練，是發達國家軍隊提高軍事訓練質量效果和節約人力財力的一種有效途徑[1]。美軍從1990年代開始重視LVC集成訓練方法的技術發展和應用實踐，該方法吸取了實兵實裝、虛擬仿真和系統推演三種訓練方式各自的優缺點，為了支持LVC集成訓練的具體組織實施，美軍提出組建JLVC（Joint Live-Virtual-Constructive）聯邦作為開展LVC集成訓練的聯合支撐環境，并成功應用于“千年挑戰2002”等系列聯合軍演中[2]。

陸軍部隊裝備保障要素集成訓練，是基于陸軍指揮信息系統軟硬件平臺，對裝備保障指揮與行動控制、器材供應與彈藥補給、裝備維修與搶救搶修、勤務保障等要素進行的網系通聯訓練、專項功能分練和連貫綜合演練，其目的是實現縱向層級、橫向要素之間的互聯互通互融，從而形成基于網絡信息體系的裝備保障能力。針對陸軍合成部隊裝備保障要素的集成訓練需求和模擬訓練資源的異構形態，可以綜合部隊各級裝備指揮機構和保障分隊使用的實況仿真類系統、虛擬仿真類系統、構造仿真類系統，構建基于JLVC的合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統。本文擬在剖析美軍JLVC聯邦應用啟示和系統支撐技術的基礎上，通過分析合成部隊裝備保障集成訓練的內容和訓練仿真系統的需求，研究提出一種基于JLVC的裝備保障集成訓練仿真系統設計方法，這對于陸軍合成部隊構建基于裝備保障多要素的大規模集成訓練仿真系統和探索多要素集成訓練方法具有重要的指導意義。

1? JLVC集成訓練方法與集成訓練需求分析

1.1 JLVC集成訓練方法及應用啟示

1.1.1 JLVC聯邦組成要素與主要特點

JLVC聯邦是由各類構造/推演仿真系統、虛擬訓練模擬器、訓練基礎設施環境、互聯互通接口等構成的集成訓練綜合性支撐技術環境，后臺主要依托體系結構設計機構、訓練系統研發團隊、訓練組織實施機構和技術支持團隊的支撐，采用了包括DIS、HLA、TENA和Link16等仿真技術標準的開放型、混合式技術體系架構，從而將實兵實裝訓練系統、虛擬模擬系統和推演模擬系統互聯起來運行，共同支持LVC集成訓練。

開放型混合式仿真支撐技術體系為實兵實裝訓練系統、虛擬仿真系統和推演模擬系統之間進行互聯互操作提供了技術架構層面的支持，通過統一的協議標準可將分布在不同地域的各類構造/推演仿真系統、虛擬訓練模擬器實現互聯互通，共同支持LVC集成訓練[3]。美軍典型JLVC聯邦的組成要素如圖1所示。

1.1.2 JLVC2020體系框架與發展路徑

基于混合技術體系的傳統JLVC聯邦，隨著應用規模的擴大和邦員數量的增加，將不可避免存在異構平臺集成過于復雜、難以適應未來云訓練的柔性需求等現實問題，據此美軍提出了基于云使能模塊化服務（Cloud-Enabled Modular Services，CEMS）的JLVC2020集成框架，即設想通過研發小型、柔性、兼具云服務功能的CEMS單元來逐步代替現有的各類功能龐大而結構復雜的異構訓練仿真系統[4]。JLVC2020體系框架如圖2所示。

隨著美軍陸續完成CEMS的概念開發、模塊化框架原型系統設計等重要里程碑節點，JLVC2020大致經歷了原型系統開發期（0.6、1.0版本）、技術發展關鍵期（2.0、3.0版本）、快速應用發展期（4.0版本）等三個重要階段，到2018年發布的4.0版本其模塊化服務能力已經逐步常態化。美軍將LVC集成訓練方法作為推進訓練模式轉型的發展源動力，持續推進JLVC2020計劃將是美軍新一代聯合訓練環境建設的重中之重。剖析美軍JLVC聯邦的發展現狀和存在問題，分析其未來發展走向及應用啟示，研究基于CEMS的JLVC2020體系框架與模塊化服務能力、支撐技術和發展路徑，對于我軍發展大規模集成訓練仿真系統和探索多要素集成訓練方法，加快信息化條件下訓練模式轉型，具有重要的借鑒意義。

1.2 裝備保障集成訓練內容與需求分析

1.2.1 裝備保障集成訓練內容與系統構成

合成部隊一般由多個兵種混編合成，相應地在裝備上包括步兵、裝甲、炮兵和防空兵等多種裝備。按照合成部隊訓練大綱要求，裝備保障要素集成訓練通常采取精干指揮機構帶相關要素及保障群隊的方式組織，按照網系構建、專項功能分練、綜合演練的步驟組織實施。因此，合成部隊裝備保障集成訓練系統一般按照“后方指揮機構帶裝備保障分隊，裝備保障分隊帶實兵模擬維修”的方式，對保障指揮以及保障分隊專項演練，以及各類裝備的戰場搶救搶修等專業內容進行綜合性連貫性的演練。

合成部隊裝備保障集成訓練系統中各單裝維修訓練模擬器材以及保障指揮、保障分隊訓練模擬系統互聯，在訓練導控系統的支撐下可以構成合成部隊全武器系統的裝備保障集成訓練系統，其中裝備保障指揮集成訓練分系統在總體架構上可概括為“一個平臺和一個系統”，即裝備保障指揮業務訓練平臺、裝備保障綜合演練系統，裝備保障分隊集成訓練分系統結構可依此類似構建。

1.2.2 裝備保障集成訓練仿真系統需求分析

通過對合成部隊裝備指揮機構和保障分隊編成編組、訓練大綱內容的梳理，在明確裝備保障要素集成訓練的對象（各級裝備部門以及相關保障分隊）、主要訓練內容（制定保障計劃、展開保障力量、實施保障行動）、組訓模式（按照網系通聯訓練、專項功能分練、連貫綜合演練的步驟組織實施）的基礎上，可以分析得出采用JLVC訓練方式設計并構建合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統，是合成部隊開展裝備保障多要素集成訓練的一種有效途徑。

一是適應軍事訓練大綱要求。針對合成部隊的裝備保障要素集成訓練，由于涉及裝備類型雜、數量較多，即便全部采用模擬器構建訓練仿真系統，也將是一套大型復雜系統，運維和使用上也存在較大問題，因此需采用JLVC系統架構，通過不同形式的實裝和訓練模擬器組合構建輕量化的訓練仿真系統。

二是滿足全系統全要素訓練需求。實現合成部隊裝備保障的全系統全要素訓練，需要將本級作戰指揮系統、裝備指揮機構和下級的儲供保障分隊、維修保障分隊等各層級、各類異構的保障訓練系統有機聯接起來，因此也需要借鑒JLVC理念構建基于JLVC的裝備保障集成訓練體系及支撐技術平臺。

三是提高質量效益現實需要。開展合成部隊裝備保障要素集成訓練的最終目的是實現裝備保障的精準保障和集約高效，一方面在體系結構上需要整合、完善現有各類異構的保障系統，同時還需要優化完善裝備保障業務流程，因此也需要構建基于JLVC的裝備保障集成訓練體系及支撐技術平臺。

2? 基于JLVC裝備保障集成訓練仿真系統架構

2.1 集成訓練仿真系統資源類型與系統形態

針對合成部隊裝備保障集成訓練需求，擬采用虛實混合的策略，在資源形態上采用實況仿真、虛擬仿真和構造仿真三種類型，從而構建形成基于JLVC的合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統。其中，實況仿真類系統，可以采用實裝嵌入式訓練系統，本系統擬將指揮信息系統實裝軟件接入裝備保障集成訓練系統之中;虛擬仿真類系統，主要是指開展保障分隊專業協同訓練、戰術訓練以及在此基礎上開展連貫綜合演練的各類訓練模擬器;構造仿真類系統，主要是指合成部隊各類武器裝備的虛擬兵力生成系統，以及開展裝備保障計算、方案推演和效能評估的各類訓練仿真系統，主要是為指揮機構、保障分隊開展集成訓練提供各種指揮決策信息和保障行動信息。

根據合成部隊裝備保障集成訓練系統構成和業務活動特點，各類訓練仿真系統擬采用的具體形態如表1所示，主要包括實裝類系統、虛擬式模擬器系統、虛擬兵力CGF系統等。

2.2 合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統總體架構

合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統總體架構，主要包括訓練支撐系統和裝備模擬訓練系統兩大部分。其中，訓練支撐系統由導調控制系統、態勢顯示系統、計算機兵力生成系統等構成;裝備模擬系統由裝備指揮機構和保障分隊訓練模擬器，或其他形式的訓練資源構成，主要完成對武器裝備和保障分隊集成訓練內容的模擬。

合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統從業務節點角度看，包括施訓者、受訓者、保障態勢顯示、訓練績效評估、保障分隊行動等主要環節;從訓練使用角度看，包括裝備保障集成訓練基礎數據管理、訓練科目管理、訓練導調控制、保障指揮作業、保障分隊作業訓練、保障力量仿真、保障態勢顯示、訓練績效評估等子系統;從技術體系構成上看，可由LVC訓練資源層、仿真中間件層、基礎仿真平臺服務層和仿真應用層等構成。

3? 基于JLVC裝備保障集成訓練仿真系統設計

3.1 基于JLVC的裝備保障訓練仿真系統體系結構

通過分析現有的分布式仿真系統支撐技術（HLA、TENA、DDS等）和異構仿真平臺集成方法，從合成部隊裝備保障集成訓練系統體系結構、組訓模式和運行流程、實裝軟硬件系統、模擬作業環境、裝備保障信息交互等多個方面，研究提出一種基于JLVC的合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統設計方法，其系統體系結構和集成框架如圖3所示。

3.1.1 訓練資源層? 裝備保障指揮和保障分隊訓練仿真系統使用的各類資源，包括指揮信息系統實裝設備、裝備保障訓練模擬器、訓練環境與三維實體模型等。其中，實裝設備包括裝備保障指揮車、支持保障指揮和保障分隊作業的指揮信息系統實裝軟件等;訓練模擬器包括武器裝備模擬器、保障裝備模擬器，以及保障行動半實物模擬器等;訓練環境與三維實體模型包括戰場復雜電磁環境模型、保障訓練作業環境模型、保障資源三維實體模型等。

3.1.2 仿真中間件層? 主要用于支撐多種異構模型和訓練系統的協同信息交互，裝備保障集成訓練仿真系統的構建可根據各類異構系統自身的特點，選用HLA/RTI、DDS等中間件分別實現系統內部的互聯，然后根據需求研制開發HLA-UDP-DDS接口轉換服務中間件，實現異構系統運行協議的數據交換及互聯互操作。

3.1.3 仿真服務層? 是集成訓練系統異構仿真平臺的核心功能層，主要提供各類模型的建模服務、業務流程推演中的仿真服務、虛擬作業環境的構建服務和數據分析處理服務等。如建模服務主要包含裝備保障業務流程模型的構建、保障資源模型的構建、訓練仿真想定模型的構建和保障效能評估模型的構建等內容;業務流程推演仿真服務包含訓練仿真作業導調、業務流程推演仿真的進程監控等內容。

3.1.4 仿真應用層? 參照該基于JLVC的訓練仿真系統集成框架，可以根據不同層級、面向不同作戰任務的裝備保障訓練需求，構建裝備保障指揮和保障分隊集成訓練系統、裝備保障集成訓練流程推演和模擬訓練系統等仿真應用系統;可以針對特定背景的訓練仿真應用需求實現各類仿真支撐模型和訓練仿真系統的模塊化、組合化靈活設計和動態組建。

3.2 基于JLVC的集成訓練仿真系統詳細設計

基于JLVC的合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統，將分布在訓練場不同地域中的實裝指揮信息系統（保障指揮作業系統）、虛擬仿真系統（保障指揮訓練模擬器、專業保障組模擬器）、構造仿真系統（武器裝備CGF、保障組CGF）等聯合起來，構成一個“物理上分布、邏輯上統一、時空上一致”的集成訓練仿真系統，實現“裝備保障指揮——裝備保障分隊——維修保障實施”的分布式集成訓練，并可擴展應用于其他作戰要素的集成訓練。

在前面開展合成部隊裝備保障系統集成訓練內容、系統總體架構以及集成框架分析的基礎上，從指揮機構編成及席位設置、保障群隊編組及力量配備等方面，針對合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統開展組織架構設計;在此基礎上從網系通聯訓練、專項功能分練、連貫綜合演練三個方面，系統梳理合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統的組訓模式;從實裝、模擬器、仿真系統三個維度，詳細界定裝備指揮機構、作戰武器裝備、裝備保障分隊訓練的系統形態，即各級裝備指揮機采取實裝指揮信息系統軟件進行驅動，武器裝備模擬器采取“人在環”模式將指令發給裝備保障系統，保障分隊采用虛擬兵力模式生成保障需求驅動保障班組執行任務;從體系結構維度界定合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統的具體構成，主要包括訓練資源層、仿真中間件層、仿真功能層、仿真應用層等四個層次;在對系統的組織架構與組訓模式、系統形態與運行模式進行詳細設計的基礎，細化各層級的具體內容，界定各層級的關鍵支撐技術。

在此基礎上設計構建的合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統體系結構和詳細功能設計如圖4所示。

4? 結束語

結合美軍JLVC聯邦應用啟示和合成部隊裝備保障要素集成訓練需求，提出了一種基于JLVC理念的裝備保障集成訓練仿真系統設計方法，構建了基于JLVC的合成部隊裝備保障集成訓練仿真系統總體架構、技術體系結構和運行模式，為面向裝備保障任務的集成訓練仿真系統設計和訓練環境構建提供了技術支撐手段，對于陸軍部隊發展訓練仿真系統和探索大規模集成訓練模式，加快信息化條件下訓練模式轉型，具有重要的借鑒意義。下一步，重點針對合成部隊基于JLVC的裝備保障集成訓練系統體系結構設計和支撐平臺構建中所涉及到的關鍵技術開展研究，主要包括JLVC仿真公共對象模型建模技術、仿真通用中間件技術、公共網關技術，以及訓練仿真系統與指揮信息系統互操作技術、裝備保障要素集成訓練整體效能綜合評估技術等。

參考文獻：

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[3]張昱，張明智，胡曉峰.面向LVC訓練的多系統互聯技術綜述[J].系統仿真學報，2013，25（11）：2515-2521.

[4]李進，吉寧，劉小荷，等.美軍新一代支持聯合訓練的JLVC2020框架研究[J].計算機仿真，2015，32（1）：463-467.

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[6]蔡繼紅，卿杜政，謝寶娣.支持LVC互操作的分布式聯合仿真技術研究[J].系統仿真學報，2015，27（1）：93-97.

作者簡介：任澤龍（1984-），男，山東嶧城人，陸軍工程大學石家莊校區碩士研究生，研究方向為裝備保障模擬訓練;趙德勇（1977-），男，湖北安陸人，陸軍工程大學石家莊校區副教授，碩士生導師，研究方向為裝備集成訓練、裝備模擬訓練。