作戰仿真想定描述語言及描述規范綜述

徐享忠，熊 君，王嘉銘

(1.陸軍裝甲兵學院演訓中心，北京100072；2.陸軍裝甲兵學院研究生大隊，北京100072)

1 引言

由于軍事問題的復雜性，往往都需要根據研究目的，由軍事人員擬制相應的軍事想定來限定邊界條件，以聚焦研究范圍。軍事想定描述層級及粒度受限，并不能直接用以驅動裝備體系對抗仿真進行初始化。仿真技術人員對軍事想定進行補充與細化，運用仿真想定編輯工具，生成仿真初始數據集，提供給裝備體系對抗仿真系統進行初始化。

軍事人員和仿真技術人員的知識背景各異，語言體系不同，在軍事問題的一致理解上往往存在障礙。仿真想定數據的準備、校核、管理和維護不直觀，非常繁瑣；在實際工作當中，經常出現數據遺漏、重復或者不一致、錯誤等問題，技術人員不得不經過多輪次校正才能保證仿真想定數據的質量滿足要求。實際上，仿真想定數據準備與校核是一項串行(難以同步)、復雜(數據一致性差、易于出錯)、時間密集(持續幾個人月)的工作，某種程度上已經成為裝備體系對抗仿真的瓶頸之一。出現這種局面的很重要的一個原因，是裝備體系對抗仿真想定數據的描述方法及內容缺乏科學合理的規范的指導。

陸軍領導機構成立以來，“軍委管總，軍種主建，戰區主戰”新型體制優勢逐步顯現，陸軍院校、試驗訓練基地大力發展模擬仿真條件體系，模擬訓練條件、作戰實驗條件頂層規劃與建設力度不斷加大，裝備體系對抗仿真系統異地互聯成為常態。其中，LVC仿真[1](Live，Virtual，and Constructive Simulation)技術可以對類型不同、地理分布的試驗場、演習場進行綜合集成，實現異構資源的互聯互通互操作，成為裝備體系對抗的重要手段。這就對裝備體系對抗仿真想定數據管理提出了新的要求。

為加快仿真想定數據準備速度，提高仿真想定數據質量，并促進仿真想定數據重用，學術界已在仿真想定概念、基于定制數據格式的仿真初始化、仿真想定描述語言及應用、仿真想定描述規范等方面，開展了諸多相關研究。

2 仿真想定相關概念剖析

2.1 軍事想定

通常所說的“想定”是“軍事想定”。北約(NATO)研究報告、我軍軍語均給出了定義。

定義1(想定)[2]：是在與所關注事件相關的規定時間范圍內，對設想(或實際)的地域、環境、手段、目標與事件的描述。(北約研究報告，2010年)

此外，北約《指揮控制評估最佳實踐規范》[3]研究報告給出了類似定義。

定義2(想定)[4]：是按照訓練課題對作戰雙方的企圖、態勢及作戰發展情況進行設想和假定的演習文書，分為基本想定和補充想定，是組織、誘導軍事演習和作業的基本文書。(我軍軍語，2011年)

可見，與我軍軍語給出的定義相比，北約的定義更加注重要素描述；共同點則是，軍事想定一般只向下描述一到二級。例如，戰略級想定的分辨率到集團軍、戰役級想定的分辨率到師(旅)、團，戰術級想定的分辨率到連、排。

2.2 仿真想定

顯然，軍事想定不能直接滿足仿真程序初始化的需求。仿真想定源于軍事想定，又是對軍事想定的補充與細化。在仿真想定的基礎上，著眼重用性，又派生出“仿真想定片段”“仿真想定變體”等概念。

定義3(仿真想定)[5]：是對軍事想定中某時刻各元素的態勢及行動方案的具體描述。這種描述傳遞的是“現實”(即真實的態勢信息，例如參與行動的那些兵力)和“感知現實”(即基于情報而被認為是真實的態勢信息)。

定義4(仿真想定)[6]：1.對(包含初始條件在內的)訓練的描述。它是會話數據庫中與單位和平臺編配、配置及任務區分相關的那些數據。2.為達成訓練目標，而施加給受訓對象或系統的重要事件的條件與時間線的初始集合。

定義5(仿真想定)[7]：是根據仿真目的、基于相應領域知識如軍事概念模型對擬仿真系統運行過程的具體設定。

定義6(仿真想定)[8]：是在軍事想定的基礎上，經過二次開發，提供仿真執行所需要的軍事想定相關初始數據和作戰行動過程腳本。

2.3 仿真想定片段

定義7(仿真想定片段)[5]：是仿真想定當中那些自包含的部分。

“仿真想定片段”概念，有助于促進仿真想定的結構化描述，以及對仿真想定的特定部分進行更加靈活的使用。但該定義以及其它定義[9-10]存在循環定義的情況，“仿真想定”與“仿真想定片段”之間的界限不夠清晰。仿真想定片段可被看作是仿真想定的小型、理想上是自包含的部分，思想是將仿真想定區分為可重用的部件，并按需進行靈活組合。因此，仿真想定片段不應包含特定地理位置或類似信息。

定義8(仿真想定片段)[11]：是特定集合實體的事件與行為的可重用、臨時有序集合。

2.4 仿真想定變體

出于仿真設計的需要，經常要基于仿真想定的不同變體進行執行與分析。這些變體由通過參數(如，裝備數量，飛行高度)調整而得到。

定義9(仿真想定變體)[11]：是指出于實驗設計的需要，對孤立的參數進行調整而得到的想定。

現代條件下，裝備體系對抗仿真系統當中往往同時存在構造仿真、虛擬仿真和真實仿真等形態，而且，這些仿真在地理上可能是異地分布、遠程交互的。需要方便地進行相關想定模塊的分發，并保證不同仿真成員初始化條件的一致性。結合現代裝備體系對抗仿真系統的特點，并綜合上述有關仿真想定的定義，本文給出面向裝備體系對抗的仿真想定如下定義。

定義10(面向裝備體系對抗的仿真想定)：是在軍事想定補充與細化的基礎上，對各種形態仿真初始邊界條件所做的結構化、形式化、參數化、模塊化描述，目的是增強仿真想定及其模塊的重用性，快速、高效、一致地滿足裝備體系對抗仿真系統初始化的需求。

3 基于定制數據格式的仿真初始化

作戰仿真都離不開仿真想定數據準備。加拿大eNGENUITY公司(原VPI公司)開發的軍事想定工具與生成環境(Scenario Toolkit and Generation Environment，STAGE)、美國MAK 公司開發的VR-Forces、美國Ternion公司開發的FLAMES、法國Virtual Sim公司開發的vsTASKER等貨架產品都提供了專用想定編輯工具。

傳統的仿真想定數據編輯不夠直觀，不便于在仿真初始化時就發現問題。作戰邊界條件的輸入及調整完善往往需經過5-7個輪次才能趨于穩定，這部分工作占用了仿真想定數據準備80%以上的時間[12]。例如，對于實際持續1個月的戰役級想定，美國蘭德公司的聯合一體化應急模型(Joint Integrated Contingency Model，JICM)僅需運行2-3分鐘，適合于探索性分析(Exploratory Analysis，EA)，仿真想定數據準備時間卻短則幾個月(在已有相近想定數據集基礎上修改)、長則半年(從頭開始準備)[13]。美軍聯合作戰仿真系統JWARS[14]的情形與此類似。

美陸軍啟動了指揮控制與仿真初始化系統(Army C4I and Simulation Initialization System，ACSIS)項目，試圖大幅壓縮想定數據準備時間。美陸軍近戰戰術訓練(Close Combat Tactical Training，CCTT)項目的指揮官演練初始化工具集(Commanders Exercise Initialization Toolkit，CEIT)，采用微軟PowerPoint建立想定，包含演練涉及的編制、實體和戰術態勢圖。2004年，半自動兵力(One Semi-Automated Forces，OneSAF)項目提出在仿真程序內部和仿真程序之間重復使用想定的想法，導致了軍事想定定義語言(Military Scenario Definition Language，MSDL)的產生[15]。2005 年仿真互操作標準化組織(Simulation Interoperability Standards Organization，SISO)成立MSDL研究小組，負責對想定格式和內容進行規范[16]。

4 仿真想定描述語言及應用

學術界普遍采用可擴展標記語言(eXtensible Markup language，XML)作為仿真想定的載體，影響最大的當屬仿真互操作標準化組織(Simulation Interoperability Standards Organization，SISO)于2008年發布、于2015年再次確認的MSDL 1.0[5]，CAE、IABG、SAAB和MITRE等大公司正推動MSDL走向2.0。MSDL具有獨立于仿真系統的特性，實現了仿真想定與仿真系統間的松耦合，提高了仿真想定的可重用性。

在基于仿真想定描述語言的仿真初始化方面：MATREX[17](Modeling Architecture for Technology，Research，and Experimentation，用于技術、研究與試驗的建模架構)將MSDL用于確保聯邦成員初始化的一致性；將任務式指揮系統中的作戰序列，從全球力量管理數據倡議(Global Force Management Data initiative，GFMDI)[18]格式，以MSDL為數據交換格式，導入仿真系統進行初始化，實現初始數據的有效分享；北約建模與仿真組織(NATO Modeling and Simulation Group，NMSG)啟動了想定初始化與執行(Scenario INitialization and EXecution，SINEX)項目，綜合運用聯合作戰管理語言(Coalition-Battle Management Language，C-BML)和軍事想定定義語言(MSDL)來解決仿真想定數據準備的難題[19]。

國內學者則提出“仿真想定標記語言(Simulation Scenario Markup Language，SSML)”[20]、“想定標記描述語言(Scenario Description Markup Language，SDML)”[21]等基于XML的仿真想定標記語言，以及基于XML的海軍作戰仿真想定設計[22-23]、基于SysML的作戰計劃可視化建模[24]、基于Petri網的全覆蓋想定生成[25]等方法，并研究了分布式作戰仿真系統想定開發執行的步驟[26]、基于XML的想定可重用[27]、基于MSDL和C-BML的想定形式化描述[28]、基于Web本體語言(Web Ontology Language，OWL)的仿真想定本體構建[29]等技術。

5 仿真想定描述規范

北約與美軍開發了聯合協調、指揮與控制信息交換數據模型(Joint Consultation，Command and Control Information Exchange Data Model，JC3IEDM)、指揮與控制信息交換數據模型(Command and Control Information Exchange Data Model，C2IEDM)、全球力量管理數據信息交換模型(Global Force Management Data Information Exchange Model，GFMIEDM)，為仿真想定數據的規范化描述奠定了數據模型基礎。

仿真互操作標準化組織(SISO)采用XML Schema技術，于2018年制訂了MSDL Schema[30]，包含參戰方、編制、作戰環境、軍事設施、透明圖、戰術圖層和非戰爭軍事行動(Military Operations Other Than War，MOOTW)等9大要素，遵循美軍條令條例、美國軍用標準、國家標準以及國際標準。相關條令條例是：野戰手冊FM 3-0 《作戰》、FM 5-0 《陸軍計劃制訂與命令生成》、FM 100-7 《決定性力量——戰區作戰中的陸軍》和聯合出版物JP 1-02《美國國防部軍事及相關術語詞典》，軍用標準是：《聯合協調、指揮與控制信息交換數據模型(JC3IEDM)》、MIL-STD 2525B《通用戰術符號接口標準》、北約《陸上系統軍隊標號》，國家標準是：國家圖像與測繪局《數據、地球橢球體、網格與網格坐標系》，國際標準是：XML、BOM(Base Object Model，基礎對象模型)、ISO 8601-1:2000(《信息交換中的日期與時間表示》，已被ISO 8601-1:2019取代)、ISO 3166:1993《國家及所轄地區代碼》。

MSDL Schema的優點主要是：①提供了仿真想定的一種規范化、結構化、形式化的表達方法，可以為仿真想定描述提供指導；②架構合理，具有良好的擴展性。MSDL Schema中的數據分為數據字典、簡單數據類型、復雜數據類型、公共屬性等不同層次，并運用“包含”機制，引入JC3IEDM的描述規范以及BOM的modelID元素，避免重復定義。MSDL Schema的不足主要是：①內容非常龐雜，包含9個復雜數據類型和102個簡單數據類型，9大要素有待整合優化，用戶不易理解與運用；②對部隊序列、裝備裝載、平臺狀態、單兵任務分配等有關內容的描述也不夠完善；③缺乏具體的操作順序和步驟，實際操作難度較高。

國內研究方面：GJB 7854-2012[31]規定了作戰仿真想定的組成要素及其描述要求，但沒有給出形式化描述以及要素的約束關系；GJB 7878-2012[32]著眼陸軍合同戰術訓練演習想定數據通用要求，提出了針對性、實用性、準確性、前瞻性等4個描述原則，規定了演習想定數據的內容與描述要求，但主體內容仍是非結構化描述；GJB 9364-2018[33]采用XML規定了電子對抗作戰仿真想定數據交換格式，但要素內容仍是數據庫格式。文獻[34]梳理了仿真想定生成的內容抽取和表達的現狀，而未能提出仿真想定描述規范；文獻[35]給出了MSDL與C-BML相結合的復雜電磁環境想定描述通用規范，但缺乏有效性檢驗；文獻[36]對軍用仿真發展趨勢進行了展望，指出了MSDL與C-BML在促進仿真系統與指揮信息系統語義互操作方面的重要性。

6 結束語

已有研究主要存在如下局限性：①大多未提供仿真想定結構化描述，或者提供的結構化描述沒有突出作戰計劃等著點內容。②大多未能提供仿真想定描述規范，或者提供的仿真想定描述規范過于復雜且不符合我國我軍實際。③對時間、坐標、空間位置等基本元素的描述不一致，不便于仿真程序統一處理。④對仿真想定元數據的描述不夠，對使用時間間隔(相對時間)來描述軍事行動重視不夠，不便于仿真想定重用。

針對面向裝備體系對抗的仿真中，仿真想定數據準備時間長、質量不容易保證、缺乏重用機制等問題，下一步，將在已有研究基礎上，著重圍繞仿真想定數據體系構成、仿真想定數據描述規范以及仿真想定數據管理機制展開相關研究。