計算機戰術兵棋系統設計與關鍵技術

徐瑜 羅汝芬 傅調平 楊鵬

摘要：研發計算機戰術兵棋系統，對于推進作戰模擬深入發展，更好地為部隊服務，錘煉指揮員的指揮謀略能力具有十分重要的意義。首先，介紹了兵棋的分類、要素和兵棋推演;其次，給出了計算機戰術兵棋系統設計的基本框架，依次介紹了想定管理分系統、推演管理分系統、復盤總結分系統和基礎數據管理分系統的組成模塊和功能;最后，歸納總結了計算機戰術兵棋系統設計的關鍵技術，可為下一步依托戰術兵棋系統開展作戰指揮教學奠定基礎。

關鍵詞：計算機戰術兵棋系統;規則;棋盤;棋子

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）17-0058-03

1 引言

計算機戰術兵棋系統，是指推演雙方利用電腦、網絡進行對抗，并且由計算機進行裁決的戰術兵棋系統。目前，計算機戰術兵棋已經大量應用于院校教學和部隊訓練，對于提高教學質量以及提高指揮員指揮謀略水平方面具有重要作用。兵棋推演不僅在作戰輔助決策、戰法研究與評估，甚至裝備作戰效能評估均可發揮重要作用[1]，具有極高的軍事應用價值。因此，積極研究兵棋和兵棋推演，并研發計算機戰術兵棋推演系統，對于推進作戰模擬深入發展，更好地為部隊服務，錘煉指揮員的指揮謀略能力具有十分重要的意義。

2 兵棋與兵棋推演

2.1 兵棋的概念及基本要素

兵棋這一概念是“舶來品”，目前對于兵棋這一術語的具體理解及其與作戰模擬的關系，學術界還存在一定的分歧[2-4]。以美軍對兵棋的定義為例，美軍對兵棋的定義為：為描述現實或假設的真實情況而運用規則、數據和程序，以任何一種方式對兩支或多支對抗部隊的軍事行動所進行的模擬。兵棋按照表現形式可分為手工兵棋和計算機兵棋兩種。其中，計算機兵棋通過信息化手段進行計算機編程，實現手工兵棋的計算機化，并以計算機軟件形式表現出來[5-8]。二者只有表現形式上的不同，沒有本質的區別。按照推演級別區分，兵棋可分為戰略兵棋、戰役兵棋和戰術兵棋。但無論哪種形式的兵棋，都主要由三部分組成，它們是棋盤、棋子和規則，這是構成兵棋系統的基本要素。

棋盤，即兵棋地圖，是一種帶網格的特殊地圖，通常采用正六邊形網格，每個網格又叫一個棋格，并按照統一的地理坐標進行編碼，每個棋格包含這個地理位置的諸多信息，用以界定棋子的位置、所處的地理環境和作戰隱蔽程度等。因此，研制兵棋棋盤時，需要對地圖信息要素進行合理優化利用。

棋子是對作戰單位或戰場事件的表示，也稱為算子，主要包括單位棋子和事件棋子兩種類型。單位棋子，標有攻擊力值、防御力值、機動點值、軍兵種、主要裝備、作戰代號、番號等主要信息，以及目標類型、武器級別、射程等附屬信息。事件棋子，主要用于記錄傷亡、破壞、突發事件等動態戰場環境。

兵棋規則是兵棋中表示戰爭要素、限定行動條件、裁決行動結果的所有規定、算法及模型的總稱。主要包括作戰順序規則、機動規則、戰斗結果裁決規則等。作戰順序規則用于說明對陣雙方移動棋子的先后順序;機動規則用于說明各棋子在不同的地理環境、氣象環境、戰場環境下一個回合可以移動的最大棋格數;戰斗結果裁決規則用于判斷對陣雙方交戰的勝負或損失。

2.2 兵棋推演

兵棋推演是指使用代表戰場及其軍事力量的棋盤和棋子，模擬戰爭對抗的各方，依據從戰爭經驗中總結的規則，并結合概率論原理，通過推演各方人員的一系列決策對抗，對作戰過程進行邏輯推演研究和評估的活動，是作戰模擬的一種方法和手段。兵棋推演由一系列的推演回合組成，按照回合制實施推演。推演流程詳細規定了每個回合的階段區分、每個階段紅藍方如何行動、裁決員如何裁決等動作，同時也決定了推演的基本順序，決定了某一回合中不同行動的順序，是構建兵棋推演的基礎。在具體推演實施過程中，為了模擬戰爭中占據主動的一方享有優先權，通常直接明確該方為先手方。假如交戰雙方沒有明顯的主、被動差別，則通過隨機數判定先后手方。兵棋推演采用裁決表裁決行動結果，其原始狀態為手工查表裁決，現發展為計算機輔助裁決，但仍保留了手工裁決表的透明度和易修改性。裁決表中的數據根據戰斗經驗積累而成，反映了一定的可能性和可信性。如圖1所示，為簡要的單回合兵棋推演流程圖。

3 計算機戰術兵棋系統基本框架與功能

計算機戰術兵棋系統的研發是一項復雜的系統工程[9-10]，涉及先進的計算機、網絡通信、圖形圖像、界面交互、數據處理等技術，同時需要具備一定的戰術學、軍事訓練學、裝備學、運籌學、概率論等學科的知識儲備，必須遵循科學合理的研發步驟，通常按照“確定研發目標→確定分辨率→數據庫設計→規則設計→系統實現→試推和論證完善”的步驟進行。建設計算機戰術兵棋系統，目的是為滿足指揮對抗訓練、戰法研究和實戰化教學的需要。系統具備支持想定管理、推演管理、復盤總結分析及基礎數據管理等功能。依據功能定位，計算機戰術兵棋系統可設計為四大子系統，包括想定管理分系統、推演管理分系統、復盤總結分系統、基礎數據管理分系統。基本框架如圖2所示。

（1）想定管理分系統

兵棋推演想定，是供推演各方展開推演作業的基本條件的匯編。想定管理分系統主要包括作戰編成錄入模塊、初始態勢編輯模塊和想定實例編輯模塊。其中，作戰編成錄入模塊主要是依據紅藍方參演兵力的作戰編成，結合兵棋系統單位分辨率，進行作戰編成錄入，以通用模板中的單位棋子模板為基礎數據，建立體現指揮關系的單位棋子編成樹;初始態勢編輯模塊主要是指將紅藍方參演兵力，部署到地圖上，形成紅藍方推演前的基本態勢;想定實例編輯，主要是指對編輯好的想定實例，可進行修改、完善。

想定管理分系統主要實現以下功能：一是支持推演的作戰問題進行基本描述和約定;二是具備直接選擇并導入已經量化處理好的推演地圖，并且能夠放大縮小顯示導入后的地圖，以及提供漫游功能;三是可以靈活選擇并導入已經編輯好的作戰編成，并根據指揮關系對編成樹進行分級查看;四是建立新想定后，自動生成想定文件，可以將整個想定打包導出，或者將想定中單個文件導出，反過來也能夠將整個想定或單個文件導入到系統。

（2）推演管理分系統

推演管理分系統主要包括推演管理大廳模塊、導調控制模塊、推演進程管理模塊、戰報顯示模塊和戰場態勢顯示模塊。主要功能包括：一是管理一組或多組推演同時展開，包括推演席位的創建、編輯和指派等功能，支持動態加載軍事模型規則，驅動推演進程的推進;二是支持戰斗過程中形成的戰報信息，可以只顯示單個棋子的戰報信息，也可以顯示所有棋子的戰報信息;三是支持紅藍方態勢、綜合態勢顯示。導裁組成員可在推演準備階段和推演中途加入觀摩，并通過綜合態勢實施查看推演過程;四是支持對推演進程實施管理，可以對推演實施暫停和恢復，調整推演步長，以及提前回收令牌，強制裁決;五是支持組訓者對推演過程進行導調控制，包括：選擇、部署、兵力添加、兵力修改、導調判亡、導調氣候、導調復推、規則設置、保存方案等功能。

（3）復盤總結分系統

復盤總結分系統包括態勢復盤、推演復推和推演評估模塊。主要實現三項功能，一是態勢復盤，支持以紅藍方視角和綜合視角進行態勢復盤，并支持開始、暫停、加速、指定任意時刻回放態勢;二是推演復推，支持回溯推演的功能;三是推演結果統計分析，支持參戰力量統計分析、戰損情況統計分析、作戰能力統計分析、多方案數據對比分析等。統計分析結果支持以表格、柱狀圖、餅狀圖、曲線圖等方式靈活顯示，可導出為Word文檔或Excel表格進行打印。

（4）基礎數據管理分系統

兵棋的主要要素，如棋盤（地圖）、棋子（算子）、裁決規則等以數據的形式存在于數據庫中。因此，基礎數據管理分系統主要包括棋子編輯模塊、地圖編輯模塊和規則編輯模塊。

地圖編輯模塊，通過對現有電子地圖的兵棋化改造，建立適用于兵棋推演活動的地理數據模型，為多樣化的電子地圖提供統一的地理建模方法，按照六角網格組織地理數據，以六角格編號為索引構建網格地形、交通、地貌、水系、地質、植被和居民地等地理數據集，基于相關地理數據集提供功能接口。

棋子編輯模塊支持不同平臺（陸上、海上、空中）作戰單位棋子參數以及裝備棋子參數（武器、彈藥、通信/干擾裝備、偵察裝備、雷達裝備、特殊裝備等）的分類編輯。

規則編輯模塊支持規則查詢、規則目錄設計、作戰力量戰斗力賦值、基于要素分析的行為規則設計等功能。其中基于要素分析的行為規則設計，是指行為規則設計嚴格按照行為規則影響要素分析、邏輯建立、算法確定、試推和綜合校驗的步驟實施。

4 計算機戰術兵棋系統設計關鍵技術

相比戰略、戰役級兵棋，戰術兵棋更加關注戰術行動推演中的各類細節，通過雙方若干作戰指標的綜合衡量來裁決戰果。基于此，計算機戰術兵棋系統設計的關鍵技術和難點主要有以下三個方面。

（1）戰術兵棋規則設計。兵棋規則是用于維護推演運行邏輯、控制推演流程以及裁決作戰實體行動的重要支撐。兵棋研發重在規則，也難在規則[2]。規則是否科學、合理、貼近實戰、符合實際，直接決定著兵棋的使用價值。按照符合軍事需求、戰訓一致、合理準確和可操作性的原則，科學進行規則的頂層設計，制定兵棋規則體系，明確兵棋分辨率和兵棋規則目錄;通過參戰兵力的技戰術指標和兵力運用特點科學合理制定符合實際的實體屬性規則和行為規則;依據法規規范、戰爭經驗、演習試驗、綜合提煉和專家評估的方法，制定貼近實戰的推演裁決規則。在兵棋規則設計過程中，還要優先設計規則編輯軟件，軟件具備規則數據修改和完善的功能，操作和維護簡單，以便及時將推演過程中發現的不合理規則進行修改完善。

（2）數據庫準備要全面客觀。計算機戰術兵棋系統的數據可分為靜態數據和動態數據。其中，靜態數據主要包括作戰基礎數據、規則數據、推演用戶數據、想定數據等;動態數據主要包括推演過程數據和裁決結果數據。對這些數據和信息需求進行分類、整理，最后形成數據體系。根據數據體系和所選擇的數據庫特性，最終完成數據庫的設計。數據庫設計既是戰術兵棋系統設計的具體要求，也是對戰術兵棋系統分析和設計的補充和完善。

（3）作戰效能評估指標體系構建。針對不同對象、不同內容的推演想定，評估指標具有差異性，快速形成特定訓練任務下的評估指標體系是系統有效應用的關鍵。研究基于回合流程實施交互推演的模型結構，依托兵棋規則框架建立各類開放式的推演模型。研究評估模型體系框架，確定偵察效率、目標毀傷、彈藥、戰果戰損等多類分析細則及其具體評估模型。采用基于數據的評估模式進行評估體系的設計。在評估指標構建方面，采用分層分級逐級構建的方法，將各層級評估指標細化為若干評估指標，建設評估指標庫。再利用可視化的評估模型編輯工具，抽取評估指標庫的指標項并組合形成針對性的評估方案。

5 結束語

研發計算機戰術兵棋系統，對于推進作戰模擬深入發展，更好地為部隊服務，錘煉指揮員的指揮謀略能力具有十分重要的意義。在兵棋系統研發過程中，我軍特色是基本要求，必須將系統設計研發的著眼點放在設計與部隊實際相符的兵棋規則上來。同時堅持與時俱進的原則，兵棋系統研發出來之后，并不代表研發工作的完結，只有在運用過程中不斷發現問題，并加以解決完善，才能始終保持兵棋系統的實用性和生命力。

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收稿日期：2022-03-23

作者簡介：徐瑜（1983—），男，湖北黃岡人，博士，工程師，研究方向為作戰模擬與仿真。