新一代战法实验平台的设计研究

朱 江

(南京陆军指挥学院作战实验中心，南京 210045)

0 引 言

体系作战背景下，战法实验面临复杂性的挑战。研究作战问题，既包括理论层面上较为抽象的宏观问题，也包括操作层面非常具体的微观问题。传统战法实验系统仅满足运用单一的实验方法研究一类问题，对于综合性的战法创新研究已经力不从心， 体现在：

(1)一体化、集成化不够。各实验室构建实验系统，往往各起炉灶，系统功能单一，支撑方法有限，实验资源难以共享，实验系统难以互连、互通。

(2)定性与定量结合、人机结合做的不够。作战是典型的复杂巨系统问题，单纯依靠人的经验和定量模型分析很难研究，需要强调多领域专家之间的协作研讨以及人机之间的分工合作，发挥整体优势去解决问题。已有系统主要以解决结构化的定量问题为主，还无法很好解决人—人，人—机之间的有效协同问题。

(3)缺乏信息化条件下的陆军作战实验系统和相关模型。近些年虽然建模技术得到飞速发展，但信息化条件下体系对抗的相关模型还在摸索阶段[1]，已有平台不能满足信息化条件下战法实验的要求，在作战模拟可信度和支持作战实验等方面也远远不够。

为此，需要在统一的实验目的和框架约束下，将多种实验方法共同使用，完成综合实验。本文着眼于信息化条件下陆军作战活动特点，运用先进建模与仿真理论、高层体系结构技术，构建满足信息化条件下战法实验需求的综合平台，把人员、系统、设备、网络、数据、信息和知识等系统要素都无缝地统一在一个框架下，并能根据实验应用的需要，提供相应的资源、工具和模型、方法调用，为具体的实验创建一个通向各种资源的桥梁。

后续安排如下：第一部分确定平台构建目标；第二、三部分设计平台的总体框架并阐述具体设计与功能；第四部分结合应用；最后做简单小结。

1 平台构建目标

平台构建目标体现在以下三方面。

(1)在体系结构上，需要由集中式、封闭式发展到分布式、开放式，构成可操作、可移植、可伸缩及强交互的分布对等协同仿真体系结构。基于该框架实现各类与此相关的人员、系统、资源等各种要素的综合集成与广泛共享，为人—人，人—机及系统间广泛的协同与协作提供有效支持，确保用户间数据、信息、知识等实验资源的充分共享，形成现代综合作战实验环境。

(2)实现广域网环境下各类异构资源要素面向应用的综合集成，通过统一、透明的服务为用户提供可用的程序、模型和工具，以及海量的数据和信息资料，并对实验系统各个组成部分灵活地进行剪裁和组合，从单一方法支撑发展到集成多种方法的综合实验平台。

(3)对实验建立各类系统要素的综合驱动机制，能提供可控、可测、近似真实的模拟对抗环境，能实施全过程、多层次、多想定、多方案的实验，定性与定量相结合，科学、客观地对实验实施全方位的评估，进而支撑不同问题的研究与实验。

2 总体结构设计

根据实验平台构建的目标和需求，确定平台的体系结构如图1所示，平台采用开放式体系结构，由资源服务层、模型与计算服务层、系统集成服务层，以及实验管理层组成。

图1 陆军作战实验平台体系结构

(1)资源服务层

资源服务层通过数据服务接口提供一系列数据服务组件，按照一定的数据规则，完成数据的抽取、处理和存储，以及各类数据资源的汇集、整合，为后续应用提供统一的数据来源。为确保作战仿真实验的顺利进行而提供有效的数据支持。

(2)模型与计算服务层

模型与计算服务层运用各种建模技术提供作战实验平台的各类模型系统，对模型进行调度、管理、配置，提供作战实验所需的模型和计算支持。

(3)系统与集成服务层

系统集成服务层面向方法，将模型与计算单元聚合，根据实验的方法需求，建立不同的实验系统。提供对专家研讨、推演仿真、虚拟仿真、实兵对抗等方法的支撑，实现对应于实验方法的实验系统。

(4)实验管理层

实验管理层是将功能模块聚合，提供面向具体实验的作战实验支撑系统，贯穿实验设计、实验实施到实验结果处理的全过程，面向具体实验提供基于工作流的实验管理，提供具体资源的组织和实验活动的协同。

3 各层具体设计

3.1 资源服务层设计

资源库中的资源采用标准的格式进行描述。通过文档库、数据库对不同的数据、文档进行存储和管理。数据资源涉及的数据内容十分广泛，具体包括公共基础数据、实验方案数据、实验管理与控制数据、模型仿真数据、实验过程数据等几大类。

各类资源分散在不同实验室，运行在不同实验系统中，实验需要这些资源广泛的互联与共享。资源服务层基于分布式架构，通过CORBA，DCOM，DIS，HLA等技术实现对分布网络上的各种资源的互连与管理。如图2所示，分布式架构通过数据服务接口提供一系列数据服务组件，按照一定的数据规则，完成数据的抽取、处理和存储，以及各类数据资源的汇集、整合，用户可以通过标准的网关与接口查找访问所需的资源。由于存储、管理的是一个分布式共享的庞大数据库、模型库和知识库，各作战单位不需要重复建库便可随时在网上调用数据，根据后续应用需求汲取数据、信息、知识。

图2 资源服务层的结构组成

分布式架构还集成网络通信服务、运行控制服务、集成数据受理服务、时间服务、故障处理服务，通过网络通信实现数据交互，可以将单独、分散的系统资源联结起来，实现平台与环境之间、平台与平台之间、环境与环境之间的交互作用和相互影响，真正实现将真实仿真、虚拟仿真和构造仿真集成到一个综合环境中来，从一定程度上解决分布系统互连、互通、互操作问题。

3.2 模型与计算服务层解决方案

模型计算服务层的结构组成和信息交互如图3所示，该层包括模型系统、模型管控、模拟引擎、数据采集、模型与计算服务接口几部分。

图3 模型与计算服务层结构组成和信息交互

模型是该层次的核心，由于战法模拟的对象是整个战争系统，会涉及战争系统的方方面面，战法实验模型体系从实验想定所设计的作战任务空间的总体要求出发，对其参战力量、主要行动和作战空间做出的整体勾划，构建标准化的模型和计算单元，建立融合联合战役、合同战术、分队战术的多层次战法实验模型体系。战法实验模型体系，如图4所示。模型资源覆盖所有军兵种的作战实体及行为的描述，“纵向到顶，横向到边”，按照4层，6个军兵种(专业)，6大类模型”构成。

图4 陆军战法模型体系

3.3 系统集成服务层

系统集成服务层面向方法，将模型与计算单元聚合，根据实验的方法需求，建立不同的实验系统。提供对分析性博弈、推演仿真、虚拟仿真、实兵对抗等方法的支撑，实现对应于实验方法的实验系统。专家研讨型实验系统，如图5所示。

图5 专家研讨型实验系统组成及信息流程

实验时，建立一个“人机结合，以人为主、从定性到定量的综合集成研讨厅”。由实验参与者(主要是军事专家和技术专家)，提出作战方案，设置实验条件，通过模型与计算服务层进行的模拟推演或分析计算得到定量的结果，再经过专家的经验分析，逻辑推理，以及专家之间的交互、综合分析得到实验结论。其关键在于构建集成研讨厅子系统，提供研讨者所有计算机的支持协同工作、群决策支持，提供对实验问题进行定性与定量相结合的科学分析。

推演仿真型实验系统组成及信息流程，如图6所示。

图6 推演仿真型实验系统组成及信息流程

推演仿真型实验系统，模型与计算服务层提供模型模拟作战过程，通过推演仿真，为作战研究人员提供贴近实战的动态仿真环境，支持对实验实施多层次、多想定、多方案、网络化的导调，使得模拟推演朝着预定的方向发展，并对作战决策活动给予有效的辅助支持，科学地评价作战活动的效果。其关键部分是导演控制子系统和指挥作业子系统。导演控制子系统完成组织实验的导演调理和指挥协调功能，是为实验的导演部直接服务的系统。指挥作业子系统是网上对抗演习的依托系统。

虚拟仿真型实验系统组成及信息流程，如图7所示。

图7 虚拟仿真型实验系统组成及信息流程

虚拟仿真型实验系统，是引入虚拟装备，作为对抗推演仿真实验的外延部分，通过实物仿真和半实物仿真，引入逼真的靶标系列和环境模拟设备，提高实验中的目标和环境特性模拟的逼真度。建立“虚实结合”的仿真环境，并提供数据给模型与计算服务层，通过对抗推演或模型分析，解决对抗实验使用实际装备费用高，以及实验精度难以保证的问题。

野外实兵演习型实验系统，如图8所示。采集实兵演习和训练数据作为实验的基本资源，利用模型与计算服务层提供的计算评估模型，进行综合分析。

图8 野外实兵演习型支撑实验系统组成及信息流程

3.4 实验管理层

实验管理层建立实验规范的流程，衔接军事人员和技术人员，使实验有序、规范的开展。如图9所示，包括实验准备子系统、实验实施子系统、实验结果处理子系统。

图9 实验管理层结构组成

完成一次实验的内部事务流如图10所示。实验数据资源层提供基础数据给实验准备子系统，实验准备子系统提供实验设计，在实验实施子系统实施过程中，产生实验数据，提交给实验结果处理子系统。

3）动态密码电子锁测试：通过移动端登录监测管理平台获得动态密码，然后在本地通过矩阵键盘输入密码进行验证，重复多次实验。

图10 实验管理层内部事务流

4 综合应用

军事问题的研究成规模体系。当开展综合实验时，如图11所示，从面向领域的设计开始，提出领域的重要问题，并对问题进行综合优先排序，描述问题的相关约束，然后进行具体实验。实验完成之后，再经由面向领域的综合分析结束。综合作战实验为了各单项实验相互验证或互为补充，分别采用多种不同的实验方法和对应实验系统分别进行同一个实验，或在一个实验过程中的不同阶段采用不同的实验方法。

图11 战法创新实验问题研究过程

为此，运用综合战法实验平台组合不同实验方式，搭载不同实验想定来进行实验。实验流程如图12所示。

(1)实验管理层的实验准备子系统为仿真实验和野外实兵演习提供实验条件、想定数据。

(2)实验实施子系统从程序入口点分别调用研讨博弈型子系统、推演仿真型子系统和野外实兵演习型子系统的相关模块，接受实验条件、想定数据，实施实验。

图12 综合实验信息流程

(3)实验时，由导调控制系统、指挥作业系统向模型引擎发送指挥作业数据，上下级之间指挥命令、请示等数据，模型引擎向通用地理信息与显示系统发送实体状态、事件报告等实验数据，同时向数据库发送指挥过程数据,并将态势和数据的输出作为专家集成研讨系统的重要参考。

(4)实兵模拟交战活动与仿真实验过程由野外实兵演习支持系统进行信息交互，主要是与模型系统进行信息交互。同时向数据库发送基础数据(编制、装备性能)与实兵模拟对抗数据，并向专家研讨环境和数据库发送实兵交战同步数据。

(5)实验的输出数据为专家集成研讨厅提供重要参考，而研讨厅产生的定性分析结果也可为实验分析与评估提供有效的参数修正与改良，两者综合后的结果信息将被发送到数据库。

5 结 语

构建了一体化的综合实验系统，综合集成数据、模型、系统、实验，使军事问题的研究体系趋向工程化，充分发挥各层提供的支撑作用——资源服务层提供数据资源、模型与计算服务层提供模型服务、系统集成服务层提供功能系统、实验管理层提供实验管理，实现相关的人员、服务、系统、工具等实验要素面向问题的综合集成，形成“手段功能互补、数据互为印证”的实验环境，为实验工程的实施提供支持，结合专家的定性经验和判断，汇成作战创新的知识流， 能解决当前联合实验存在的问题，满足了综合实验的需求，对推动部队基于系统进行战法创新与军事训练，促进部队基于信息系统的核心战斗力生成具有深远意义。

[1] 朱江，沈寿林，赵姝淳.体系作战建模仿真若干问题的研究[C]//复杂性科学研讨会.

[2] 蒋亚民.对联合作战实验模型体系军事设计的思考[J].军事运筹与系统工程，2012，26(4):5-9.

[3] 游光荣，牛新光，徐旭.钱学森系统科学思想与国防科技及武器装备总体设计[J].中国军事科学，2011(1):92-100.

[4] 张德群，龙建国.高级作战实验问题研究[J].军事运筹与系统工程，2005，19(1):7-12.

[5] 叶锡庆，徐润萍.海军指挥自动化系统实验环境建设思路[J].论证与研究，2011(1)：4-7.

[6] 张国春，胡晓峰.体系对抗仿真中体系效能分析初探[J].系统仿真学报，2003(12)：1698-1701.

[7] 赵晓哲，郭锐.军事系统研究的综合集成方法[J].系统工程理论与实践，2004(10):127-130.