面向实体的指挥训练模拟通信模型设计与实现

周明，邹自力

（国防信息学院，武汉430010）

面向实体的指挥训练模拟通信模型设计与实现

周明，邹自力

（国防信息学院，武汉430010）

如何建立科学、准确的通信模型以支持指挥训练模拟一直是一个难点问题。采用面向实体的建模方法与技术，循序渐进地分析了指挥训练模拟对通信模型的需求，分析了通信核心模型的组成和关系，给出了基于通信模型的实体指挥信息交互逻辑流程，探讨了通信实体模型类体系和作战行动的实现方法，阐述了通信服务的实现方法。通信模型的设计与实现方法在“XX通信系统模拟训练系统”的研制中得到了应用，取得了较好的效果。

指挥训练，训练模拟，通信模型，实体建模

0　引言

指挥训练模拟的目的是为指挥员及其指挥机关的模拟训练提供近似真实的条件，使其能够掌握作战指挥的原则和方法，提高谋略水平和组织指挥能力［1］。信息化战争的表现形式是基于信息系统的体系作战，通信网系作为信息系统的神经网络，是指挥信息交互的基础支撑，因此，建立科学合理的通信模型，清楚地描述通信网系的组织和运行过程，可以使指挥训练模拟更好地满足基于信息系统的体系作战指挥训练需求。

1　指挥训练模拟通信模型需求分析

指挥训练模拟对通信模型的需求总体上主要包括以下4个方面。

1.1能够体现通信保障效果

信息化条件下指挥员及其指挥机关遂行的指挥过程，是以快速高效获取、传输、处理和利用指挥信息为核心所进行指挥活动的实施顺序与步骤，各指挥活动按照“时间序”逻辑连接可形成完整的指挥流程［2］。将指挥活动作为信息处理环节，则指挥流程实现的关键是指挥活动间的指挥信息能否顺利传递，这也正是指挥训练模拟中通信模型需要体现的首要方面。通信模型应给出指令信息、协调信息和情报信息等指挥信息传递过程中的通断情况、时延、准确率等通信保障效果，对训练模拟中作战指挥实体间的信息交互产生影响，从而反应真实作战指挥中指挥信息流动过程，使指挥训练更贴近信息化战场情况［4］。

1.2能够支持通信网系运行状态分析

通信保障效果不能凭空给出，必须在通信网系运行状态的基础上分析计算得到。在模拟的某一作战时刻，一个实体向另一个实体发送一条指挥信息，这条信息能否传递，如果能传递则多长时间能送达，送达信息的误码率是多少，这些通信效果取决于通信网系这一时刻的状态，包括通信节点的负载和处理时间、通信链路的传输速率和质量等。因此，通信模型必须能够提供通信网系的运行状态数据，作为通信保障效果的计算依据，并且这些数据能够被发布和保存，作为态势显示、事件报告、统计分析、训练评估等应用功能的基础。

1.3能够表现通信网系体系结构

通信网系的物理和逻辑体系结构是运行状态分析的基础。通信模型必须描述战场上通信网系完整的体系结构，包括网系总体架构，各类通信网系的组成要素、拓扑结构和战术技术性能，通信节点包含的通信装备、通信设备和连接关系，通信链路的性质和连接关系等。

1.4能够描述通信实体及其指挥与行动

通信网系体系结构的形成是通信指挥机构指挥所属通信部（分）队执行通信行动的结果。通信模型应能够根据通信部队编组生成具有一定自主行为能力的各类通信指挥机构、通信部（分）队，以及通信装备和通信设备，能够按照模拟想定部署于作战地域，响应任务指令和控制命令，正确执行通信兵作战行动。

值得注意的是，指挥训练模拟目的和内容等方面的差异会对通信模型的类型和精度提出不同的需求。例如，对于合成指挥员的训练模拟，可能并不关注通信实体及其行动，在想定中直接给出通信网系的组织，并着重考虑通信保障对作战指挥的影响及相应处理，此时，重点强调前3类需求，而且对通信保障效果的体现要求较高。而针对通信指挥员的训练模拟却恰恰相反。

2　面向实体的通信模型体系

随着面向对象方法的兴起及其主导地位的日渐确立，面向实体的建模正逐步成为作战仿真模型构建的主流性方法。面向实体的建模要通过各个作战实体来表现和描述作战体系和过程，因此，首先必须从作战过程和指挥流程中提取出参与的作战实体，建立实体模型及其相关模型，研究分析模型的基本属性、结构、任务和动作等［6］。

2.1通信模型的组成

根据指挥训练模拟对通信模型的需求和面向实体建模的要求，围绕作战实体建模，通信模型体系中的核心模型主要是通信实体模型和通信服务模型，具体包括以下6类。

2.1.1通信指挥实体模型

用于描述指挥过程中涉及的各类指挥实体，包括联合作战指挥机构中的通信部门，以及通信部队编组中团、营、连等非叶子节点指挥单位。指挥实体的任务包括某一特定的指挥流程、指挥活动或具体业务，其动作可抽象为信息、决策、计划、控制和评估5类基本活动。

2.1.2通信部（分）队实体模型

用于描述能够执行各类通信兵作战行动的通信部（分）队，是通信部队编组中的叶子节点，即不可再分割的最小通信作战单元。由于作战单元具有人装一体的特点，而且模拟中发挥主要作用的是通信装备，因此，通常以通信装备为主体进行描述。通信部（分）队实体的任务包括通信开设、撤收、转移和机动等，其动作是任务中的各类活动，可通过对任务进行分解、分析、抽象和归纳形成活动树。

2.1.3通信设备实体模型

用于描述各类通信设备，一般没有任务和动作，但能够响应部（分）队实体的操作指令来维护自身状态。

2.1.4通信聚合实体模型

由于通信网系和节点具有聚合性，底层的若干个通信装备可聚合为一个节点，由若干节点连接成的通信子网可聚合为粗粒度网系的一个节点，因此，需要建立通信聚合实体模型，用于描述一个聚合节点的整体属性和表现。

2.1.5通信网系实体模型

用于描述各类通信网系。任何通信网系在逻辑上可以抽象为由节点和链路组成的网络，因此，网系实体模型除了拥有网系的整体描述属性外，还包含通信聚合实体、通信装备和通信设备类节点，以及节点间两两直达链路。

2.1.6通信服务模型

用于提供通信保障效果服务。主要是根据通信网系体系结构和状态变化，以及与指挥实体、作战平台关联的用户通信节点性质，计算两个用户通信节点间的通信通断、时延、准确率等通信保障效果，形成一个按一定策略不断更新的数据结构矩阵，供某次指挥信息传递时的调用查询。

2.2模型之间的关系

在对各类实体提取抽象的基础上建立通信模型以后，接下来应从实体出发，将每一个实体所涉及的关系，包括关系对象实体、关系的性质等作详细分析，并抽象为模型关系。6类通信核心模型之间及与外部模型之间的主要关系如图1所示。

图1　通信模型关系图

图1中的模型存在着两类关系，一是模型关联关系：通信部（分）队实体模型包含若干通信设备实体模型；通信聚合实体模型包括若干通信部（分）队实体模型和通信设备实体模型；通信聚合实体模型、通信部（分）队实体模型和通信设备实体模型聚合成通信网系实体模型。二是模型依赖关系：通信部（分）队实体模型响应通信指挥实体模型的指令信息调用内部任务执行模块；指挥实体模型、部（分）队实体模型、作战平台实体模型和导调实体模型在其行动模块中需要发送指挥信息时，应调用通信聚合实体模型提供的接口，由通信聚合实体模型调用通信服务模型的服务接口，计算并返回通信保障效果数据；通信服务模型根据通信网系实体模型计算并维护数据结构矩阵。

2.3基于通信模型的实体信息交互

在模拟推演实施过程中，所有实体及服务都通过模型的实例化产生，且实体间交互的信息主体可以分为两类，一类是仿真信息，如一个爆炸事件信息，受影响的实体必须能够接收到并处理，这类信息一定能够传递，不需要经过通信模型处理；另一类是指挥信息，包括情报、指令和协调信息等，这类信息必须经通信模型处理并传递。这就意味着，两个实体能够实现指挥信息交互的前提是，这两个实体都有一个对应的通信实体为其提供通信保障，而该通信实体是网系实体的一个节点。

下面以一个指挥所实体向另一个指挥所实体发送一条指挥信息为例，围绕信息的通断、时延和准确率，分析指挥信息交互的具体实现过程。假设两指挥所均开设有通信枢纽，即A指挥所实体有J通信实体为其提供通信保障，B指挥所实体有一个K通信实体，则A向B发送一条指挥信息的逻辑流程如图2所示。

图2　实体指挥信息交互逻辑流程图

3　通信模型的实现

3.1通信实体模型类体系

通信实体模型类采用面向对象的设计方法实现。为了使实体模型能够被仿真引擎识别和驱动，首先需要定义对象接口描述规范，包括实体对象类、交互对象类与仿真引擎之间的访问接口形式和参数说明等；然后再按照描述规范，采用类继承的方式，构建起完整的实体类体系。通信实体模型相关类体系结构如图3所示。

图3　通信实体模型类体系结构图

主要基类的功能为：仿真元素类（CSimElement）是所有类的基类，提供惟一性标识、接口注册和查询、对象名称与命名空间描述等功能。CSimElement下派生战场空间实体类（CBSE）、仿真组件类（CSim-Componet）、网系类（CNetwork）、任务类（CTask）和交互类（CInteraction）。其中，CBSE提供实体类型、军标、坐标、承载等常用属性，以及消息订阅与处理、实体管理、组件维护等常用方法与接口；CSimComponet提供隶属BSE设置、数据更新和时间推进调用等功能；CNetwork提供网系标识、消息接收与处理、设备对象维护等功能；CTask提供任务周期性处理、规则判断、所属BSE设置、任务参数设置等功能；CInteraction提供消息发送功能，其下派生仿真信息交互类和指挥信息交互类。

通信类包括通信指挥实体类（CCommuCommandPostEntity）、通信部（分）队实体类（CCommuS-ingleEquipmentEntity）、通信聚合实体类（CCommuAggreEntity）、通信设备类（CCommudev）和通信网系类（CCommuNetwork），这些类在父类的基础上增加了通信相关的属性和行为。

3.2通信实体模型作战行动的实现

通信兵作战行动主要包括通信机动、开设、撤收、转移和调度等，按照面向实体的分析（Entities/Actions/Tasks/Interactions，EATI）方法，这些行动就是通信实体要执行的各项任务［7］。行动实现的主体步骤是：首先从任务中抽取出任务的执行实体、涉及的其他实体、实体执行的规则与动作、实体间发生的交互等，然后按照EATI建模方法对相关通信实体类实现具体任务执行模块，模拟时，由仿真框架调度各实体执行完成。基于仿真框架的通信实体模型作战行动实现逻辑过程如图4所示。

图4　通信实体模型作战行动实现逻辑过程图

通信实体收到仿真框架传来的其他实体交互信息后，将信息加入交互队列，在每个周期从交互队列中取出任务交互并创建任务对象后加入到任务对象队列中，由任务对象周期性创建规则动作对并加入到规则动作对集，通信实体周期性做规则判断和动作处理。

3.3通信服务模型的实现

通信服务作为仿真框架的一个公共服务供用户通信节点实体调用，其主要接口和功能模块的关系如图5所示。

图5　通信服务接口与功能模块关系图

实体通过通信服务指针CommuServicePtr来调用服务，主要接口为GetCommuEffectData（）和UpdateNetworkData（）。通信服务的数据结构矩阵维护有两种触发机制：一是每隔一定作战时间周期性更新；二是当通信网系结构和状态因节点开设、节点毁伤、受敌干扰等事件发生重大变化时即时更新。

4　通信模型应用实例

上述通信模型的设计和实现方法在“XX通信系统模拟训练系统”的研制中得到了应用。该系统主要用于满足通信指挥人员组织筹划与对抗训练需求。在模型开发上，除了6类核心模型以外，还构建了环境模型、精确打击模型、电磁干扰模型和裁决模型等，并围绕模型，开发了指挥作业分系统、想定生成分系统、导调控制分系统、训练评估分系统、模拟蓝军分系统和训练管理信息分系统等。系统的开发与运行框架如图6所示。

系统被用于“进攻战斗通信系统组网对抗演练”，结果显示，所建模型能够较好地支持通信指挥训练模拟。

图6　系统开发与运行框架

5　结束语

本文着眼指挥训练模拟的需要，采用面向实体的建模方法，循序渐进地分析了指挥训练模拟对通信模型的需求，从实体出发，分析了通信核心模型的组成和关系，给出了基于通信模型的实体指挥信息交互逻辑处理流程，探讨了通信模型实体类体系与设计方法，对通信实体作战行动和通信服务的设计与实现方法进行了重点阐述。通信模型的设计与实现方法在“XX通信系统模拟训练系统”的研制中得到了应用，取得了较好的效果，能够支持目前通信指挥训练模拟，可为其他指挥训练模拟提供建模依据和模型参考。

［1］中国人民解放军军事科学院.中国人民解放军军语（全本）［S］.北京：军事科学出版社，2011.

［2］孙儒凌.作战指挥基础概论［M］.北京:国防大学出版社，2011.

［3］任海泉.军队指挥学［M］.北京:国防大学出版社，2007.

［4］刘建国，祁向宇.联合作战指挥信息分类初探［J］.军事学术，2009，45（2）:84-85.

［5］贺晔.指挥信息系统导论［M］.武汉:通信指挥学院，2009.

［6］李宏权.邓桂龙.战役训练模型服务体系与技术方法［M］.北京:国防工业出版社，2012.

［7］王燕.基于EATI的多分辨率联邦可组合性判［J］.指挥控制与仿真，2011，32（2）:57-60.

［8］韩辉.面向EATI的电子战领域本体构建方法［J］.中国人民解放军电子工程学院学报，2011（2）:67-70.

Design and Implementation of Entity-oriented Command Training Simulation Communication Model

ZHOU Ming，ZOU Zi-li
（PLA Academy of Defense Information，Wuhan 430010，China）

how to build a scientific and accurate communication model to support the command training simulation has always been a difficult problem.Using the entity-oriented modeling method and technology，the demand of the command training simulation to the communication model is analyzed step by step，the composition and relationship of communication core mode l is analyzed，entity command information interaction logical process based on the communication model is given，the class system and combat operations realization method of the communication entity model is discussed.The realization method of communication service is expound.The design and implementation method of Communication model is applied to“XX communication system simulation training system”，good results have been achieved.

command training，training simulation，communication model，entity modeling

E13

A

1002-0640（2015）08-0109-05

2014-07-05

2014-08-16

周明（1975-），男，江苏海门人，讲师。研究方向：军事运筹学。