海警舰艇勤务指挥仿真实验设计

冯明奎, 杨玉峰, 孙 锐

(公安海警学院 电子技术系, 浙江 宁波 315801)

虚拟仿真技术探索与实践

海警舰艇勤务指挥仿真实验设计

冯明奎, 杨玉峰, 孙 锐

(公安海警学院 电子技术系, 浙江 宁波 315801)

依托海警舰艇勤务指挥仿真系统,设计、编制了海警舰艇勤务指挥仿真实验训练项目,对海警舰艇勤务指挥想定,以及实验准备阶段、实施阶段和分析阶段的内容作出说明。以想定在东海某海域根据执勤预案实施舰艇勤务指挥仿真训练为例,通过综合性教学实践与训练,培养学员的海警舰艇勤务指挥能力。实验后对战术指挥结果进行评估和检验,形成完整的海警舰艇勤务指挥训练/实验环节。

舰艇勤务指挥； 执勤预案； 仿真实验

海警舰艇勤务指挥训练是在完成航海技能、部队训练、海警舰艇执勤战术、执法执勤指挥等专业知识与技能培养的基础上,通过综合性教学实践与训练,培养学员的海警舰艇勤务指挥能力。目前,世界各海军强国在海警舰艇勤务指挥训练方法和手段上更加重视计算机仿真技术的应用和研究。采用计算机仿真技术建立的海警舰艇勤务指挥仿真系统可满足大批量人员的训练需要,参训人员的实际操作时间可不受限制、不用舰艇实装进行操作训练[1]。公安海警学院列装的“海警舰艇战术与指挥仿真实验室”能够完成海警舰艇指挥与技术专业单项技能训练,满足海警舰艇勤务指挥的课题训练。本文以海警舰艇勤务指挥实战需求为背景,研究了海警舰艇勤务指挥仿真实验的设计与开发[2]。

1 海警舰艇勤务指挥仿真实验

海警舰艇勤务指挥仿真实验是海警舰艇勤务战术教员和海警舰艇指挥干部协作,依托海警舰艇战术与指挥仿真系统(实验室),针对海警舰艇勤务指挥相关训练课题及新海洋形势下海警(勤务)战法、训法等问题,设定相关仿真训练和研究的实验条件,通过仿真模型获取与分析实验结果、评价训练水平,为海警舰艇勤务指挥的研究与决策提供辅助支持的实践教学活动。海警舰艇勤务指挥仿真实验主要包括仿真训练和战术评估两个基本功能。

1.1 海警舰艇勤务指挥仿真训练

根据《海警舰艇训练考核大纲》关于课题训练项目的内容、要求和成绩评定标准,教学人员(教员与海警舰艇干部)研究各层级项目的训练评估模型和评价标准[3]。参训学员根据教学计划中规定的训练科目或根据特殊需求选做训练科目,明确海警舰艇勤务指挥决策目标、拟制模拟训练执勤预案；根据拟定好的执勤预案,利用海警舰艇仿真系统设计、编制练习,学员按照执勤预案进行执勤模拟训练。可通过显示与打印设备得到舰艇执勤过程中的图形与相关的数据,或进行实时、快速的再现与重放,分析训练过程中出现的问题,修正执勤预案,培养学员海警舰艇勤务运筹、计划、组织、指挥以及完成任务的综合素质[4]。

1.2 海警舰艇勤务指挥战术评估

随着海洋安全形势发展和我国海洋强国战略的全面实施,中国海警局统一行使我国海上维权执法和行政执法(除国家海事局行使海上安全职责外)职责,对海洋主权与安全、海洋资源与开发、海洋经济与秩序、海洋环境保护与防污染等各方面的海警舰艇执法执勤提出了更高的标准和要求。海警舰艇勤务在战术思想、勤务指挥、执勤行动、执勤保障等方面也创新了战术理论。

海警舰艇勤务指挥战术评估是基于仿真系统进行实验验证,推进执勤战术创新研究、检验战法的可行性,为海警舰艇部队修订、完善执勤预案提供实践依据。通过全方位、多层次地分析研究海警舰艇新的执勤战术思想和执勤观念、新的训法和战法,形成海警舰艇执勤战术理论体系、训练体系、评估体系,指导海警舰艇部队的执勤、执法工作[5]。

2 海警舰艇勤务指挥仿真实验的设计

2.1 明确海警舰艇勤务指挥想定

(1) 确定勤务指挥类型。海警舰艇履行维权、执法、服务、战备任务时,主要的勤务指挥类型包括：为维护海上治安秩序的巡逻检查勤务、在海上对可疑船舶进行观察和监视的海上侦察勤务、海上待机勤务、在违法犯罪嫌疑船舶可能通过的海域对其进行拦截的海上堵截勤务、接控勤务、押解与监护勤务、护送勤务、驱逐与驱赶勤务、巡逻监管勤务、护航勤务、安全警卫勤务、海上搜救勤务等[6]。根据仿真实验的目的,明确海警舰艇勤务指挥类型。

(2) 确定勤务指挥阶段。根据确定的勤务指挥类型,海警舰艇勤务指挥过程可分为备勤阶段、执法执勤阶段、总结评估阶段。

(3) 明确研究问题的关键内容。海警舰艇勤务指挥仿真实验设计是对勤务仿真实验的详细构思,根据勤务指挥实验的目的和要求,运用有关实验原理预先设定实验方法和实验步骤[7],其中海警舰艇勤务战术机动是仿真实验的关键。

(4) 明确勤务指挥进程。通过对中国海警各类执勤任务的综合分析与归纳总结,可以把一次完整的执勤任务——从受领任务到处理完毕的基本程序划分为预先号令、航行搜索、制控、盘问检查、押解、审查、立案、侦查移送或查破处理8个阶段[8]。基于仿真技术的海警舰艇勤务指挥实验可融合为航行至勤务战术机动点与占领阵位、战术机动、执法执勤3个阶段。

2.2 实验准备

(1) 舰艇模型确定。根据海警舰艇勤务指挥仿真实验的内容,从系统的舰艇模型库中选取海警舰艇模型和执法目标舰艇模型。如果没有合适的舰艇模型,必须根据仿真实验要求,基于3ds MAX构建舰艇3D模型,选择相近舰艇运动数学模型,根据舰艇主尺度、船型系数、浮性参数、上层建筑结构与布置、螺旋桨参数、舵参数、航行试验数据等修改舰艇运动数学模型的相关参数,使之水动力性能和舰艇操纵性能与实际舰艇有较高的相似度。舰艇操纵数学模型基本指标要求旋回圈直径、冲程与实船测试(或经验估算)结果的相对误差在20%以内,舰艇靠、离码头时的操纵性能与同型艇的实船操纵性能相似。

(2) 根据确定的海警舰艇勤务指挥类型想定,利用已有的知识体系对明确的关键问题进行格式化描述,根据《海警舰艇训练考核大纲》构建评估指标体系,确定勤务指挥实验时的可变量与干扰量,并利用抽象变量关系建立实验模型[9]。

(3) 海警舰艇执法执勤想定。该想定是一个面向海警舰艇指挥人员的想定,主要包含根据任务想定背景、双方舰艇(海警舰艇和目标舰船)部署、执法执勤企图、首长决心、行动目标、执法执勤目标详细信息、主要执法执勤任务、主要执法执勤行动等。

(4) 设置仿真实验。根据仿真实验想定对执法执勤任务、执法执勤实体和勤务行动进行梳理,需要细化后输入编辑系统,并从海图库中选取相应实验海区的电子海图,设置海警舰艇的艘数、实验/训练类型、记录间隔、实验海区自然环境、潮高、潮时、海流流速和流向、风速、风向。创建目标船,设置目标船的转向点、修改目标船的类型、各转向点间的航速等[10]。

2.3 实验实施

(1) 个人勤务岗位与专业技术能力评估。结合个人岗位任职需求和实践能力初步评估情况,根据《海警舰艇训练考核大纲》个人训练部分的考核内容与考核标准,选择性地编辑海警舰艇共同科目、专业岗位适任与专业技术等级科目等个人训练科目练习,输入评估内容与标准。通过个人模拟海警舰艇岗位专业技能适任实验,评估勤务岗位适任能力与岗位专业技术能力。

(2) 海警舰艇整体勤务指挥能力评估。在个人勤务岗位与专业技术能力评估合格的前提下,进入海警舰艇整体勤务指挥训练与能力评估。根据《海警舰艇训练考核大纲》要求,选取准备部署、航行组织、舰艇损管、战救卫生、观察通信、武器使用、综合执法基础等训练模块,编辑模拟训练/实验练习,输入评估内容与考核标准。通过海警舰艇整体勤务指挥训练/实验,检验舰艇干部综合勤务指挥能力。

2.4 实验分析

为提高训练/实验分析的效率、客观性和科学性,在海警舰艇勤务指挥仿真训练系统中建立了各训练科目的自动评估系统[11]。系统的评估子系统在模拟训练过程中可实时、自动对模拟操作进行评估,并以图形和数据两种方式实时给出各海警舰艇勤务指挥训练的评估结果,需要时可给出相应的警告提示。模拟训练结束后,系统可利用记录的各种数据自动对勤务指挥操作进行综合分析。

基于科学的、经过实践检验的海警勤务战术而设置的海警勤务战术理论应用型仿真实验,通过分析、修正、完善,可用于实践教学与部队训练；新形势下创新的海警勤务战术理论检验型仿真实验[12]可进一步丰富海警舰艇战术理论。

3 海警舰艇勤务指挥仿真训练与评估

仿真训练/实验想定在东海某海域附近进行3舰艇仿真训练。在模拟器实验之前,每组成员都要根据教员给定的实验项目制订航次计划,小组成员通过讨论共同拟定方案,查找本航次所需要的航海图书资料,并对执法执勤任务、执法执勤实体和勤务行动进行梳理并进行细化,对实际操作中可能出现的突发事件做好预案。

在实验中,舰长的角色至关重要,他是海警舰艇勤务的团队总指挥,在指挥中如有疏忽,团队成员要及时提醒,体现出团队意识。在仿真训练中,教练员作为辅助角色,只需把每个战位角色的反应记录下来,用于训练结束后进行总结。用2小时进行团队实验,用1小时进行总结座谈,对各个战位角色的优点和缺点作出总结。指导教员根据个人总结情况评分。

实验后依据实验的评估要素和评估标准对实验效果进行检验。评估要素中包含任务分析与计划、在指定水域实际操作、工作态度与情景意识。模拟实验的实时情况可以通过调取教练员站的回放功能,对3舰艇2小时内的实验细节进行轨迹回放,对照评估标准,给出客观的成绩。

图1所示的是3舰艇实验后的轨迹回放情况,其中1号舰进行抛锚实验,2号舰进行舵机故障下的应急操纵实验,3号舰进行人员落水应急操作仿真实验。图2为其中一艘舰艇的航向、舵角实时变化情况仿真,t、C、G分别代表该舰艇的航行时间、航向与实时舵角，通过分析该曲线可以实时掌握实验人员的操纵行为,为实验评估提供依据。

图1 3艘舰艇仿真实验轨迹图

图2 单舰艇航向、舵角实时变化仿真图

4 结语

采用计算机仿真技术进行海警舰艇勤务指挥仿真训练,能满足大批人员训练的需要。依托海警舰艇战术与指挥仿真系统,通过综合性教学实践与训练,可以培养学员的海警舰艇勤务指挥能力、提高海警维权执法的综合操作能力。

References)

[1] 冯明奎,杨玉峰.海警舰艇综合仿真训练示范中心建设的思考[J].实验技术与管理,2011,28(10):109-111.

[2] 杨玉峰,冯明奎.基于云模型的舰船综合仿真系统效能评估[J].中国航海,2014,37(4):64-68.

[3] 郁文晋.海警舰艇统一训练人才选拔模式的探讨[J].公安海警学院学报,2015,14(3):16-18.

[4] 胡妍,黄永峰.作战指挥自动化及其辅助决策技术研究[J].弹箭与制导学报,2012,32(1):179-181.

[5] 杨雪生,刘云杰,李梦汶.联合作战仿真实验的设计与开发[J].系统仿真学报,2011,23(7):1522-1526.

[6] 刘章仁,高伟良,冯明奎.海警勤务手册[M].北京:中国人民公安大学出版社,2013.

[7] 别晓峰,董艳,王剑飞.作战仿真实验设计的基本问题探讨[J].军事运筹与系统工程,2008,22(4):51-56.

[8] 刘章仁,高伟良.海警执勤[M].北京:海潮出版社,2011.

[9] 刘云飞.作战仿真中的实验设计方法研究[D].长沙:国防科学技术大学,2009.

[10] 杨玉峰.海警执法舰艇操纵仿真技能评价[J].公安海警学院学报,2012,11(3):4-6.

[11] 蒋效彬,任鸿翔,王德龙,等.航海模拟器的锚泊操纵自动评估系统[J].上海海事大学学报,2016,37(1):82-86.

[12] 胡剑文,常青,张岱,等.作战仿真实验设计与分析[M].北京:国防工业出版社,2010.

Design of simulation experiment based on tactical command training

Feng Mingkui, Yang Yufeng, Sun Rui

(Department of Electronic Technology,China Maritime Police Academy,Ningbo 315801,China)

The simulation experiment is on effective means and assessment for tactical command training and research of China coast guard vessel. According to the operational plan,a simulation training is done around the settled island of the East China Sea by designing practice scripts on the tactical command simulation system. The experiment proves that the integration of teaching and training can improve students’ tactical command capacity. Finally,the evaluation and test results for the training are scheduled to form a closed-loop simulation process.

tactical command； operational plan； simulation experiment

10.16791/j.cnki.sjg.2017.04.026

2016-10-09

全国教育科学规划课题、教育部重点课题“以实战需求为牵引的海警舰艇指挥实践教学体系研究”(DIA150308)

冯明奎(1964—),男,浙江杭州,硕士,教授,海警舰艇仿真训练中心主任,主要研究方向为海警舰艇指挥.

E-mail：Fmkjg@sohu.com

E072；G642.4

A

1002-4956(2017)4-0105-03