导弹武器战术训练模拟系统设计

2018-07-31高桂清秦园丽

兵器装备工程学报 2018年7期

王康，高桂清，秦园丽

(火箭军工程大学，西安 710025)

导弹部队战术训练，是指导弹部队为掌握组织实施战斗的原则与方法进行的训练，是提高部队整体作战能力的重要环节[1]。战术模拟训练是导弹部队战术训练的重要组成，其组织方法的优劣将直接影响部队的训练效果和战斗力[2-3]。由于导弹武器成本高昂、协同保障要素多、动用人员物资多，暴露症候明显，难以通过实兵开展经常性战术指挥训练，严重制约了各级指挥员指挥能力及部队作战能力的提升。因此，研制“战训一致”的战术训练模拟系统就显得十分必要。通过战术训练模拟系统，解决导弹部队战术训练条件欠缺、指挥能力检验手段匮乏的实际困难，使得各级指挥机构常态化开展战术训练成为可能，切实增强官兵实战感，达到熟悉战斗方案、提升指挥技能的目的，推动部队战斗力快速提升。

1 导弹武器战术训练模拟系统需求

战术训练模拟系统以模拟指挥系统为基础，以模型和数据为支撑，以三维虚拟战场环境为场景，综合运用仿真、计算机、网络、信息技术，采用统一技术体制，以人在回路的仿真对抗为基本形式，通过战术对抗实现作战训练。根据战术训练需求，系统主要包括四项功能：(1)通过设置准确的技术参数和裁决表，真实模拟各型武器装备的机动性能、火力性能、探测性能和防护性能等；(2)准确反应双方攻防与打击效果，主要战术技术指标符合武器装备实际数据，反应武器装备的真实性能；(3)能够准确设置指挥席位，布设必要的指挥通信手段和辅助决策工具，真实模拟战时导弹部队各级指挥机构实际指挥体制和指挥环境，具备同等指挥效能；(4)能够利用计算机虚拟仿真技术，实现不同地理环境、气象环境、电磁环境和社会环境的三维虚拟战场模拟，实现在室内开展全域作战训练的需求[4-7]。

2 总体构想

系统以提高导弹部队各级指挥员指挥决策能力和作战运筹能力为目标，系统设计主要包括四个方面的训练：一是战术基础训练，包括战术思想、战术原则、作战指挥规定等基础理论的学习和训练，为基本的指挥技能训练提供支撑；二是战术作业训练，包括带敌情背景的编组作业、文书传递、参谋业务、指挥决策等训练；三是战术合成训练，包括理论学习、分系统训练，模拟分课题演练和综合演练；四是指挥训练与技术训练的融合训练。

系统设计采用VC++6.0进行系统开发，分别配置一台核心服务器及若干台用户终端，模拟参训人员构建起基本的战术训练机构，实现计算机终端与导弹部队实体机构模型映射。参训人员进入训练场所后，根据实际岗位使用对应的终端席位，实现与导弹部队实体机构的绑定并拥有战时相应指挥权限，从而开展战术行动指挥训练。

3 系统组成

战术训练模拟系统由“一个平台+三个子系统”组成，分别为战术训练系统基础平台、战术基础训练子系统、合成训练子系统和训练导调与考核评估子系统，系统组成如图1所示。

图1 战术训练模拟系统组成

1) 战术训练系统基础平台

数据库服务，为各分系统提供基础的数据支撑。由系统基础数据模块、战术行动仿真引擎和战场态势生成模块三部分构成。提供各项作战行动推演、流程推演的仿真核心引擎服务，解算训练过程中各类实体模型；提供实时战场环境显示，模拟地形、天候、电磁等战场环境及战场双方态势。

2) 战术训练子系统

由战术基础理论学习训练模块、文书作业训练模块、战术标图作业训练模块、战术科目作业训练模块四部分构成。实现战术基础理论学习研究、作战文书作业、战术标图作业、想定诱导下的战术科目分段作业和连贯作业的训练功能。

3) 合成训练子系统

由作战仿真任务规划模块和作战行动控制模块两部分构成。模拟导弹部队指挥筹划、集结、战术机动、导弹突击、地面防卫、作战保障等作战行动过程，实现战术标图、文书作业、情况分析与判断、运筹计算等指挥技能训练，完成首长机关、部队两级指挥员作战行动筹划能力、作战指挥控制能力的训练。

4) 训练导调与考核评估子系统

由任务想定编辑模块、战术训练导调控制模块、战术训练过程监控模块和战术训练效果评估模块四部分构成。提供想定编辑、训练调度、训练过程记录与训练效果评估功能。

4 状态区分

为达到突出基础训练、强化训练效果、准确发现问题的目的，将系统区分为系统管理、理论学习与战术训练、考核评估三种状态进行开发。系统管理状态下，导调员可进行教学资料、想定文件的编辑和维护，进行想定编辑和特情导入，完成作战双方兵力部署及战场态势配置。理论学习和战术训练状态为参加战术训练人员主要状态，参训人员可进行基础战术理论学习、标图作业学习、文书作业学习、作战科目学习，并根据赋予的不同权限和指挥能力进行想定背景下的战术指挥训练。考核评估状态用于系统管理人员提取训练数据，利用评估模板进行数据分析和可视化现实，从而对各参训人员的指挥能力进行综合考核与评估。

5 核心模块设计

为满足系统状态需求，将系统具体细化分解为基础数据模块、仿真引擎模块、导调控制模块、分析评估模块等11个具体模块进行设计，构成战术模拟训练的完整闭环回路，如图2所示。

基础数据模块为战术训练系统提供基础数据及仿真模型，包括战场环境类模型、阵地类模型、保障类模型和作战类模型。利用基础数据提供的各类模型，战术训练系统在地图上模拟红蓝双方兵力兵器部署及战场环境。

想定编辑模块在想定编辑时，模块主要负责对红蓝方初始作战态势进行设置和兵力兵器部署，制定机动计划、作战任务，新建、修改、保存训练想定文件。想定编辑模块还需实现实体模型与参训席位的绑定，从而约束各个分队的训练内容。

图2 战术训练模拟系统模块构成

仿真引擎模块提供规范的仿真模型框架和作战流程框架，根据想定内容，驱动各仿真模型，通过时间管理、事件管理、战场管理和环境管理等服务的协作配合，调动各仿真模型的运行和交互，进行二/三维战场环境的实时显示，进行训练过程中各类实体模型的解算，最终完成战术训练仿真。

导调控制模块进行战术训练时，导调控制模块主要实现训练过程中导调席位与各参训席位之间的信息传输，并实现战场环境及蓝方行为的实时干预，模拟训练过程中的特殊情况，如车辆故障、卫星侦察、道路中断、桥梁被毁等。

战术训练客户端模块战术训练客户端模块是战场环境和态势的显示终端，为参训人员提供的席位模拟，在每个训练席位的客户端中，根据训练席位设置具备不同的任务能力。

战术基础理论学习客户端模块战术基础理论学习客户端模块提供军事理论、战术原则、指挥规定等相关战术基础理论学习的教学平台，供指挥员开展战术基础理论学习。客户端模块不提供战术基础理论学习的教学资料，由导调员在系统管理状态下进行导出、新增、删除、重命名等操作。

文书作业模块文书作业模块提供军用文书的新建、编辑、保存、查看功能，为参训人员提供文书作业功能。文书作业模块不提供单独的客户端，由战术训练客户端调用，通过文书作业模块，实现战术基础训练、合成训练及其他科目训练中作战文书作业的需求。

标图作业模块标图作业模块提供丰富的军标库，用于指挥员和参谋等进行敌情图、敌我态势图、作战决心图、开进计划图、协同计划图、作战经过图等的标图作业，标图作业完毕后，可进行保存或复制，为参训人员提供标图作业功能。

指挥通信模块模块为战术基础训练下的战术科目训练、合成训练和其他科目训练提供指挥命令的功能支持。指挥通信模块用于本级指挥与上下级指挥机构的无缝链接，实现指令、文书的接收和发送，模拟上级对下级命令下达和下级对上级进行信息通报反馈。

记录回放模块记录回放模块将整个训练过程中的实体仿真数据、各训练席位的通信时间、通信内容、任务下发时间、任务内容、任务执行时间、任务完成时间进行记录保存。保存的数据可在战术训练系统中进行回放，保存的数据同时可以作为分析评估模块的输入，用于对参训人员的训练过程和结果进行分析评估。

分析评估模块分析评估模块在训练过程中，根据时间判据，在出现执行时间超过能力要求时间时，在事件日志中进行显示超时消息进行提醒；同时支持快速建立评估体系和评估流程，对记录回放模块保存的数据进行预处理、分析、可视化展示以及保存结果，最终可形成评估报告。

6 关键模型建立

模型是为完成仿真应用目标而对真实世界、主体及客体进行的抽象，建模则提供真实客观的一致性描述，把具体的仿真需求转化为详细的设计框架，从而反映其特征的过程[8]。根据军事建模与仿真相关标准，结合导弹分队实际及导弹武器作战运用特点规律，建立环境模型、实体模型及任务模型。

环境模型为战术训练系统提供战场环境的模拟，并反应其对实体模型产生的影响，包括地形模型、天候模型和电磁模型。地形模型输入为符合我国军标规定的标准格式电子地图、由QGIS生成的GIS数据、作战区高清遥感影响数据组成，输出在二/三维地图显示。天候模型提供雨量、雪量、雷电、风速的设置，在作用时间段内的天候信息由仿真引擎驱动受影响的实体模型进行解算，输出在战术训练客户端中以文字显示，供指挥员进行分析决策。电磁模型提供电磁环境的设置，并可设置电磁环境作用的时间段。

实体模型为参训人员提供战术训练的各个实体要素，如指挥机构、作战单元、保障单元等。实体模型中包含各要素的基础信息，用于在战场中显示己方态势。参训人员进入战术训练系统后，根据角色设定完成与对应实体模型绑定，并被赋予相应的指挥权限和任务能力。

任务模型分解导弹武器作战流程建立相应的任务模型，如指挥机构开设任务、武器测试任务、导弹发射任务等。根据任务不同，分别绑定执行任务的实体模型及各级参训人员，通过添加、调整任务，模拟实现指挥员的筹划训练。同时，根据任务进程，由仿真引擎根据任务模型驱动实体模型进行解算，实时显示实体模型及环境模型变化信息。

7 接口设计

内部模块之间的接口主要包括：基础数据模块与想定编辑模块和仿真引擎模块之间的模型数据接口；仿真引擎模块与导调控制模块和战术训练客户端模块之间的指令接口和态势接口；战术训练客户端模块与文书作业模块之间的文书接口；战术训练客户端模块与标图作业模块之间的标图工具接口；战术训练客户端模块与指挥通信模块之间的通信接口；导调控制模块与记录回放模块之间的过程数据接口；记录回放模块与分析评估模块之间的记录数据接口。接口关系如图3所示。