合成作战指挥战术对抗模拟训练系统设计研究

孙幸福，侯 磊，金敬强，刘沾沾，李艳飞

（1.北方自动控制技术研究所，太原 030006；2.北方信息控制研究院集团有限公司，南京 211100）

0 引言

进入20世纪80年代以来，世界范围内的新军事变革风起云涌，战争形态发生了一系列深刻变化，传统的军事训练模式面临挑战，各个发达国家军队纷纷对军事训练的方法与手段作出改革与调整，特别是在基地化、模拟化、对抗化和信息化战争训练方法上不断改革创新,模拟训练装备加快从单装训练模拟器向模拟训练系统，由单纯的操作技能训练向联合对抗转变,由单兵种模拟训练到多军兵种合成作战对抗模拟训练转变。

实兵对抗训练是在实际地形上进行实兵、实装、实弹战术演习，训练场地要求高，经费、油料、弹药等消耗巨大，运用“模拟训练系统”，不受训练场地和消耗限额的制约，且能多次组织、反复进行，能够有效解决“耗不起、打不起”等问题。

合成作战指挥战术对抗模拟训练系统可模拟指挥所指挥作业环境、手段、设备和器材，并以数字仿真的方式模拟战场环境、战场态势、作战行动过程和结果，为指挥员提供交战背景，是支撑组织指挥所开展连贯对抗演习而构建的“人在环”的作战指挥模拟对抗平台，该平台能够用来组织进行合成作战指挥对抗模拟训练，能够支持合成编组多级多类指挥所，在二维虚拟战场环境中进行模拟对抗［1-7］。

1 战术对抗模拟训练系统的组成和功能

合成作战指挥战术对抗模拟训练系统能够在联合作战背景下实施指挥对抗训练，作战力量涉及陆军、海军、空军，作战空间涉及陆、海、空、电磁，能够模拟陆、海、空、天、电等多维空间的战场环境和目标，模拟诸军兵种联合作战的情报信息，模拟联合作战条件下的复杂电磁环境、气象环境，模拟各军兵种部（分）队的作战行动过程、交战结果等。

合成作战指挥战术对抗模拟训练系统训练对象为指挥所指挥员及其指挥机关，主要用于交战双方完成指挥所编成（组）、作战筹划、组织指挥战斗、组织战术协同、组织战斗保障、组织指挥所勤务等对抗训练，以统一的虚拟战场环境为前提，以“人在环”的仿真对抗训练为基本形式，通过使用指挥所模拟器完成对抗双方指挥作业和指挥过程，通过聚合级计算机生成兵力模拟对抗双方作战编成内的虚拟兵力。

系统主要由管理控制、导调控制、模拟指挥、虚兵生成、战场环境仿真5部分组成。

1.1 管理控制

该部分作为对抗训练系统的技术保障系统，由多名综合管控人员完成训练准备阶段的数据维护、软件维护等工作，演习阶段的节点管理、系统监测、网络监测等工作。

1.2 导调控制

该部分主要功能是根据对抗训练课题，设置战场环境（包括作战地域、气象环境、电磁环境），设置双方交战兵力，并在训练过程中实时监控和记录对抗双方的兵力状态（包括位置、战果战损、消耗等），及时发布干预指令，并在演习结束时生成对抗结果的分析评估报告。

1.3 模拟指挥

模拟指挥部分主要功能是模拟指挥所的指挥作业环境，为了贴近实战，指挥所模拟对抗训练系统一般采用实装设备或研制模拟实装的设备模拟器，主要模拟其指挥装备和手段，如模拟程控电话、无线电台、视频会议等各级指挥所的通信手段、装备及通信链路，模拟指挥所的指挥控制、态势感知、作战筹划、通信网络等功能，满足指挥作业的需要，并能够与导调控制进行数据交互。

模拟指挥包括红军模拟指挥、蓝军模拟指挥和通信网络仿真3个部分，具体包括红/蓝指挥作业环境、红/蓝指挥作业器材、红/蓝指挥链路仿真、红/蓝模拟指挥软件组成。

指挥作业环境包括承载环境、训练器材，指挥链路是指模拟的各类通信网络链路，包括有线网、无线网等，通信链路仿真模拟地形、电磁环境对通信的影响，结合聚合级计算机生成兵力系统仿真模型给出的实体状态，考虑仿真节点实时位置、损毁状态等对通信的影响。

1.4 虚兵生成

图1 合成作战指挥战术对抗模拟训练系统概略组成图

虚兵生成的交战力量由计算机生成兵力构成，以CGF（聚合级计算机生成兵力）的方式提供合成指挥所模拟对抗的交战兵力。

虚兵生成部分主要功能是为指挥所受训环境提供宏大而逼真的对抗条件和对抗兵力，对合成的力量进行仿真，模拟各军兵种兵力的行为、状态和能力，并提供兵力操控节点，根据指挥所指挥人员的指控命令，操控计算机生成兵力编成的虚拟兵力执行作战行动，同时反馈过程和结果数据。

虚兵生成部分由红军聚合级计算机生成兵力、蓝军聚合级计算机生成兵力组成。

图2 作战指挥战术对抗模拟训练系统通用抽象体系结构

1.5 虚拟战场环境仿真

虚拟战场环境是作战行动的外部条件，为模拟对抗训练系统提供用于仿真的基础和动态信息，包括地理环境、气象环境、电磁环境和战场核生化环境。指挥所对抗仿真系统的虚拟战场环境主要是数据仿真，基本方法是把战场环境数据转化成计算机能够识别的战场环境模型。

2 对抗模拟训练系统设计与实现

2.1 综合集成

合成作战指挥模拟对抗模拟训练系统是大规模复杂异构系统，规模大且结构复杂，涉及真实模拟、构造模拟、虚拟仿真等主要类型，系统中的仿真实体涵盖陆军各兵种及海空军数百甚至上千个,网络节点数也超过数百台,系统之间的接口关系复杂。既包括服务于组训人员的导调控制和管理控制，又包括服务于受训人员的人在回路的模拟指挥所、末端操控终端、聚合级计算机生成兵力。

系统通过制定统一的技术规范和标准协议实现各部分的互联互通，解决了整个训练环境的时空一致性等问题。

2.2 技术架构与逻辑连接关系

系统构设指挥网、仿真网和监控网3个逻辑网。其中，指挥网用于传输作战指挥信息，包括指挥简令、侦察情报、战果战损、战术定位等信息类型，这些信息通过局域网由通信网络仿真服务器进行链路仿真后进行中转，仿真实际通信网络的链路状态、数据延迟等；仿真网传输计算机生成兵力仿真的实体状态、导控和管控数据等信息，采用HLA_RTI传输框架；监控网主要传输作战指挥对抗演习过程中的视频监控信息，采用独立物理网络。

系统的硬件包括通用设备、模拟设备、装备模拟器组成，通用设备包括通用台式计算机、高性能服务器、工业平板、各种交换机、席位操控台、视频监控设备、IP电话设备等；模拟设备主要包括虚拟通信电台、虚拟车通等；装备模拟器包括模拟指挥方舱。

系统的软件采用分层体系结构，包括数据层、服务层、业务层，数据层包括编制库、装备性能库、兵力模型库等；服务层包括各支撑平台，包括指挥平台、兵力仿真平台、通信网络仿真平台；业务层包括模拟指挥、虚兵生成、管理控制和导调控制、战场环境仿真等子系统的应用软件。

图3 系统逻辑关系

3 对抗模拟训练系统组织运用

合成作战指挥战术对抗模拟训练系统通常在导调控制、管理控制、虚拟战场环境的支撑下,以多级指挥所联合组训的方式实施。以指挥所模拟器作为受训人员进行指挥作业的模拟指挥场所；设置兵力操控席位，依据指挥所受训人员的指挥命令，操控计算机生成兵力行动，并将对抗结果反馈给受训人员。依托合成作战指挥战术对抗模拟训练系统组训时，在导演部的组织下，使用导调控制系统进行组织，一般分为对抗训练准备、对抗训练实施、训练总结评估3个阶段。

4 关键技术和发展方向

4.1 计算机生成兵力建模与实现技术

1）计算机生成兵力的多分辨率建模。多分辨率建模，一般在作战模拟需要在不同层次下进行时需要解决的问题。模拟过程中常见的分辨率有实体分辨率、属性分辨率、逻辑相关分辨率、空间分辨率、时间分辨率等，它们分别指的是模型中可识别出来的实体大小、实体内部属性、实体之间逻辑关系，以及可以分辨出来的模拟过程、空间尺度、时间尺度等。多分辨率仿真中不同分辨率模型之间的转换过程用聚合与解聚来描述，针对复杂作战模拟系统，模型的聚合与解聚要做好不同分辨率模型之间的连接，而又不影响结果与过程的准确性。

2）信息对抗和精确打击等新型作战力量仿真建模。信息对抗包括电子对抗、网络对抗和心理对抗等，信息对抗建模仿真要分别建立通信、雷达和光电的侦察干扰和抗干扰模型，并对战场上的敌我双方所有电磁辐射源进行不同时域、频域和能域的仿真，在此基础上建立电子对抗行动与情报获取、指挥控制、精确打击协同动作的影响关系模型，从而准确地量化描述电磁干扰对作战行动的影响。精确打击建模仿真需要建立精确打击武器、弹药的仿真模型，根据打击武器行动特点建立精确打击行动模型，建立目标引导分队与火力打击分队的行动关系模型，还要建立抗精确打击的防护模型，以达成量化描述抗精确打击的效果。

3）实践数据驱动和规则外置。通过实践数据驱动计算机生成兵力仿真，充分利用部队平时训练数据，把部队日常训练情况贯穿模拟仿真全过程，既支撑系统仿真计算，也反映部队日常训练的薄弱环节，与实际作战我情条件相吻合，与部队作战能力和作战水平相吻合；通过将战术规则、行为逻辑等数据进行外置，方便组训人员针对不同受训对象进行录入和修改，能够大幅提高计算机生成兵力模型的通用性和扩展性。

4.2 虚拟战场环境仿真技术

虚拟战场环境为作战指挥战术对抗模拟训练系统提供用于仿真对抗的基础和动态信息，运用计算机仿真、可视化计算、多媒体、图形图像技术，实现战场环境的逼真呈现，并为作战指挥对抗模拟训练提供虚拟的战场环境，完整地表达战场环境数据，使受训人员达到“身临其境”的感觉。

4.3 系统综合集成技术

1）统一的体系框架和系统结构实现技术。作战指挥战术对抗模拟训练系统作为一种分布式、交互式网络应用，具有非常高的系统复杂度，系统的体系结构用于解决系统的组成、结构等方面的技术问题，并为系统设计提供有效的表达和交流手段。

2）广域环境下各类系统的分布交互和综合集成。作战指挥战术对抗模拟训练系统应用形式分集中式本地对抗与分布式异地对抗两种，通过分布式交互实现技术可实现异地远程对抗，减少了组织环节，实现跨区域、跨建制、跨军（兵）种的部队开展异地远程模拟对抗训练。

3）统一标准和规范的制定。为实现模拟对抗训练系统的互连、互通和互操作，建模与仿真资源的共享和重用，在系统的研制过程中，必须严格遵循相关的标准规范，这些标准规范涉及系统开发、模型和数据建设等方面，包括数据类标准、模型类标准、服务类标准和建设与管理类标准等。

4.4 作战模拟可信度评估技术

由于现有的建模与仿真技术总是无法完全准确地描述和复现真实系统（或过程），因此，对抗模拟训练系统中的仿真模拟开发首先要解决可信性问题，可信度是系统模拟最重要的评估指标。为了保证作战模拟结果的正确可信、有效，必须对作战模拟系统及其模型进行校核、验证和确认，校核技术、验证技术、确认技术等可信度评估技术成为系统研制和考核的关键技术之一。

5 结论

随着作战指挥战术对抗模拟训练系统的不断研制和更新换代，针对“指挥对抗训练”提出了更多新的使用要求，但是“实战化”是作战指挥战术对抗模拟训练永恒不变的基本要求，作战指挥战术对抗模拟训练系统研制应坚持“训练仿真必须像真”、“战训一体、虚实结合”的设计思想，按照“集成化、智能化、网络化、规范化”为特征的方向发展，使作战指挥模拟对抗训练在“逼真”的虚拟时空中能够做到真正的“自主对抗起来”。