海军作战模拟仿真模型谱系研究

2019-04-01李宏海

航天电子对抗 2019年1期

李宏海

(中国人民解放军91336部队，河北秦皇岛 066000)

0 引言

当前和未来一段时期，进行海军作战模拟的主要目的是海军武器装备试验、战法战术研究和指战员训练，完成这些任务均需要构建接近真实的作战环境，使用各种手段逼真模拟作战过程。完全依赖海军实际武器装备、各种测控装备以及物理效应模拟器，使用物理仿真手段几乎不可能满足任务需要，只能在这些物理设备基础上，根据任务需要和实际情况，适度添加仿真模型，形成全数字的虚拟战场或者半实物半虚拟的虚实合成战场，在这个虚拟或者虚实合成的战场中，检验鉴定武器装备、研究验证战法战术、训练指战员。构建虚拟战场、虚实合成战场是当前世界主要军事强国军事作战仿真的发展思路，国内近年来也进行了大量有益的探索。

构建虚拟战场、虚实合成战场，需要大量仿真模型，这些仿真模型都是对海战场各影响因素的建模，都是为模拟海战作战过程，在海军作战模拟应用领域内具备一定的通用性。因而有必要研究海军作战模拟仿真模型谱系，在总体上刻画海军作战模拟仿真模型的组成与分类，以便于相关单位对仿真模型建设进行总体统筹与规划，有效避免仿真模型重复建设、促进仿真模型资源重用。

1 海军作战模拟仿真模型谱系

仿真模型是对建模对象数学模型的代码实现，对建模对象进行不同层次的数学抽象可以得到不同层次的数学模型，将这些数学模型实现为代码，将得到建模对象相同而抽象层次不同的多个仿真模型，鉴于目前一般将仿真模型实现为面向对象类，可以认为这些仿真模型之间存在派生继承关系，抽象层次高的为父类、抽象层次低的为子类。以此为理论基础，归纳总结海军作战模拟应用在海军武器装备试验、战法战术研究和指战员训练领域对仿真模型的概要需求，可以得到海军作战模拟仿真模型谱系。

海军作战模拟仿真模型谱系如用一张图来表现的话，这张图在总体上给出了为完成各种任务，总体上需要具备的大部分仿真模型的名称以及这些仿真模型之间的派生继承关系。

研究海军作战模拟仿真模型谱系，主要是为在总体上避免对仿真模型的重复建设，促进各单位内外部的仿真模型资源重用。相关单位可以仿真模型谱系为蓝本，对已有仿真模型拉单列表，梳理其名称、功能、用途、粒度、接口、实现形式、管理单位等基础信息，甚至可建设资源库，对海军作战模拟仿真模型资源进行统一管理。后续建设仿真模型时，可首先依据仿真模型谱系查找是否已具备该仿真模型，如已具备，则进行针对性修改后应用，如未具备，则查找是否具备其父类或子类仿真模型，再以其父类或子类仿真模型为基础进行建设，这样将能够充分发挥现有仿真模型资源价值，极大节约时间、经费、人员等方面成本。

2 海军作战模拟仿真模型概要需求

在构建的虚拟战场、虚实合成战场中，仿真模型主要用于与海军实际武器装备、各种测控装备以及物理效应模拟器配合，形成虚拟战场、虚实合成战场。虚拟战场中，所有影响作战过程与结果的因素均由仿真模型体现，仿真模型需求覆盖虚实合成战场仿真模型需求，故可按照构建虚拟战场进行分析海军作战模拟仿真模型需求。

考察海军作战过程，可以发现影响作战过程与结果的因素主要包括：1)作战、试验、训练时的天气、海况、地形、地貌、地物等自然环境以及电磁环境；2)敌、我、中立三方的飞机、水面舰艇、潜艇、车辆、卫星等装备搭载平台；3)敌、我、中立三方的雷达、电子对抗设备、导弹、火炮等装备；4)敌、我、中立三方的各级指挥员和装备操作员。需要针对上述因素建设相关仿真模型。另外，考虑试验、战法研究、训练方案的推演、预演需求，还需要对各类试验训练专用平台、专用装备以及试验训练指挥员、装备操作员进行建模。

3 海军作战模拟仿真模型总体分类

根据海军作战模拟仿真模型建设需求，按照建模对象特点对建模对象进行抽象，能够得到一些建模对象的共同特点，将这些具有共同特点的建模对象归为一类，再对多个这样的类抽象共同特点，可将这些类进行更高层次的归类，如此不断抽象、不断归类，则可按照建模对象最高层次特点，将建模对象总体上分为环境类、平台类、装备类和人员类4类，如图1所示。

图1 海军作战模拟仿真模型总体分类

这4个类是对建模对象的总体分类，也是对海军作战模拟仿真模型的总体分类，大部分海军作战模拟仿真模型可归于其中一类，同时还是海军作战模拟仿真模型谱系中大部分仿真模型的共同基类，大部分海军作战模拟仿真模型将由这4个类派生或者从这4个类的派生类派生得到。

4 环境类仿真模型

环境类仿真模型可划分为电磁环境类、地理环境类、水文环境类和气象环境类等4个子类，每个子类将派生出多个仿真模型，如图2所示。

图2 环境类仿真模型

5 平台类仿真模型

平台是装备与人员的运载平台本身及其所运载的装备与人员所组成的整体，是海军作战兵力编成的基本单位，按照平台可运动的空间范围，如图3所示，可将平台类分为太空平台类、空中平台类、岸基平台类、水面平台类和水下平台类等5个子类。考虑运载平台本身由各种装置、设备组成，可将组成运载平台本身的装置与设备纳入装备范畴，在逻辑上将运载平台本身理解为由包括运动相关装备的装备及其操管人员组成的整体。这样，任意平台类仿真模型将由平台运动装备、平台搭载的武器装备、武器装备的指挥与操管人员等3类仿真模型组合而成。

图3 平台类仿真模型

6 装备类仿真模型

分析组成各类典型作战平台的装备，将具有共同特点的装备归为一类，可将装备类划分为如图4所示的17个子类。考虑海军作战模拟实际需要，不再对这些子类进行分类，而是直接给出由其派生出的仿真模型。这些仿真模型，大部分为装备类型级别，对装备类型级别仿真模型赋予不同的初始化参数，将形成针对某一具体型号装备的仿真模型，当然也可以这些仿真模型为基类，派生出更为详细的、针对性更强的仿真模型。

7 人员类仿真模型

按照人员作用，可将人员类划分为指挥员类和操作员类共两个子类，其中，指挥员类仿真模型主要模拟各级指挥员在作战中的指挥行为，操作员类仿真模型主要模拟各类操作员在作战中对装备的操作行为。对应装备类仿真模型，人员类仿真模型如图5所示。

8 结束语

海军作战模拟仿真模型谱系是为完成各类海军作战模拟任务可能需要的所有仿真模型的总体规划，按照谱系建设仿真模型，能够在总体把握仿真模型建设，避免重复建设、促进仿真模型资源复用；同时也是海军作战模拟仿真模型的类层次结构，当一个仿真模型已经实现为面向对象类代码时，可通过面向对象编程语言的派生、继承机制，快速构建其子类仿真模型；另外，配合统一的建模标准，随着仿真模型的不断建设，将逐步具备谱系中大部分仿真模型，最终形成海军作战模拟仿真模型库，以这个库为基础，将能够实现虚拟战场的快速灵活构建，满足作战模拟任务的多样性、不确定性带来的海军作战模拟系统高敏捷性需求。