装备虚拟训练评估问题研究*

2019-07-08

舰船电子工程 2019年6期

（海军工程大学武汉 430033）

1 引言

对武器装备进行实装训练，存在造价高昂、操作复杂、维护费用高的问题，因此，装备虚拟训练日益受到各国军方的重视。虚拟训练系统是一种安全、经济、高效的装备训练方式，使受训人员在实验室就可以方便进行操作及特情处置训练等，同时也大大方便了教员对训练全过程的跟踪和控制［1～2］。在虚拟训练系统中，需要引入一种评价方法客观评估受训人员虚拟操作的水平，以便更准确地把握训练目标实现情况［3～4］。为此，本文从需求分析、指标体系、系统框架三个方面对装备虚拟训练中的训练评估问题进行了研究。

2 需求分析

对训练情况实施实时和非实时的评估，是虚拟训练的一个重要环节。合理的效能评估手段能够检验训练的效果，不断改进训练的方法，提高训练的针对性。

虚拟训练效果主要从两个方面进行评估［5］：一是对武器系统的效能评估，从微观层面出发，是虚拟训练效果评估的基础；二是对各种条件下受训对象反应能力与处置能力的评估，从宏观层面出发，是训练效果评估的重点和目标。两者是一个辩证的综合体，应当满足以下三个方面的需求。

1）实时点评与事后评估相结合。训练中的实时点评一方面会对后续训练进程产生直接影响，可以及时发现和纠正问题，另一方面也可以增强评估成绩的说服力，避免假成绩、假结果的现象；事后评估是一种系统、完整、全面地分析和比较，更能客观、公正地评估整个训练过程中指挥操作的合理性、有效性和及时性，改变以往重形式、轻结果的弊端。

2）单项评估与综合评估相结合。这样既可以规范评估指标和评估内容，确保评估的全面性和完整性，又可以针对各单项评估指标建立合适的评估模型，降低建立评估模型的难度，解决了训练评估一直在低层次停滞不前的难题。

3）定性评估与定量评估相结合［6］。量化分析和评估，能够以客观、公正的数据得到评估的结果，便于进行分析和比较，科学性较强。但由于训练内容的特殊性，一些涉及到人为因素和主观性较强的指标无法量化，只能采取定性分析。两者紧密结合，使训练评估的结果更客观、更精确。

3 评估指标体系的构建

评估指标体系是训练评估整体状况的客观反映。在进行训练评估时，依据不同的评估对象和评估目的，能否建立科学、合理的评估指标体系是决定评估工作成功与否的关键［7］。

装备虚拟训练评估指标体系是由若干个评估指标按照部队装备训练的内在规律和逻辑结构排列组合而成的有机整体或集合，构建它是一项很困难的工作。通常情况下，评估指标的范围越宽，数量越多，确立评估指标就越难，处理和建模过程就越复杂，歪曲系统本质特性的可能性就越大，因此需要遵从科学性、完备性、独立性、客观性、可比性、可测性、动态性、简明性等一系列原则。

3.1 构建方法

构建装备虚拟训练评估指标体系首先要对训练的目标进行分析，查找出所涉及的各个基本要素，然后对每个要素进行进一步的分析，确定其特征属性及信息来源，之后初步拟定评估指标体系，并对拟定的指标体系中的各项指标进行归类、合并、筛选，进一步简化指标体系［8］。在初步确定的指标体系基础上，将之放在实践中进行检验，或者请专家进行评判，使之更加贴近部队实际，符合部队需要，最终形成科学合理的评估指标体系。

3.2 构建结果

通过上述的一系列构建过程后，可以得到装备虚拟训练评估指标体系如图1所示。

图1 装备虚拟训练评估指标体系

整个评估指标体系采用分层的方式确定，层层递进，具体可分为指挥能力、维修能力、供应能力、管理能力、防卫能力和战场机动能力六个一级指标，分别对应装备虚拟训练中六大类主要考虑的训练方向［9］。每个一级指标又可具体细分为若干个二级指标进行进一步细化，以指挥能力指标为例，其下可划分为决策能力、信息能力、控制能力、协同能力和态势分析能力五部分。通过这次划分，可以进一步明确和规范评估的具体内容和方向。最后，落实到具体的细化评分时需要量化的数据支撑，因此将二级指标再次细化，每个二级指标划分为若干个事前约定好数值范围的三级指标。以信息能力为例，其下划分为信息获取率、信息时效性、信息准确性和信息共享率四个三级指标，至此评估指标体系构建完毕。各指标意义明确、分类清晰，相互独立，相辅相成，缺一不可，基本上可以反映装备虚拟训练的效果。

4 虚拟训练评估系统框架设计

根据之前的需求分析，需要单独设计一个训练评估系统接入已有的虚拟训练系统［10］，该系统能在虚拟训练系统运行的全过程中跟踪采集相关数据，实时进行数据分析和评估，最终得出评估结论。其中，数据的相关性判断主要依据构建好的评估指标体系中的第三级指标来确定。虚拟训练评估系统的框架如图2所示。

图2 虚拟训练评估系统框架

训练评估系统由数据记录模块、信息处理模块、训练效果评估模块、专用数据库模块和结果记录显示模块等组成。

专用数据库模块主要包括演习数据库和模型库。演习数据库又包括红蓝军装备数据库、训练过程记录数据库、训练效果评估结果数据库等；模型库则包括作战效能计算模型库、训练效果分析模型库、训练效果评判模型库、武器仿真模型库等。专用数据库模块为训练评估提供了全面的数据和数学基础。

数据记录模块是训练评估系统与虚拟训练系统的接口，它的功能是在虚拟训练系统运行的全过程中对仿真信息进行收集、监视和转发，包括指挥信息、训练信息、装备仿真数据等。

信息处理模块依托于专用数据库，对数据记录模块提供的数据进行预处理，比如数据筛选、逻辑性检查、格式转换、部分过程数据计算等，并将处理后的数据转发给训练效果评估模块。

训练效果评估模块是训练评估系统核心功能实现所在，它根据评估人员设定的参数，以及输入的训练信息、仿真信息，以评估指标体系为计算依据，运行评估计算模型得到评估结果［11］。训练效果评估模块可进一步分为效能计算、效果评估、效果评判三个模块。效能计算模块调用相关装备性能数据，根据红蓝双方装备的对抗关系，计算出装备在仿真设定条件下的作战效能，并在此基础上计算出在合同作战或红蓝方攻防对抗作战的整体效能；效果评估模块根据训练过程记录内容和评估设置，读取训练效果评估知识库，调用训练效果评估模型，分析计算参训人员的训练正确率和有效率；效果评判模块根据评估设置和训练效果评估结果，调用训练效果评判模型和各类评估分析工具，分析计算各评估指标值，并可生成评判报告，方便教员进行训练讲评。

结果记录显示模块对训练效果评估模块运行得到的所有数据和结果进行记录和存储，然后通过图表、文字等多种形式直观形象显示训练效果评判和对比分析结果。