面向装备体系作战试验的分布式仿真系统

张少鹏 刘明哲 秦伟军

摘  要：本文对面向装备体系作战试验的分布式仿真系统进行了研究，提出了系统的体系结构和功能组成;重点分析了仿真模型集成技术和仿真引擎技术，阐述了对象模型建模和组装方法，形成了覆盖常见武器装备的对象模型体系;分析了集中式与分布式相结合的仿真引擎设计，提出了仿真引擎的体系结构，对仿真引擎的组成部分进行了详细说明;最后对系统的应用模式进行了介绍，明确了装备体系作战试验仿真的应用场景和流程。

关键词：仿真;模型集成;作战试验

中图分类号：TP391.9     文献标识码：A

Abstract： This paper studies distributed simulation system for combat test of equipment system and puts forward the system architecture and functional composition. The research emphasize the analysis of simulation model integration technology and simulation engine technology， and describes the object model modeling and assembly method， forming the object model system covering common weapons and equipment. The architecture of simulation engine is also proposed and then， the components of simulation engine are elaborated by analyzing both the centralized and distributed simulation engine designing. And the components of simulation engine are described in details. Finally， the application mode of the system is introduced， and the application scenario and process of combat test simulation of equipment system are defined.

Keywords： simulation; model integration; distributed

1   引言（Introduction）

当前，军用仿真技术发展迅速，在武器研制、军事训练、理论研究等方面应用较为广泛，并且取得了良好的成果[1]。

美国国防部高度重视仿真技术的发展，近十多年来，美国一直将建模与仿真列为重要的国防关键技术[2]，先后提出了“高层体系结构”（ High Level Architecture，HLA）[3]和“试验与训练使能体系结构”（Test and Training Enabling Architecture，TENA）[4]，并在仿真领域处于领先地位。

我国军用仿真技术的发展已有几十年的历史，国内的大型军工企业、研究院所等都成立了专门的仿真实验室进行武器装备的仿真实验，在缩短武器装备研制周期的同时，节约了研制经费，为武器装备的研制、试验提供了良好的支撑手段。随着军事技术的发展，未来的作战模式主要是联合作战、体系对抗作战[5]，通过仿真的手段进行装备体系作战试验对我国联合作战、体系作战能力的形成具有重大意义，目前我国在装备体系作战试验仿真方面与世界先进国家还存在一定差距[6]。

装备体系作战试验具有参试资源种类多、地域分散、规模大的特点，试验资源在形式上包括实装、半实物和数字仿真模型，在地理上可能分布在不同的场所，针对装备体系作战试验的仿真系统需要解决各类模型的集成、一体化运行和信息交互等问题。

本文围绕装备体系作战试验仿真，设计了集中式与分布式相结合的仿真体系结构，开展了仿真模型资源集成、仿真引擎以及相关应用软件的研究，最后对系统的应用模式进行了阐释，设计了一套面向装备体系作战试验的分布式仿真系统。

2   系统体系结构（System architecture）

面向装备体系作战试验的分布式仿真系统体系结构如图1所示，系统以仿真引擎为核心，通过仿真资源、数据资源、仿真成员、应用软件几个部分的有机结合，形成了覆盖模型资源集成、想定方案规划、仿真运行、态势显示、数据采集和效能分析评估整个作战试验流程的体系框架。

仿真资源包括与装备体系作战试验仿真相关的各类资源，如仿真模型、评估模型、三维模型、作战想定等。

数据资源包括与系统运行相关的所有数据信息，包括仿真过程数据、仿真结果数据、试验评估数据等。仿真成员包括实物、半实物及全数字仿真模型，是仿真引擎进行仿真调度的基本单位，其中实物和半实物模型通过适配器接入到系统中，与全数字仿真模型共同完成装备体系作战试验。

應用软件为装备体系作战试验仿真提供一系列应用支撑工具，包括模型集成工具、系统主控工具、想定编辑工具、态势显示工具、记录回放工具、效能评估工具以及数据采集和资源管理工具等。

仿真引擎作为仿真执行中枢，提供装备体系作战试验仿真的运行环境，调度各类仿真成员按照规划的想定进行仿真运行，产生仿真数据，执行仿真试验。

3   仿真模型集成（Simulation model integration）

（3）仿真试验执行

仿真试验执行阶段主要是仿真引擎加载仿真试验规划的想定方案文件，控制参加仿真试验的实装、半实物和数字仿真资源有序进行试验仿真推进，仿真试验执行过程中通过态势显示工具对试验态势进行同步展示，通过数据采集功能采集所需要的试验数据，存入仿真数据库中。

（4）仿真试验分析评估

仿真试验分析评估阶段主要是使用效能评估工具对装备体系作战试验进行分析评估，对作战试验效果、系统效能进行统计分析，达到优化装备体系结构和战术战法、提升作战效能的目标。

6   结论（Conclusion）

本文介绍了面向装备体系作战试验的分布式仿真系统，给出了系统的总体结构设计，针对仿真模型集成和仿真引擎关键技术进行了重点研究，最后对系统的应用模式进行了阐释。本系统为我军武器装备进行试验和训练提供了一种新的手段，有效地降低了武器装备模型的集成难度，能够提高武器系统作战效能，降低作战试验的成本，促进新型武器装备作战试验的发展。

参考文献（References）

[1] Raymond R. Hill， Andreas Tolk， Douglas D. Hodson， et al. Open challenges in building combat simulation systems to support test， analysis and training[C]. 2018 Winter Simulation Conference （WSC）. IEEE， 2018： 3730-3741.

[2] Raymond R. Hill， J. O. Miller. A history of United States military simulation[C]. 2017 Winter Simulation Conference （WSC）. IEEE， 2017： 346-364.

[3] Li Yu， Sun Kang， Li Xin. General Architecture Design of Flight Simulator based on HLA[C]. 2019 IEEE 3rd Information Technology， Networking， Electronic and Automation Control Conference （ITNEC）. IEEE， 2019：  2002-2006.

[4] Edward T. Powell， J. Russell Noseworthy. The Test and Training Enabling Architecture（TENA）[C]. Engineering Principles of Combat Modeling and Distributed Simulation.J ohn Wiley and Sons， 2012： 449-477.

[5] 張灏龙，谢平，赵院，等.体系对抗仿真面临的挑战与关键技术研究[J].计算机仿真，2019（5）：1-5.

[6] 魏继才，张静，杨峰，等.基于仿真的武器装备体系作战能力评估研究[J].系统仿真学报，2007（21）：5093-5097.

[7] 华超，吴健，李成宇，等.可视化TENA对象建模工具设计与实现[J].计算机测量与控制，2014（02）：453-454.

[8] 崔智社，黄树采，李为民.对象建模技术在分布交互仿真系统中的应用研究[J]. 系统仿真学报，2000（01）：9-13.

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[10] 杨雪生，关永，张听，等.联合作战仿真引擎分析与设计初探[J].军事运筹与系统工程，2008（03）：8-11.