基于JLVC的装备保障集成训练仿真系统设计方法

任泽龙 赵德勇 袁红丽 刘洁

摘要：在剖析美军JLVC联邦的发展现状和基于CEMS的JLVC2020体系框架基础上，研究提出了一种基于JLVC的合成部队装备保障集成训练仿真系统设计方法。从装备保障要素集成训练具体内容和系统构成等角度，分析了合成部队装备保障集成训练仿真系统的构建需求，界定了装备指挥机构、武器装备、保障分队集成训练的系统形态和组织架构;从训练资源层、仿真中间件层、仿真功能层、仿真应用层等四个层次，构建了基于JLVC的训练仿真系统技术体系结构。通过装备保障集成训练仿真系统组织架构和体系结构的研究，为合成部队集成训练仿真系统详细设计和训练环境构建提供了技术支撑手段。

Abstract： Based on analyzing the state-of-the-art of US armed forces Joint Live-Virtual-Constructive （JLVC） federation and systematic frame of JLVC 2020 based on Cloud-Enabled Modular Services （CEMS）， an integrated training simulation system architecture design method of synthetic troops equipment support based on JLVC is put forward. From concrete content and system composition perspective of equipment support integrated training， the constructive requirement of synthetic troops equipment support integrated training simulation system（STESITSS） is analyzed， and the integrated training system form and organizational structure of equipment command headquarters， military equipment， support units are defined. From four levels of training resources layer， simulation middleware layer， simulation function layer， simulation application layer， the technical architecture of STESITSS based on JLVC is constructed. As a result， the method guidance and the technical support of STESITSS detailed design and environment construction are provided by deliberating organizational structure and architecture.

关键词：联合LVC仿真;装备保障;集成训练;体系结构设计

Key words： JLVC simulation;equipment support;integrated training;architecture design

中图分类号：TP311.52                                 文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）22-0199-04

0  引言

近年来，利用建模仿真技术与实兵实装训练相结合的LVC（L-Live Simulation-实况仿真/实兵训练，V-Virtual Simulation-虚拟仿真/虚拟模拟，C-Constructive Simulation-构造仿真/推演模拟）方法，依托网络通信环境和指挥信息系统组织部队开展综合集成训练，是发达国家军队提高军事训练质量效果和节约人力财力的一种有效途径[1]。美军从1990年代开始重视LVC集成训练方法的技术发展和应用实践，该方法吸取了实兵实装、虚拟仿真和系统推演三种训练方式各自的优缺点，为了支持LVC集成训练的具体组织实施，美军提出组建JLVC（Joint Live-Virtual-Constructive）联邦作为开展LVC集成训练的联合支撑环境，并成功应用于“千年挑战2002”等系列联合军演中[2]。

陆军部队装备保障要素集成训练，是基于陆军指挥信息系统软硬件平台，对装备保障指挥与行动控制、器材供应与弹药补给、装备维修与抢救抢修、勤务保障等要素进行的网系通联训练、专项功能分练和连贯综合演练，其目的是实现纵向层级、横向要素之间的互联互通互融，从而形成基于网络信息体系的装备保障能力。针对陆军合成部队装备保障要素的集成训练需求和模拟训练资源的异构形态，可以综合部队各级装备指挥机构和保障分队使用的实况仿真类系统、虚拟仿真类系统、构造仿真类系统，构建基于JLVC的合成部队装备保障集成训练仿真系统。本文拟在剖析美军JLVC联邦应用启示和系统支撑技术的基础上，通过分析合成部队装备保障集成训练的内容和训练仿真系统的需求，研究提出一种基于JLVC的装备保障集成训练仿真系统设计方法，这对于陆军合成部队构建基于装备保障多要素的大规模集成训练仿真系统和探索多要素集成训练方法具有重要的指导意义。

1  JLVC集成训练方法与集成训练需求分析

1.1 JLVC集成训练方法及应用启示

1.1.1 JLVC联邦组成要素与主要特点

JLVC联邦是由各类构造/推演仿真系统、虚拟训练模拟器、训练基础设施环境、互联互通接口等构成的集成训练综合性支撑技术环境，后台主要依托体系结构设计机构、训练系统研发团队、训练组织实施机构和技术支持团队的支撑，采用了包括DIS、HLA、TENA和Link16等仿真技术标准的开放型、混合式技术体系架构，从而将实兵实装训练系统、虚拟模拟系统和推演模拟系统互联起来运行，共同支持LVC集成训练。

开放型混合式仿真支撑技术体系为实兵实装训练系统、虚拟仿真系统和推演模拟系统之间进行互联互操作提供了技术架构层面的支持，通过统一的协议标准可将分布在不同地域的各类构造/推演仿真系统、虚拟训练模拟器实现互联互通，共同支持LVC集成训练[3]。美军典型JLVC联邦的组成要素如图1所示。

1.1.2 JLVC2020体系框架与发展路径

基于混合技术体系的传统JLVC联邦，随着应用规模的扩大和邦员数量的增加，将不可避免存在异构平台集成过于复杂、难以适应未来云训练的柔性需求等现实问题，据此美军提出了基于云使能模块化服务（Cloud-Enabled Modular Services，CEMS）的JLVC2020集成框架，即设想通过研发小型、柔性、兼具云服务功能的CEMS单元来逐步代替现有的各类功能庞大而结构复杂的异构训练仿真系统[4]。JLVC2020体系框架如图2所示。

随着美军陆续完成CEMS的概念开发、模块化框架原型系统设计等重要里程碑节点，JLVC2020大致经历了原型系统开发期（0.6、1.0版本）、技术发展关键期（2.0、3.0版本）、快速应用发展期（4.0版本）等三个重要阶段，到2018年发布的4.0版本其模块化服务能力已经逐步常态化。美军将LVC集成训练方法作为推进训练模式转型的发展源动力，持续推进JLVC2020计划将是美军新一代联合训练环境建设的重中之重。剖析美军JLVC联邦的发展现状和存在问题，分析其未来发展走向及应用启示，研究基于CEMS的JLVC2020体系框架与模块化服务能力、支撑技术和发展路径，对于我军发展大规模集成训练仿真系统和探索多要素集成训练方法，加快信息化条件下训练模式转型，具有重要的借鉴意义。

1.2 装备保障集成训练内容与需求分析

1.2.1 装备保障集成训练内容与系统构成

合成部队一般由多个兵种混编合成，相应地在装备上包括步兵、装甲、炮兵和防空兵等多种装备。按照合成部队训练大纲要求，装备保障要素集成训练通常采取精干指挥机构带相关要素及保障群队的方式组织，按照网系构建、专项功能分练、综合演练的步骤组织实施。因此，合成部队装备保障集成训练系统一般按照“后方指挥机构带装备保障分队，装备保障分队带实兵模拟维修”的方式，对保障指挥以及保障分队专项演练，以及各类装备的战场抢救抢修等专业内容进行综合性连贯性的演练。

合成部队装备保障集成训练系统中各单装维修训练模拟器材以及保障指挥、保障分队训练模拟系统互联，在训练导控系统的支撑下可以构成合成部队全武器系统的装备保障集成训练系统，其中装备保障指挥集成训练分系统在总体架构上可概括为“一个平台和一个系统”，即装备保障指挥业务训练平台、装备保障综合演练系统，装备保障分队集成训练分系统结构可依此类似构建。

1.2.2 装备保障集成训练仿真系统需求分析

通过对合成部队装备指挥机构和保障分队编成编组、训练大纲内容的梳理，在明确装备保障要素集成训练的对象（各级装备部门以及相关保障分队）、主要训练内容（制定保障计划、展开保障力量、实施保障行动）、组训模式（按照网系通联训练、专项功能分练、连贯综合演练的步骤组织实施）的基础上，可以分析得出采用JLVC训练方式设计并构建合成部队装备保障集成训练仿真系统，是合成部队开展装备保障多要素集成训练的一种有效途径。

一是适应军事训练大纲要求。针对合成部队的装备保障要素集成训练，由于涉及装备类型杂、数量较多，即便全部采用模拟器构建训练仿真系统，也将是一套大型复杂系统，运维和使用上也存在较大问题，因此需采用JLVC系统架构，通过不同形式的实装和训练模拟器组合构建轻量化的训练仿真系统。

二是满足全系统全要素训练需求。实现合成部队装备保障的全系统全要素训练，需要将本级作战指挥系统、装备指挥机构和下级的储供保障分队、维修保障分队等各层级、各类异构的保障训练系统有机联接起来，因此也需要借鑒JLVC理念构建基于JLVC的装备保障集成训练体系及支撑技术平台。

三是提高质量效益现实需要。开展合成部队装备保障要素集成训练的最终目的是实现装备保障的精准保障和集约高效，一方面在体系结构上需要整合、完善现有各类异构的保障系统，同时还需要优化完善装备保障业务流程，因此也需要构建基于JLVC的装备保障集成训练体系及支撑技术平台。

2  基于JLVC装备保障集成训练仿真系统架构

2.1 集成训练仿真系统资源类型与系统形态

针对合成部队装备保障集成训练需求，拟采用虚实混合的策略，在资源形态上采用实况仿真、虚拟仿真和构造仿真三种类型，从而构建形成基于JLVC的合成部队装备保障集成训练仿真系统。其中，实况仿真类系统，可以采用实装嵌入式训练系统，本系统拟将指挥信息系统实装软件接入装备保障集成训练系统之中;虚拟仿真类系统，主要是指开展保障分队专业协同训练、战术训练以及在此基础上开展连贯综合演练的各类训练模拟器;构造仿真类系统，主要是指合成部队各类武器装备的虚拟兵力生成系统，以及开展装备保障计算、方案推演和效能评估的各类训练仿真系统，主要是为指挥机构、保障分队开展集成训练提供各种指挥决策信息和保障行动信息。

根据合成部队装备保障集成训练系统构成和业务活动特点，各类训练仿真系统拟采用的具体形态如表1所示，主要包括实装类系统、虚拟式模拟器系统、虚拟兵力CGF系统等。

2.2 合成部队装备保障集成训练仿真系统总体架构

合成部队装备保障集成训练仿真系统总体架构，主要包括训练支撑系统和装备模拟训练系统两大部分。其中，训练支撑系统由导调控制系统、态势显示系统、计算机兵力生成系统等构成;装备模拟系统由装备指挥机构和保障分队训练模拟器，或其他形式的训练资源构成，主要完成对武器装备和保障分队集成训练内容的模拟。

合成部队装备保障集成训练仿真系统从业务节点角度看，包括施训者、受训者、保障态势显示、训练绩效评估、保障分队行动等主要环节;从训练使用角度看，包括装备保障集成训练基础数据管理、训练科目管理、训练导调控制、保障指挥作业、保障分队作业训练、保障力量仿真、保障态势显示、训练绩效评估等子系统;从技术体系构成上看，可由LVC训练资源层、仿真中间件层、基础仿真平台服务层和仿真应用层等构成。

3  基于JLVC装备保障集成训练仿真系统设计

3.1 基于JLVC的装备保障训练仿真系统体系结构

通过分析现有的分布式仿真系统支撑技术（HLA、TENA、DDS等）和异构仿真平台集成方法，从合成部队装备保障集成训练系统体系结构、组训模式和运行流程、实装软硬件系统、模拟作业环境、装备保障信息交互等多个方面，研究提出一种基于JLVC的合成部队装备保障集成训练仿真系统设计方法，其系统体系结构和集成框架如图3所示。

3.1.1 训练资源层  装备保障指挥和保障分队训练仿真系统使用的各类资源，包括指挥信息系统实装设备、装备保障训练模拟器、训练环境与三维实体模型等。其中，实装设备包括装备保障指挥车、支持保障指挥和保障分队作业的指挥信息系统实装软件等;训练模拟器包括武器装备模拟器、保障装备模拟器，以及保障行动半实物模拟器等;训练环境与三维实体模型包括战场复杂电磁环境模型、保障训练作业环境模型、保障资源三维实体模型等。

3.1.2 仿真中间件层  主要用于支撑多种异构模型和训练系统的协同信息交互，装备保障集成训练仿真系统的构建可根据各类异构系统自身的特点，选用HLA/RTI、DDS等中间件分别实现系统内部的互联，然后根据需求研制开发HLA-UDP-DDS接口转换服务中间件，实现异构系统运行协议的数据交换及互联互操作。

3.1.3 仿真服务层  是集成训练系统异构仿真平台的核心功能层，主要提供各类模型的建模服务、业务流程推演中的仿真服务、虚拟作业环境的构建服务和数据分析处理服务等。如建模服务主要包含装备保障业务流程模型的构建、保障资源模型的构建、训练仿真想定模型的构建和保障效能评估模型的构建等内容;业务流程推演仿真服务包含训练仿真作业导调、业务流程推演仿真的进程监控等内容。

3.1.4 仿真应用层  参照该基于JLVC的训练仿真系统集成框架，可以根据不同层级、面向不同作战任务的装备保障训练需求，构建装备保障指挥和保障分队集成训练系统、装备保障集成训练流程推演和模拟训练系统等仿真应用系统;可以针对特定背景的训练仿真应用需求实现各类仿真支撑模型和训练仿真系统的模块化、组合化灵活设计和动态组建。

3.2 基于JLVC的集成训练仿真系统详细设计

基于JLVC的合成部队装备保障集成训练仿真系统，将分布在训练场不同地域中的实装指挥信息系统（保障指挥作业系统）、虚拟仿真系统（保障指挥训练模拟器、专业保障组模拟器）、构造仿真系统（武器装备CGF、保障组CGF）等联合起来，构成一个“物理上分布、逻辑上统一、时空上一致”的集成训练仿真系统，实现“装备保障指挥——装备保障分队——维修保障实施”的分布式集成训练，并可扩展应用于其他作战要素的集成训练。

在前面开展合成部队装备保障系统集成训练内容、系统总体架构以及集成框架分析的基础上，从指挥机构编成及席位设置、保障群队编组及力量配备等方面，针对合成部队装备保障集成训练仿真系统开展组织架构设计;在此基础上从网系通联训练、专项功能分练、连贯综合演练三个方面，系统梳理合成部队装备保障集成训练仿真系统的组训模式;从实装、模拟器、仿真系统三个维度，详细界定装备指挥机构、作战武器装备、装备保障分队训练的系统形态，即各级装备指挥机采取实装指挥信息系统软件进行驱动，武器装备模拟器采取“人在环”模式将指令发给装备保障系统，保障分队采用虚拟兵力模式生成保障需求驱动保障班组执行任务;从体系结构维度界定合成部队装备保障集成训练仿真系统的具体构成，主要包括训练资源层、仿真中间件层、仿真功能层、仿真应用层等四个层次;在对系统的组织架构与组训模式、系统形态与运行模式进行详细设计的基础，细化各层级的具体内容，界定各层级的关键支撑技术。

在此基础上设计构建的合成部队装备保障集成训练仿真系统体系结构和详细功能设计如图4所示。

4  结束语

结合美军JLVC联邦应用启示和合成部队装备保障要素集成训练需求，提出了一种基于JLVC理念的装备保障集成训练仿真系统设计方法，构建了基于JLVC的合成部队装备保障集成训练仿真系统总体架构、技术体系结构和运行模式，为面向装备保障任务的集成训练仿真系统设计和训练环境构建提供了技术支撑手段，对于陆军部队发展训练仿真系统和探索大规模集成训练模式，加快信息化条件下训练模式转型，具有重要的借鉴意义。下一步，重点针对合成部队基于JLVC的装备保障集成训练系统体系结构设计和支撑平台构建中所涉及到的關键技术开展研究，主要包括JLVC仿真公共对象模型建模技术、仿真通用中间件技术、公共网关技术，以及训练仿真系统与指挥信息系统互操作技术、装备保障要素集成训练整体效能综合评估技术等。

参考文献：

[1]周玉芳，余云智，崔永翠.LVC仿真技术综述[J].指挥控制与仿真，2010，32（4）：3201-3207.

[2]张昱，张明智.支持综合训练的JLVC联邦构建技术研究[J].计算机仿真，2012，29（5）：6-9.

[3]张昱，张明智，胡晓峰.面向LVC训练的多系统互联技术综述[J].系统仿真学报，2013，25（11）：2515-2521.

[4]李进，吉宁，刘小荷，等.美军新一代支持联合训练的JLVC2020框架研究[J].计算机仿真，2015，32（1）：463-467.

[5]罗永亮，张珺，熊玉平，等.支持LVC仿真的航空指挥和保障异构系统集成技术[J].系统仿真学报，2017，29（10）：2538-2541.

[6]蔡继红，卿杜政，谢宝娣.支持LVC互操作的分布式联合仿真技术研究[J].系统仿真学报，2015，27（1）：93-97.

作者简介：任泽龙（1984-），男，山东峄城人，陆军工程大学石家庄校区硕士研究生，研究方向为装备保障模拟训练;赵德勇（1977-），男，湖北安陆人，陆军工程大学石家庄校区副教授，硕士生导师，研究方向为装备集成训练、装备模拟训练。