基于虚实结合的舰艇电子战模拟训练系统设计*

（中国人民解放军91336部队 秦皇岛 066326）

1 引言

模拟训练就是通过仿真手段模拟真实装备和真实环境，供操作手在此环境中训练，以达到熟悉功能性能和熟练操作的活动。

当前，舰艇电子战装备已经成为舰艇不可或缺的重要组成部分，为了使电子战装备充分发挥效能，需要人机紧密配合，密切协同，而如何高效培养优秀的操作手成为最紧迫的问题。

为了适应这种需求，本文设计了一种新型的模拟训练系统，此系统深入分析舰艇电子战装备的具体组成，将其各个功能组件进行数字化，形成独立数字组件，配合电子战装备显控台，通过虚实结合技术，满足电子战装备的单一功能训练到全功能训练的任意需求，实现装备操作手的精细化培养。

2 虚实结合技术

虚实结合技术就是将虚拟的或者数字的模型与实物设备集成起来，形成能够实现特定目的，具有完整功能系统的一种技术。当前比较热门的虚拟试验普遍在向虚实结合技术发展［1］。数字组件技术是一种软件结构［2～3］，它为软件的动态架构提供了基本材料［4］，是虚实结合技术的一种实现形式。数字组件的构成如图1所示。

图1 数字组件构成图

1）通过组件基础类描述某一类型的对象，例如电子对抗侦察机类，此基础类定义了对象的公共特性，是拓展具体对象的基础。

2）组件描述文件是具体对象的特征和行为表述，通过读取描述文件，并配合组件基础类，形成完整的具体对象表述。

3）具体数字组件n是实现真实组件功能的基础。它包含输入/输出接口，真实组件功能实现、信息显示及输出等功能。

通过数字组件与装备实物的综合集成，可以实现具备装备所有功能的虚拟系统，为装备研制、试验、训练提供支持。

3 虚实结合训练模式设计

真实电子战装备是为作战设计的，并且是与武器系统联在一起的，若操作手使用真实装备进行训练，极易出现因误操作而引起装备人员事故，造成不必要的损失。

采用虚实结合训练，就是运用数字组件技术，将真实装备的部分组件数字化处理，形成数字组件，然后与装备的真实组件进行综合集成，形成具备电子战全部功能的训练装备，从而实现不脱离真实装备的训练。因此，将虚实结合技术应用训练领域，可有效避免装备人员事故，也可高效重复使用，具有较好的经济效益。

图2 电子战训练装备组成图

在本文中，职手操作的装备显控台是真实装备，而侦察机、有源干扰机、无源干扰机等通过数字组件替代，其组成图如图2所示，其中虚线装备为数字组件。

在训练时，侦察机数字组件接收上级节点下发的雷达侦察信号，然后将信号发送至装备显控台，操作手在装备显控台上进行训练，同时侦察机数字组件接收操作手的操作信息，并反馈操作结果。

当操作手进行有/无源干扰时，有/无源数字组件接收引导指令，同时根据操作手的操作反馈有/无源干扰结果。

此外，为了能够评价操作手的装备操作水平，还要开发电子战成绩评定组件，用于训练时收集原始评价数据，在训练结束时对操作手的训练进行评价，指出优缺点及训练建议，指导操作手进一步开展训练。

4 舰艇电子战模拟训练系统设计

模拟训练系统涉及了复杂电磁环境的产生、训练态势的生成，训练数据的推送与反馈，训练成绩的评定等［5］。

为了使训练态势更加逼真生动，本系统借助于舰艇在真实环境中接收的复杂电磁信号来生成训练态势。真实环境中的复杂电磁信号能够更好地反映电磁信号特性和使用规律。系统整体架构如图3所示。

1）训练想定制作系统：主要依据舰艇在真实环境中接收的复杂电磁信号制定训练想定，使训练想定真实体现复杂电磁信号的特性。

2）训练态势生成系统：主要完成训练想定数据和复杂电磁环境信号的接收，并通过融合等数字化处理，生成训练态势。

3）训练态势存储系统：主要完成训练态势的存储功能。同时，为舰艇电子战训练提供训练数据支持。

图3 模拟训练系统组成图

4）训练控制系统：主要根据当前训练计划，从训练态势存储系统中调取训练态势，进行解析等操作，并在训练过程中推送训练态势数据；同时控制训练的进程，组织各个训练组件的开始、暂停、结束、成绩评定等动作。

5）电子战侦察机组件：接收复杂电磁环境数据，并将其推送到电子战装备显控台；接收电子战装备显控台的控制指令，并根据控制指令改变侦察机组件工作状态；收集成绩评定要素，发送给电子战成绩评定组件。

6）电子战有源/无源干扰机组件：接收电子战装备显控台的控制指令，并根据指令实现有源/无源干扰操作，反馈干扰结果信息；收集成绩评定要素，发送给电子战成绩评定组件。

7）电子战成绩评定组件：根据当前训练任务，设定评定指标和模型，接收训练中的成绩评定要素，给出评定成绩并给出训练建议。

8）电子战装备显控台：主要作为电子战装备操作手的操作平台，完成复杂电磁环境下的威胁信号侦察告警、有源/无源干扰以及抗干扰操作等。

5 模拟训练系统工作流程

系统工作分为两个阶段，设计阶段和运行阶段。

5.1 设计阶段

设计阶段主要是获得舰艇在真实环境中接收的复杂电磁信号，并根据训练目的和训练需求制定训练想定，其中需要构设训练想定的时间、地点、舰艇分布以及舰艇机动过程等信息；训练想定设计完成后，训练态势生成系统将电磁信号和训练想定融合生成训练态势。其工作流程如图4所示。

图4 设计阶段工作流程示意图

5.2 运行阶段

运行阶段主要是在训练开始前根据训练需求选择训练态势，并进行解析；在训练过程中，将训练态势数据推送到侦察机组件，侦察机组件将其中的电磁环境数据发送到装备显控台，供操作手进行训练；同时各个组件接收控制指令，根据控制指令完成相应的动作，并反馈结果信息；训练结束后，由成绩评定组件最终完成成绩评定，显示结果并生成报告。其工作流程如图5所示。

图5 运行阶段工作流程示意图

6 系统应用

下面以参加操作训练的12名操作手为例，进行为期一个月的训练，训练前后的比对结果如图6所示。

图6 系统验证示意图

从图上可以看出，12名操作手的电子战装备使用能力均获得有效提升，其中能力最弱的11号操作手已掌握装备使用技能，而能力较强的12号操作手已经可以高水平使用电子战装备。

7 结语

采用虚实结合技术的舰艇电子战模拟训练系统，能够有效提升舰艇电子战操作手的装备使用水平，具备快速培养电子战操作手的能力。

此外，该系统可实现训练态势的重复使用，既不会影响电子战装备的作战性能，也不会因误操作对人员、装备造成损害，从而大大提高了训练效率，降低训练成本，具有较高的应用价值。