基于LVC的水面舰艇作战试验环境构设研究∗

徐 强 金振中 杨继坤

（1.海军航空大学岸防兵学院 烟台 264001）（2.92493部队 葫芦岛 125000）

1 引言

水面舰艇作战试验要求被试舰艇在近似于实战的、逼真的试验环境中进行考核，全面摸清舰艇装备实战效能、体系融合度和贡献率等综合效能底数［1］。由于当前靶场试验设施大多是围绕武器类别为中心建设的，更多关注装备单武器系统与单一性战技指标，受到靶场环境构设能力、靶标模拟真实性、试验经费周期等诸多方面的影响，难以充分考核舰艇平台等体系级装备全系统、全流程作战能力［2～3］。近年来，随着建模与仿真（M&S）试验技术的不断提高，大规模消耗性试验、高危险性试验、边界极限性能考核试验等试验鉴定，向着虚实合成方向发展［4～8］，本文提出一种基于 LVC 资源集成技术的内外场联合试验环境构设方法，可将外场实装资源、半实物仿真资源、内场数字仿真资源与水面舰艇作战系统互联，构建由舰艇平台、作战系统、仿真系统、威胁目标组成的多要素、跨地域的联合试验环境，并按照“作战的方式进行试验”设计试验初步方案，解决水面舰艇作战试验考核不充分性问题。

2 水面舰艇作战试验环境构建

2.1 LVC资源集成技术

为规划下一代分布式仿真体系结构的发展，美军联合兵力司令部于2007年提出真实（Live）—虚拟（Virtual）—构造（Constructive）仿真体系结构路线图［9～11］，其目的是实现各种异构试验系统资源的无缝集成与融合，以实现可融合多体系结构的一体化联合试验。真实仿真（L）是指现实的作战人员操作真实的武器装备，虚拟仿真（V）是指现实的作战人员操作装备模拟器等设备，构造仿真（C）是指数字仿真技术，可使计算机程序生成大规模、高消耗的虚拟战场，模拟敌人操作敌方武器装备与我方进行对抗的场景，以增加试验时的战场环境真实性［12～13］。LVC组成示意图如图1所示。

图1 VC技术组成示意图

2.2 环境构设原理

本文以某型水面舰艇单舰综合防空作战想定为应用背景，为解决水面舰艇作战指标无法充分考核难题，采用基于逻辑靶场的LVC的资源集成技术的内外场联合试验环境构设方法，综合利用实装适配器、网络接口单元、仿真代理和网关等资源封装技术，搭建联合试验支撑平台，构建联合试验系统，通过传输网络，整合地理位置分散的实装、高置信度的实装模拟器、半实物仿真系统、威胁环境模拟系统等试验资源，构建贴近实战的、逼真的威胁场景，开展低成本、可重复的内外场联合作战试验，采用人在回路和关键设备在回路的“虚拟打靶∕仿真交战”形式模拟作战过程，可在安全可控的工程环境下实时、动态、定量考核评估舰艇作战能力。原理示意图如图2所示。

如图2所示，水面舰艇作战试验环境构设依托一个由多种网络充分互连的分布式综合集成的联合试验支撑平台，包括试验任务想定、方案设计、支撑环境、运行控制、数据录取、分析评估等系统或设施，综合集成各种LVC试验资源，用于模拟舰艇综合防空作战威胁环境要素以及红蓝双方各种装备、系统、人员及其交互关系。被试舰艇平台采用真实舰艇接入试验系统，具备完整的指挥控制及作战系统，以人在回路的方式模拟虚实合成作战过程。舰艇平台实装适配器分为岸上部分及舰上部分，二者之间通过专用无线IP网互联，舰上部分主要用于接收处理舰艇平台上各类装备工作状态及参数信息，如舰艇实时姿态、速度、位置，电子对抗参数指令等；岸上部分接收分发舰艇信息及激活后端的“模拟交战”。

图2 LVC资源集成的水面舰艇作战试验环境原理图

2.3 试验资源组成

某型水面舰艇综合防空作战试验环境本质是由多分系统和设备组成的复杂系统，试验资源包含被试装备与陪试装备，其中被试装备主要有警戒探测装备、指挥控制装备、末端交战武器装备，陪试装备主要有靶标装备、敌电磁干扰设备、数据服务系统等，对主要参试装备按照实物（L）、虚拟（V），构造（C）等要素进行分类，如表1所示。

表1 试验资源组成类别划分表

表1中警戒探测装备既可以实装在回路形式接入联合试验平台也可以数字模拟器形式接入联合试验平台；舰载指控系统既可以实装在回路形式接入联合试验平台也可以高置信度的模拟器形式接入联合试验平台，实装接入与模拟器接入的接口适配器稍有不同，适配器应是可配置的接口设备，最终形式应由舰艇平台接入联合试验系统方式确定。上述各LVC资源的综合集成不是简单的、一成不变的“相加”，而是基于模拟能力的组合、重用和互操作对各类资源的按需集成，其仿真模拟能力应具有专业性、权威性、逼真性和有效性，因此试验系统中各要素优先选择实装，其次选用射频信号级的高置信度实装模拟器，最后选用经过严格VV&A过程控制的数学模型。

3 试验方案初步设计

3.1 试验目的

1）检验作战试验条件下的舰艇指挥控制、信息采集与数据交互能力；

2）在典型作战想定下的舰艇综合防空反导能力；

3）内外场联合试验的结果一致性比对。

3.2 初步试验方案

位于陆上A地的半实物仿真系统模拟蓝方一枚反舰导弹攻击红方被试舰艇，并通过陪试舰上的舰载一体化雷达∕电子对抗功能系统海基目标模拟系统以空馈方式给被试舰目标激励。舰面防空软武器（电子对抗系统）和硬武器（导弹、舰炮）协同抗击来袭目标。具体步骤如下所述。

1）红方被试舰艇按预设航路进入N海域，舰载警戒探测雷达、电子对抗系统、中远程防空导弹武控系统、末端防御导弹武控系统、舰炮火控系统、指控系统开机进入作战程序；

2）陆上位于A地的蓝方反舰导弹半实物仿真系统实时订购红方舰艇位置，模拟一枚掠海飞行的反舰导弹攻击该舰，并将模拟导弹的弹道实时发送给位于N海域的蓝方陪试舰上的海基目标模拟系统；

3）陪试舰上的目标模拟系统释放带有辐射特性的威胁目标，形成对被试舰全方位的攻击态势；

4）红方被试舰艇侦测到威胁目标辐射信号后，进行威胁对抗决策、干扰资源管理、干扰样式生成、引导电子对抗系统对威胁雷达进行干扰，同时将目标的电子侦查信息送至舰载指控系统；

5）红方电子对抗系统的有源∕无缘干扰系统信号实时发送给陆上蓝方反舰导弹半实物仿真系统，进而实现对蓝方反舰导弹干扰，同时将目标模拟系统受干扰情况实时向红方被试舰通报；

6）被试舰艇指控系统实时接收舰载一体化雷达提供的目标态势信息和电子对抗系统的电子侦查信息后，进行信息融合控制后，将目指信息送至中远程防空导弹武控系统、末端防御导弹武控系统或舰炮火控系统；

7）中远程防空导弹武控系统、末端防御导弹武控系统接收到目标指示后，进行射击诸元解算、火力分配，产生导弹的发射指令和初始装订参数等信息；

8）舰艇平台实装适配器将导弹发射指令和初始装订参数等信息发送至位于B地的内场实验室，驱动导弹数字仿真系统进行导弹弹道仿真计算；

9）利用导弹实时毁伤评估系统获取目标毁伤信息，并实时向红方被试舰通报目标毁伤情况；

10）舰炮火控系统接收到目标指示后，完成对目标的虚拟拦截，将发射指令、弹丸运动轨迹、毁伤目标事件等通过舰艇平台实装适配器送至内场，并实时向红方被试舰通报目标毁伤情况；

11）各系统实时记录相关数据。

4 结语

水面舰艇作战试验是一项复杂的系统工程，涉及学科领域广，工程技术难度大。本文分析舰艇平台现有试验技术的不足，提出基于LVC资源集成的技术方法，构建了实兵实装在回路的虚实合成试验环境，为水面舰艇在典型作战想定下的试验评估提供了技术途径。未来随着更多异地异构试验资源和系统的集成接入，联合试验环境还能支持大规模、多军兵种参与的试验评估任务，可完成如航母编队攻防对抗等体系级装备试验任务。