作战仿真想定描述语言及描述规范综述

徐享忠，熊 君，王嘉铭

(1.陆军装甲兵学院演训中心，北京100072；2.陆军装甲兵学院研究生大队，北京100072)

1 引言

由于军事问题的复杂性，往往都需要根据研究目的，由军事人员拟制相应的军事想定来限定边界条件，以聚焦研究范围。军事想定描述层级及粒度受限，并不能直接用以驱动装备体系对抗仿真进行初始化。仿真技术人员对军事想定进行补充与细化，运用仿真想定编辑工具，生成仿真初始数据集，提供给装备体系对抗仿真系统进行初始化。

军事人员和仿真技术人员的知识背景各异，语言体系不同，在军事问题的一致理解上往往存在障碍。仿真想定数据的准备、校核、管理和维护不直观，非常繁琐；在实际工作当中，经常出现数据遗漏、重复或者不一致、错误等问题，技术人员不得不经过多轮次校正才能保证仿真想定数据的质量满足要求。实际上，仿真想定数据准备与校核是一项串行(难以同步)、复杂(数据一致性差、易于出错)、时间密集(持续几个人月)的工作，某种程度上已经成为装备体系对抗仿真的瓶颈之一。出现这种局面的很重要的一个原因，是装备体系对抗仿真想定数据的描述方法及内容缺乏科学合理的规范的指导。

陆军领导机构成立以来，“军委管总，军种主建，战区主战”新型体制优势逐步显现，陆军院校、试验训练基地大力发展模拟仿真条件体系，模拟训练条件、作战实验条件顶层规划与建设力度不断加大，装备体系对抗仿真系统异地互联成为常态。其中，LVC仿真[1](Live，Virtual，and Constructive Simulation)技术可以对类型不同、地理分布的试验场、演习场进行综合集成，实现异构资源的互联互通互操作，成为装备体系对抗的重要手段。这就对装备体系对抗仿真想定数据管理提出了新的要求。

为加快仿真想定数据准备速度，提高仿真想定数据质量，并促进仿真想定数据重用，学术界已在仿真想定概念、基于定制数据格式的仿真初始化、仿真想定描述语言及应用、仿真想定描述规范等方面，开展了诸多相关研究。

2 仿真想定相关概念剖析

2.1 军事想定

通常所说的“想定”是“军事想定”。北约(NATO)研究报告、我军军语均给出了定义。

定义1(想定)[2]：是在与所关注事件相关的规定时间范围内，对设想(或实际)的地域、环境、手段、目标与事件的描述。(北约研究报告，2010年)

此外，北约《指挥控制评估最佳实践规范》[3]研究报告给出了类似定义。

定义2(想定)[4]：是按照训练课题对作战双方的企图、态势及作战发展情况进行设想和假定的演习文书，分为基本想定和补充想定，是组织、诱导军事演习和作业的基本文书。(我军军语，2011年)

可见，与我军军语给出的定义相比，北约的定义更加注重要素描述；共同点则是，军事想定一般只向下描述一到二级。例如，战略级想定的分辨率到集团军、战役级想定的分辨率到师(旅)、团，战术级想定的分辨率到连、排。

2.2 仿真想定

显然，军事想定不能直接满足仿真程序初始化的需求。仿真想定源于军事想定，又是对军事想定的补充与细化。在仿真想定的基础上，着眼重用性，又派生出“仿真想定片段”“仿真想定变体”等概念。

定义3(仿真想定)[5]：是对军事想定中某时刻各元素的态势及行动方案的具体描述。这种描述传递的是“现实”(即真实的态势信息，例如参与行动的那些兵力)和“感知现实”(即基于情报而被认为是真实的态势信息)。

定义4(仿真想定)[6]：1.对(包含初始条件在内的)训练的描述。它是会话数据库中与单位和平台编配、配置及任务区分相关的那些数据。2.为达成训练目标，而施加给受训对象或系统的重要事件的条件与时间线的初始集合。

定义5(仿真想定)[7]：是根据仿真目的、基于相应领域知识如军事概念模型对拟仿真系统运行过程的具体设定。

定义6(仿真想定)[8]：是在军事想定的基础上，经过二次开发，提供仿真执行所需要的军事想定相关初始数据和作战行动过程脚本。

2.3 仿真想定片段

定义7(仿真想定片段)[5]：是仿真想定当中那些自包含的部分。

“仿真想定片段”概念，有助于促进仿真想定的结构化描述，以及对仿真想定的特定部分进行更加灵活的使用。但该定义以及其它定义[9-10]存在循环定义的情况，“仿真想定”与“仿真想定片段”之间的界限不够清晰。仿真想定片段可被看作是仿真想定的小型、理想上是自包含的部分，思想是将仿真想定区分为可重用的部件，并按需进行灵活组合。因此，仿真想定片段不应包含特定地理位置或类似信息。

定义8(仿真想定片段)[11]：是特定集合实体的事件与行为的可重用、临时有序集合。

2.4 仿真想定变体

出于仿真设计的需要，经常要基于仿真想定的不同变体进行执行与分析。这些变体由通过参数(如，装备数量，飞行高度)调整而得到。

定义9(仿真想定变体)[11]：是指出于实验设计的需要，对孤立的参数进行调整而得到的想定。

现代条件下，装备体系对抗仿真系统当中往往同时存在构造仿真、虚拟仿真和真实仿真等形态，而且，这些仿真在地理上可能是异地分布、远程交互的。需要方便地进行相关想定模块的分发，并保证不同仿真成员初始化条件的一致性。结合现代装备体系对抗仿真系统的特点，并综合上述有关仿真想定的定义，本文给出面向装备体系对抗的仿真想定如下定义。

定义10(面向装备体系对抗的仿真想定)：是在军事想定补充与细化的基础上，对各种形态仿真初始边界条件所做的结构化、形式化、参数化、模块化描述，目的是增强仿真想定及其模块的重用性，快速、高效、一致地满足装备体系对抗仿真系统初始化的需求。

3 基于定制数据格式的仿真初始化

作战仿真都离不开仿真想定数据准备。加拿大eNGENUITY公司(原VPI公司)开发的军事想定工具与生成环境(Scenario Toolkit and Generation Environment，STAGE)、美国MAK 公司开发的VR-Forces、美国Ternion公司开发的FLAMES、法国Virtual Sim公司开发的vsTASKER等货架产品都提供了专用想定编辑工具。

传统的仿真想定数据编辑不够直观，不便于在仿真初始化时就发现问题。作战边界条件的输入及调整完善往往需经过5-7个轮次才能趋于稳定，这部分工作占用了仿真想定数据准备80%以上的时间[12]。例如，对于实际持续1个月的战役级想定，美国兰德公司的联合一体化应急模型(Joint Integrated Contingency Model，JICM)仅需运行2-3分钟，适合于探索性分析(Exploratory Analysis，EA)，仿真想定数据准备时间却短则几个月(在已有相近想定数据集基础上修改)、长则半年(从头开始准备)[13]。美军联合作战仿真系统JWARS[14]的情形与此类似。

美陆军启动了指挥控制与仿真初始化系统(Army C4I and Simulation Initialization System，ACSIS)项目，试图大幅压缩想定数据准备时间。美陆军近战战术训练(Close Combat Tactical Training，CCTT)项目的指挥官演练初始化工具集(Commanders Exercise Initialization Toolkit，CEIT)，采用微软PowerPoint建立想定，包含演练涉及的编制、实体和战术态势图。2004年，半自动兵力(One Semi-Automated Forces，OneSAF)项目提出在仿真程序内部和仿真程序之间重复使用想定的想法，导致了军事想定定义语言(Military Scenario Definition Language，MSDL)的产生[15]。2005 年仿真互操作标准化组织(Simulation Interoperability Standards Organization，SISO)成立MSDL研究小组，负责对想定格式和内容进行规范[16]。

4 仿真想定描述语言及应用

学术界普遍采用可扩展标记语言(eXtensible Markup language，XML)作为仿真想定的载体，影响最大的当属仿真互操作标准化组织(Simulation Interoperability Standards Organization，SISO)于2008年发布、于2015年再次确认的MSDL 1.0[5]，CAE、IABG、SAAB和MITRE等大公司正推动MSDL走向2.0。MSDL具有独立于仿真系统的特性，实现了仿真想定与仿真系统间的松耦合，提高了仿真想定的可重用性。

在基于仿真想定描述语言的仿真初始化方面：MATREX[17](Modeling Architecture for Technology，Research，and Experimentation，用于技术、研究与试验的建模架构)将MSDL用于确保联邦成员初始化的一致性；将任务式指挥系统中的作战序列，从全球力量管理数据倡议(Global Force Management Data initiative，GFMDI)[18]格式，以MSDL为数据交换格式，导入仿真系统进行初始化，实现初始数据的有效分享；北约建模与仿真组织(NATO Modeling and Simulation Group，NMSG)启动了想定初始化与执行(Scenario INitialization and EXecution，SINEX)项目，综合运用联合作战管理语言(Coalition-Battle Management Language，C-BML)和军事想定定义语言(MSDL)来解决仿真想定数据准备的难题[19]。

国内学者则提出“仿真想定标记语言(Simulation Scenario Markup Language，SSML)”[20]、“想定标记描述语言(Scenario Description Markup Language，SDML)”[21]等基于XML的仿真想定标记语言，以及基于XML的海军作战仿真想定设计[22-23]、基于SysML的作战计划可视化建模[24]、基于Petri网的全覆盖想定生成[25]等方法，并研究了分布式作战仿真系统想定开发执行的步骤[26]、基于XML的想定可重用[27]、基于MSDL和C-BML的想定形式化描述[28]、基于Web本体语言(Web Ontology Language，OWL)的仿真想定本体构建[29]等技术。

5 仿真想定描述规范

北约与美军开发了联合协调、指挥与控制信息交换数据模型(Joint Consultation，Command and Control Information Exchange Data Model，JC3IEDM)、指挥与控制信息交换数据模型(Command and Control Information Exchange Data Model，C2IEDM)、全球力量管理数据信息交换模型(Global Force Management Data Information Exchange Model，GFMIEDM)，为仿真想定数据的规范化描述奠定了数据模型基础。

仿真互操作标准化组织(SISO)采用XML Schema技术，于2018年制订了MSDL Schema[30]，包含参战方、编制、作战环境、军事设施、透明图、战术图层和非战争军事行动(Military Operations Other Than War，MOOTW)等9大要素，遵循美军条令条例、美国军用标准、国家标准以及国际标准。相关条令条例是：野战手册FM 3-0 《作战》、FM 5-0 《陆军计划制订与命令生成》、FM 100-7 《决定性力量——战区作战中的陆军》和联合出版物JP 1-02《美国国防部军事及相关术语词典》，军用标准是：《联合协调、指挥与控制信息交换数据模型(JC3IEDM)》、MIL-STD 2525B《通用战术符号接口标准》、北约《陆上系统军队标号》，国家标准是：国家图像与测绘局《数据、地球椭球体、网格与网格坐标系》，国际标准是：XML、BOM(Base Object Model，基础对象模型)、ISO 8601-1:2000(《信息交换中的日期与时间表示》，已被ISO 8601-1:2019取代)、ISO 3166:1993《国家及所辖地区代码》。

MSDL Schema的优点主要是：①提供了仿真想定的一种规范化、结构化、形式化的表达方法，可以为仿真想定描述提供指导；②架构合理，具有良好的扩展性。MSDL Schema中的数据分为数据字典、简单数据类型、复杂数据类型、公共属性等不同层次，并运用“包含”机制，引入JC3IEDM的描述规范以及BOM的modelID元素，避免重复定义。MSDL Schema的不足主要是：①内容非常庞杂，包含9个复杂数据类型和102个简单数据类型，9大要素有待整合优化，用户不易理解与运用；②对部队序列、装备装载、平台状态、单兵任务分配等有关内容的描述也不够完善；③缺乏具体的操作顺序和步骤，实际操作难度较高。

国内研究方面：GJB 7854-2012[31]规定了作战仿真想定的组成要素及其描述要求，但没有给出形式化描述以及要素的约束关系；GJB 7878-2012[32]着眼陆军合同战术训练演习想定数据通用要求，提出了针对性、实用性、准确性、前瞻性等4个描述原则，规定了演习想定数据的内容与描述要求，但主体内容仍是非结构化描述；GJB 9364-2018[33]采用XML规定了电子对抗作战仿真想定数据交换格式，但要素内容仍是数据库格式。文献[34]梳理了仿真想定生成的内容抽取和表达的现状，而未能提出仿真想定描述规范；文献[35]给出了MSDL与C-BML相结合的复杂电磁环境想定描述通用规范，但缺乏有效性检验；文献[36]对军用仿真发展趋势进行了展望，指出了MSDL与C-BML在促进仿真系统与指挥信息系统语义互操作方面的重要性。

6 结束语

已有研究主要存在如下局限性：①大多未提供仿真想定结构化描述，或者提供的结构化描述没有突出作战计划等着点内容。②大多未能提供仿真想定描述规范，或者提供的仿真想定描述规范过于复杂且不符合我国我军实际。③对时间、坐标、空间位置等基本元素的描述不一致，不便于仿真程序统一处理。④对仿真想定元数据的描述不够，对使用时间间隔(相对时间)来描述军事行动重视不够，不便于仿真想定重用。

针对面向装备体系对抗的仿真中，仿真想定数据准备时间长、质量不容易保证、缺乏重用机制等问题，下一步，将在已有研究基础上，着重围绕仿真想定数据体系构成、仿真想定数据描述规范以及仿真想定数据管理机制展开相关研究。