嵌入式仿真技術(shù)及其軍事應(yīng)用研究

劉永輝，林平

（海軍兵種指揮學(xué)院，廣東 廣州510430）

嵌入式仿真技術(shù)及其軍事應(yīng)用是軍事系統(tǒng)工程的一個(gè)重要專業(yè)領(lǐng)域。本文基于“嵌入式仿真技術(shù)及其軍事應(yīng)用專題研討會(huì)”成果，對(duì)嵌入式仿真的概念、特點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)等基本理論進(jìn)行探討，梳理我軍嵌入式仿真的應(yīng)用情況，介紹外軍尤其是美軍在嵌入式仿真技術(shù)及其軍事應(yīng)用方面的創(chuàng)新成果，初步總結(jié)了這一領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展方向。

1 嵌入式仿真的基本理論

1.1 嵌入式仿真的概念與分類

從軍事裝備上講，嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)，就是在物理結(jié)構(gòu)和功能性能上都鑲進(jìn)在裝備系統(tǒng)中，該仿真技術(shù)系統(tǒng)不能獨(dú)立于裝備系統(tǒng)運(yùn)行，是屬于裝備系統(tǒng)的智能部件，必須與真實(shí)的裝備系統(tǒng)相互支持、相互匹配、協(xié)調(diào)工作。通俗的理解，就是“虛擬仿真實(shí)現(xiàn)在實(shí)裝上，在實(shí)裝上實(shí)施虛擬仿真”。嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)的軍事用途十分廣泛，如嵌入式仿真系統(tǒng)的軍事模型、嵌入式仿真系統(tǒng)的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)、嵌入式仿真系統(tǒng)的軍事演習(xí)、嵌入式仿真系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練、嵌入式仿真系統(tǒng)的裝備試驗(yàn)以及嵌入式仿真系統(tǒng)的測(cè)試測(cè)控等。從裝載平臺(tái)上區(qū)分，嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)主要有機(jī)載嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)、車載嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)、艦載嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)、機(jī)動(dòng)倉(cāng)載嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)、彈載嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)、星載嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)等。嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)的形式，大體有三種類型：一是捆綁式嵌入（Binding Embedment），它相對(duì)獨(dú)立，自成系統(tǒng)，有自身的處理器、圖象生成設(shè)備系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)等，只不過(guò)是用數(shù)據(jù)線、視頻線、電源線等與真實(shí)裝備的相關(guān)系統(tǒng)、部件、設(shè)備相連；二是集成式嵌入（Integrated Embedment），一方面它要改造改進(jìn)裝備某些系統(tǒng)、部件與設(shè)備等，接受嵌入式仿真技術(shù)，另一方面嵌入式仿真技術(shù)，將利用與依托裝備某些系統(tǒng)、設(shè)備與部件的功能、性能而發(fā)揮仿真作用；三是融合式嵌入（Syncretic Embedment），在新裝備的設(shè)計(jì)、研制、試驗(yàn)和定型時(shí)就鑲進(jìn)了嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)，兩者融為一體，互依互靠互用，嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)的功能與性能作為新裝備戰(zhàn)技指標(biāo)的重要組成，兩者真正成為一個(gè)整體。

1.2 裝備嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)的特點(diǎn)

裝備嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)主要有以下六個(gè)方面特點(diǎn)：一是真實(shí)感較強(qiáng)。利用和依托真實(shí)的武器裝備進(jìn)行仿真演習(xí)與仿真訓(xùn)練，逼真度相對(duì)較高。二是時(shí)效性較好。在部隊(duì)機(jī)動(dòng)與奔襲作戰(zhàn)過(guò)程中，可以實(shí)施上路途中訓(xùn)練、邊走邊訓(xùn)、戰(zhàn)勤間隙訓(xùn)練、戰(zhàn)場(chǎng)駐地訓(xùn)練等，可以不受地域、時(shí)間等條件的限制，也無(wú)須臨時(shí)修建專門(mén)的仿真訓(xùn)練中心，還省略了模擬機(jī)、練習(xí)器等裝備的隨行，照樣保證了訓(xùn)練的連續(xù)性。三是針對(duì)性較強(qiáng)。嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)在實(shí)施作戰(zhàn)演習(xí)與仿真訓(xùn)練時(shí)，將在保密的情況下通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信，隨時(shí)接受己方指揮機(jī)構(gòu)與指揮員的指令，接受各種傳感器的信息，可以根據(jù)變化的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境與目標(biāo)情況等，靈活機(jī)動(dòng)地展開(kāi)作戰(zhàn)演習(xí)與仿真訓(xùn)練，有利于實(shí)效性的提高。四是跨度較大。嵌入式仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)至戰(zhàn)役、戰(zhàn)區(qū)級(jí)的仿真作戰(zhàn)演習(xí)和訓(xùn)練。美軍目前高度重視最小作戰(zhàn)單元和單兵在聯(lián)合條件下的單獨(dú)作戰(zhàn)演習(xí)與訓(xùn)練，開(kāi)發(fā)了訓(xùn)練嵌入式仿真系統(tǒng)、單兵測(cè)試嵌入式系統(tǒng)、即時(shí)訓(xùn)練（如視頻對(duì)抗訓(xùn)練盒）、視頻對(duì)抗游戲軟件等，這些產(chǎn)品一方面發(fā)展了商業(yè)流行技術(shù)，使它具有更多的感情色彩和真實(shí)感的調(diào)動(dòng)力，另外一方面利用它的信息處理卡，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信，可以做到游戲在線，百人交互，從而實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)至戰(zhàn)役、戰(zhàn)區(qū)級(jí)的仿真作戰(zhàn)演習(xí)與訓(xùn)練。五是有利于決策指揮。根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)上裝備嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)作戰(zhàn)演習(xí)與模擬訓(xùn)練的新情況新問(wèn)題，及其過(guò)程與結(jié)果的回放與評(píng)估，可以有效地修正決策者與指揮官原來(lái)的決策意圖和行動(dòng)指令，從而減少?zèng)Q策性的指揮失誤。六是效費(fèi)比較高。組織部隊(duì)攜武器裝備到試訓(xùn)基地（中心）、演習(xí)場(chǎng)（靶場(chǎng)）進(jìn)行對(duì)抗演習(xí)與集訓(xùn)，周期長(zhǎng)、消費(fèi)大。而利用嵌入式仿真技術(shù)系統(tǒng)，在駐地就可以根據(jù)它所提供的高逼真度虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、虛擬導(dǎo)彈（彈藥）、虛擬目標(biāo)（靶標(biāo)）、虛擬復(fù)雜電磁環(huán)境、虛擬敵軍友軍等，在真實(shí)的裝備上操縱某些系統(tǒng)進(jìn)行仿真演習(xí)與訓(xùn)練，從而在對(duì)抗中練戰(zhàn)法、練戰(zhàn)術(shù)、練指揮和練特情處理等。這種仿真作戰(zhàn)演習(xí)與訓(xùn)練要比組織赴試訓(xùn)基地（中心）等效費(fèi)比高。

1.3 嵌入式仿真的技術(shù)難點(diǎn)

（1）仿真的時(shí)效性問(wèn)題。嵌入式仿真系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分就是模型庫(kù)，一般存儲(chǔ)在模擬器主控主機(jī)中以便根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用，以生成模擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境所需的虛擬態(tài)勢(shì)。模型庫(kù)的豐富與否是衡量嵌入式仿真功能強(qiáng)大與否的重要指標(biāo)。但是，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是高技術(shù)條件下的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境往往瞬息萬(wàn)變，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和威脅變化多端，戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用難以揣摩，因此，很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)際作戰(zhàn)。這就要求嵌入式仿真的模型數(shù)據(jù)庫(kù)必須對(duì)戰(zhàn)術(shù)和態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行更新，以提高仿真時(shí)效性。

（2）嵌入式仿真的模型VV＆A問(wèn)題。仿真是一種基于模型的活動(dòng)，模型設(shè)計(jì)的好壞和效率在仿真中具有重要的意義，作為一種重要的仿真類型，嵌入式仿真也不例外。如今，國(guó)內(nèi)外的仿真界已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)：沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的仿真模型沒(méi)有任何價(jià)值，沒(méi)有經(jīng)過(guò)可信性評(píng)估的仿真系統(tǒng)也沒(méi)有任何價(jià)值。工程實(shí)踐也表明：要想讓仿真系統(tǒng)真正具有生命力，必須對(duì)系統(tǒng)的建模與仿真進(jìn)行可信性研究，而且應(yīng)該將它貫穿于系統(tǒng)建模與仿真全生命周期中。因此，如何提高嵌入式仿真的模型可靠度，更是需要仔細(xì)研究的問(wèn)題。

（3）訓(xùn)練刺激問(wèn)題。有效的訓(xùn)練需要適當(dāng)?shù)拇碳?，嵌入式仿真中必須為受?xùn)人員注入符合實(shí)際情況的態(tài)勢(shì)，以給予受訓(xùn)人員正確的刺激。不切實(shí)際的刺激通常只會(huì)對(duì)訓(xùn)練帶來(lái)干擾，甚至是負(fù)面影響。對(duì)基于仿真的訓(xùn)練進(jìn)行及時(shí)更新可以減輕這些不利因素。

（4）戰(zhàn)斗條件復(fù)制問(wèn)題。真實(shí)作戰(zhàn)的壓力和挑戰(zhàn)對(duì)作戰(zhàn)人員的能力具有重要影響，嵌入式仿真并不是真正的戰(zhàn)爭(zhēng)，因此，真實(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)的心理影響、挑戰(zhàn)性、睡眠不足、食物匱乏、無(wú)處棲身等真實(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)體驗(yàn)都無(wú)法通過(guò)基于仿真的訓(xùn)練加以復(fù)制。在這方面，嵌入式仿真的效果還無(wú)法和實(shí)裝演練、實(shí)際作戰(zhàn)相提并論。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，嵌入式仿真和虛擬仿真、實(shí)物仿真還需并行發(fā)展。

2 嵌入式仿真的軍事應(yīng)用

2.1 基于嵌入式仿真的戰(zhàn)役模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

（1）頂層設(shè)計(jì)。基于嵌入式仿真的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)集訓(xùn)練、模擬于一體，是一種高效、新穎的訓(xùn)練與模擬手段。由于嵌入式仿真技術(shù)的限制，目前主要采用的是獨(dú)立的嵌入式仿真系統(tǒng)，某些仿真功能受到局限。集成式嵌入式仿真系統(tǒng)使軟硬件的結(jié)合更加緊密，更能很好地應(yīng)用于訓(xùn)練，但這種嵌入式仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，需要從裝備的設(shè)計(jì)階段就予以實(shí)施，并覆蓋裝備的全壽命周期。此外，為減少重復(fù)開(kāi)發(fā)建設(shè)，需要進(jìn)行很好的頂層設(shè)計(jì)，形成一套有效的基于嵌入式仿真的訓(xùn)練系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與建設(shè)指導(dǎo)性規(guī)范，這是基礎(chǔ)，也是開(kāi)發(fā)基于嵌入式仿真系統(tǒng)的戰(zhàn)役模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的重要內(nèi)容。

（3）內(nèi)部崗位職責(zé)劃分不具體不明確。部分單位內(nèi)部崗位職責(zé)劃分不清晰，導(dǎo)致員工辦事效率較低，出現(xiàn)問(wèn)題相互推諉。

（2）適應(yīng)趨勢(shì)。為節(jié)約成本，提高嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的可靠性、維修性和保障性，適應(yīng)武器裝備系列化和模塊化的趨勢(shì)，需要定制統(tǒng)一的訓(xùn)練系統(tǒng)軟硬件標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)通用體系結(jié)構(gòu)，以提高通用化水平，實(shí)現(xiàn)“一型多變”的目標(biāo)，推動(dòng)嵌入式訓(xùn)練技術(shù)向可移植、易升級(jí)和通用化方向發(fā)展。此外，在訓(xùn)練綜合系統(tǒng)的實(shí)際上也要考慮作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)力量、作戰(zhàn)手段等因素的變化，使模擬系統(tǒng)具有較強(qiáng)的健壯性。

（3）按步實(shí)施。盡管基于嵌入式仿真的訓(xùn)練系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但必須考慮到我軍戰(zhàn)役模擬系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際和嵌入式仿真技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，按步驟，分階段地實(shí)施，特別是集成式嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與研究應(yīng)建立計(jì)劃，進(jìn)行相關(guān)論證，不僅在時(shí)間上按步實(shí)施，在應(yīng)用范圍上也要逐步開(kāi)展，由多兵種協(xié)同訓(xùn)練逐步向諸軍種聯(lián)合訓(xùn)練方向發(fā)展。

2.2 按艦艇新訓(xùn)練大綱要求加強(qiáng)嵌入式模擬訓(xùn)練

（1）加強(qiáng)指導(dǎo)與督促。水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練設(shè)備列裝的數(shù)量越來(lái)越多，開(kāi)展水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練的任務(wù)越來(lái)越重，實(shí)際工作中必然遇到許多新困難和新問(wèn)題。由于對(duì)這種全新的訓(xùn)練手段缺乏現(xiàn)成的法規(guī)和經(jīng)驗(yàn)，新的訓(xùn)練大綱只能逐步調(diào)整和充實(shí)、新的訓(xùn)練體制只能逐步改進(jìn)和完善，因此需要領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)在這方面統(tǒng)攬全局、明確方向、加強(qiáng)指導(dǎo)與督促，把水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練當(dāng)成年度軍事訓(xùn)練工作的重點(diǎn)、當(dāng)成實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練轉(zhuǎn)型和改革的突破口，科學(xué)計(jì)劃、周密部署，及時(shí)檢查、狠抓落實(shí)，大力提高水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練的地位和作用。

（2）加強(qiáng)協(xié)調(diào)與合作。水面艦艇部隊(duì)、院校和訓(xùn)練基地都與水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練有著密切的關(guān)系，水面艦艇部隊(duì)是受訓(xùn)對(duì)象和訓(xùn)練活動(dòng)組織者，院校是水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練設(shè)備的主要研制單位，訓(xùn)練基地是訓(xùn)練活動(dòng)管理者和組織者。盡管各自的分工不同，但有著共同的目標(biāo)。水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練的組織實(shí)施，需要在水面艦艇部隊(duì)、院校和訓(xùn)練基地之間加強(qiáng)協(xié)調(diào)與合作，建立聯(lián)動(dòng)工作機(jī)制，互相交流啟發(fā)，互相創(chuàng)造有利條件。要把各方面的力量充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，開(kāi)創(chuàng)水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練的新局面。

（3）加強(qiáng)實(shí)踐與總結(jié)。水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練設(shè)備近年來(lái)陸續(xù)列裝，已經(jīng)取得了一些實(shí)際使用的初步經(jīng)驗(yàn)。一方面，要及時(shí)加以總結(jié)；另一方面，要及時(shí)加以推廣。用好的經(jīng)驗(yàn)，帶動(dòng)更多的部隊(duì)。對(duì)于所有列裝的水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練設(shè)備都要加大實(shí)際使用的力度，在大范圍開(kāi)展水面艦艇嵌入式模擬訓(xùn)練實(shí)踐。通過(guò)實(shí)踐以及跟蹤實(shí)踐，水面艦艇部隊(duì)盡快熟練掌握嵌入式模擬訓(xùn)練手段、不斷提高使用新裝備的作戰(zhàn)能力，院校不斷提高嵌入式模擬訓(xùn)練的技術(shù)水平、及時(shí)查找改進(jìn)嵌入式模擬訓(xùn)練設(shè)備的需求，訓(xùn)練基地不斷積累組織水面艦艇部隊(duì)進(jìn)行嵌入式模擬訓(xùn)練的經(jīng)驗(yàn)、提高嵌入式模擬訓(xùn)練的管理水平。

2.3 裝甲兵嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的建設(shè)

將仿真系統(tǒng)嵌入到裝甲兵車載武器裝備內(nèi)部，并通過(guò)通信系統(tǒng)連接用于任務(wù)演練、戰(zhàn)場(chǎng)可視化和作戰(zhàn)訓(xùn)練，是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。相對(duì)于裝甲裝備來(lái)說(shuō)，嵌入式仿真系統(tǒng)可采用集成式、獨(dú)立式與混合式結(jié)構(gòu)的建設(shè)方法。選擇何種建設(shè)方法是根據(jù)具體情況來(lái)確定的。

（1）集成式嵌入式仿真系統(tǒng)是集成在裝甲裝備中的系統(tǒng)，不需要用單獨(dú)的物理設(shè)備連接到裝甲裝備。裝甲裝備的集成式嵌入仿真系統(tǒng)可以有專用的單獨(dú)的處理、顯示與控制器，也可以使用作戰(zhàn)裝備的處理、顯示與控制器。對(duì)于正在或即將研發(fā)的裝甲裝備，同時(shí)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)集成的嵌入式仿真系統(tǒng)是一種發(fā)展趨勢(shì)，這樣可以有效而充分地發(fā)揮嵌入式仿真技術(shù)在訓(xùn)練和作戰(zhàn)中的積極作用。

（2）獨(dú)立式嵌入式仿真系統(tǒng)是完全獨(dú)立的子系統(tǒng)，有自己的處理器、圖像生成設(shè)備及軟件，通過(guò)數(shù)據(jù)線、視頻線和電源線與裝甲裝備相連。一般對(duì)現(xiàn)有裝甲武器系統(tǒng)可以采用獨(dú)立的嵌入式仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這樣可以在不改變現(xiàn)有武器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不影響裝備作戰(zhàn)性能的前提下，形成與實(shí)際環(huán)境相融合的完整的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)裝環(huán)境下的訓(xùn)練和演習(xí)功能。獨(dú)立的嵌入式仿真系統(tǒng)與集成的嵌入式仿真系統(tǒng)相比，功能上沒(méi)有大的區(qū)別，但獨(dú)立的嵌入式仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本、保障、維修難度、使用培訓(xùn)時(shí)問(wèn)明顯增加。并且獨(dú)立的嵌入式仿真系統(tǒng)需要額外的硬件連接到武器裝備，有的還需要進(jìn)行軟硬件的配置，增加了嵌入式訓(xùn)練與嵌入式作戰(zhàn)之間轉(zhuǎn)換的難度與時(shí)問(wèn)。但獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)研發(fā)難度小，必要時(shí)可卸載。

2.4 嵌入式仿真技術(shù)在炮兵裝備訓(xùn)練中的應(yīng)用

（1）嵌入式炮兵偵察裝備仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用嵌入式仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)的可以融合實(shí)際炮兵偵察裝備和虛擬地形的訓(xùn)練系統(tǒng)。系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)加載和顯示炮兵訓(xùn)練使用的各種平原、山地、丘陵、荒漠等三維地形和下雨、下雪、刮風(fēng)、有霧等各種天候條件，并且可以根據(jù)訓(xùn)練的需要在特定位置添加和顯示各種類型的目標(biāo)，通過(guò)投影設(shè)備將地形和天候條件及目標(biāo)顯示到大屏幕上。系統(tǒng)通過(guò)特定的接口和炮兵的雷達(dá)、激光測(cè)距測(cè)向儀等偵察裝備連接，并且通過(guò)標(biāo)定使訓(xùn)練裝備處于地形的特定位置，將訓(xùn)練裝備和虛擬的地形融為一體，使參訓(xùn)者有身臨戰(zhàn)場(chǎng)的感覺(jué)。該系統(tǒng)可以在室內(nèi)組織對(duì)炮兵偵察裝備的訓(xùn)練，不受地形、天候條件的影響，并且可以方便地組織各種考核。

（2）嵌入式炮兵指揮裝備仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用嵌入式仿真技術(shù)，高效融合實(shí)際炮兵指揮裝備、火力毀傷系統(tǒng)、目標(biāo)顯示系統(tǒng)和虛擬地形的訓(xùn)練系統(tǒng)。系統(tǒng)同樣可以動(dòng)態(tài)加載和顯示炮兵訓(xùn)練使用的各種平原、山地、丘陵、荒漠等三維地形和下雨、下雪、刮風(fēng)、有霧等各種天候條件，并且可以根據(jù)訓(xùn)練的需要在特定位置添加和顯示各種類型的目標(biāo)，通過(guò)投影設(shè)備將地形和天候條件及目標(biāo)顯示到大屏幕上。系統(tǒng)通過(guò)特定的接口和炮兵的諸元計(jì)算器、指揮信息系統(tǒng)等指揮裝備以及大屏幕連接。

（3）嵌入式炮兵通信裝備仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用嵌入式仿真技術(shù)，為炮兵通信裝備加入嵌入式模塊，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下炮兵通信裝備訓(xùn)練的系統(tǒng)。

2.5 嵌入式仿真技術(shù)在反坦克導(dǎo)彈分隊(duì)訓(xùn)練中的運(yùn)用

一是反坦克導(dǎo)彈分隊(duì)嵌入式仿真訓(xùn)練向高效低耗與集成方向發(fā)展。隨著嵌入式仿真、計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，高可靠、低功耗的嵌入式仿真系統(tǒng)將應(yīng)運(yùn)而生，并且嵌入仿真的功能將越來(lái)越強(qiáng)大，集成的功能也越來(lái)越多。二是反坦克導(dǎo)彈分隊(duì)嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)向多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，視頻、音頻信息的處理水平越來(lái)越高，為嵌入式仿真系統(tǒng)的多媒體化創(chuàng)造了良好的條件，反坦克導(dǎo)彈分隊(duì)嵌入式仿真訓(xùn)練的多媒體化將成為重要的發(fā)展趨勢(shì)，并且在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的應(yīng)用。三是人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用。反坦克導(dǎo)彈分隊(duì)嵌入式仿真訓(xùn)練與人工智能、模式識(shí)別技術(shù)的結(jié)合，將開(kāi)發(fā)出各種更人性化、智能化的嵌入式仿真系統(tǒng)。作戰(zhàn)軟件將逐漸包括專家系統(tǒng)以輔助進(jìn)行路徑選擇、部隊(duì)與物資的部署，這樣能夠快速提高反坦克導(dǎo)彈分隊(duì)訓(xùn)練效果。

2.6 嵌入式仿真技術(shù)在武警訓(xùn)練系統(tǒng)的應(yīng)用展望

武警部隊(duì)嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)在以下幾個(gè)方面謀求進(jìn)一步的發(fā)展。第一，為滿足高可靠性要求，低功耗的訓(xùn)練系統(tǒng)將應(yīng)運(yùn)而生。第二，嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)將出現(xiàn)多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化。第三，評(píng)估和反饋技術(shù)的研究力度將日趨加大。增強(qiáng)這方面的相關(guān)研究比如各種傳感器的應(yīng)用是未來(lái)該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要方向。第四，研究人工智能、模式識(shí)別等技術(shù)成為新的發(fā)展趨勢(shì)。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了武器系統(tǒng)的故障診斷速度和修復(fù)率，所以，更加精確的人工智能和專家系統(tǒng)將是嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)研制的重要方面。

3 嵌入式仿真的外軍經(jīng)驗(yàn)與未來(lái)發(fā)展

3.1 美軍應(yīng)用嵌入式仿真系統(tǒng)推動(dòng)訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)全面轉(zhuǎn)型

（1）改變傳統(tǒng)訓(xùn)練方式，真正步入信息化訓(xùn)練。首先是訓(xùn)練思想的轉(zhuǎn)變，嵌入式仿真系統(tǒng)可以逼真地虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、設(shè)計(jì)戰(zhàn)術(shù)，使得傳統(tǒng)的“練為戰(zhàn)”升華為“練即戰(zhàn)”甚至是“練嚴(yán)于戰(zhàn)”，正是在這種嚴(yán)酷的虛擬環(huán)境下，才使美軍的“快速?zèng)Q定性作戰(zhàn)”、“零傷亡”等先進(jìn)作戰(zhàn)理論在實(shí)戰(zhàn)中得以實(shí)現(xiàn)。其次是訓(xùn)練方式的轉(zhuǎn)變，即時(shí)訓(xùn)練、插入訓(xùn)練、任務(wù)（按需）訓(xùn)練、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練等成為數(shù)字化條件下新的訓(xùn)練方式，由于戰(zhàn)斗裝備上嵌入了仿真系統(tǒng)，美陸軍可為處在遠(yuǎn)距離投送過(guò)程中的士兵進(jìn)行“插入訓(xùn)練”；對(duì)已部署于戰(zhàn)區(qū)環(huán)境的部隊(duì)進(jìn)行“任務(wù)訓(xùn)練”，使士兵和指揮官更為詳盡地掌握作戰(zhàn)任務(wù)、戰(zhàn)斗編成和重要敵情，以便順利高效完成戰(zhàn)斗任務(wù)。

（2）實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)、作戰(zhàn)一體化，更貼近實(shí)戰(zhàn)。作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)是連接訓(xùn)練與實(shí)戰(zhàn)的“橋梁”。嵌入式仿真系統(tǒng)在本質(zhì)上是將逼真的虛擬作戰(zhàn)用于平時(shí)或戰(zhàn)前的訓(xùn)練，使作戰(zhàn)訓(xùn)練、作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)酥翆⒁M(jìn)行的真實(shí)作戰(zhàn)行動(dòng)融為一體。

（3）開(kāi)展全譜作戰(zhàn)訓(xùn)練，提高未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)能力優(yōu)勢(shì)。美軍實(shí)行轉(zhuǎn)型，從傳統(tǒng)的“基于威脅”轉(zhuǎn)向“基于能力”，美陸軍提出全譜作戰(zhàn)理論，旨在謀求未來(lái)作戰(zhàn)的“全頻譜優(yōu)勢(shì)”，認(rèn)為有效的訓(xùn)練是作戰(zhàn)成功的基石。而嵌入了仿真系統(tǒng)的戰(zhàn)斗裝備可有效地、方便地支持和滿足全譜作戰(zhàn)訓(xùn)練的要求，通過(guò)營(yíng)造充滿挑戰(zhàn)、復(fù)雜多變的虛擬訓(xùn)練環(huán)境，使官兵和部隊(duì)針對(duì)多種樣式的作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行具體而專注的訓(xùn)練，不斷提高并保持戰(zhàn)斗力，以至在這一過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，逐步建立作戰(zhàn)自信，具備靈活應(yīng)對(duì)全譜作戰(zhàn)環(huán)境的能力。

（4）節(jié)約訓(xùn)練資源，促進(jìn)戰(zhàn)斗力生成和持續(xù)發(fā)展。美軍在《國(guó)防部訓(xùn)練轉(zhuǎn)型實(shí)施計(jì)劃》中明確提出，要通過(guò)發(fā)展和運(yùn)用“聯(lián)合知識(shí)培養(yǎng)與分發(fā)能力”、“聯(lián)合國(guó)家訓(xùn)練能力”和“聯(lián)合評(píng)估與賦能能力”來(lái)實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練轉(zhuǎn)型。這三種聯(lián)合能力，是美軍推進(jìn)訓(xùn)練轉(zhuǎn)型的核心內(nèi)容和基本目標(biāo)。嵌入式仿真系統(tǒng)使戰(zhàn)斗車輛以“插入”的方式成為“實(shí)兵、虛擬和結(jié)構(gòu)仿真一體化訓(xùn)練系統(tǒng)”的子系統(tǒng)，并與有關(guān)作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室分布式仿真中心連為一體，為美陸軍提高參與和實(shí)施聯(lián)合訓(xùn)練能力奠定了基礎(chǔ)。

3.2 外軍嵌入式仿真訓(xùn)練技術(shù)的應(yīng)用研究

（1）美國(guó)海軍的嵌入式訓(xùn)練技術(shù)的應(yīng)用研究。美國(guó)海軍對(duì)嵌入式訓(xùn)練技術(shù)的研究源于20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的程序教學(xué)（或稱自動(dòng)教學(xué)、機(jī)器教學(xué)），以教育訓(xùn)練領(lǐng)域的一系列研究成果為基礎(chǔ)，研制了多型嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)，應(yīng)用在各型軍艦上。典型的有CG—47導(dǎo)彈巡洋艦和DDG—51驅(qū)逐艦的宙斯盾作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)（AegisCombatTrainingSystem，ACTS），它為作戰(zhàn)情報(bào)中心分隊(duì)提供了嵌入式集體訓(xùn)練及個(gè)人訓(xùn)練，艦員通過(guò)嵌入在指揮與控制系統(tǒng)內(nèi)的程序功能模塊，可在真實(shí)的艦載戰(zhàn)術(shù)工作站中進(jìn)行模擬訓(xùn)練。在反潛作戰(zhàn)的嵌入式仿真訓(xùn)練技術(shù)方面，美軍進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究與應(yīng)用，其技術(shù)特點(diǎn)在于采用高逼真度的虛擬合成信號(hào)作為武器系統(tǒng)的輸入，操作者不必直接與對(duì)手進(jìn)行對(duì)抗，而是對(duì)敵方電子模型產(chǎn)生的虛擬信號(hào)進(jìn)行反應(yīng)，完成訓(xùn)練。

（2）美國(guó)陸軍的嵌入式訓(xùn)練技術(shù)的應(yīng)用研究?，F(xiàn)階段，美國(guó)陸軍采用武器升級(jí)、技術(shù)革新和裝備預(yù)研等多種方式，進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)研究，為裝備構(gòu)建了嵌入式訓(xùn)練功能。為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有武器裝備的嵌入式訓(xùn)練功能，提升訓(xùn)練效能，美軍在武器壽命中期延長(zhǎng)和技術(shù)升級(jí)等階段，以裝備結(jié)構(gòu)完整、功能完備和使用安全為前提，采用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)、人工智能技術(shù)和綜合評(píng)估技術(shù)等，實(shí)施技術(shù)改造，在武器裝備上構(gòu)建“嵌入式”訓(xùn)練功能。具有代表性的有美國(guó)國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)實(shí)施的MlA2SEP坦克嵌入式訓(xùn)練技術(shù)研究項(xiàng)目、M2A3步兵戰(zhàn)車嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)、附加型坦克與裝甲指揮車乘員訓(xùn)練模擬器和“斯特瑞克”戰(zhàn)車嵌入式訓(xùn)練計(jì)劃等。以嵌入式計(jì)算機(jī)作為核心控制部件，訓(xùn)練裝置采用分布式結(jié)構(gòu)，通過(guò)車內(nèi)總線與裝備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，完成訓(xùn)練信息的采集和虛擬信號(hào)的注入。通過(guò)對(duì)裝備相關(guān)部件進(jìn)行仿真建模，將實(shí)體模型和功能模型融為一體，可在真實(shí)裝備內(nèi)進(jìn)行合成戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的模擬訓(xùn)練。其特點(diǎn)是研制周期短、風(fēng)險(xiǎn)低、價(jià)格便宜，適合在老式裝備上實(shí)施快速、便捷的嵌入式訓(xùn)練。

（3）美國(guó)空軍的嵌入式訓(xùn)練技術(shù)的應(yīng)用研究。美國(guó)空軍對(duì)嵌入式訓(xùn)練技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代，最先應(yīng)用于防空指揮中心的嵌入式訓(xùn)練，之后逐步應(yīng)用在防空、指揮控制、飛行和電子戰(zhàn)等多個(gè)訓(xùn)練領(lǐng)域。主要包含面向雷達(dá)探測(cè)群的仿真、面向基于防空部隊(duì)的仿真、針對(duì)空軍部隊(duì)（包括飛行員、截?fù)羧藛T、空軍基地人員和空中交通管制人員的訓(xùn)練等）的仿真、空中電子對(duì)抗的仿真?？哲姼鞑块T(mén)的技術(shù)人員將根據(jù)仿真訓(xùn)練的實(shí)際需求把所需要的訓(xùn)練內(nèi)容與相應(yīng)功能“嵌入”進(jìn)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)里面去。

（4）其他國(guó)家的嵌入式訓(xùn)練技術(shù)的應(yīng)用研究。20世紀(jì)90年代中期，荷蘭NLR公司和DutchSpace公司參與實(shí)施歐洲長(zhǎng)期戰(zhàn)略防御計(jì)劃過(guò)程中，對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)嵌入式訓(xùn)練的可行性進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套F—16MLU飛行模擬器上的基于軟件的嵌入式訓(xùn)練模塊。2003年6月，NLR、DutchSpace和荷蘭皇家空軍聯(lián)合開(kāi)發(fā)了嵌入式訓(xùn)練驗(yàn)證系統(tǒng)，可安裝在F—16戰(zhàn)斗機(jī)上，在飛行過(guò)程中驗(yàn)證嵌入式訓(xùn)練能力。

3.3 嵌入式仿真訓(xùn)練的發(fā)展方向

（1）向綜合一體化方向發(fā)展。隨著高新技術(shù)在武器裝備中的應(yīng)用，武器裝備逐步向系統(tǒng)化和集成化方向發(fā)展。新型裝備的嵌入式訓(xùn)練不再以裝備的操作使用訓(xùn)練為主，而應(yīng)立足于多武器平臺(tái)的聯(lián)合訓(xùn)練，從而進(jìn)一步提高訓(xùn)練效果，最大化發(fā)揮武器裝備效能。因此，嵌入式訓(xùn)練技術(shù)必須在訓(xùn)練整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化上有所突破，保證各訓(xùn)練系統(tǒng)的功能配套和性能匹配，向裝備的作戰(zhàn)、維修和保障綜合一體化方向發(fā)展。

（2）向系列化、通用化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。為節(jié)約經(jīng)費(fèi)，提高嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的可靠性、維修性和保障性，適應(yīng)武器裝備系列化和模塊化的趨勢(shì)，需要制定統(tǒng)一的訓(xùn)練系統(tǒng)軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)通用體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“一型多變”的目標(biāo)，推動(dòng)嵌入式訓(xùn)練技術(shù)逐步向可移植、易升級(jí)和通用化方向發(fā)展。

（3）向智能化方向發(fā)展。評(píng)估和反饋功能對(duì)于訓(xùn)練分析、成績(jī)?cè)u(píng)定和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)具有重要意義，對(duì)提高受訓(xùn)者技能有極大幫助。目前嵌入式仿真訓(xùn)練的反饋和評(píng)估功能還不完善，在一定程度上制約了訓(xùn)練效果的提升。以信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以多傳感器信息融合為手段，構(gòu)造訓(xùn)練狀態(tài)空間模型，以復(fù)雜系統(tǒng)理論和建模技術(shù)為指導(dǎo)，分析訓(xùn)練任務(wù)，建立評(píng)判準(zhǔn)則，以人工智能技術(shù)和評(píng)估技術(shù)構(gòu)建合理、高效、快速和準(zhǔn)確的評(píng)估體系，提高訓(xùn)練反饋的自動(dòng)化和評(píng)估的智能化已成為重要發(fā)展趨勢(shì)。

（4）向多兵種協(xié)同訓(xùn)練及諸軍種聯(lián)合訓(xùn)練方向發(fā)展。未來(lái)的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)是體系與體系的對(duì)抗，新裝備形成戰(zhàn)斗力，不再是單個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的疊加，而是依靠多軍、兵種聯(lián)合一體化訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)整體戰(zhàn)斗力的提高，軍、兵種間的聯(lián)合訓(xùn)練變得越來(lái)越重要?；趩我槐N和單一功能的嵌入式訓(xùn)練技術(shù)已不能滿足信息化戰(zhàn)爭(zhēng)聯(lián)合作戰(zhàn)訓(xùn)練的要求，嵌入式訓(xùn)練技術(shù)將以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等為基礎(chǔ)，逐步向多軍、兵種聯(lián)合協(xié)同作戰(zhàn)訓(xùn)練方向發(fā)展。

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