基于信息系統(tǒng)的炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊 軍

（解放軍炮兵學(xué)院，安徽 合肥 230031）

炮兵指揮信息系統(tǒng)是炮兵部隊(duì)實(shí)施作戰(zhàn)指揮的主要手段，其運(yùn)用水平?jīng)Q定著基于信息系統(tǒng)的炮兵體系作戰(zhàn)能力的生成。目前，受傳統(tǒng)訓(xùn)練思想的影響，炮兵指揮信息系統(tǒng)的運(yùn)用還存在諸多問題，缺少可以有效組織炮兵部隊(duì)基于指揮信息系統(tǒng)訓(xùn)練行之有效的手段。因此，研制開發(fā)一套基于信息系統(tǒng)的炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)對于提升炮兵指揮信息系統(tǒng)運(yùn)用水平、提升炮兵作戰(zhàn)能力具有重要意義?；谛畔⑾到y(tǒng)的炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)（以下簡稱仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)），就是針對當(dāng)前炮兵指揮信息系統(tǒng)，以導(dǎo)調(diào)控制為核心，集作戰(zhàn)仿真與訓(xùn)練評估等功能于一體，從而實(shí)現(xiàn)對炮兵訓(xùn)練全過程的實(shí)時調(diào)控和準(zhǔn)確評估。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練導(dǎo)調(diào)活動流程分析

導(dǎo)調(diào)活動是導(dǎo)調(diào)人員為達(dá)成一定的作戰(zhàn)指揮訓(xùn)練目的，對參訓(xùn)人員訓(xùn)練行為的組織領(lǐng)導(dǎo)活動，又是導(dǎo)調(diào)人員履行職責(zé)，行使導(dǎo)演、調(diào)理職權(quán)的過程[2]。導(dǎo)調(diào)活動是導(dǎo)調(diào)內(nèi)容在過程、程序和方法上的具體體現(xiàn)，同時也是分析導(dǎo)調(diào)功能需求和進(jìn)行導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練導(dǎo)調(diào)活動主要包括導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備、導(dǎo)調(diào)實(shí)施和評估總結(jié)三個階段。

導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備是指在炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練開始前，導(dǎo)調(diào)人員為確保炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練高效有序進(jìn)行，完成預(yù)期訓(xùn)練目的而進(jìn)行的一系列準(zhǔn)備工作。導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備階段是整個導(dǎo)調(diào)活動的基礎(chǔ)，主要包括確定炮兵訓(xùn)練課目，設(shè)定訓(xùn)練內(nèi)容，并對訓(xùn)練內(nèi)容反復(fù)進(jìn)行推敲，最終生成切實(shí)可行的訓(xùn)練方案。

導(dǎo)調(diào)實(shí)施主要是指在炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練過程中，導(dǎo)調(diào)人員為訓(xùn)練炮兵作戰(zhàn)能力，對整個作戰(zhàn)訓(xùn)練過程實(shí)施的導(dǎo)調(diào)控制活動。在該階段，導(dǎo)調(diào)人員應(yīng)站在全局的高度，收集、分析炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練的相關(guān)信息，進(jìn)行階段性評估，根據(jù)訓(xùn)練情況，實(shí)時進(jìn)行導(dǎo)調(diào)控制。

評估總結(jié)主要是在炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練結(jié)束后，導(dǎo)調(diào)人員匯總整個訓(xùn)練過程的評估數(shù)據(jù)，對參訓(xùn)部隊(duì)“偵、打、指、評”等環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合評估，給出評估結(jié)果并進(jìn)行講評總結(jié)。

1.2 系統(tǒng)功能需求

針對信息化條件下炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練特點(diǎn)，本文考慮當(dāng)前基于信息系統(tǒng)訓(xùn)練存在的不足，結(jié)合上述對炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練導(dǎo)調(diào)活動流程的分析，充分借鑒國內(nèi)外先進(jìn)導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)的功能，從實(shí)際需求和技術(shù)方面分析仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)整體上應(yīng)具備以下功能：

1）完善的導(dǎo)調(diào)控制功能。指的是能夠通過人機(jī)交互的形式，實(shí)時對訓(xùn)練過程進(jìn)行干預(yù)和調(diào)整，引導(dǎo)訓(xùn)練進(jìn)程，達(dá)到預(yù)定訓(xùn)練目的。主要包括文書擬制、信息傳輸、態(tài)勢標(biāo)繪、文電管理、數(shù)據(jù)計(jì)算等。

2）逼真的作戰(zhàn)仿真功能。模擬顯示戰(zhàn)場三維數(shù)字影像，影像具有大范圍和廣泛的觀察視角；實(shí)時生成戰(zhàn)場地理環(huán)境；仿真炮兵作戰(zhàn)行動全過程，使參訓(xùn)人員能夠在近似逼真的條件下完成訓(xùn)練課目。

3）科學(xué)的訓(xùn)練評估功能。能夠綜合整個訓(xùn)練過程的訓(xùn)練情況，按照相關(guān)評估要求，對參訓(xùn)單位的整體訓(xùn)練水平進(jìn)行綜合評估。

2 系統(tǒng)組成

根據(jù)以上對仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)的功能需求分析，合理設(shè)置各組成部分的功能。該仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)主要可以劃分為三個席位，即導(dǎo)控席、視景席以及模型機(jī)。

導(dǎo)控席是該仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)的核心，整個仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)的主要功能都集中在導(dǎo)控席上。因此，導(dǎo)控席在實(shí)施導(dǎo)調(diào)活動中占主導(dǎo)地位。該席位可完成構(gòu)設(shè)訓(xùn)練初始態(tài)勢、傳輸導(dǎo)調(diào)信息和命令、控制訓(xùn)練進(jìn)程和進(jìn)行評估等功能。

視景席主要通過導(dǎo)控席和模型機(jī)進(jìn)行信息驅(qū)動，顯示三維虛擬場景，可以給參訓(xùn)人員提供近似逼真的戰(zhàn)場環(huán)境。

模型機(jī)在仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)中起到紐帶的作用，主要完成數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能（具體涵義見下文）。

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)應(yīng)注重將系統(tǒng)功能進(jìn)行有序整合，符合結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想，做到模塊之間內(nèi)聚度大、耦合度小。對系統(tǒng)進(jìn)行功能模塊設(shè)計(jì)，其基本思路就是把系統(tǒng)的功能需求分配給軟件的結(jié)構(gòu)，形成功能模塊結(jié)構(gòu)圖。仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)主要由六大模塊組成，分別是導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備模塊、導(dǎo)調(diào)控制模塊、模型計(jì)算模塊、視景仿真模塊、信息存儲模塊和訓(xùn)練評測模塊。如圖1所示。

圖1 仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)

1）導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備模塊?？茖W(xué)合理的導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備工作是完成整個導(dǎo)調(diào)活動的前提和基礎(chǔ)。導(dǎo)調(diào)模塊可以新增或讀取已存儲的作戰(zhàn)訓(xùn)練方案，并對作戰(zhàn)訓(xùn)練方案相關(guān)信息進(jìn)行完善；設(shè)置各席位IP地址；規(guī)定作戰(zhàn)編成和編組。在此基礎(chǔ)上，為保證整個導(dǎo)調(diào)活動具有統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，避免仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)與炮兵指揮信息系統(tǒng)之間時間的不統(tǒng)一等問題，不利于導(dǎo)調(diào)與訓(xùn)練步調(diào)一致，導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備模塊具備了系統(tǒng)對時功能。有了統(tǒng)一的時鐘，就為整個導(dǎo)調(diào)活動提供了時間基點(diǎn)。

2）導(dǎo)調(diào)控制模塊。導(dǎo)調(diào)控制是整個導(dǎo)調(diào)活動的中心。導(dǎo)調(diào)人員依據(jù)初始作戰(zhàn)想定、感知的戰(zhàn)場態(tài)勢和訓(xùn)練進(jìn)展情況,通過導(dǎo)調(diào)控制模塊對訓(xùn)練過程實(shí)施導(dǎo)調(diào)控制。導(dǎo)調(diào)模塊包括環(huán)境導(dǎo)調(diào)、文件導(dǎo)調(diào)和導(dǎo)調(diào)命令三個子模塊。一是環(huán)境導(dǎo)調(diào)。主要是指對當(dāng)前作戰(zhàn)環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，包括指發(fā)布?xì)庀笸▓?bào)、改變戰(zhàn)場自然環(huán)境等。二是文件導(dǎo)調(diào)。主要包括傳輸導(dǎo)調(diào)文書和傳輸態(tài)勢圖。導(dǎo)調(diào)文書采用人機(jī)交互方式輸入，由計(jì)算機(jī)根據(jù)該文書所套用的模版格式自動排版，生成導(dǎo)調(diào)文書；態(tài)勢圖是以軍事地理信息平臺為依托，完成導(dǎo)調(diào)態(tài)勢、紅方態(tài)勢以及藍(lán)方態(tài)勢的聯(lián)動標(biāo)繪。三是命令導(dǎo)調(diào)。采用自由報(bào)文的形式，對戰(zhàn)場態(tài)勢、作戰(zhàn)行動、仿真運(yùn)行進(jìn)行自由調(diào)控。

3）模型計(jì)算模塊。模型機(jī)的主要功能都是由該模塊完成的。數(shù)據(jù)計(jì)算是指在數(shù)據(jù)管理和通信的支撐下完成射擊指揮、戰(zhàn)術(shù)指揮、偵察測地、結(jié)果統(tǒng)計(jì)、計(jì)算炸點(diǎn)、計(jì)算毀傷程度等計(jì)算。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換主要是將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動視景席顯示場景變化的信息。

4）視景仿真模塊。三維戰(zhàn)場視景仿真模塊允許指揮人員和導(dǎo)演人員深入戰(zhàn)場內(nèi)部對戰(zhàn)場的局部進(jìn)行細(xì)致入微的查看,以增強(qiáng)直觀感受,使訓(xùn)練更具有真實(shí)感和沉浸感。該模塊以MultiGen Creator三維建模軟件和MultiGen Vega三維仿真軟件為主要開發(fā)工具，模擬戰(zhàn)場環(huán)境、態(tài)勢變化、作戰(zhàn)行動、射擊過程。同時對炮兵常見目標(biāo)的不同毀傷狀態(tài)進(jìn)行了建模，根據(jù)目標(biāo)的毀傷程度，模擬出逼真的毀傷狀態(tài)。

5）信息存儲模塊。采用 MicroSoft公司的 SQL Server2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在串口通信協(xié)議的支持下，對炮兵訓(xùn)練過程中的各種訓(xùn)練信息進(jìn)行存儲，并按照類別區(qū)分和存儲格式轉(zhuǎn)換成評估數(shù)據(jù)。存儲的信息主要包括：各種作戰(zhàn)文書、射擊口令、自由報(bào)文等信息。

6）訓(xùn)練評測模塊。依據(jù)新一輪《陸軍部隊(duì)訓(xùn)練與考核大綱》的要求，系統(tǒng)地構(gòu)建炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練評估指標(biāo)，建立科學(xué)合理的評估模型，從數(shù)據(jù)庫中讀取評估數(shù)據(jù)，從情報(bào)偵察、指揮控制、火力打擊、快速機(jī)動、綜合保障、整體防護(hù)等六種能力對炮兵作戰(zhàn)能力進(jìn)行綜合評估。

4 系統(tǒng)信息流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的信息流程是系統(tǒng)工作的主線程。弄清仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)的信息流程對于系統(tǒng)開發(fā)和軟件編寫具有十分重要的作用。圖2為仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)信息流程圖。

圖2 仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)信息流程圖

圖2中標(biāo)號的具體涵義如表1所示。

表1 標(biāo)號涵義表

從圖②中可以看出，導(dǎo)調(diào)信息主要分成初始導(dǎo)調(diào)信息和過程導(dǎo)調(diào)信息兩種，分別由導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備模塊和導(dǎo)調(diào)控制模塊確定，傳輸至指揮信息系統(tǒng)。其中初始導(dǎo)調(diào)信息主要是指基本的企圖方案和想定；過程導(dǎo)調(diào)信息主要是指在炮兵訓(xùn)練過程中，導(dǎo)調(diào)人員對訓(xùn)練過程實(shí)施調(diào)控的信息。

場景驅(qū)動信息主要是由初始態(tài)勢信息、態(tài)勢變化信息和指揮控制信息三種信息經(jīng)模型機(jī)處理轉(zhuǎn)換而成，驅(qū)動視景席顯示三維場景。其中初始態(tài)勢信息由導(dǎo)調(diào)準(zhǔn)備模塊確定，態(tài)勢變化信息由導(dǎo)調(diào)控制模塊確定。指揮控制信息主要是指在作戰(zhàn)訓(xùn)練過程中，由指揮信息系統(tǒng)確定的戰(zhàn)術(shù)指揮和射擊指揮等信息，這些信息傳輸至模型機(jī)，經(jīng)計(jì)算后確定行軍路線、炸點(diǎn)位置、目標(biāo)毀傷程度等信息，并傳輸至視景仿真模塊，驅(qū)動視景席顯示參訓(xùn)單位的戰(zhàn)術(shù)行動和射擊效果。

訓(xùn)練情況信息由指揮信息系統(tǒng)傳輸至信息存儲模塊，該信息存入數(shù)據(jù)庫后轉(zhuǎn)換成綜合評估數(shù)據(jù)；訓(xùn)練評測模塊從數(shù)據(jù)庫讀取綜合評估數(shù)據(jù)，根據(jù)評估模型，對炮兵作戰(zhàn)能力進(jìn)行評估。

5 結(jié)束語

本文仿真導(dǎo)調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足當(dāng)前炮兵基于信息系統(tǒng)開展訓(xùn)練的需要，能夠?qū)崿F(xiàn)對炮兵作戰(zhàn)訓(xùn)練的靈活導(dǎo)調(diào)，模擬仿真作戰(zhàn)訓(xùn)練的全過程，科學(xué)評估訓(xùn)練水平。同時適應(yīng)于不同型號的指揮信息系統(tǒng)，對提升炮兵部隊(duì)基于信息系統(tǒng)訓(xùn)練水平具有重要意義。目前，正在和某型號炮兵指揮訓(xùn)練模擬系統(tǒng)進(jìn)行集成運(yùn)用，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。

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