陸航合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

趙 琳

(中國電子科學(xué)研究院綜電部，北京 100041)

陸航合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

趙 琳

(中國電子科學(xué)研究院綜電部，北京 100041)

提出了一套陸航指揮合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)構(gòu)架，可支持陸軍師旅級指揮所和陸航團指揮員、參謀進行合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練，并可接入陸航直升機模擬器訓(xùn)練飛行員操作能力。通過典型作戰(zhàn)樣式描述，展示了該訓(xùn)練系統(tǒng)的應(yīng)用流程。

陸航指揮所;合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練;仿真系統(tǒng)

陸航以軍用直升機等高技術(shù)裝備為主要作戰(zhàn)平臺，具有行動隱蔽、飛行高度靈活、作戰(zhàn)地域廣、機動性強、部署方便等特點和優(yōu)勢，是信息化條件下陸軍合同作戰(zhàn)不可或缺的重要力量。陸航部隊可協(xié)同陸軍其他兵種作戰(zhàn)或單獨遂行戰(zhàn)斗任務(wù)，其參與的戰(zhàn)斗情況復(fù)雜，需要陸軍指揮人員根據(jù)各種任務(wù)、氣象、地形等條件和信息，作出及時有效的決策，快速完成陸航作戰(zhàn)指揮。

非作戰(zhàn)時，使用作戰(zhàn)指揮訓(xùn)練仿真系統(tǒng)提升陸航指揮員合同作戰(zhàn)指揮能力，是一種較為有效的方法，但目前的訓(xùn)練仿真系統(tǒng)多為訓(xùn)練單兵操作能力的飛行模擬器，不支持陸航指揮員的戰(zhàn)術(shù)指揮訓(xùn)練，為滿足陸航指揮參謀人員進行合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的需求，文中構(gòu)建了一套陸航合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)，簡稱“陸航訓(xùn)練系統(tǒng)”。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

陸航訓(xùn)練系統(tǒng)的重點訓(xùn)練對象是陸軍師旅指揮所、陸航團指揮所的指揮員和參謀，也可接入飛行模擬駕駛艙同時訓(xùn)練陸航直升機飛行員。該系統(tǒng)訓(xùn)練的任務(wù)和目的是提升陸航指揮人員合同作戰(zhàn)時的戰(zhàn)術(shù)決策及指揮能力，以及飛行員的作戰(zhàn)能力。

1.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計系統(tǒng)功能時考慮了以下因素:

(1)訓(xùn)練對象:陸軍師指揮所、陸航團的指揮員和參謀、陸航直升機駕駛員。

(2)陸軍合同作戰(zhàn)兵種:陸航兵、裝甲兵、炮兵、防空兵、工程兵等。

(3)戰(zhàn)術(shù)級訓(xùn)練實體規(guī)模:師、旅、團、營、連、排、大隊等。

(4)仿真訓(xùn)練功能特點:仿真運行控制、訓(xùn)練回放和訓(xùn)練結(jié)果評估等。

(5)其他因素:地形氣象、武器裝備、障礙設(shè)施等。

綜合上述因素，陸航訓(xùn)練系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

(1)指揮員訓(xùn)練操作:直接面向指揮機構(gòu)受訓(xùn)學(xué)員的功能項，支持學(xué)員開展態(tài)勢標繪、情報綜合、信息共享、文書擬制、作戰(zhàn)指揮、文電收發(fā)、業(yè)務(wù)計算、輔助決策功能的訓(xùn)練。

(2)飛行員訓(xùn)練操作:面向受訓(xùn)直升機飛行員的功能項，集成在飛行模擬器中，從視覺、聽覺、觸覺等感官角度仿真為飛行員構(gòu)建逼真的駕駛環(huán)境［2］。

(3)模型模擬:提供陸航訓(xùn)練系統(tǒng)對各類模型的模擬能力。實體模擬是對作戰(zhàn)部隊、指揮所、設(shè)施等的模擬，模型經(jīng)過實例化能直接響應(yīng)受訓(xùn)人員的作戰(zhàn)指令;行動模擬是對作戰(zhàn)部隊行動的模擬，包括指揮、機動、進攻及保障等類型;氣象地形模擬重點從大氣、水文、氣象、高程、地貌等方面進行建模，以體現(xiàn)環(huán)境對作戰(zhàn)的影響。

(4)訓(xùn)練評估:覆蓋從數(shù)據(jù)記錄、訓(xùn)練情況回放到分析評估結(jié)果的全過程，實現(xiàn)了導(dǎo)演分析學(xué)員指揮能力、評判學(xué)員受訓(xùn)情況的要求。

圖1 陸航訓(xùn)練系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

如圖2所示在功能結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上建立陸航訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)分3層，最底層是數(shù)據(jù)層、中層為服務(wù)層、頂層是應(yīng)用層。

圖2 陸航訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)

(1)數(shù)據(jù)層。提供了陸航訓(xùn)練系統(tǒng)所需的全部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括通用的地理信息類數(shù)據(jù)、前期的想定規(guī)劃類數(shù)據(jù)和用戶文電類數(shù)據(jù)、訓(xùn)練過程中產(chǎn)生的態(tài)勢類和計劃類數(shù)據(jù)、與模型計算相關(guān)的模型類數(shù)據(jù)、訓(xùn)練結(jié)束后支持評判分析的評估類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)層為中間的服務(wù)層提供大量有效的數(shù)據(jù)支撐。

(2)服務(wù)層。提供了陸航訓(xùn)練系統(tǒng)所需基礎(chǔ)功能和服務(wù)，包括通信服務(wù)、地圖服務(wù)、文電服務(wù)和模型服務(wù)，其中通信服務(wù)和地圖服務(wù)使用最廣。服務(wù)層是承上啟下的中間層，在底層數(shù)據(jù)支持的基礎(chǔ)上實現(xiàn)應(yīng)用層所需的各項功能。

(3)應(yīng)用層。提供了陸航訓(xùn)練系統(tǒng)所需的各項應(yīng)用功能，這些功能按照業(yè)務(wù)需求分類，通過友好的人機界面展現(xiàn)給使用者，支持指揮人員訓(xùn)練使用。用戶可根據(jù)需要不斷擴展該應(yīng)用層功能，并可在該層上增加業(yè)務(wù)層，來進一步細化陸航指揮的業(yè)務(wù)功能分類。

1.3 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于陸航訓(xùn)練系統(tǒng)的功能組成和系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計情況，提出系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

陸航訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計為3個子系統(tǒng)，即導(dǎo)調(diào)控制和評估子系統(tǒng)、模型模擬子系統(tǒng)和多級訓(xùn)練子系統(tǒng)。子系統(tǒng)外部的信息交互通過兩種方式實現(xiàn):一是基于網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，二是數(shù)據(jù)庫共享。各子系統(tǒng)內(nèi)部通過網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，與外部的數(shù)據(jù)交互統(tǒng)一通過服務(wù)器中轉(zhuǎn)處理，使子系統(tǒng)內(nèi)部各席位對外透明。

(1)導(dǎo)調(diào)控制和評估子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)支持想定規(guī)劃、訓(xùn)練狀態(tài)控制、訓(xùn)練過程干預(yù)、訓(xùn)練結(jié)果評估等功能操作，由想定制作席、各類導(dǎo)演席、系統(tǒng)配置席和服務(wù)器組成。子系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)庫集成在導(dǎo)演服務(wù)器上，包括想定庫、裝備庫、態(tài)勢庫、文電庫和用戶信息庫。

該子系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的關(guān)系。發(fā)送初始化、同步、運行、停止等命令，控制其它子系統(tǒng)的狀態(tài);系統(tǒng)運行中收集處理模型模擬子系統(tǒng)上報的真實態(tài)勢，收集多級訓(xùn)練子系統(tǒng)上報的情報、態(tài)勢、文電等信息，并根據(jù)作戰(zhàn)情況發(fā)送干預(yù)指令，控制模型模擬子系統(tǒng)實體模型的數(shù)量和狀態(tài)變化，達到調(diào)整學(xué)員訓(xùn)練任務(wù)的目的。

圖3 陸航訓(xùn)練組成結(jié)構(gòu)

(2)模型模擬子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)集中了所有模型的計算功能和信息交互功能，是陸航訓(xùn)練系統(tǒng)的運算核心，提供了虛擬戰(zhàn)場的作戰(zhàn)實體模擬、作戰(zhàn)過程模擬和環(huán)境模擬的能力。

模擬作戰(zhàn)實體類型包括，陸軍師級指揮所和陸航團實體、陸軍合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練各兵種部隊和裝備實體、工程設(shè)施等實體。

模擬作戰(zhàn)過程包括，指揮、機動、攻擊和保障等過程。指揮過程，模擬部隊編成編組關(guān)系調(diào)整變化的過程;機動過程，模擬部隊執(zhí)行機動、跟進等行動情況;攻擊過程，模擬陸航執(zhí)行對地突擊任務(wù)，地面陸軍各兵種執(zhí)行攻擊、伏擊、防御等作戰(zhàn)過程;保障過程，模擬陸航執(zhí)行空地情報偵查任務(wù)，地面陸軍各兵種執(zhí)行工程修筑、后勤補給、道路運輸?shù)茸鲬?zhàn)過程。

模擬的環(huán)境特性包括氣象環(huán)境和地理環(huán)境。氣象環(huán)境重點模擬了不同天氣特征下風(fēng)力、能見度、濕度等指標的變化情況;地理環(huán)境，基于陸航作戰(zhàn)的特點，對地形地貌進行模擬。

該子系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)的關(guān)系。加載導(dǎo)調(diào)控制和評估子系統(tǒng)的想定規(guī)劃數(shù)據(jù)，初始化各類模型實體;接收導(dǎo)調(diào)控制和評估子系統(tǒng)的導(dǎo)調(diào)控制命令，控制模型服務(wù)器的啟停;運行過程中，響應(yīng)多級訓(xùn)練子系統(tǒng)的指揮控制命令，執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，反饋結(jié)果，同時向?qū)д{(diào)控制和評估子系統(tǒng)報告實體真實態(tài)勢信息。

(3)多級訓(xùn)練子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)直接面向受訓(xùn)人員，以人機交互界面操作為主。多級訓(xùn)練能夠支持陸軍師指揮所、陸航指揮所、陸航飛行多級別人員的訓(xùn)練。受訓(xùn)層次的設(shè)置可根據(jù)訓(xùn)練任務(wù)、訓(xùn)練對象的不同進行調(diào)整，一般以訓(xùn)練陸航指揮員為主，需要訓(xùn)練飛行員時接入飛行模擬艙，或由模型模擬子系統(tǒng)的直升機模型實體支持訓(xùn)練。受訓(xùn)指揮所的數(shù)量、受訓(xùn)席位的數(shù)量，以及模擬艙的數(shù)據(jù)均可根據(jù)訓(xùn)練的規(guī)模動態(tài)調(diào)整。受訓(xùn)指揮所的服務(wù)器上部署了計劃庫和態(tài)勢庫，支持學(xué)員編制作戰(zhàn)文書、處理情報和態(tài)勢信息。

該子系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)的關(guān)系。接收導(dǎo)調(diào)控制和評估子系統(tǒng)的想定規(guī)劃數(shù)據(jù)，初始化兵力編成、任務(wù)、已知情報等信息;向?qū)д{(diào)控制和評估子系統(tǒng)傳輸文電、上報計劃，接收導(dǎo)調(diào)指令;與模型模擬子系統(tǒng)中對應(yīng)受訓(xùn)指揮所、受訓(xùn)飛行模擬器的模型實體交互狀態(tài)數(shù)據(jù)和指揮命令，從而獲取自身的狀態(tài)變化信息，并控制所屬兵力的行為動作。

1.4 關(guān)鍵技術(shù)

在陸航訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計過程中引入了多項關(guān)鍵技術(shù)，合理應(yīng)用這些技術(shù)對系統(tǒng)的成功構(gòu)建至關(guān)重要。

(1)想定規(guī)劃技術(shù)。系統(tǒng)中想定規(guī)劃技術(shù)的特點是，提供想定數(shù)據(jù)分類編輯、存儲功能，以及人機界面操作圖上規(guī)劃功能，且能夠基于系統(tǒng)模型組件化的特點編輯和加載模型部件，進行實體類的組裝或拆分，在想定中實例化實體類，實現(xiàn)一次編輯多次使用。

(2)基于組建化的模型模擬技術(shù)。各模型實體類由以下組件類組裝形成:裝備類、環(huán)境類、認知類、毀傷類、編隊類。裝備類是對實體類的各功能組成部件進行模擬，分為平臺類、通信類、傳感器類、數(shù)據(jù)處理類、武器系統(tǒng)類和彈藥類，經(jīng)過擴展可生成具體的裝備類型;行為認知類提供對實體消息、行為的模擬;毀傷類模擬了武器系統(tǒng)、彈藥的殺傷能力;編隊類可擴展生成地面編隊類和空中編隊類;環(huán)境類分為氣象類、地形類等。

(3)訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)。系統(tǒng)整體為分布式結(jié)構(gòu)，各子系統(tǒng)內(nèi)部多為集中式結(jié)構(gòu)，子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互通過接入同一通信總線實現(xiàn)，子系統(tǒng)內(nèi)部利用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并基于通信服務(wù)實現(xiàn)信息傳遞。多級訓(xùn)練子系統(tǒng)由多個受訓(xùn)單元組成，受訓(xùn)單元內(nèi)部按照C/S結(jié)構(gòu)建立。受訓(xùn)單元的服務(wù)器接入訓(xùn)練系統(tǒng)的通信總線，處理、存儲內(nèi)外傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、完成各類復(fù)雜計算，客戶端受訓(xùn)席位提供戰(zhàn)術(shù)指揮操作界面，提供編制文書、情報操作、態(tài)勢顯示、指令下達、戰(zhàn)術(shù)計算等業(yè)務(wù)領(lǐng)域功能。導(dǎo)調(diào)控制和評估子系統(tǒng)由一個單元組成，單元內(nèi)部也為C/S結(jié)構(gòu)。服務(wù)器負責(zé)對外交互完成數(shù)據(jù)存儲，客戶端導(dǎo)演席提供界面操作能力，完成想定制作、導(dǎo)調(diào)控制、訓(xùn)練監(jiān)控、分析評判等功能。

(4)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)。陸航訓(xùn)練系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互主要基于通信服務(wù)實現(xiàn)。通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)具備以下技術(shù):無中心的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境技術(shù);可配置的虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù);跨平臺的信息傳遞技術(shù)。

2 系統(tǒng)應(yīng)用案例

2.1 想定作戰(zhàn)背景設(shè)置

現(xiàn)以紅方地面部隊偵查并打擊藍方地面防御部隊為背景設(shè)置想定。紅方陸軍數(shù)字化師下設(shè)X個陸航團、X個裝甲合成旅，陸航團下設(shè)X個陸航大隊，陸航大隊所屬多架攻擊直升機和偵察直升機，裝甲合成旅下設(shè)X個裝甲營，X個地炮營，營由多個戰(zhàn)斗車輛突擊連、火炮連組成。藍方機步旅下設(shè)X個營，每個營由X個裝甲連組成。

紅方前期已知情報，在A地附近頻繁截獲某頻段通信信號，疑似敵方指揮機構(gòu)所在地，在A地附近的B號公路上頻繁發(fā)現(xiàn)連或以上規(guī)模的裝甲車輛活動，疑似附近有一定規(guī)模的防御之敵。

上級任務(wù)，對A地區(qū)進行空地偵察，明確敵目標種類、規(guī)模和方位，組織火力殲滅該地之敵。

訓(xùn)練目的，對陸軍師、陸航團指揮所指揮員和參謀的戰(zhàn)術(shù)指揮作戰(zhàn)能力進行訓(xùn)練，同時訓(xùn)練陸航飛行員的作戰(zhàn)能力。紅方將師指揮所、陸航團指揮所設(shè)為受訓(xùn)單元，師指揮所配置指揮員席、情報參謀席、通信參謀席、作戰(zhàn)參謀席等，陸航團指揮所配置指揮員席、情報/通信參謀席、作戰(zhàn)參謀席，學(xué)員扮演各席位的角色參與訓(xùn)練;藍方導(dǎo)演扮演藍方部隊最高指揮官，配合紅方進行對抗訓(xùn)練。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用流程和用戶操作

(1)空地偵察過程?；陉懞接?xùn)練系統(tǒng)，紅方師指揮所可獲取已知情報和上級任務(wù)要求，根據(jù)此信息，師指情報參謀使用作戰(zhàn)計劃功能制定包含偵察任務(wù)在內(nèi)的戰(zhàn)斗保障計劃，并形成相關(guān)文書。按照自動化的業(yè)務(wù)處理流程，情報參謀提交文書，其指揮員完成文書簽署，上級機構(gòu)完成文書批準，通過文電功能下發(fā)給所屬陸航團指揮所［1］。

陸航團指揮所收到計劃文書后，作戰(zhàn)參謀使用系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮功能、戰(zhàn)術(shù)計算功能、態(tài)勢標繪等功能計算、規(guī)劃出偵察航線，由指揮員確認批準后下達偵察命令，通過底層通信平臺發(fā)送給陸航大隊的偵察直升機模型或模型對應(yīng)的模擬艙服務(wù)器，模型根據(jù)命令的航線設(shè)置情況飛行到指定地區(qū)上空偵察敵兵力和部署情況。

模擬艙服務(wù)器收到指揮所命令后，傳遞給指定的飛行模擬艙，受訓(xùn)駕駛員根據(jù)收到的信息操作模擬艙設(shè)備，操作動作被轉(zhuǎn)換為控制直升機模型的指令，通過模擬艙服務(wù)器傳遞給模型模擬系統(tǒng)的直升機實體，控制實體執(zhí)行偵察任務(wù)并反饋實體狀態(tài)。駕駛員在模擬飛行過程中，偵察發(fā)現(xiàn)敵方裝甲集群目標所在地，立刻通過模擬艙服務(wù)器上報陸航指揮所。

(2)對地突擊過程。陸航團指揮所指揮員將模型或模擬艙偵察到的目標信息通過態(tài)勢分發(fā)功能上報師指揮所，情報參謀使用情報綜合功能完成情報處理，師指揮所指揮員結(jié)合處理后的敵情信息，判斷該批目標為上級任務(wù)中A地之敵的防御部隊。師指揮所作戰(zhàn)參謀根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢和上級任務(wù)，使用作戰(zhàn)計劃功能制定作戰(zhàn)計劃，計劃經(jīng)批準后通過文電系統(tǒng)下發(fā)陸航團指揮所［1］。陸航團指揮所指揮員、作戰(zhàn)參謀接收計劃文書后，使用作戰(zhàn)指揮、態(tài)勢標繪等功能規(guī)劃任務(wù)航線，下達命令，指揮陸航大隊的武裝直升機模型或模擬艙執(zhí)行對地突擊任務(wù)。

直升機駕駛員接收命令后配合地面紅方裝甲部隊模型按航路模擬產(chǎn)生飛行航線到達指定區(qū)域上空，模擬發(fā)射攻擊武器，摧毀部分藍方裝甲目標。紅方地面裝甲兵、炮兵部隊模型在師指揮所的指揮下，模擬徹底殲滅A地之敵。

(3)返航過程。紅方陸航直升機模型配合地面火炮部隊，完成打擊后，駕駛員通過底層通信平臺發(fā)送返航請求消息，陸航團指揮所指揮員發(fā)送返航命令，直升機編隊模型模擬按航路返回原機場的過程。完成著陸模擬后陸航團指揮所指揮員向師指揮所報告機場兵力、資源變化情況。

(4)訓(xùn)練回放與評估。在訓(xùn)練過程中各導(dǎo)演可實時監(jiān)視戰(zhàn)場態(tài)勢，紅方導(dǎo)演對師制定的文書進行審批，藍方導(dǎo)演負責(zé)指揮藍方作戰(zhàn)兵力，評估導(dǎo)演在席位上選擇回放師指揮所、陸航團指揮所受訓(xùn)席的操作記錄和態(tài)勢情況，分析評判學(xué)員指揮能力，使用評估軟件對各學(xué)員的訓(xùn)練情況進行打分。

3 結(jié)束語

基于陸航訓(xùn)練發(fā)展的需要，結(jié)合對訓(xùn)練系統(tǒng)研究和開發(fā)的工作經(jīng)驗，提出了陸航訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè)的思路。文中從系統(tǒng)功能、系統(tǒng)構(gòu)架、系統(tǒng)組成到技術(shù)運用，基本完成了訓(xùn)練系統(tǒng)的整體設(shè)計思路的介紹。今后需要進一步研究我軍陸航作戰(zhàn)和訓(xùn)練的需求，完善陸航訓(xùn)練系統(tǒng)。

［1］王立強.數(shù)據(jù)鏈在陸航典型作戰(zhàn)樣式中的應(yīng)用［J］.電訊技術(shù)，2004(6):18－20.

［2］胡曉峰，司光亞，吳林，等.戰(zhàn)爭模擬引論:下［M］.北京:國防大學(xué)出版社，2009.

［3］楊劍.UHF數(shù)據(jù)鏈重要性能參數(shù)確定方法［J］.電子科技，2010，23(8):107 －108，113.

［4］徐忠富，王國玉，陳琦，等.MDA概念和技術(shù)在仿真系統(tǒng)開發(fā)中的響應(yīng)［J］.計算機仿真，2008(1):296－300.

Application and Design of an Army Aviation Combined Tactics Training Simulation System

ZHAO Lin
(Department of Integrated Electronics，China Academy of Electronics and Information Technology，Beijing 100041，China)

A simulation system framework of army aviation combined tactics training is proposed in this paper.This simulation system framework supports commanders and staff members of land army division headquarters and army aviation corps to develop combined tactics training.It can also be connected with the army aviation helicopter simulator to train airman's operation ability.Finally，by describing several battle modes，this training system application flow is shown.

army aviation command post;combined tactics training;simulation system

TP391.92;E251

A

1007－7820(2012)06－020－05

2012-03-25

趙琳(1979—)，女，工程師。研究方向:系統(tǒng)仿真。