港岸無輻射編隊(duì)指揮自動(dòng)化能力測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建研究

張 峰，斯中毅，陳志航

（1.91404部隊(duì)，秦皇島 066001；2.武漢數(shù)字工程研究所，武漢 430074）

水面艦艇編隊(duì)，是一個(gè)國家為了在一定海洋區(qū)域遂行任務(wù)而組織的，包括2艘以上水面艦艇或2個(gè)以上水面艦艇戰(zhàn)術(shù)群的兵力編成。編隊(duì)指揮自動(dòng)化能力是指現(xiàn)代海戰(zhàn)條件下，以單艦作戰(zhàn)能力為基礎(chǔ)，形成編隊(duì)內(nèi)各艦艇作戰(zhàn)能力互補(bǔ)，借助岸基指揮控制中心的支持和空中兵力的掩護(hù)，形成更有利的攻防體系，在較大范圍內(nèi)奪取與保持制空權(quán)和制海權(quán)的能力[1]。

在此，擬構(gòu)設(shè)港岸無輻射的編隊(duì)指揮自動(dòng)化能力測(cè)試系統(tǒng)，以艦載單艦和編隊(duì)指揮自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在港岸無輻射條件下，依靠通用計(jì)算機(jī)控制，通過專用接口設(shè)備與艦艇實(shí)際裝備連接，產(chǎn)生環(huán)境信息和目標(biāo)信息，驅(qū)動(dòng)艦艇實(shí)際裝備運(yùn)行，從而組成一個(gè)完整的人機(jī)回路系統(tǒng)，提供與艦艇使用環(huán)境完全一致的模擬環(huán)境，支持艦艇編隊(duì)指揮自動(dòng)化能力的測(cè)試。

1 系統(tǒng)需求

水面艦艇編隊(duì)由多艘艦艇的平臺(tái)和艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)組成。艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)包括傳感器系統(tǒng)、指揮自動(dòng)化系統(tǒng)、武器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及導(dǎo)航系統(tǒng)等。要實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的模擬對(duì)抗和仿真測(cè)試，應(yīng)該具備下列條件：①能夠依據(jù)測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試要求，生成編隊(duì)統(tǒng)一劇情，包括海洋環(huán)境和兵力；②能夠支持各艦艇實(shí)際裝備以一定兵力角色參與到仿真的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)中；③能夠驅(qū)動(dòng)艦載本艦和編隊(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)，包括產(chǎn)生目標(biāo)信息和本艦導(dǎo)航信息等；④能夠?qū)崿F(xiàn)艦艇操控仿真，按照設(shè)定的艦艇初始狀態(tài)和要求，仿真艦艇的各種機(jī)動(dòng)過程；⑤操作人員對(duì)態(tài)勢(shì)做出的各種指揮操作和武器操作能夠?qū)崟r(shí)反映到虛擬態(tài)勢(shì)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)抗攻擊模擬。

2 系統(tǒng)構(gòu)建總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及其功能

在艦船停泊于港岸條件下，利用光纖網(wǎng)或以太網(wǎng)形式，把各艦作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連，實(shí)現(xiàn)基于光纖網(wǎng)或以太網(wǎng)的模擬測(cè)試環(huán)境。在該仿真測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)、劇情系統(tǒng)、各艦艇指揮自動(dòng)化系統(tǒng)、操控模擬系統(tǒng)等互聯(lián)互動(dòng)，達(dá)到在艦載雷達(dá)關(guān)閉和數(shù)據(jù)鏈關(guān)閉等無任何輻射條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)單艦、多艦協(xié)同作戰(zhàn)條件下的編隊(duì)協(xié)同性能的測(cè)試。港岸無輻射模擬測(cè)試環(huán)境由艦艇模擬測(cè)試系統(tǒng)以及艦載實(shí)裝設(shè)備共同組成，圖1給出了其仿真測(cè)試網(wǎng)的簡(jiǎn)單示意。

圖1 港岸無輻射模擬測(cè)試環(huán)境組成Fig.1 Composition of harbor shore non radiation simulation test environment

在艦船停泊于港岸和無輻射條件下，實(shí)現(xiàn)該模擬測(cè)試系統(tǒng)，除了系統(tǒng)必須的控制系統(tǒng)、劇情系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)錄取系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)外，在參試的實(shí)際艦艇上還應(yīng)部署艦艇操控模擬系統(tǒng)、傳感器及武器模擬器、通信模擬器、導(dǎo)航模擬器和記錄軟件。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成示意如圖2所示。

圖2 港岸無輻射模擬測(cè)試環(huán)境網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.2 Environment simulation network topology of harbor shore non radiation

控制系統(tǒng)、劇情系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)錄取系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)是整個(gè)仿真系統(tǒng)的基本構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)負(fù)責(zé)制定作戰(zhàn)想定，指定各實(shí)際艦艇的參演角色，指揮虛擬兵力參與作戰(zhàn)模擬，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)武器打擊效果和平臺(tái)毀傷程度進(jìn)行評(píng)判；劇情系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收實(shí)際兵力的虛擬導(dǎo)航信息和虛擬兵力的運(yùn)動(dòng)模擬、武器攻擊過程模擬等，為仿真系統(tǒng)提供虛擬的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)；數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)錄取系統(tǒng)對(duì)劇情信息、傳感器信息、指控信息、目指信息等進(jìn)行選擇過濾、錄取解析，為對(duì)抗背景下編隊(duì)協(xié)同能力的測(cè)試提供原始數(shù)據(jù)支撐；測(cè)試系統(tǒng)依據(jù)得到的測(cè)試數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求，運(yùn)用一定的測(cè)試準(zhǔn)則和測(cè)試模型，對(duì)編隊(duì)指揮自動(dòng)化能力進(jìn)行測(cè)試[2]。

艦艇操控模擬系統(tǒng)、導(dǎo)航模擬器、傳感器及武器模擬器、通信模擬器和記錄軟件是參演艦艇部署系統(tǒng)的基本構(gòu)成。艦艇操控模擬系統(tǒng)負(fù)責(zé)參試艦船的駕駛操控和運(yùn)動(dòng)模擬，模擬駕艙操控裝置和儀表，通過接收測(cè)試人員的操縱指令，利用艦船運(yùn)動(dòng)學(xué)模型解算平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，形成虛擬位置、速度和姿態(tài)；導(dǎo)航模擬器接收艦船虛擬的運(yùn)動(dòng)信息，通過模擬GPS定位、羅經(jīng)儀等測(cè)量設(shè)備，形成虛擬導(dǎo)航信息驅(qū)動(dòng)艦船實(shí)際的指揮自動(dòng)化系統(tǒng)；傳感器模擬器接收劇情系統(tǒng)的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和導(dǎo)航模擬器的本艦導(dǎo)航信息，模擬艦載雷達(dá)、紅外、聲納等傳感設(shè)備的探測(cè)功能和性能，形成目標(biāo)信息報(bào)文驅(qū)動(dòng)艦船實(shí)際的指揮控制系統(tǒng)。

艦船指控在虛擬導(dǎo)航信息和傳感器目標(biāo)信息的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)作，測(cè)試人員在虛擬態(tài)勢(shì)下通過指揮自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)本艦武器、編隊(duì)協(xié)同等進(jìn)行指揮控制。武器模擬器接收指控輸出的本艦武器控制信息，模擬武器發(fā)射控制設(shè)備以及武器性能，實(shí)現(xiàn)武器發(fā)射，武器運(yùn)動(dòng)和對(duì)抗效果由劇情系統(tǒng)進(jìn)行模擬解算。通信模擬器通過截獲、解析編隊(duì)輸出信息并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)鏈通信內(nèi)容和格式，模擬艦載無線通信、衛(wèi)通等數(shù)據(jù)鏈功能和性能，利用仿真測(cè)試網(wǎng)絡(luò)模擬數(shù)據(jù)鏈的信息傳輸，實(shí)現(xiàn)在實(shí)際數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)靜默條件下的編隊(duì)指揮和編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)。艦上測(cè)試人員通過記錄軟件對(duì)指揮員的各類操作和指揮命令進(jìn)行記錄，結(jié)束后在作戰(zhàn)過程重演的基礎(chǔ)上恢復(fù)當(dāng)時(shí)態(tài)勢(shì)對(duì)指揮員的操作和指揮進(jìn)行評(píng)價(jià)指導(dǎo)。

2.2 角色分配方案

圖2給出了港岸無輻射模擬測(cè)試系統(tǒng)的詳細(xì)構(gòu)成和部署。圖中紅、藍(lán)兵力分配僅為示意，實(shí)際測(cè)試時(shí)由控制系統(tǒng)通過參演角色指定來完成具體的兵力分配。通過對(duì)實(shí)際艦船兵力的角色指定，可以實(shí)現(xiàn)以下3種分配方案：

（1）把實(shí)兵艦船全部指定為紅方兵力，藍(lán)方兵力由劇情系統(tǒng)模擬、控制系統(tǒng)指揮，實(shí)兵艦船以單編隊(duì)或多編隊(duì)方式參與。

（2）把實(shí)兵艦船分為2組（紅方和藍(lán)方），紅、藍(lán)雙方均由實(shí)兵艦船組成，兩組實(shí)兵艦船在虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下進(jìn)行。

（3）把實(shí)兵艦船分為2組（紅方和藍(lán)方），實(shí)兵艦船只是紅藍(lán)雙方的部分兵力，紅藍(lán)雙方的其余兵力由劇情系統(tǒng)模擬、控制系統(tǒng)指揮，2組實(shí)兵艦船在虛實(shí)兵力相結(jié)合的大規(guī)模兵力環(huán)境下進(jìn)行。

3 系統(tǒng)應(yīng)用情形分析

3.1 工作模式

依照角色分配方案，整個(gè)仿真測(cè)試系統(tǒng)具有以下3種工作模式：

（1）紅藍(lán)雙方實(shí)兵對(duì)抗。采用第2種角色分配方案，紅、藍(lán)雙方均由實(shí)兵艦船扮演，2組實(shí)兵艦船在虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下進(jìn)行。

（2）紅藍(lán)雙方虛擬對(duì)抗。采用第1種角色分配方案，把實(shí)兵艦船全部指定為紅方兵力，藍(lán)方兵力由劇情系統(tǒng)模擬、控制系統(tǒng)指揮，實(shí)兵艦船以單編隊(duì)或多編隊(duì)方式參與。

（3）紅藍(lán)雙方對(duì)抗背景下的測(cè)試。采用3種角色分配方案中的任一種，實(shí)兵艦船以編隊(duì)方式參與作戰(zhàn)模擬對(duì)抗，錄取相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)抗背景下對(duì)多艦協(xié)同作戰(zhàn)能力、編隊(duì)指揮能力、目指性能等進(jìn)行測(cè)試[3]。

3.2 整個(gè)仿真測(cè)試系統(tǒng)工作流程

（1）由控制臺(tái)設(shè)定仿真測(cè)試內(nèi)容和作戰(zhàn)想定，包括測(cè)試項(xiàng)目、作戰(zhàn)海區(qū)、戰(zhàn)場(chǎng)兵力部署和初始態(tài)勢(shì)等；

（2）控制臺(tái)對(duì)參試實(shí)際艦船兵力進(jìn)行角色指定，形成角色分配方案，角色指定信息和初始狀態(tài)信息分發(fā)到各參試艦船；

（3）開始時(shí)，各系統(tǒng)在仿真測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中交互、同步；

（4）劇情模擬虛擬兵力、接收實(shí)際兵力的虛擬位置信息，依照戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、海洋環(huán)境、艦艇狀態(tài)等實(shí)時(shí)計(jì)算生成虛擬戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，周期性地向傳感器模擬器發(fā)送；

（5）傳感器模擬器接收劇情系統(tǒng)的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和導(dǎo)航模擬器的本艦導(dǎo)航信息，模擬艦載雷達(dá)、紅外、聲納等傳感設(shè)備的探測(cè)功能和性能，形成目標(biāo)信息報(bào)文驅(qū)動(dòng)艦船實(shí)際的指揮控制系統(tǒng)；

（6）艦艇操控模擬系統(tǒng)負(fù)責(zé)艦船的駕駛操控和運(yùn)動(dòng)模擬，模擬駕艙操控裝置和儀表，通過接收測(cè)試人員的操縱指令，利用艦船運(yùn)動(dòng)學(xué)模型解算平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，形成虛擬位置、速度和姿態(tài)；導(dǎo)航模擬器接收艦船虛擬的運(yùn)動(dòng)信息，通過模擬GPS定位、羅經(jīng)儀等測(cè)量設(shè)備，形成虛擬導(dǎo)航信息驅(qū)動(dòng)艦船實(shí)際的指揮控制系統(tǒng)；

（7）指揮自動(dòng)化系統(tǒng)接收到目標(biāo)信息和導(dǎo)航信息后，指揮員可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行攻防行動(dòng)，包括接敵機(jī)動(dòng)、導(dǎo)彈攻擊、魚雷攻擊、火炮攻擊和防御行動(dòng)，直至發(fā)射武器。在此過程中，艦艇指揮員可以在模擬環(huán)境提供的實(shí)戰(zhàn)環(huán)境中進(jìn)行操作；

（8）通信模擬器和武器模擬器配合實(shí)現(xiàn)編隊(duì)指揮、協(xié)同以及本艦武器的控制，共同實(shí)現(xiàn)艦船在虛擬戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)下的作戰(zhàn)協(xié)同和對(duì)抗演練；

（9）測(cè)試過程中，劇情模擬武器的運(yùn)動(dòng)和毀傷效果計(jì)算，根據(jù)武器發(fā)射參數(shù)和雙方態(tài)勢(shì)，實(shí)時(shí)描繪各種武器的攻擊效果；

（10）控制臺(tái)指揮虛擬兵力參與測(cè)試的作戰(zhàn)仿真；

（11）數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)錄取系統(tǒng)對(duì)劇情信息、傳感器信息、指控信息、目指信息等進(jìn)行選擇過濾、錄取解析；

（12）測(cè)試系統(tǒng)依據(jù)得到的數(shù)據(jù)，以及被測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求，運(yùn)用一定的測(cè)試準(zhǔn)則和測(cè)試模型，對(duì)編隊(duì)性能進(jìn)行測(cè)試；

（13）測(cè)試過程中，通過記錄軟件對(duì)指揮員的各類操作和指揮命令進(jìn)行記錄。測(cè)試結(jié)束后，可在作戰(zhàn)過程重演的基礎(chǔ)上恢復(fù)當(dāng)時(shí)態(tài)勢(shì)，并進(jìn)行對(duì)作戰(zhàn)過程的評(píng)價(jià)[3]。

4 結(jié)語

利用艦艇實(shí)裝設(shè)備進(jìn)行綜合仿真測(cè)試，是一種新的編隊(duì)體系測(cè)試思想，其關(guān)鍵在于解決仿真設(shè)備與實(shí)裝設(shè)備的協(xié)同工作，同時(shí)提高作戰(zhàn)環(huán)境仿真的真實(shí)性。實(shí)現(xiàn)內(nèi)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室固定、艦艇駐泊港岸機(jī)動(dòng)和艦艇實(shí)裝伴隨三級(jí)組合配置的編隊(duì)體系測(cè)試模式，保障了艦艇編隊(duì)指揮自動(dòng)化能力測(cè)試需要的大場(chǎng)景、多平臺(tái)、多目標(biāo)、多信息源，且具有一定戰(zhàn)術(shù)背景的復(fù)雜環(huán)境，提升綜合測(cè)試能力。

[1]繆旭東，王永春.水面艦艇防空體系的發(fā)展趨勢(shì)分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013：1-4.

[2]李娟，嚴(yán)永鋒，王小軍.編隊(duì)作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)半實(shí)物仿真測(cè)試平臺(tái)構(gòu)建[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2012，33（12）：94-96.

[3]林平，陳大勇，許友國，等.艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)實(shí)裝模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].軍事運(yùn)籌與系統(tǒng)工程，2006，20（2）：53-57.