海軍陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)構(gòu)建研究?

張文娟 趙志軍

（海軍陸戰(zhàn)學(xué)院模擬訓(xùn)練中心 廣州 510430）

1 引言

海軍陸戰(zhàn)隊是海軍重點建設(shè)的新型作戰(zhàn)力量，是實現(xiàn)國家戰(zhàn)略投送和維護國家全球利益的核心軍事力量，在維護和拓展國家海洋權(quán)益，保衛(wèi)國家領(lǐng)海主權(quán)，應(yīng)對日益嚴(yán)峻的海洋局勢等多樣化軍事任務(wù)中發(fā)揮著重要作用。如何有效保障當(dāng)前海軍陸戰(zhàn)隊的軍事戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練，提高其作戰(zhàn)能力，推動相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)提升是當(dāng)前軍事改革的緊迫任務(wù)之一。

隨著軍事斗爭準(zhǔn)備的持續(xù)深入和信息化建設(shè)步伐的不斷加快，國內(nèi)外對于軍事模擬系統(tǒng)的建設(shè)越來越重視和常態(tài)化［1］。目前各軍兵種都建立了許多適用于本單位的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)［2～6］，但這些系統(tǒng)大多針對軍種內(nèi)的部分兵力進行裝備、行為仿真，難以適用于聯(lián)合兩棲作戰(zhàn)背景下海軍陸戰(zhàn)隊的登陸作戰(zhàn)模擬，不能進行海軍陸戰(zhàn)隊作戰(zhàn)的由海到陸全過程、全流程仿真，因此構(gòu)建一個專門的海軍陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，對于提升我海軍陸戰(zhàn)隊信息化指揮能力具有重要意義。

2 構(gòu)建系統(tǒng)的需求分析

根據(jù)部隊需求和實際建設(shè)情況，海軍陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的構(gòu)建主要從滿足日常戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練和戰(zhàn)法研究論證需求出發(fā)，主要解決以下三個方面的問題。

1）系統(tǒng)應(yīng)包括陸戰(zhàn)隊全方面戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練功能

要全方面實現(xiàn)陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)訓(xùn)練功能，就是要實現(xiàn)陸戰(zhàn)隊多專業(yè)、多平臺、多武器、多裝備的聚合級實體建模與仿真，實現(xiàn)對陸戰(zhàn)隊編成、部署、裝載、航渡、泛水編波、設(shè)障、破障、搶灘登陸、垂直登陸、超越登陸、特種作戰(zhàn)、岸上交戰(zhàn)、工事設(shè)防、撤退、后裝保障、通信保障等一系列復(fù)雜行動的建模與仿真，實現(xiàn)陸戰(zhàn)隊海上、岸灘、陸地等作戰(zhàn)環(huán)境的建模與仿真，實現(xiàn)陸戰(zhàn)隊登陸作戰(zhàn)、島礁作戰(zhàn)、兩棲偵察、防御作戰(zhàn)等多種作戰(zhàn)樣式的全過程模擬，實現(xiàn)對訓(xùn)練效果實時和事后評估，以支持陸戰(zhàn)隊開展全要素、成體系指揮對抗訓(xùn)練。

2）系統(tǒng)應(yīng)配置不同級別指揮訓(xùn)練功能

一個靈活的戰(zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)能配置不同級別指揮訓(xùn)練功能。根據(jù)陸戰(zhàn)隊訓(xùn)練需求，本系統(tǒng)各部位建立不同級別的仿真粒度，對抗雙方可選擇配備一級或多級指揮所，即可實現(xiàn)單純的指揮所功能訓(xùn)練，也可實現(xiàn)具體到旅、團、營、連、排、裝備等不同等級的戰(zhàn)術(shù)和裝備模擬訓(xùn)練功能。

3）系統(tǒng)應(yīng)具備戰(zhàn)法研究論證功能

海軍陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)要建立與信息化條件下體系作戰(zhàn)相一致的海軍陸戰(zhàn)隊作戰(zhàn)行動軍事概念模型和藍軍計算機生成兵力等模型體系，應(yīng)能模擬部隊在不同作戰(zhàn)環(huán)境下對各種戰(zhàn)法的運用，有效組織戰(zhàn)法研究和演練，提高指揮軍官的戰(zhàn)術(shù)運用能力。同時也能開展陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)法實驗驗證工作，以滿足未來登陸作戰(zhàn)的需要。

3 構(gòu)建系統(tǒng)的設(shè)計思路

3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

海軍陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計從總體上可劃分為公共資源支撐層、公共服務(wù)支撐層以及功能應(yīng)用層等三個層次，其總體的體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 海軍陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

3.1.1 功能應(yīng)用層

功能應(yīng)用層是體現(xiàn)系統(tǒng)功能的核心層，也是支撐陸戰(zhàn)隊網(wǎng)上指揮對抗訓(xùn)練的主要表現(xiàn)方式。按照訓(xùn)練功能需求，功能應(yīng)用層主要或劃分為導(dǎo)演部、紅/藍方一級指揮所、二級指揮所等3部分組成：

導(dǎo)演部是系統(tǒng)的控制中樞，主要是導(dǎo)演組的工作場所，完成想定編輯與生成、態(tài)勢監(jiān)控、進程管理、戰(zhàn)果裁決、兵力調(diào)理、信息交互、數(shù)據(jù)記錄與統(tǒng)計等功能；紅/藍方一級指揮所是對抗雙方最高指揮員的指揮戰(zhàn)位，也是實現(xiàn)指揮對抗的指揮中心，能夠依據(jù)訓(xùn)練想定，完成本方兵力編成與部署，實現(xiàn)作戰(zhàn)方案編輯與生成，完成戰(zhàn)場數(shù)據(jù)融合，并顯示實時旅指作戰(zhàn)態(tài)勢，實現(xiàn)對本方兵力行動的協(xié)調(diào)控制和實施作戰(zhàn)時的后裝、通信保障等功能；紅/藍方二級指揮所是各群（隊）指揮員實施戰(zhàn)場指揮的指揮戰(zhàn)位，也是各群（隊）指揮所對所屬兵力實施指揮控制的指揮場所，能夠接收上級指揮命令，協(xié)調(diào)所屬兵力的作戰(zhàn)行動，并仿真各種兵力分隊的戰(zhàn)術(shù)行動、主要武器裝備使用及指揮控制過程。

3.1.2 公共服務(wù)支撐層

公共服務(wù)支撐層為系統(tǒng)運行提供必要的公共服務(wù)支撐，包括RTI服務(wù)、模型運算服務(wù)、文電傳輸服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)等5大類公共服務(wù)。

RTI服務(wù)采用MAKRTI運行支撐平臺，為分布式單聯(lián)邦系統(tǒng)運行提供網(wǎng)絡(luò)信息交互的支撐服務(wù)［7～8］；模型運算服務(wù)根據(jù)演練紅藍雙方各種指揮控制交互、交戰(zhàn)環(huán)境參數(shù)和參戰(zhàn)實體戰(zhàn)術(shù)技術(shù)參數(shù)，運行仿真模型，更新實體狀態(tài)，生成并發(fā)布交戰(zhàn)結(jié)果和戰(zhàn)場態(tài)勢；文電傳輸服務(wù)用于擬制作戰(zhàn)文書和在各訓(xùn)練臺位之間傳遞作戰(zhàn)文書，實現(xiàn)導(dǎo)調(diào)文書下達、各種作戰(zhàn)命令下達、匯報請示上傳等作戰(zhàn)過程，為作戰(zhàn)文書的擬制提供模版、提醒文書到達，清除文書、保存文書、恢復(fù)文書，為運行系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計提供文書統(tǒng)計數(shù)據(jù)；語音傳輸服務(wù)進行作戰(zhàn)語音通信模擬，仿真作戰(zhàn)過程中語音指令傳遞過程，包括席位管理、信道管理、在線用戶管理、語音采集、語音壓縮與解壓、語音發(fā)送、語音接收、混頻輸出等；數(shù)據(jù)庫服務(wù)為系統(tǒng)運行提供數(shù)據(jù)查詢、運算調(diào)用、存儲等功能［9～10］。

3.1.3 公共資源支撐層

公共資源支撐層主要是對模擬訓(xùn)練系統(tǒng)研發(fā)過程中涉及的各類數(shù)據(jù)、各類模型進行統(tǒng)一分類與規(guī)范，并實施共同管理，提高數(shù)據(jù)、模型的標(biāo)準(zhǔn)化和可復(fù)用性。具體包括模型資源和數(shù)據(jù)資源兩部分：

模型資源就是根據(jù)演練雙方各種指揮控制交互、交戰(zhàn)環(huán)境和參戰(zhàn)實體、交戰(zhàn)結(jié)果和戰(zhàn)場態(tài)勢等的需求，建立戰(zhàn)場環(huán)境模型、陸戰(zhàn)兵力模型、工事障礙模型、支援兵力模型等四大類模型，為指揮對抗模擬訓(xùn)練提供模型運算支撐；數(shù)據(jù)資源為系統(tǒng)運行提供數(shù)據(jù)支撐，主要包括兵力數(shù)據(jù)庫、裝備數(shù)據(jù)庫、數(shù)字地圖庫、方案數(shù)據(jù)庫、軍標(biāo)庫、模型庫、交戰(zhàn)規(guī)則庫、戰(zhàn)場交互數(shù)據(jù)庫、訓(xùn)練信息管理數(shù)據(jù)庫等。主要用于系統(tǒng)運行中的數(shù)據(jù)查詢、運算調(diào)用、存儲等。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計時，考慮到各種功能臺位存在相互交叉、相互依存的關(guān)系，因此在保證臺位功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，對軟件模塊進行歸類，將系統(tǒng)設(shè)計為七大分系統(tǒng)，軟件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 海軍陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

導(dǎo)調(diào)控制分系統(tǒng)為演練的紅藍雙方通過配置編制、裝備、想定等數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)戰(zhàn)斗準(zhǔn)備階段導(dǎo)演控制，通過RTI訂購戰(zhàn)場信息、公布演習(xí)進程交互、支援兵力指揮交互實現(xiàn)戰(zhàn)斗實施階段導(dǎo)演控制，主要包括如圖七大模塊功能。

計劃組織戰(zhàn)斗分系統(tǒng)配置在一級指揮所，主要是為演練的紅藍雙方指揮所參演人員完成戰(zhàn)斗準(zhǔn)備相關(guān)工作提供一個綜合訓(xùn)練環(huán)境和信息化訓(xùn)練平臺，輔助指揮所參演人員進行情況分析、定下作戰(zhàn)決心，實施要圖標(biāo)繪，輔助完成戰(zhàn)斗準(zhǔn)備階段的數(shù)據(jù)錄入，最終輔助生成作戰(zhàn)方案。

指揮控制分系統(tǒng)是指揮對抗訓(xùn)練雙方通過對各自所屬兵力作戰(zhàn)行動的指揮、協(xié)調(diào)與控制，對支援保障兵力的協(xié)調(diào)與引導(dǎo)，實現(xiàn)戰(zhàn)斗實施階段對各種作戰(zhàn)兵力的指揮控制。主要功能包括所屬兵力和支援保障兵力的指揮、協(xié)調(diào)與控制；對所屬兵力作戰(zhàn)行動進行實時指揮；對復(fù)雜電磁環(huán)境下的通信情節(jié)進行處置；對作戰(zhàn)過程中的彈藥、油料進行補給。

態(tài)勢顯控分系統(tǒng)主要用于顯示戰(zhàn)場態(tài)勢，為參訓(xùn)者提供訓(xùn)練信息環(huán)境。通過RTI訂購戰(zhàn)場信息，以圖形、數(shù)據(jù)方式為參訓(xùn)者提供戰(zhàn)場信息。態(tài)勢顯控包含用于導(dǎo)演部的綜合態(tài)勢顯控模塊、用于一級指揮所的態(tài)勢顯控模塊、用于二級指揮所的態(tài)勢顯控模塊以及底層的數(shù)據(jù)融合模塊。

模型服務(wù)分系統(tǒng)主要根據(jù)演練紅藍雙方各種指揮控制交互、交戰(zhàn)環(huán)境參數(shù)和參戰(zhàn)實體戰(zhàn)術(shù)技術(shù)參數(shù)，運行仿真模型，更新實體狀態(tài)，生成并發(fā)布交戰(zhàn)結(jié)果和戰(zhàn)場態(tài)勢。

輔助評估分系統(tǒng)通過訂購所有的戰(zhàn)場信息，并進行分類統(tǒng)計、記錄、管理和顯示，為訓(xùn)練評估提供數(shù)據(jù)支持。

訓(xùn)練信息管理分系統(tǒng)通過管理兵力數(shù)據(jù)庫、裝備數(shù)據(jù)庫，以及人員訓(xùn)練相關(guān)信息的管理實現(xiàn)對系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及訓(xùn)練使用情況的統(tǒng)一管理。

4 構(gòu)建系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)

1）基于體系對抗的作戰(zhàn)模型構(gòu)建技術(shù)

基于體系對抗的模型具有多側(cè)面、多層次、多精度的特點，它的構(gòu)建必須符合當(dāng)前作戰(zhàn)流程和特定的作戰(zhàn)模式，使個體的獨立性與整體的一致性相結(jié)合，并遵循HLA/RTI分布式交互仿真平臺標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)針對兩棲作戰(zhàn)背景下海軍陸戰(zhàn)隊的作戰(zhàn)特點，對于海軍陸戰(zhàn)兵力建立旅團、分隊等級別的作戰(zhàn)模型；對于水面艦艇、航空兵、潛艇等兵力建立了編隊和單平臺的作戰(zhàn)模型；對于岸導(dǎo)兵力建立了突擊群級別的作戰(zhàn)模型。這些作戰(zhàn)模型在同一的模型架構(gòu)下，通過模型服務(wù)分系統(tǒng)同一調(diào)度、同一解算，建立了適應(yīng)于兩棲作戰(zhàn)的、側(cè)重于海軍陸戰(zhàn)隊兵力的體系對抗作戰(zhàn)模型構(gòu)建方法。

2）海軍陸戰(zhàn)隊作戰(zhàn)效能評估方法

對抗雙方的作戰(zhàn)效能評估結(jié)果直接影響對抗雙方的戰(zhàn)法運用、兵力配置、行動指揮等問題。系統(tǒng)主要從如下幾個方面解決作戰(zhàn)效能評估問題：一是科學(xué)采集各類模型數(shù)據(jù)，綜合考慮了作戰(zhàn)中各類環(huán)境因素的影響，建立能夠反映紅藍雙方兵力交戰(zhàn)的作戰(zhàn)效能評估模型。二是著力解決聚合級實體的作戰(zhàn)效能和毀傷效果評估，運用軍事指數(shù)法、模糊層次分析法和ADC（有效性、可靠性和能力）效能分析方法建立針對不同作戰(zhàn)目標(biāo)的綜合戰(zhàn)斗力效能計算模型，同時考慮不同兵種分隊的相互交戰(zhàn)關(guān)系，通過在蘭徹斯特方程基礎(chǔ)上的戰(zhàn)斗力指數(shù)方法，建立交戰(zhàn)關(guān)系的多維蘭徹斯特方程，對戰(zhàn)場毀傷、武器彈藥消耗等問題進行了離散數(shù)值解算，提供了作戰(zhàn)效果計算的有效途徑。

3）電子海圖與電子陸圖的集成問題

海岸帶是海軍陸戰(zhàn)隊主要作戰(zhàn)空間，涵蓋了海上、水下、空中、灘頭、陸地等空間范圍，數(shù)據(jù)要素類型繁多，內(nèi)容復(fù)雜，格式多樣，是參訓(xùn)人員獲取戰(zhàn)場環(huán)境信息、擬定作戰(zhàn)方案、輔助作戰(zhàn)決策的重要依據(jù)，直接影響系統(tǒng)的仿真度、可靠性和可操作性。在現(xiàn)有主要數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)上為系統(tǒng)提供地理空間數(shù)據(jù)保障和戰(zhàn)場環(huán)境仿真必須解決海圖與陸圖的集成問題。系統(tǒng)統(tǒng)一采用墨卡托投影地圖格式［11］，數(shù)據(jù)源使用MGS支持的Vector格式，依據(jù)相關(guān)軍用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一地理要素編碼、地圖圖式和目標(biāo)屬性定義，在此基礎(chǔ)上通過構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)建立關(guān)于陸地和海洋的DTM模型［12］，處理幾何變形和位置差異，拼接不同的海圖與海圖，最終實現(xiàn)仿真地形的集成。

5 系統(tǒng)的實現(xiàn)

以上設(shè)計在。net2005平臺［13］下基于MFC模式開發(fā)，使用MAK-RTI3.2運行時間支撐結(jié)構(gòu)，使用KD-OMDT進行對象模型開發(fā)，并予以實現(xiàn)。全系統(tǒng)運行一個RTI中央服務(wù)器，使用6個網(wǎng)絡(luò)代理，分別擔(dān)負(fù)陸戰(zhàn)隊、水面艦艇、航空兵、潛艇、岸防兵和綜合導(dǎo)控的網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)。系統(tǒng)最多開設(shè)12個指揮所，80個臺位，350個仿真實體，在仿真時比1∶10的情況下連續(xù)運行72小時，主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)流量峰值小于12Mbit/s。經(jīng)過多次實驗，其平均無故障時間超過300小時，平均故障恢復(fù)時間小于30分鐘，充分驗證了系統(tǒng)設(shè)計的穩(wěn)定性和可行性。

6 結(jié)語

構(gòu)建海軍陸戰(zhàn)隊?wèi)?zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是一項復(fù)雜而艱巨的任務(wù)。本文提出的構(gòu)建系統(tǒng)能逼真地模擬海軍陸戰(zhàn)隊裝備性能和作戰(zhàn)行動，首次實現(xiàn)了兩棲作戰(zhàn)樣式下，海軍陸戰(zhàn)隊由海到陸作戰(zhàn)全過程、指揮全流程模擬，填補了海軍陸戰(zhàn)隊指揮所網(wǎng)上對抗演練的空白，對我軍兩棲作戰(zhàn)的網(wǎng)上訓(xùn)練具有重要的指導(dǎo)意義。

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