面向維和裝備保障的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)研究*

康警予,劉晶,陳忠,鄭振國,王暉

(1.陸軍裝甲兵學(xué)院演訓(xùn)中心，北京 100072；2.陸軍通用裝備研究所，北京 100093；3.國防科技大學(xué)信息通信學(xué)院，陜西 西安 710106；4.中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所，江蘇 南京 210007；5.中國人民解放軍32187部隊(duì)，廣東 汕尾 516600)

0 引言

當(dāng)前，我國派遣國際維和部隊(duì)主要為工程、運(yùn)輸、醫(yī)療以及自我警衛(wèi)等分隊(duì)及人員，工作任務(wù)主要是修建及維護(hù)道路、營房、機(jī)場、橋梁，給水，排雷，運(yùn)送物資，醫(yī)療救護(hù)等后勤保障及人道救援任務(wù)[1-2]。國際維和任務(wù)多樣化，攜帶的裝備也較多，主要包括工程、車輛、裝甲、后勤、醫(yī)療和步兵武器等類別。裝備保障是指為使維和裝備得到適時(shí)補(bǔ)充、合理使用并保持良好狀態(tài)而進(jìn)行的保障活動(dòng)，一般可分為裝備調(diào)配保障、裝備管理保障和裝備維修保障。為國際維和部隊(duì)進(jìn)行裝備保障，是持續(xù)保證其開展各類維和行動(dòng)、遂行使命任務(wù)的必要條件。

由于境外在基礎(chǔ)設(shè)施、人員支持等條件的限制，需要依靠維和人員本身或者少量的專業(yè)人才開展裝備保障活動(dòng)，因此提升人員素質(zhì)、開展維和保障訓(xùn)練成為提升裝備保障能力的必須。目前維修保障訓(xùn)練主要立足于維和部隊(duì)國內(nèi)籌組待命階段，由各個(gè)維和部隊(duì)派遣單位自行組織實(shí)施，教材自籌自編、教員自定自選，主要采取自我訓(xùn)、統(tǒng)籌訓(xùn)和送廠訓(xùn)等培訓(xùn)方式。而從訓(xùn)練系統(tǒng)的角度，主要還是實(shí)裝訓(xùn)練、半實(shí)物訓(xùn)練、教材、網(wǎng)上教學(xué)等模式，各類訓(xùn)練系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，不成體系，訓(xùn)練內(nèi)容有限，且沒有考慮人員在境外時(shí)的繼續(xù)教育培訓(xùn)問題。

模擬訓(xùn)練是“部隊(duì)、分隊(duì)及人員使用模擬訓(xùn)練系統(tǒng)或器材，模仿武器裝備性能、戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)行動(dòng)進(jìn)行的訓(xùn)練。分為裝備操作模擬訓(xùn)練、作戰(zhàn)指揮模擬訓(xùn)練、實(shí)兵對(duì)抗模擬訓(xùn)練”[3]。近年來，隨著計(jì)算機(jī)模擬仿真、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，特別是軍事訓(xùn)練在“能打仗、打勝仗”要求中的重要支撐作用，模擬訓(xùn)練技術(shù)得到了極大發(fā)展，廣泛應(yīng)用于虛擬裝備操作、戰(zhàn)場環(huán)境認(rèn)知、分隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)對(duì)抗、作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)、指揮對(duì)抗訓(xùn)練等應(yīng)用場景中[4]。

圍繞國際維和裝備保障訓(xùn)練需求，著眼維和裝備保障力量戰(zhàn)斗力的有效生成、常態(tài)保持、不斷優(yōu)化，考慮到綜合訓(xùn)練、境內(nèi)外一體訓(xùn)練等因素，以提高遂行典型國際維和任務(wù)中的裝備維修能力、指揮調(diào)度能力、協(xié)同保障能力、臨機(jī)處置能力為核心目標(biāo)，綜合運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)生成兵力技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，在與維和保障裝備、半實(shí)物仿真模擬器、VR顯示設(shè)備等各類設(shè)備互聯(lián)互通的條件下，構(gòu)造一種戰(zhàn)場環(huán)境逼真、保障要素齊全、兵力和裝備模型可信、高度沉浸交互的綜合性、動(dòng)態(tài)性模擬訓(xùn)練支撐環(huán)境。

1 模擬訓(xùn)練系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 外軍發(fā)展現(xiàn)狀分析

美軍為加強(qiáng)其模擬訓(xùn)練工作，從機(jī)構(gòu)設(shè)置、管理體制、系統(tǒng)建設(shè)等多方面建立了較為完善的體系。在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè)方面，依據(jù)其國防部強(qiáng)制統(tǒng)一的通用HLA技術(shù)框架和體系架構(gòu)，建設(shè)了涵蓋戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)各層級(jí)的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，并得到廣泛應(yīng)用[5]。

2002年，美軍就推出了軍方專用的America’s Army軍事訓(xùn)練系統(tǒng)。2011年美軍又推出了用于單兵訓(xùn)練的模擬系統(tǒng)美國陸軍步兵訓(xùn)練系統(tǒng)(US army dismounted solider training system，DSTS)。2014年美國著名的101王牌空降師是利用DSTS進(jìn)行軍事訓(xùn)練，單兵實(shí)戰(zhàn)素養(yǎng)得到了極大的提升。2012年美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，研制了“增強(qiáng)沉浸式團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練系統(tǒng)”(augmented immersive team training，AITT)，該系統(tǒng)能讓訓(xùn)練場景逼真地呈現(xiàn)在受訓(xùn)者的視野里，使受訓(xùn)者不再受到有限的訓(xùn)練設(shè)施和模擬設(shè)備的限制，通過特殊設(shè)計(jì)的AR智能眼鏡，可以讓受訓(xùn)者看到虛擬的坦克以及頭頂盤旋的武裝直升機(jī)。2012年美國Cubic公司研制了任務(wù)預(yù)演系統(tǒng)(MRPS)，該系統(tǒng)能夠讓指揮人員完全沉浸在戰(zhàn)場環(huán)境之中，使指揮人員能夠迅速作出判斷。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是可同時(shí)用于作戰(zhàn)人員及指揮人員的訓(xùn)練。

縱觀美軍模擬訓(xùn)練系統(tǒng)發(fā)展歷程及建設(shè)現(xiàn)狀，具備如下幾個(gè)方面特點(diǎn)：

(1) 注重頂層規(guī)劃和體制統(tǒng)一

20世紀(jì)70年代，是美軍各類模擬訓(xùn)練系統(tǒng)快速發(fā)展時(shí)期，但由于缺乏統(tǒng)籌，在開展多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)演習(xí)時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重的互聯(lián)互通問題。后來，美國國防部于1995年，充分吸納前期SIMNET,DIS,ALSP等仿真成果，確立了以HLA為核心的通用仿真技術(shù)框架，至此與HLA不兼容的項(xiàng)目一律不準(zhǔn)立項(xiàng)，現(xiàn)有非HLA體制的必須進(jìn)行改進(jìn)以滿足兼容性要求。

(2) 基于統(tǒng)一的技術(shù)體制，成體系化發(fā)展相應(yīng)模擬訓(xùn)練裝備

美軍針對(duì)不同層級(jí)、不同類型的訓(xùn)練對(duì)象，設(shè)計(jì)了相對(duì)比較完善的模擬訓(xùn)練裝備體系，涵蓋范圍從單兵技能訓(xùn)練到戰(zhàn)術(shù)協(xié)同訓(xùn)練，從單一兵種訓(xùn)練到聯(lián)合作戰(zhàn)訓(xùn)練，從作戰(zhàn)隊(duì)員訓(xùn)練到指揮員訓(xùn)練等等。而這些不同層級(jí)不同類型的模擬訓(xùn)練裝備，盡管配屬單位和地域不同，但具備網(wǎng)絡(luò)化集成應(yīng)用能力，可針對(duì)某一任務(wù)，在同一虛擬作戰(zhàn)環(huán)境下，開展分布式聯(lián)合演練。

(3) 注重虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)的應(yīng)用

美軍認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練和推演是21世紀(jì)的主要訓(xùn)練方式。采取虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可模擬出逼真的三維作戰(zhàn)環(huán)境，還可從視覺、聽覺和觸覺，甚至嗅覺等方面展現(xiàn)戰(zhàn)場上出現(xiàn)的各種狀況，使受訓(xùn)人員最大限度的體驗(yàn)并參與到近似實(shí)戰(zhàn)環(huán)境，如上述的美陸軍DSTS系統(tǒng)，以及坦克、飛機(jī)等主戰(zhàn)平臺(tái)的模擬器，均使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使訓(xùn)練效率和實(shí)戰(zhàn)化水平得到大幅度提升。

1.2 我軍發(fā)展現(xiàn)狀分析

在學(xué)習(xí)借鑒外軍模擬訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)和成果基礎(chǔ)上，結(jié)合我軍作戰(zhàn)特點(diǎn)，已經(jīng)研制了實(shí)兵交戰(zhàn)系統(tǒng)、半實(shí)物模擬器、虛擬仿真系統(tǒng)、指揮模擬訓(xùn)練等多類模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，適用于不同層次、不同軍兵種，形成了相應(yīng)的模型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在訓(xùn)練基地、軍事院校、典型作戰(zhàn)部隊(duì)等進(jìn)行了大量的部署應(yīng)用，對(duì)部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化能力形成起到了重要的作用[6]。同時(shí)，也應(yīng)看到，目前仍然缺乏綜合性、體系性的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，與各級(jí)作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)缺乏深度互聯(lián)，尚無針對(duì)國際維和任務(wù)的定制化訓(xùn)練產(chǎn)品，缺乏在境外運(yùn)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 面向國際維和裝備保障訓(xùn)練需求分析

2.1 國際維和裝備保障訓(xùn)練的特點(diǎn)分析

相對(duì)于國內(nèi)裝備保障，維和任務(wù)量大、地域廣，裝備使用強(qiáng)度高，任務(wù)區(qū)域保障條件差，缺乏完整的保障體系支撐。相應(yīng)地，在訓(xùn)練方面，更加注重多能化、常態(tài)化、境內(nèi)外一體化等能力生成，具體特點(diǎn)為：

(1) 常態(tài)化訓(xùn)練。維和部隊(duì)保障人員輪換周期在10個(gè)月左右，操作人員對(duì)裝備的維護(hù)保養(yǎng)程度相對(duì)較低，需要常態(tài)化地對(duì)輪換人員進(jìn)行訓(xùn)練，形成標(biāo)準(zhǔn)化訓(xùn)練機(jī)制，確保保障能力快速形成與常態(tài)化保持。

(2) 多能化訓(xùn)練。當(dāng)前維和裝備維修保障力量編制人員較少，維和裝備類型和數(shù)量較多，需要培養(yǎng)“一專多能”型人才，在訓(xùn)練內(nèi)容、訓(xùn)練手段上要求更加豐富。

(3) 一體化訓(xùn)練。由于境外條件下缺乏教員、教材等訓(xùn)練條件，需要充分利用國內(nèi)優(yōu)質(zhì)訓(xùn)練資源，構(gòu)建境內(nèi)外一體的訓(xùn)練環(huán)境，通過遠(yuǎn)程教育、在線輔導(dǎo)等模式，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化訓(xùn)練的優(yōu)勢。

(4) 體系化訓(xùn)練。維和保障面臨著需求多樣化、保障條件有限、保障聯(lián)動(dòng)要素多等特點(diǎn)，為了高效遂行各類場景下體系化保障任務(wù)，需要構(gòu)建綜合化、一體化的訓(xùn)練環(huán)境，調(diào)動(dòng)指揮要素、保障要素、技術(shù)支撐要素、協(xié)調(diào)要素等各類主體，將虛擬、實(shí)裝、半實(shí)物、訓(xùn)練場等各類訓(xùn)練設(shè)施進(jìn)行體系集成，強(qiáng)化各類要素在保障任務(wù)背景下的綜合運(yùn)用能力。

2.2 訓(xùn)練內(nèi)容分析

維和條件下的裝備保障具有“小行動(dòng)、大體系”的特點(diǎn)，在保障準(zhǔn)備階段，各類管理機(jī)構(gòu)需要對(duì)保障計(jì)劃、保障資源進(jìn)行綜合調(diào)度；在保障實(shí)施階段，境內(nèi)外保障指揮要素，需要實(shí)時(shí)指揮控制各類保障力量，與軍民資源進(jìn)行協(xié)調(diào)，相應(yīng)的保障分隊(duì)根據(jù)任務(wù)要求開展具體的保障活動(dòng)；在保障任務(wù)完成后，保障分隊(duì)需要常態(tài)地對(duì)裝備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控與故障預(yù)測，管理機(jī)構(gòu)需要不斷調(diào)整保障計(jì)劃。

圍繞境外保障作戰(zhàn)要求，按照訓(xùn)練能力形成的科學(xué)規(guī)律，在訓(xùn)練內(nèi)容上，應(yīng)該能夠支持保障人員、保障要素、保障指揮、保障體系等不同層次的訓(xùn)練要求。保障人員需要通過理論學(xué)習(xí)、裝備操作技能訓(xùn)練等手段，強(qiáng)化對(duì)多類裝備的操作使用；區(qū)分裝備搶救、裝備修理、裝備儲(chǔ)供等要素，開展任務(wù)背景下要素集成訓(xùn)練，使其能夠全流程、無依托遂行任務(wù)；對(duì)于裝備保障指揮人員，開展指揮系統(tǒng)操作、裝備保障方案擬制、裝備保障指揮調(diào)度等訓(xùn)練，使其能夠指揮調(diào)度國內(nèi)外、軍內(nèi)外各類裝備保障力量；按計(jì)劃、分層次、常態(tài)化開展綜合演練，包括保障單元合成訓(xùn)練、區(qū)域綜合演練、全要素綜合演練等，聚合內(nèi)、外部要素，打通信息鏈路，不斷提升整體保障效能。

3 綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

從總體上考慮，構(gòu)建綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，需要考慮境內(nèi)外、室內(nèi)外、實(shí)裝與模擬、軍內(nèi)外、上下級(jí)等各類關(guān)系，在境內(nèi)，設(shè)計(jì)室內(nèi)綜合模擬訓(xùn)練中心以及野外訓(xùn)練場(可依托訓(xùn)練基地展開)，并與上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)、地方協(xié)調(diào)部門、相關(guān)任務(wù)部隊(duì)能夠進(jìn)行一體聯(lián)動(dòng)[7]。在綜合模擬訓(xùn)練中心，設(shè)置導(dǎo)演部、訓(xùn)練支撐后臺(tái)、理論學(xué)習(xí)/虛擬操作訓(xùn)練區(qū)、指揮模擬訓(xùn)練區(qū)、半實(shí)物操作訓(xùn)練區(qū)等區(qū)域，將前后臺(tái)進(jìn)行分離。在野外，通過導(dǎo)控車、導(dǎo)調(diào)終端等方式對(duì)實(shí)裝訓(xùn)練進(jìn)行綜合調(diào)理。在境外每個(gè)維和區(qū)域，依托駐地，通過仿真模擬、網(wǎng)上教學(xué)等方式，開展繼續(xù)教育與深化學(xué)習(xí)。各類訓(xùn)練系統(tǒng)能夠在統(tǒng)一導(dǎo)調(diào)控制下進(jìn)行聯(lián)合訓(xùn)練，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.1 System architecture

3.2 系統(tǒng)組成

綜合采用指揮系統(tǒng)軟件、模擬仿真、半實(shí)物模擬、實(shí)兵訓(xùn)練等方式，以導(dǎo)控評(píng)估系統(tǒng)、云平臺(tái)、安全保密為支撐，構(gòu)建一套適用于國際維和裝備保障需求的綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，包括綜合導(dǎo)控評(píng)估系統(tǒng)、指揮模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、半實(shí)物模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、野外訓(xùn)練支撐系統(tǒng)和訓(xùn)練支撐環(huán)境等分系統(tǒng)，系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組成Fig.2 System composition

(1) 綜合導(dǎo)控評(píng)估系統(tǒng)

綜合導(dǎo)控系統(tǒng)主要完成訓(xùn)練綜合管理、導(dǎo)調(diào)控制和考核評(píng)估，包括數(shù)據(jù)管理、想定編輯、計(jì)劃制定、方案推演、導(dǎo)調(diào)控制、監(jiān)控顯示和考核評(píng)估等。在訓(xùn)練準(zhǔn)備階段，通過訓(xùn)練綜合管理進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和訓(xùn)練規(guī)劃；在訓(xùn)練實(shí)施階段通過通用導(dǎo)控和專業(yè)導(dǎo)控進(jìn)行對(duì)訓(xùn)練情況進(jìn)行導(dǎo)調(diào)控制、態(tài)勢顯示和訓(xùn)練監(jiān)控。在訓(xùn)練總結(jié)階段，通過訓(xùn)練考核評(píng)估軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)訓(xùn)練成績的考核與分析。應(yīng)用中，訓(xùn)練導(dǎo)控分系統(tǒng)配置在導(dǎo)演部。

(2) 指揮模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

指揮模擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要為受訓(xùn)人員在提供作業(yè)平臺(tái)，可以接收導(dǎo)控系統(tǒng)發(fā)布的訓(xùn)練想定、戰(zhàn)術(shù)情況和導(dǎo)調(diào)控制命令；具備文書處理、要圖標(biāo)繪、量算分析、保障專業(yè)指揮控制等功能，其指揮控制命令可以被仿真模型解析。應(yīng)用中，指揮模擬分系統(tǒng)主要配置在指揮所或受訓(xùn)部位。在訓(xùn)練中，除了能夠使指揮人員熟悉掌握各類系統(tǒng)操作使用、運(yùn)用流程，還應(yīng)該充分鍛煉其在各類復(fù)雜場景之下，能夠精確、快速地對(duì)保障力量進(jìn)行指揮調(diào)度[8]。

(3) 仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要是采用模擬仿真的方法，對(duì)虛擬兵力、戰(zhàn)場環(huán)境、裝備保障任務(wù)、維和裝備、保障器材等進(jìn)行模擬，在此基礎(chǔ)上，通過虛擬現(xiàn)實(shí)、桌面操作等方式，支持裝備保障人員熟練掌握單裝保障操作，強(qiáng)化保障單元內(nèi)部協(xié)同[9]。由于模擬仿真的虛擬性質(zhì)，該系統(tǒng)很容易地部署于國內(nèi)和境外各類環(huán)境中，易于開設(shè)與常態(tài)化訓(xùn)練，訓(xùn)練效益較高，且升級(jí)方便。

(4) 半實(shí)物模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

裝備半實(shí)物模擬訓(xùn)練系統(tǒng)通常根據(jù)不同裝備性能、構(gòu)造和操作流程設(shè)計(jì)，主要包括兩個(gè)方面：一是1∶1比例研制裝備操作模擬實(shí)物模擬器；二是環(huán)境仿真系統(tǒng)。其中實(shí)物模擬器主要是給受訓(xùn)者提供與實(shí)裝一致的操作平臺(tái)，環(huán)境仿真系統(tǒng)主要是根據(jù)各種維和裝備性能和作戰(zhàn)運(yùn)用，提供與實(shí)際駕駛操作、現(xiàn)地作業(yè)相似的作業(yè)環(huán)境，讓受訓(xùn)者在虛擬的環(huán)境中模擬裝備的應(yīng)用操作。

(5) 野外訓(xùn)練支撐系統(tǒng)

野外實(shí)裝訓(xùn)練是裝備保障能力的最重要環(huán)節(jié)，但由于野外作業(yè)在場景設(shè)置、動(dòng)態(tài)變化、裝備展開、訓(xùn)練費(fèi)用、危險(xiǎn)性等方面問題，如何最大程度地模擬實(shí)際復(fù)雜環(huán)境，成為主要問題。本文提出通過調(diào)理終端、訓(xùn)練監(jiān)控的方式，不斷地下達(dá)各類模擬作業(yè)場景，監(jiān)控作業(yè)過程和結(jié)果，反復(fù)演練。

(6) 訓(xùn)練支撐環(huán)境

訓(xùn)練支撐環(huán)境主要提供云平臺(tái)、安全保密、通用硬件等各類環(huán)境支撐，為境外多支維和部隊(duì)提供統(tǒng)一的后臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施以及各類互連互通手段，確?？缬蚵?lián)合訓(xùn)練的高效實(shí)施[10]。

3.3 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

按照資源層、服務(wù)層、應(yīng)用層3層結(jié)構(gòu)，在統(tǒng)一的技術(shù)體制約束下，保證系統(tǒng)互聯(lián)互通互操作以及各類資源的網(wǎng)絡(luò)化管理和調(diào)控，系統(tǒng)軟件技術(shù)架構(gòu)如圖3所示，其中：

圖3 系統(tǒng)軟件技術(shù)架構(gòu)Fig.3 Technical architecture of system software

資源層主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬仿真、通用硬件、半實(shí)物模擬等4類資源。虛擬現(xiàn)實(shí)資源主要包括VR訓(xùn)練專用軟件、VR眼鏡、手部動(dòng)作跟蹤設(shè)備、三維立體聲耳麥、動(dòng)作傳感器等；虛擬仿真裝備主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、仿真模型庫、仿真數(shù)據(jù)庫等；通用硬件資源主要包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備、通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、音視頻設(shè)備、供電設(shè)備等；半實(shí)物模擬資源主要包括道路類模擬器、橋梁類模擬器、舟橋類模擬器、筑城類模擬器、偽裝類模擬器、爆破類模擬器和搶建搶修類模擬器。

服務(wù)層基于資源層要素，提供資源管理服務(wù)、公用軟件、數(shù)據(jù)規(guī)則庫、應(yīng)用支撐服務(wù)。資源管理服務(wù)主要包括實(shí)時(shí)傳輸服務(wù)、仿真?zhèn)鬏敺?wù)、訓(xùn)練資源接入服務(wù)、訓(xùn)練資源管理服務(wù)與分布式互聯(lián)中間件；公用軟件主要包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、辦公軟件、地理信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)規(guī)則庫主要包括訓(xùn)練作業(yè)數(shù)據(jù)庫、訓(xùn)練過程采集數(shù)據(jù)庫、評(píng)估指標(biāo)及模型；應(yīng)用支撐服務(wù)主要包括三維模擬仿真平臺(tái)、導(dǎo)調(diào)控制服務(wù)、場景構(gòu)設(shè)服務(wù)、教學(xué)考核服務(wù)、分析評(píng)估服務(wù)、態(tài)勢顯示服務(wù)、綜合管控服務(wù)。

應(yīng)用層是面向特戰(zhàn)訓(xùn)練需要，構(gòu)建的各類應(yīng)用系統(tǒng)，包括理論學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練、單元合成訓(xùn)練、要素演練、綜合演練等。

3.4 系統(tǒng)信息交互關(guān)系

系統(tǒng)信息交互關(guān)系如圖4所示。

圖4 信息交互關(guān)系圖Fig.4 Relational graph of information interaction

(1) 系統(tǒng)能夠感知上級(jí)指揮信息系統(tǒng)的指揮命令、計(jì)劃文書、態(tài)勢情報(bào)等信息，并能夠向上級(jí)指揮信息系統(tǒng)發(fā)送訓(xùn)練科目、導(dǎo)調(diào)文書以及計(jì)劃想定等信息。

(2) 系統(tǒng)能夠獲取相關(guān)任務(wù)部隊(duì)與武器平臺(tái)系統(tǒng)的指揮命令、計(jì)劃文書、態(tài)勢情報(bào)等信息，并能夠向著任務(wù)部隊(duì)與武器平臺(tái)系統(tǒng)發(fā)送訓(xùn)練科目、導(dǎo)調(diào)文書以及計(jì)劃想定等信息。

(3) 系統(tǒng)能夠獲取戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)和保障裝備的狀態(tài)信息，并能夠向戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)和保障裝備發(fā)送導(dǎo)調(diào)指令。

(4) 系統(tǒng)具備與其他任務(wù)部隊(duì)、國際維和部隊(duì)聯(lián)合訓(xùn)練能力，開展異地同步訓(xùn)練。

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 沉浸式三維虛擬戰(zhàn)場環(huán)境建模技術(shù)

逼真的三維虛擬戰(zhàn)場環(huán)境是實(shí)現(xiàn)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)模擬仿真的基礎(chǔ)，為了使用戶能夠規(guī)劃裝備保障方案和沉浸式模擬裝備保障行動(dòng)，系統(tǒng)需要為用戶提供虛擬戰(zhàn)場環(huán)境編輯工作環(huán)境，使用戶能夠依據(jù)作戰(zhàn)地域地理信息數(shù)據(jù)，航天、航拍影像，照片等資料，快速構(gòu)建相關(guān)地域三維虛擬戰(zhàn)場環(huán)境。基于三維戰(zhàn)場的高精度訓(xùn)練系統(tǒng)，對(duì)戰(zhàn)場環(huán)境的建模與仿真精度要求非常高。彈藥爆炸產(chǎn)生的彈坑、設(shè)置的障礙、排除的障礙等動(dòng)態(tài)戰(zhàn)場環(huán)境將影響受訓(xùn)人員對(duì)戰(zhàn)場的觀察以及車輛的運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)動(dòng)態(tài)戰(zhàn)場環(huán)境進(jìn)行建模與仿真。通過采用國內(nèi)已引進(jìn)并改造的先進(jìn)的仿真支撐平臺(tái)，解決動(dòng)態(tài)戰(zhàn)場環(huán)境的建模與仿真，仿真系統(tǒng)接收到爆炸、工程保障等信息后，可以對(duì)彈坑等地形改變情況進(jìn)行實(shí)時(shí)三維建模與渲染，并仿真彈坑等對(duì)車輛機(jī)動(dòng)的影響[11-13]。

4.2 分布異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)

為了對(duì)維和裝備保障訓(xùn)練效果進(jìn)行客觀地分析評(píng)估以及對(duì)訓(xùn)練過程進(jìn)行有效管理，需要實(shí)時(shí)與指揮信息系統(tǒng)、模擬仿真系統(tǒng)、半實(shí)物模擬器、野外調(diào)理終端、戰(zhàn)場監(jiān)控系統(tǒng)等各類分布異構(gòu)系統(tǒng)交互，實(shí)時(shí)采集態(tài)勢數(shù)據(jù)、裝備操作數(shù)據(jù)以及音視頻數(shù)據(jù)等，并按需進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總收集和關(guān)聯(lián)處理。可采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)機(jī)制，利用數(shù)據(jù)中心的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，存儲(chǔ)各類結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的采集數(shù)據(jù)，并在訓(xùn)練過程中對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)標(biāo)記，訓(xùn)練結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和關(guān)聯(lián)處理。

4.3 基于云計(jì)算的信息服務(wù)技術(shù)

在綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的構(gòu)建中，云計(jì)算是支撐各類復(fù)雜、異地訓(xùn)練系統(tǒng)開設(shè)與常態(tài)化訓(xùn)練的重要功能，如果將各類系統(tǒng)到云端去完成，國內(nèi)外一體運(yùn)行，如何確保安全、可靠、高效等，都是需要研究的問題。首先制定統(tǒng)一的技術(shù)體制和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，構(gòu)建聯(lián)合訓(xùn)練導(dǎo)控平臺(tái)。通過基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，連接廣域分布的保障裝備感知、通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算存儲(chǔ)、時(shí)空基準(zhǔn)、安全保密、綜合管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等資源，提供注冊發(fā)布、按需調(diào)度、規(guī)劃分配、計(jì)量評(píng)估等資源管理功能，為應(yīng)用層提供各類信息和服務(wù)支撐。然后通過資源虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各類資源的虛擬化管理、統(tǒng)一監(jiān)視與組織調(diào)度。通過云計(jì)算存儲(chǔ)資源管理調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化和動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，同時(shí)承載虛擬化方式部署的應(yīng)用服務(wù)。最后通過服務(wù)化集成技術(shù)，采用“前端應(yīng)用+后臺(tái)服務(wù)”的方式，提供信息服務(wù)、主題服務(wù)等共性應(yīng)用支撐，構(gòu)建開放的業(yè)務(wù)服務(wù)集成環(huán)境，能夠按需加載各類應(yīng)用服務(wù)。

4.4 異構(gòu)系統(tǒng)集成技術(shù)

在綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，由于各類訓(xùn)練子系統(tǒng)種類繁多，功能不一，限于技術(shù)體制和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以有效融合，實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通和資源共享，亟需構(gòu)建一個(gè)“公共平臺(tái)”，為所有異構(gòu)系統(tǒng)綜合集成，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練信息系統(tǒng)和各類實(shí)裝系統(tǒng)之間的信息交互提供支撐。借鑒美軍TENA技術(shù)架構(gòu)，制定統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和信息交互協(xié)議，進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，采用訓(xùn)練實(shí)裝網(wǎng)絡(luò)和訓(xùn)練支撐網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立的“雙網(wǎng)”機(jī)制，通過中間件集成接入現(xiàn)有或在建的訓(xùn)練導(dǎo)控平臺(tái)、實(shí)裝裝備系統(tǒng)、模擬仿真系統(tǒng)和訓(xùn)練支撐工具，實(shí)現(xiàn)各類訓(xùn)練資源的集成接入和有機(jī)融合，以及訓(xùn)練資源的集中統(tǒng)管和訓(xùn)練過程的導(dǎo)調(diào)控制。新研系統(tǒng)按照統(tǒng)一框架標(biāo)準(zhǔn)和接口規(guī)范提供集成接口，可實(shí)現(xiàn)靈活接入。

4.5 智能化訓(xùn)練評(píng)估技術(shù)

智能化評(píng)估技術(shù)以基于知識(shí)圖譜的知識(shí)表述、智能化評(píng)估指標(biāo)和數(shù)據(jù)管理和深度學(xué)習(xí)的評(píng)估指標(biāo)優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)，通過面向問題的智能化評(píng)估指標(biāo)設(shè)計(jì)、智能化評(píng)估數(shù)據(jù)采集與展示、基于大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)的智能化評(píng)估優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，支撐面向問題的智能化在線評(píng)估與自動(dòng)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)。主要解決以下問題：一是面向問題的評(píng)估指標(biāo)構(gòu)建問題。評(píng)估系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)容量和類別呈指數(shù)級(jí)增長趨勢，評(píng)估目的的涉及領(lǐng)域更加寬廣和精細(xì)，評(píng)估模型的建立愈發(fā)復(fù)雜[14-15]。評(píng)估人員面向問題進(jìn)行評(píng)估指標(biāo)分析，面對(duì)海量信息進(jìn)行評(píng)估模型設(shè)計(jì)時(shí)將出現(xiàn)建模難度提高和信息過載的情況；二是智能化評(píng)估數(shù)據(jù)采集與展示的問題。核心在于指標(biāo)體系的智能化構(gòu)建的評(píng)估模型表述方法以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)的自適應(yīng)調(diào)整對(duì)應(yīng)；三是定性和定量相結(jié)合的指標(biāo)在不同想定背景下的過擬合問題。

5 結(jié)束語

以導(dǎo)控評(píng)估、計(jì)算機(jī)仿真、LVC互連等技術(shù)為支撐的綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，能夠?yàn)槭苡?xùn)者提供一個(gè)完整、逼真、實(shí)戰(zhàn)的訓(xùn)練環(huán)境和作業(yè)平臺(tái)，能夠有效提升保障人員對(duì)各類裝備理論和技能的掌握，促進(jìn)保障單元協(xié)同能力以及各類保障資源的統(tǒng)一管理與調(diào)度。本文開展了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)組成、技術(shù)架構(gòu)、信息關(guān)系等內(nèi)容，對(duì)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了初步探討，初步構(gòu)建了維和裝備保障訓(xùn)練的理論框架，為后續(xù)相關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)與組織運(yùn)用提供了參考依據(jù)。