智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的可行性研究與應(yīng)用

摘要文章對智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)進(jìn)行了可行性研究與應(yīng)用以解決部隊日常訓(xùn)練中缺乏實際訓(xùn)練設(shè)備、訓(xùn)練效果低下、訓(xùn)練限制條件多等問題本系統(tǒng)基于真實場景的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)使用數(shù)據(jù)與模型標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的接口統(tǒng)一化采用訓(xùn)練進(jìn)程綜合控制技術(shù)確保在復(fù)雜的模擬環(huán)境條件下仍能保證訓(xùn)練的高效性同時利用智能化訓(xùn)練仿真技術(shù)來模擬各種真實環(huán)境下的訓(xùn)練場景使用交互自適應(yīng)模塊保證平臺的高可用性以為部隊訓(xùn)練提供安全可靠、高效直觀的訓(xùn)練方式

關(guān)鍵詞智能化模擬訓(xùn)練;數(shù)據(jù)與模型標(biāo)準(zhǔn)化;訓(xùn)練控制;智能仿真

中圖法分類號：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Feasibility study and application of intelligent training simulation system

LIU Zhichao

（Rocket Force Military Training Center of The Staff，Beijing 100085，China）

Abstract： In this paper，the feasibility study and application of the intelligent training simulationsystem are carried out to solve various problems such as lack of actual training equipment，lowtraining effect，and many training restrictions in the daily training of troops. The system adopts asimulation training system architecture based on real scenarios，uses data and model standardizationtechnology to unify the interface of equipment data，and adopts comprehensive training processcontrol technology to ensure the efficiency of training under complex simulated environmentalconditions.Intelligent training simulation technology simulates training scenarios in various realenvironments，uses interactive adaptive modules to ensure the high availability of the platform，andprovides a safe，reliable，efficient and intuitive training method for army training.

Key words： intelligent simulation training，data and model standardization，training control，intelligent simulation

長期以來，部隊日常訓(xùn)練存在一個重大難題，即在缺乏實際設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練的情況下，訓(xùn)練組織者與受訓(xùn)者對于訓(xùn)練進(jìn)程和訓(xùn)練效果的實際情況都很難把控。同時，在考核評估時，訓(xùn)練評估人員也難對訓(xùn)練結(jié)果與質(zhì)量做出實際、準(zhǔn)確、科學(xué)的評判。在數(shù)字化信息條件下，訓(xùn)練情況瞬息萬變，對于部隊以往使用的訓(xùn)練教學(xué)方式提出了嚴(yán)峻考驗，固定、單一的訓(xùn)練方式對于現(xiàn)時代高科技戰(zhàn)爭中的實際戰(zhàn)況難以把握，已經(jīng)不能滿足訓(xùn)練要求[1 ]。

運用智能化訓(xùn)練方式，將訓(xùn)練場景智能化、數(shù)字化、訓(xùn)練裝備數(shù)據(jù)化是新時代軍事訓(xùn)練領(lǐng)域的重要內(nèi)容，同時是各國軍事研究的熱門方向。為了徹底解決上述難題，智能化訓(xùn)練設(shè)備與模擬仿真教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)等應(yīng)運而生?；谥悄芑蝿?wù)模型的裝備仿真與訓(xùn)練系統(tǒng)，完全不需要額外增加任何實際仿真訓(xùn)練與裝備訓(xùn)練的時間損耗，其仿真任務(wù)場景中的智能設(shè)置將幾乎與裝備模擬訓(xùn)練真實任務(wù)環(huán)境系統(tǒng)保持一致，可滿足真實裝備模擬訓(xùn)練任務(wù)環(huán)境下的多種仿真訓(xùn)練任務(wù)要求。同時，該系統(tǒng)可以將一些難以實現(xiàn)的訓(xùn)練場景通過智能化仿真模擬場景進(jìn)行展現(xiàn)，使得每個參訓(xùn)和組織人員能夠體驗到訓(xùn)練的完整過程，達(dá)到“用低訓(xùn)練成本得到高訓(xùn)練效果”的目的。

1? 可行性研究與設(shè)計

1.1? 可行性研究

智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)將訓(xùn)練場景智能化、數(shù)字化，訓(xùn)練裝備數(shù)據(jù)化，通過等效環(huán)境模擬引擎提供模擬的真實場景與裝備訓(xùn)練數(shù)據(jù)，在對整體訓(xùn)練進(jìn)行高度可控的情況下，可提升訓(xùn)練效率與裝備操作的熟練度。在智能模擬引擎技術(shù)的支撐下，展現(xiàn)訓(xùn)練進(jìn)程的真實模擬特性，達(dá)到與實際訓(xùn)練相同的訓(xùn)練效果。使用智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，可以保證訓(xùn)練的高效性與有效性，解決部隊以往訓(xùn)練中的各種問題，為部隊訓(xùn)練帶來新方向。

1.2? 基于真實場景的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)架構(gòu)

基于部隊訓(xùn)練中的各種專項訓(xùn)練的實際場景與訓(xùn)練執(zhí)行流程，通過平臺控制介入的方式，可實現(xiàn)智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)將設(shè)備的模擬操作與實際功能的完美結(jié)合。力求構(gòu)建真實的一體化訓(xùn)練環(huán)境，可使指揮人員的能力、參訓(xùn)人員操作訓(xùn)練設(shè)備的熟練度大幅提升。使用智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)能夠?qū)θ藛T、設(shè)備、裝備的狀態(tài)進(jìn)行實時掌控，并對訓(xùn)練流程嚴(yán)格把控以及對部隊的綜合能力進(jìn)行量化評估。

1.3? 數(shù)據(jù)與模型標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)利用通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，實現(xiàn)訓(xùn)練設(shè)備、數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一化。其著眼于一體化的聯(lián)合作戰(zhàn)能力的形成與提升，實現(xiàn)多軍兵種、多設(shè)備、多設(shè)施的聯(lián)合與協(xié)同訓(xùn)練，通過大量數(shù)據(jù)信息以及模型的支撐達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、低經(jīng)濟(jì)、可靈活配置的訓(xùn)練目標(biāo)。利用數(shù)據(jù)與模型標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，將數(shù)據(jù)類型和現(xiàn)有技術(shù)框架進(jìn)行統(tǒng)一，并將多種裝備進(jìn)行數(shù)字化模型解算，可統(tǒng)一裝備的數(shù)據(jù)輸入與輸出，從而實現(xiàn)多裝備、多模型的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。根據(jù)實際裝備的特征與數(shù)據(jù)進(jìn)行裝備模型的建模，利用實際設(shè)備的真實數(shù)據(jù)驅(qū)動裝備模型的運行，將裝備模型與數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，可實現(xiàn)多種訓(xùn)練場景和訓(xùn)練設(shè)備的高兼容性和可復(fù)用性。從頂層設(shè)計統(tǒng)一規(guī)劃，明確基于智能化訓(xùn)練模擬的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為訓(xùn)練設(shè)備、設(shè)施提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和通用建模，可提高訓(xùn)練效果與準(zhǔn)確度[2] 。

1.4? 訓(xùn)練進(jìn)程綜合控制技術(shù)

智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)合理利用了有線設(shè)備和無線網(wǎng)絡(luò)信道，實現(xiàn)了復(fù)雜模擬仿真環(huán)境中的故障本地遠(yuǎn)程設(shè)置和技術(shù)故障遠(yuǎn)程設(shè)置。將訓(xùn)練環(huán)境和進(jìn)程自動控制仿真技術(shù)系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程真實環(huán)境模擬操作與設(shè)備遠(yuǎn)程故障狀態(tài)實時設(shè)置。實時將模擬戰(zhàn)場與訓(xùn)練環(huán)境通過遠(yuǎn)程仿真訓(xùn)練系統(tǒng)傳送到真實訓(xùn)練系統(tǒng)，可以有效解決設(shè)備故障操作和訓(xùn)練環(huán)境模擬訓(xùn)練“兩張皮”問題，并大大提高訓(xùn)練人員對突發(fā)事件的靈活應(yīng)對水平，真正實現(xiàn)遠(yuǎn)程真實訓(xùn)練場景中的訓(xùn)練，并覆蓋絕大多數(shù)訓(xùn)練場景，使訓(xùn)練人員的“訓(xùn)練沉浸感”更強(qiáng)[3]。

1.5? 智能化訓(xùn)練仿真技術(shù)

智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)主要利用可編程工控機(jī)件和可編程計算機(jī)控制器，模擬了真實訓(xùn)練場景下的多種仿真設(shè)備的相關(guān)功能，對訓(xùn)練設(shè)備信息進(jìn)行全面、實時、快速的數(shù)據(jù)分析，并自動向指揮或控制管理人員進(jìn)行操作信息分析反饋，實現(xiàn)了在專項能力訓(xùn)練場景中模擬該系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行的綜合全訓(xùn)練流程、設(shè)備操作訓(xùn)練、試驗結(jié)果模擬仿真，提高了操作人員對模擬設(shè)備系統(tǒng)的總體認(rèn)識和實戰(zhàn)操作能力。

1.6? 交互自適應(yīng)模塊

通過引入基于應(yīng)用平臺的協(xié)議與適配模塊，使得智能化訓(xùn)練模擬考核系統(tǒng)真正在部隊實現(xiàn)到了與控制信息平臺和模擬訓(xùn)練應(yīng)用平臺間的數(shù)據(jù)信息和適配信息互聯(lián)，保證控制平臺不需要更改原有架構(gòu)的基礎(chǔ)上與訓(xùn)練平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)互通?？缙脚_的交互及自適應(yīng)技術(shù)將保證智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)實現(xiàn)在多模式、多平臺交互的使用場景轉(zhuǎn)換中的可用性及與其他平臺場景切換應(yīng)用中數(shù)據(jù)的可用性，也為實時信息快速交換、傳輸和高度融合共享奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

2? 智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的實現(xiàn)與實際應(yīng)用

2.1? 等效智能模擬仿真器

本系統(tǒng)應(yīng)用智能化訓(xùn)練仿真技術(shù)實現(xiàn)了等效智能模擬仿真器的功能，保證訓(xùn)練中的智能化，解決了以往訓(xùn)練中效率低下、成果差的問題，同時實現(xiàn)了基于真實場景的模擬訓(xùn)練，提高了訓(xùn)練效率。使用等效智能模擬仿真器進(jìn)行智能化模擬訓(xùn)練，能夠大大縮短訓(xùn)練前期準(zhǔn)備時間，讓訓(xùn)練管理人員和受訓(xùn)人員對實訓(xùn)裝備的操作熟練度有極大提升，對訓(xùn)練設(shè)備及訓(xùn)練場景進(jìn)行通用建模，增加了模型的高復(fù)用性，提高了訓(xùn)練數(shù)據(jù)的利用率，減少了模擬訓(xùn)練的準(zhǔn)備時間，從而提高了訓(xùn)練效率。同時，利用上級控制系統(tǒng)，訓(xùn)練管理人員可對智能化模擬訓(xùn)練設(shè)備和人員進(jìn)行指令下發(fā)和遠(yuǎn)程控制，能夠?qū)τ?xùn)練中的各種突發(fā)情況進(jìn)行處理和操作人員的臨場操作能力進(jìn)行全面考察，在節(jié)省訓(xùn)練時間的同時提升了整體訓(xùn)練效率[4]。

2.2? 基于應(yīng)用的協(xié)議適配

在智能化訓(xùn)練模擬中，不同設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)基于協(xié)議適配技術(shù)進(jìn)行傳輸，以保持?jǐn)?shù)據(jù)格式一致，且簡化系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的流程，同時保證數(shù)據(jù)簡單、易讀。通過級聯(lián)協(xié)議配置，將不同設(shè)備模型以及協(xié)議模型數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，整合為同構(gòu)信息格式，以提高重構(gòu)度。對不同訓(xùn)練場景以及訓(xùn)練設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一建模，為智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、模型、接口制定統(tǒng)一規(guī)范，在保證模擬訓(xùn)練的準(zhǔn)確性的前提下，增強(qiáng)數(shù)據(jù)和模型的可重用性，提高模擬訓(xùn)練效率。

2.3 ?代理模塊

首先，利用一級代理模塊，可連接訓(xùn)練數(shù)據(jù)計算交互平臺和訓(xùn)練過程控制交互平臺，在對訓(xùn)練過程控制交互平臺進(jìn)行優(yōu)化部署整合后，可直接使用，能夠?qū)崟r將各種信息數(shù)據(jù)加以收集、統(tǒng)計及匯總，實現(xiàn)了實時訓(xùn)練信息數(shù)據(jù)的傳輸、處理、管理、交互。其次，二級代理模塊代理數(shù)字化訓(xùn)練設(shè)備，在經(jīng)過簡單配置后，為設(shè)備之間的高效通信交互提供支持，同時保證與智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸有統(tǒng)一的接口，從而提升系統(tǒng)的適配性。在實際訓(xùn)練中，代理模塊承接控制平臺、訓(xùn)練平臺與訓(xùn)練裝備，保證各平臺與訓(xùn)練裝備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、指令下達(dá)的時效性與準(zhǔn)確性，提高了智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的精確性。通過使用代理模塊，可以使智能化訓(xùn)練模擬設(shè)備的多重控制變得簡單，使得使用、移植十分方便，便于系統(tǒng)的對接與推廣。

2.4? 高性能通信服務(wù)

智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)采用多種高性能網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，可用于多個高并發(fā)請求的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，以實時、高效傳輸網(wǎng)絡(luò)消息，滿足網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)多樣化、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境多樣化的需求。

智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)對訓(xùn)練設(shè)備有很強(qiáng)的適應(yīng)能力和信息傳輸能力，能夠建造各種訓(xùn)練場景模型，并進(jìn)行統(tǒng)計，為之后的訓(xùn)練進(jìn)行數(shù)據(jù)儲備。其依靠高性能通信服務(wù)，能夠滿足多場景、復(fù)雜環(huán)境、多設(shè)備需求，在數(shù)據(jù)量、通信鏈路壓力增加的情況下表現(xiàn)良好。

2.5? 多平臺融合技術(shù)

在執(zhí)行訓(xùn)練指令時，智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)不能直接對硬件設(shè)備造成干擾與影響，因此要求其與訓(xùn)練控制操作平臺進(jìn)行隔離，并與訓(xùn)練數(shù)據(jù)運算和模擬操作系統(tǒng)進(jìn)行解耦合。模擬操作系統(tǒng)不能直接干預(yù)訓(xùn)練操作系統(tǒng)的運行，各系統(tǒng)需要單獨進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造操作，從而保證系統(tǒng)的運行安全與數(shù)據(jù)解耦。

在日常訓(xùn)練中，部隊為了達(dá)到預(yù)期目標(biāo)和實現(xiàn)良好的訓(xùn)練效果，需要及時將相關(guān)信息數(shù)據(jù)通過計算機(jī)上傳至指揮控制平臺。智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)采用基于代理模塊的模塊化設(shè)計，對接指揮控制中心與訓(xùn)練信息管理平臺，保證各類數(shù)據(jù)資源能夠?qū)崿F(xiàn)自動、準(zhǔn)確采集與分發(fā)。

3? 總結(jié)和展望

智能化訓(xùn)練模擬系統(tǒng)在部隊現(xiàn)代化訓(xùn)練方面擁有十分廣闊的應(yīng)用前景，能夠有效減少部隊的裝備物資消耗，改變了各類訓(xùn)練信息化方式難以融合的現(xiàn)狀，通過高效、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、多場景模擬仿真訓(xùn)練平臺，為部隊逐步實現(xiàn)訓(xùn)練信息化及日常實戰(zhàn)訓(xùn)練提供了基礎(chǔ)軟件支持;為部隊訓(xùn)練效果、訓(xùn)練信息化質(zhì)量的實時考核評定和考核評估工作，提供了更為科學(xué)、有效、可靠的方法;能夠根據(jù)試驗設(shè)備要求，研制設(shè)計相應(yīng)的試驗?zāi)M分析系統(tǒng)，提高了設(shè)備的可靠性和研發(fā)效率;可以實現(xiàn)高耦合的模塊化制造，有很較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和可移植性，為訓(xùn)練系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。

隨著部隊特種訓(xùn)練演習(xí)任務(wù)逐漸增多、設(shè)備研制力量逐漸強(qiáng)、信息化技術(shù)日益發(fā)展，開展日常任務(wù)全流程化專項技能訓(xùn)練工作必不可少。智能化訓(xùn)練模擬仿真技術(shù)的推廣，有利于實現(xiàn)部隊的現(xiàn)代化模擬訓(xùn)練，提高部隊的信息化訓(xùn)練效率，培養(yǎng)出更多的高層次復(fù)合型人才，從而提升部隊的綜合戰(zhàn)斗力。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

劉智超（1984—） ，本科，工程師，研究方向：軍事訓(xùn)練。