虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備體系試驗(yàn)平臺(tái)研究

王新宇，郭齊勝

(陸軍裝甲兵學(xué)院，北京 豐臺(tái) 100072)

1 引言

地面無人裝備是基于各類地面無人平臺(tái)、定位導(dǎo)航系統(tǒng)、激光測(cè)距儀及高分辨率傳感器、指控通信設(shè)備等多種高技術(shù)裝備綜合集成的一體化應(yīng)用系統(tǒng)，承載著引領(lǐng)陸戰(zhàn)武器裝備發(fā)展轉(zhuǎn)型和戰(zhàn)斗力生成模式轉(zhuǎn)變的重要任務(wù)。地面無人裝備體系以軍用信息基礎(chǔ)設(shè)施為依托，將地面及近地?zé)o人平臺(tái)等各種無人系統(tǒng)裝備作為主要作戰(zhàn)平臺(tái)融入現(xiàn)有作戰(zhàn)體系，實(shí)現(xiàn)與軍用基礎(chǔ)設(shè)施、有人作戰(zhàn)指揮控制體系的有機(jī)融合，形成一體化的作戰(zhàn)指揮體系。裝備試驗(yàn)是把好裝備質(zhì)量和作戰(zhàn)適用性的重要關(guān)口，為解決當(dāng)前開展地面無人裝備體系試驗(yàn)研究方法和手段問題，從地面無人武器裝備試驗(yàn)需求出發(fā)，設(shè)計(jì)地面無人武器裝備試驗(yàn)平臺(tái)，并給出系統(tǒng)部署方式以及地面無人裝備試驗(yàn)方法和流程。

2 需求分析

地面無人武器裝備涉及系統(tǒng)總體架構(gòu)、自主感知、自主通信、自主導(dǎo)航、自主控制等多學(xué)科，隨著地面無人武器裝備的廣泛應(yīng)用，“平臺(tái)無人、系統(tǒng)有人，前線無人、后方有人，行動(dòng)無人、指控有人”將成為作戰(zhàn)基本形態(tài)，地面無人武器裝備試驗(yàn)內(nèi)容也在發(fā)生著相應(yīng)變化。

自主性是地面無人武器裝備依靠自身設(shè)備感知環(huán)境和自身狀態(tài)，在平臺(tái)計(jì)算硬件資源的支持下，利用智能算法實(shí)時(shí)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)做出行動(dòng)決策的能力。美國在未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)中，對(duì)無人系統(tǒng)的自主性提出了10個(gè)等級(jí)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。地面無人武器裝備自主性特點(diǎn)帶來了環(huán)境感知能力、決策能力、指令執(zhí)行能力、人員依賴度等平臺(tái)性能指標(biāo)的變化。但地面無人裝備發(fā)展迅速，多數(shù)只是小批量生產(chǎn)，虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)環(huán)境為鑒定無人裝備體系指標(biāo)提供了可能。

人機(jī)交互性是操作人員通過操作臺(tái)與地面無人武器裝備交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面無人武器裝備的操作。地面無人武器裝備與作戰(zhàn)人員有機(jī)交互，充分發(fā)揮有人/無人武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，以最小的代價(jià)獲取最滿意的作戰(zhàn)價(jià)值，將成為未來戰(zhàn)場(chǎng)地面無人作戰(zhàn)系統(tǒng)運(yùn)用的主要方式。人機(jī)交互內(nèi)容包括協(xié)同態(tài)勢(shì)感知、協(xié)同決策規(guī)劃、協(xié)同行為控制、協(xié)同效果評(píng)估。虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)環(huán)境通過真實(shí)、虛擬、構(gòu)造三類仿真構(gòu)建一個(gè)與真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)空間同步的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)空間，將真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)及其裝備實(shí)時(shí)地投影到虛擬戰(zhàn)場(chǎng)空間中，在虛擬戰(zhàn)場(chǎng)構(gòu)建完善的對(duì)抗體系，由虛擬戰(zhàn)場(chǎng)同步處理真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)難以處理的火力打擊、裝備戰(zhàn)損、效能評(píng)估等動(dòng)作和狀態(tài)信息，并將對(duì)抗計(jì)算的結(jié)果實(shí)時(shí)反饋到真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)，實(shí)時(shí)控制戰(zhàn)場(chǎng)行動(dòng)和進(jìn)程，同步評(píng)估對(duì)抗水平，可有效開展人機(jī)交互試驗(yàn)。

圖1 原型系統(tǒng)組成架構(gòu)圖

圖2 中間件結(jié)構(gòu)圖

地面無人武器裝備能夠在人類難以生存的自然地理環(huán)境以及各類核生化、火力對(duì)抗等極端條件下遂行各種作戰(zhàn)任務(wù)，隨著新能源、材料、技術(shù)的成熟，地面無人武器裝備將成為陸戰(zhàn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)無禁區(qū)、全地域、全天候、全時(shí)段作戰(zhàn)的主要選擇。因此，要圍繞地面無人武器裝備的使命任務(wù)和特點(diǎn)，從地形地貌、天候氣象、敵火威脅等方面，創(chuàng)新作戰(zhàn)試驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)方法，精選實(shí)戰(zhàn)對(duì)抗環(huán)境要素，精確刻畫各類環(huán)境要素的特征和條件，構(gòu)建極端試驗(yàn)環(huán)境。虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)環(huán)境提供了一種可擴(kuò)展、高保真、多領(lǐng)域仿真能力，可在近似實(shí)戰(zhàn)環(huán)境下組織實(shí)施。

3 系統(tǒng)組成

虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)主要包括邏輯靶場(chǎng)運(yùn)行支撐、邏輯靶場(chǎng)、應(yīng)用層三個(gè)層次，如圖1所示。邏輯靶場(chǎng)運(yùn)行支撐層包括中間件模塊、在線資源管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊三部分，用于支撐邏輯靶場(chǎng)運(yùn)行并提供針對(duì)邏輯靶場(chǎng)進(jìn)行在線操作和數(shù)據(jù)采集的接口。邏輯靶場(chǎng)為地面無人裝備試驗(yàn)的開展提供裝備數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、情況數(shù)據(jù)支持，并為人機(jī)協(xié)同試驗(yàn)提供虛擬席位數(shù)據(jù)。應(yīng)用層主要包括想定編輯模塊、導(dǎo)調(diào)控制模塊，用于為地面無人裝備試驗(yàn)人員明確試驗(yàn)裝備作戰(zhàn)與保障的初始條件，在試驗(yàn)實(shí)施過程中設(shè)置各種情況，引導(dǎo)試驗(yàn)過程提供必要軟件。

3.1 中間件子系統(tǒng)

中間件為虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)提供集中管理，數(shù)據(jù)傳輸、調(diào)度服務(wù)和時(shí)間服務(wù)，用于在不對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行改動(dòng)的條件下，實(shí)現(xiàn)各類地面無人裝備模型、試驗(yàn)對(duì)象和試驗(yàn)資源的互聯(lián)互通互操作。中間件包括運(yùn)行管理、交互管理、監(jiān)控服務(wù)、時(shí)間管理功能，將分布式共享內(nèi)存的編碼提取、匿名發(fā)布訂閱和分布式模型驅(qū)動(dòng)面向?qū)ο蟮木幊陶系街虚g件子系統(tǒng)中，如圖2所示。運(yùn)行管理功能提供命名服務(wù)、試驗(yàn)域管理服務(wù)和通道服務(wù)，維護(hù)命名空間，創(chuàng)建并維護(hù)事件通道，為試驗(yàn)域中的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)分發(fā)提供基礎(chǔ)。交互管理功能負(fù)責(zé)維護(hù)整個(gè)分布式系統(tǒng)中的對(duì)象與消息傳遞，保證對(duì)象的正確交互和基于類型等形式的興趣管理，并提供遠(yuǎn)程方法調(diào)用功能。監(jiān)控服務(wù)為地面無人裝備試驗(yàn)場(chǎng)景提供了一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能，包括監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)獲取和監(jiān)控界面。時(shí)間管理功能為地面無人裝備試驗(yàn)提供了有效的時(shí)間推進(jìn)機(jī)制，保證試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)能夠按照正確的順序處理消息，保證事件之間的邏輯關(guān)系。

3.2 在線資源管理子系統(tǒng)

在線資源管理子系統(tǒng)為虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)運(yùn)行提供后臺(tái)的運(yùn)行管控和數(shù)據(jù)管理功能，存儲(chǔ)與邏輯靶場(chǎng)運(yùn)行相關(guān)的各類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)運(yùn)行相關(guān)的軟、硬件統(tǒng)一調(diào)度和管理，保證地面無人裝備試驗(yàn)有序，合理，高效的運(yùn)行。在線資源管理系統(tǒng)包括硬件資源管理、應(yīng)用資源管理、工程文件管理、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、安全控制等功能，如圖3所示。

圖3 在線資源管理子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

硬件資源管理可對(duì)地面無人裝備仿真試驗(yàn)中可用的計(jì)算資源進(jìn)行監(jiān)控管理，保證計(jì)算資源負(fù)載均衡，計(jì)算能力最優(yōu)。應(yīng)用資源管理可對(duì)仿真試驗(yàn)中應(yīng)用模型進(jìn)行分發(fā)部署，控制啟停。工程文件管理可對(duì)應(yīng)用資源初始化文件、想定文件、運(yùn)行結(jié)果文件以及附屬說明文件進(jìn)行管理。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)記錄試驗(yàn)運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)，為試驗(yàn)分析和評(píng)估提供數(shù)據(jù)。安全控制通過用戶權(quán)限實(shí)現(xiàn)資源的可控訪問和管理。在線資源管理子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理強(qiáng)實(shí)時(shí)仿真計(jì)算資源的網(wǎng)格管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將仿真計(jì)算任務(wù)分解給強(qiáng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)上的特定模型計(jì)算機(jī)，使模型機(jī)在滿足強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求的情況下完成計(jì)算任務(wù)。該系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有大型計(jì)算機(jī)的計(jì)算資源，利用計(jì)算資源調(diào)度管理軟件對(duì)異構(gòu)高性能集群計(jì)算環(huán)境中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)、軟件授權(quán)等計(jì)算資源的狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)收集和負(fù)載平衡，以充分利用其高速計(jì)算能力。

數(shù)據(jù)采集模塊用于響應(yīng)在線資源管理系統(tǒng)發(fā)來的控制命令和配置信息，記錄試驗(yàn)運(yùn)行過程的全部數(shù)據(jù)，并將記錄的數(shù)據(jù)保存至本地文件中，包括數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)記錄設(shè)置模塊、控制接口模塊、數(shù)據(jù)文件記錄模塊，如圖4所示?？刂平涌谀K用來接收主控節(jié)點(diǎn)命令和設(shè)置信息，實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)記錄工具進(jìn)行多次記錄的開始、結(jié)束；數(shù)據(jù)文件記錄模塊用來記錄試驗(yàn)域中全部數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)記錄設(shè)置模塊用來對(duì)記錄過程進(jìn)行初始化設(shè)置。數(shù)據(jù)采集流程如下：

1)試驗(yàn)人員選擇數(shù)據(jù)記錄模式，數(shù)據(jù)記錄與回放工具成為數(shù)據(jù)記錄工具，等待記錄命令和配置信息；

2)配置記錄信息。當(dāng)應(yīng)用中存在在線資源管理系統(tǒng)時(shí)，由在線資源管理系統(tǒng)發(fā)送配置信息；當(dāng)應(yīng)用中無在線資源管理系統(tǒng)時(shí)由用戶手動(dòng)配置記錄信息；

3)發(fā)布控制命令。當(dāng)應(yīng)用中存在在線資源管理系統(tǒng)時(shí)，由在線資源管理系統(tǒng)發(fā)送控制命令；當(dāng)應(yīng)用中無在線資源管理系統(tǒng)時(shí)，由用戶手動(dòng)發(fā)布控制命令；

4)發(fā)布開始命令。記錄節(jié)點(diǎn)加入試驗(yàn)域，創(chuàng)建地面無人裝備代理，訂購地面無人裝備試驗(yàn)數(shù)據(jù)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

5)發(fā)布停止命令。停止本次記錄，關(guān)閉并保存記錄文件，調(diào)用數(shù)據(jù)文件上傳模塊對(duì)記錄文件進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳，清除訂購信息，刪除地面無人裝備代理，退出試驗(yàn)域。數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)等待新的配置信息和控制命令。

圖4 數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)總體結(jié)構(gòu)

3.3 想定編輯子系統(tǒng)

想定編輯子系統(tǒng)是地面無人裝備試驗(yàn)初始條件準(zhǔn)備的重要工具，主要完成試驗(yàn)訓(xùn)練過程中交戰(zhàn)雙方編制、編成和部署等數(shù)據(jù)的生成，包括設(shè)定戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，包括天候、氣象、季節(jié)等，明確試驗(yàn)中地面無人裝備間的隸屬關(guān)系、指揮關(guān)系、保障關(guān)系、火力打擊關(guān)系等關(guān)系，明確交戰(zhàn)雙方作戰(zhàn)計(jì)劃和保障計(jì)劃，確定交戰(zhàn)過程中的作戰(zhàn)原則。因此，建立想定編輯工具，應(yīng)以試驗(yàn)的初始化數(shù)據(jù)需求為依據(jù)，建立操作方便、使用靈活的想定編輯工具。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用緊內(nèi)聚、松耦合的軟件模塊設(shè)計(jì)策略，提高工具的適應(yīng)性和通用性。想定編輯子系統(tǒng)工作流程如圖5(a)所示。想定編輯子系統(tǒng)外部接口包括兩部分，一是作戰(zhàn)文書與想定編輯工具間的接口，二是想定編輯工具與各邏輯靶場(chǎng)資源之間的接口。作戰(zhàn)文書與想定編輯工具間的接口是單向的，即想定編輯工具通過相關(guān)的接口獲取作戰(zhàn)文書文檔中的相關(guān)想定編輯結(jié)果數(shù)據(jù)，而不需要向作戰(zhàn)文書文檔反饋任何數(shù)據(jù)。想定編輯工具與各邏輯靶場(chǎng)資源間的接口也是單向的，即想定編輯工具為地面無人裝備試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)，而不必獲得試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。想定編輯子系統(tǒng)內(nèi)部的接口，包括想定編輯工具與EXCEL數(shù)據(jù)文件之間的接口、想定編輯工具與數(shù)據(jù)庫間接口，如圖5(b)所示。

3.4 導(dǎo)調(diào)控制子系統(tǒng)

導(dǎo)調(diào)控制子系統(tǒng)根據(jù)地面無人裝備試驗(yàn)計(jì)劃，在試驗(yàn)實(shí)施過程中設(shè)置各種情況，通過試驗(yàn)人員對(duì)情況的處理，引導(dǎo)試驗(yàn)過程。導(dǎo)調(diào)的功能包括導(dǎo)調(diào)席位設(shè)置與管理、導(dǎo)調(diào)方案管理、導(dǎo)調(diào)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、導(dǎo)調(diào)進(jìn)程控制、作業(yè)導(dǎo)調(diào)、導(dǎo)調(diào)顯示、導(dǎo)調(diào)數(shù)據(jù)采集，組成如圖6所示。導(dǎo)調(diào)席位設(shè)置與管理可查詢作業(yè)席位信息，可查詢網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?jié)點(diǎn)狀態(tài)、鏈路狀態(tài)、路由等信息。導(dǎo)調(diào)方案管理根據(jù)培訓(xùn)計(jì)劃及目標(biāo)，完成對(duì)導(dǎo)調(diào)方案及導(dǎo)調(diào)腳本的編輯、分發(fā)功能，形成的導(dǎo)調(diào)方案作為導(dǎo)調(diào)腳本生成的依據(jù)，在導(dǎo)調(diào)執(zhí)行階段，可作為導(dǎo)調(diào)人員進(jìn)行隨機(jī)干預(yù)的指導(dǎo)依據(jù)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備功能完成導(dǎo)調(diào)及虛擬兵力需要的初始化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，對(duì)計(jì)劃導(dǎo)調(diào)過程中涉及到的文書、要圖、格式化報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)為導(dǎo)調(diào)執(zhí)行過程提供數(shù)據(jù)支持。作業(yè)進(jìn)程控制可對(duì)培訓(xùn)作業(yè)的開始、暫停、繼續(xù)、停止進(jìn)行控制。提供時(shí)間統(tǒng)一服務(wù)，并可對(duì)作業(yè)時(shí)間進(jìn)行導(dǎo)調(diào)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的跳進(jìn)。作業(yè)導(dǎo)調(diào)，可對(duì)導(dǎo)調(diào)腳本進(jìn)行加載，對(duì)培訓(xùn)過程進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)紅方的作業(yè)席位及虛擬兵力形成的虛擬席位進(jìn)行隨機(jī)導(dǎo)調(diào)?？蓪?duì)隨機(jī)導(dǎo)調(diào)過程中涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。可對(duì)作業(yè)席位進(jìn)行語音導(dǎo)調(diào)，可將語音指令轉(zhuǎn)換為虛擬兵力需要的數(shù)據(jù)格式并分發(fā)給虛擬兵力。顯示控制可根據(jù)培訓(xùn)目標(biāo)、考核及講評(píng)需要，對(duì)顯示輸出設(shè)備進(jìn)行控制，并可對(duì)顯示輸出的主題和內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置。可實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)顯示及作業(yè)席位顯示，為導(dǎo)調(diào)過程提供過程控制以及隨機(jī)干預(yù)的狀態(tài)參考?？蓪?duì)戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?shù)據(jù)流量等作業(yè)狀態(tài)信息顯示進(jìn)行控制。導(dǎo)調(diào)數(shù)據(jù)采集可對(duì)導(dǎo)調(diào)過程中的導(dǎo)調(diào)事件進(jìn)行記錄，支持導(dǎo)調(diào)數(shù)據(jù)的回放。導(dǎo)調(diào)控制子系統(tǒng)工作流程如圖6所示。

圖5 想定編輯子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖6 導(dǎo)調(diào)控制子系統(tǒng)工作流程

3.5 虛擬戰(zhàn)場(chǎng)仿真子系統(tǒng)

虛擬戰(zhàn)場(chǎng)仿真子系統(tǒng)為虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)提供所需要的人機(jī)交互虛擬席位，并與作業(yè)席位配合，進(jìn)行信息交互。能夠虛擬生成陸軍旅及以下編成內(nèi)主要裝備，以及用于仿真對(duì)抗的藍(lán)方主要裝備，虛擬生成各作業(yè)席位對(duì)應(yīng)裝備的作業(yè)響應(yīng)數(shù)據(jù)以及與本席位作業(yè)相關(guān)的其它裝備響應(yīng)數(shù)據(jù)。能夠生成陸軍旅及以下規(guī)模作戰(zhàn)仿真所需虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及實(shí)體的活動(dòng)、交互等對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的作用結(jié)果。能夠生成接近實(shí)戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)情況，為綜合檢驗(yàn)實(shí)施提供各種觸發(fā)條件和作業(yè)的響應(yīng)，合理地產(chǎn)生相應(yīng)的反饋結(jié)果。實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)仿真與實(shí)裝軟件以及其他仿真數(shù)據(jù)用戶之間公共數(shù)據(jù)交互格式的轉(zhuǎn)換，為顯示、評(píng)估等提供實(shí)時(shí)的仿真數(shù)據(jù)。虛擬戰(zhàn)場(chǎng)仿真系統(tǒng)包括仿真管理控制、分隊(duì)作戰(zhàn)仿真、指揮所仿真、仿真數(shù)據(jù)交互轉(zhuǎn)換、仿真引擎五個(gè)模塊，如圖7所示。仿真管理控制主要由仿真控制、仿真管理、仿真通信三個(gè)功能組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真全過程的管理控制。地面無人裝備仿真模型包括七個(gè)功能元模型：裝備的指揮、機(jī)動(dòng)、偵察、通信、防護(hù)、業(yè)務(wù)和被保障模型。其中，裝備機(jī)動(dòng)、偵察、通信、防護(hù)模型為通用模型，運(yùn)行時(shí)根據(jù)裝備性能加載不同參數(shù)；裝備指揮模型和業(yè)務(wù)模型與各兵種裝備的特性和運(yùn)用方式相關(guān)，指揮模型可各自建立，也可建立通用模型，通過加載不同指揮規(guī)則運(yùn)行；業(yè)務(wù)模型要結(jié)合機(jī)步、坦克、炮兵、防空、陸航、通信、偵察、電抗、工程、防化、后勤、裝備保障等十二類兵種裝備的業(yè)務(wù)功能單獨(dú)建立。被保障模型是描述裝備出現(xiàn)故障、戰(zhàn)損或油料、彈藥消耗到一定程度時(shí)，接受裝備、后勤保障的效果模型。根據(jù)敵對(duì)、友鄰、上下級(jí)、保障與被保障等關(guān)系，裝備的七個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)彼此之間的交互，敵對(duì)主戰(zhàn)單元可相互殺傷，如果敵我識(shí)別有誤，己方作戰(zhàn)單元也會(huì)產(chǎn)生誤傷；保障單元根據(jù)保障關(guān)系對(duì)被保障對(duì)象實(shí)施保障業(yè)務(wù)活動(dòng)。地面無人分隊(duì)作戰(zhàn)仿真通過建立紅藍(lán)雙方的地面無人分隊(duì)指控終端模型和裝備模型，對(duì)參戰(zhàn)的地面無人裝備各種作戰(zhàn)和保障行動(dòng)進(jìn)行仿真，產(chǎn)生行動(dòng)效果。仿真支撐資源主要包括戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境仿真模型、裝備性能數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、陸軍兵種分隊(duì)指揮規(guī)則庫。戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境仿真模型主要是構(gòu)建相關(guān)的地形、氣象模型，將地形、氣象對(duì)作戰(zhàn)的影響進(jìn)行量化，構(gòu)建相應(yīng)模型。地形分析的功能是對(duì)DEM數(shù)據(jù)、電子矢量地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，提取出所需要的分析數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)提供給其他仿真分系統(tǒng)使用，從而在仿真過程中可加入地形對(duì)兵力運(yùn)用、裝備應(yīng)用的影響，提高仿真的逼真性；氣象分析模型主要是將晝夜、四季等天候情景和降雨、降雪等天氣情況進(jìn)行量化，從而將氣象環(huán)境加入仿真系統(tǒng)中。

圖7 虛擬戰(zhàn)場(chǎng)仿真系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

4 系統(tǒng)部署

虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)原型系統(tǒng)部署方式如圖8所示。邏輯靶場(chǎng)由地面無人裝備實(shí)裝、半實(shí)物、虛擬實(shí)體、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、異構(gòu)轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。地面無人裝備實(shí)裝對(duì)象配備實(shí)裝適配器，再通過實(shí)裝適配器的無線寬帶網(wǎng)絡(luò)連接功能接入中寬帶網(wǎng)絡(luò)；實(shí)裝單元使用實(shí)裝通訊系統(tǒng)接入戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)。半實(shí)物對(duì)象通過DDS網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象模型實(shí)體，接入中間件；半實(shí)物模擬器接入模擬戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)，模擬戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)通過指揮車代理與戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)連接。地面無人裝備虛擬實(shí)體對(duì)象通過HLA網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象模型實(shí)體接入中間件；通過戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接入模擬戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)。在線資源管理系統(tǒng)是重要的邏輯靶場(chǎng)運(yùn)行控制工具，通過中間件提供的API控制邏輯靶場(chǎng)中各類對(duì)象實(shí)體的運(yùn)行，將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備分系統(tǒng)編制的想定信息分發(fā)給邏輯靶場(chǎng)資源實(shí)體進(jìn)行初始化工作；向?qū)д{(diào)控制分系統(tǒng)提供邏輯靶場(chǎng)實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)，并且將導(dǎo)調(diào)控制分系統(tǒng)的指令轉(zhuǎn)發(fā)給邏輯靶場(chǎng)中的對(duì)象。數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)對(duì)邏輯靶場(chǎng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，存儲(chǔ)于在線資源管理系統(tǒng)維護(hù)的數(shù)據(jù)庫。檢驗(yàn)評(píng)估分系統(tǒng)可以從數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)獲取必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估工作。

5 應(yīng)用模式

在典型應(yīng)用場(chǎng)景中，地面無人裝備實(shí)裝、半實(shí)物、虛擬實(shí)體分別形成不同的戰(zhàn)場(chǎng)空間，形成紅藍(lán)雙方，各自有較為完善的裝備體系，它們雖然處于不同類型的裝備、戰(zhàn)場(chǎng)中，但是它們邏輯上處在同一個(gè)時(shí)間和空間的戰(zhàn)場(chǎng)中，而且感受上也相似，三者之間可以互相聯(lián)系、相互配合、互相對(duì)抗。它們處在同一個(gè)邏輯空間中，在時(shí)間邏輯上也是一致的。三者之間的交互通過虛擬網(wǎng)關(guān)、模擬器網(wǎng)絡(luò)、中繼接力等不同手段在數(shù)據(jù)層面聯(lián)成一體，形成一個(gè)統(tǒng)一的邏輯戰(zhàn)場(chǎng)空間，在導(dǎo)調(diào)控制下，完成特定的地面無人試驗(yàn)任務(wù)，基本流程如圖9所示。

6 結(jié)論

隨著地面無人武器裝備智能的增強(qiáng)以及廣泛的應(yīng)用，地面無人武器裝備試驗(yàn)內(nèi)容也在發(fā)生著相應(yīng)變化。針對(duì)地面無人武器試驗(yàn)需求，詳細(xì)設(shè)計(jì)了虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)平臺(tái)原型系統(tǒng)，主要包括中間件子系統(tǒng)、在線資源管理子系統(tǒng)、想定編輯子系統(tǒng)、導(dǎo)調(diào)控制子系統(tǒng)、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)仿真子系統(tǒng)，給出了虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)平臺(tái)原型系統(tǒng)部署方式，以及支撐地面無人武器裝備體系運(yùn)用的綜合試驗(yàn)典型應(yīng)用模式，從而為開展地面無人裝備體系試驗(yàn)提供了技術(shù)支撐。

圖8 虛實(shí)結(jié)合的地面無人裝備試驗(yàn)原型系統(tǒng)部署圖

圖9 地面無人裝備試驗(yàn)基本過程