裴曉黎

（海軍裝備部駐上海地區(qū)軍事代表局 上海 200083）

1 引言

仿真試驗和作戰(zhàn)實踐，是推動人類軍事活動發(fā)展的兩大基本活動。作戰(zhàn)實踐是對仿真試驗的應(yīng)用和檢驗，是戰(zhàn)爭時期牽引戰(zhàn)斗力建設(shè)、推動軍事活動發(fā)展的主導性實踐活動；仿真試驗是對作戰(zhàn)實踐的設(shè)計和預(yù)演，是和平時期牽引軍隊建設(shè)的基本實踐活動，對于推動軍事發(fā)展起著主導性作用，二者是不可分割的有機整體，辯證統(tǒng)一于戰(zhàn)斗力標準，共同服務(wù)于戰(zhàn)斗力建設(shè)。為了更好提高系統(tǒng)作戰(zhàn)能力，仿真系統(tǒng)與實際作戰(zhàn)系統(tǒng)之間的統(tǒng)一集成的趨勢愈來愈明顯［1］。

美國國防部（DoD）強調(diào)明確指出，軍隊轉(zhuǎn)型應(yīng)實現(xiàn)三大目標：1）做好仿真系統(tǒng)與信息系統(tǒng)研制之間的集成；2）根據(jù)作戰(zhàn)需求，提供全面系統(tǒng)的聯(lián)合試驗，完善聯(lián)合試驗的體制和機制；3）發(fā)展功能強大的網(wǎng)絡(luò)化實兵、虛擬和推演三合一的作戰(zhàn)試驗環(huán)境，保障部隊擁有強大的作戰(zhàn)能力。可見，美軍極其重視作戰(zhàn)與仿真一體化技術(shù)研究［2～3］。

作戰(zhàn)與仿真一體化，是我國海軍實現(xiàn)戰(zhàn)斗力綜合集成和整體提高的必由之路。而作戰(zhàn)系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展在過去較長的時間內(nèi)，基本上相互獨立、分離發(fā)展的狀態(tài)。開展海軍作戰(zhàn)與仿真一體化系統(tǒng)構(gòu)建，具有極其重要的現(xiàn)實意義。

2 研究現(xiàn)狀

美國海軍將作戰(zhàn)與仿真一體化定義為：在作戰(zhàn)系統(tǒng)、子系統(tǒng)或設(shè)備上裝入或增加的能夠使全體艦隊人員更加熟練地掌握各項技能的能力。在該領(lǐng)域較為成功的項目有：艦隊主力戰(zhàn)術(shù)訓練系統(tǒng)（Battle Force Tactical Training，BFTT）、宙斯盾作戰(zhàn)訓練系統(tǒng)（Aegis Combat Training System，ACTS）、艦隊主力電子戰(zhàn)訓練系統(tǒng)（Battle Electronic Warfare Training，BEWT）等，以及集中在平臺控制系統(tǒng)上的應(yīng)用如計算機輔助培訓的艦載訓 練 系 統(tǒng) （On-Board Training System，OBTS）等［4～5］。

為了實現(xiàn)21世紀的戰(zhàn)略目標，美軍利用作戰(zhàn)與仿真一體化技術(shù)研究成果又建立了多個聯(lián)合作戰(zhàn)和專業(yè)作戰(zhàn)實驗室為各軍種提供大規(guī)模的合成訓練或演習，如“奧林匹克挑戰(zhàn)2004”等試驗活動。聯(lián)合作戰(zhàn)實驗室的建成標志著美軍自下而上覆蓋全軍的、作戰(zhàn)與仿真一體化試驗體系的全面形成［6～7］。

此外，英、俄、法、瑞典等多國海軍也正在致力于未來海軍作戰(zhàn)與仿真一體化能力的發(fā)展。作戰(zhàn)與仿真一體化已成為海軍新軍事技術(shù)變革的重要趨勢［8］。

從目前國內(nèi)軍事系統(tǒng)作戰(zhàn)仿真一體化技術(shù)的整體情況來看，雖然經(jīng)過多年的發(fā)展取得了相當?shù)某晒徒?jīng)驗，但和國外研究情況以及信息化作戰(zhàn)要求相比依然存在相當大的差距，主要表現(xiàn)在作戰(zhàn)裝備與仿真系統(tǒng)的技術(shù)體制不一致、針對綜合電子信息系統(tǒng)仿真服務(wù)集成技術(shù)還屬于空白、面向作戰(zhàn)的仿真支撐應(yīng)用研究還不夠深入、系統(tǒng)能力測評環(huán)境、方法、手段有待完善［9～10］。

3 作戰(zhàn)與仿真一體化及構(gòu)建要點

3.1 形成面向服務(wù)的海軍作戰(zhàn)與仿真一體化技術(shù)體制

根據(jù)海軍作戰(zhàn)與仿真一體化的軍事需求，借鑒SOA層次化軟件架構(gòu)、DODAF 2.0等先進技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)體制，從服務(wù)化大系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、仿真資源的服務(wù)化封裝與描述、仿真服務(wù)集成的標準與規(guī)范三個方面開展工作。

其中，在服務(wù)化大系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)建模方面，將借鑒DODAF 2.0標準，重點從服務(wù)、能力等多視角建立大系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，借鑒SOA的軟件架構(gòu)，重點建立作戰(zhàn)與仿真一體化應(yīng)用的層次式軟件體系結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)與軟件體系結(jié)構(gòu)的角度為作戰(zhàn)與仿真一體化集成奠定框架基礎(chǔ)。

在仿真資源的服務(wù)化描述方面，將借鑒 Web Service的對象封裝技術(shù)，重點建立仿真資源的服務(wù)化封裝方法；借鑒本體與語義的概念，重點建立從仿真服務(wù)的描述方法，為仿真資源與服務(wù)化大系統(tǒng)集成奠定前提。

圖1 面向服務(wù)的海軍作戰(zhàn)與仿真一體化技術(shù)體制

在仿真服務(wù)集成的標準與規(guī)范方面，將借鑒SOA服務(wù)集成技術(shù)，針對仿真服務(wù)的特點和描述特性，重點建立仿真服務(wù)的訪問機制、仿真服務(wù)的組合方法、以及基于仿真服務(wù)的作戰(zhàn)業(yè)務(wù)柔性集成規(guī)范等，從技術(shù)參考模型、數(shù)據(jù)交互規(guī)范等方面為服務(wù)化大系統(tǒng)中作戰(zhàn)與仿真一體化提供集成規(guī)范。

3.2 支持面向服務(wù)的仿真環(huán)境構(gòu)建與運行管理

借鑒可擴展建模與仿真框架（Extensible Modeling and Simulation Framework，XMSF）的思想，在服務(wù)化的仿真基礎(chǔ)環(huán)境、面向裝備的仿真服務(wù)嵌入技術(shù)、仿真與實際系統(tǒng)無縫集成技術(shù)三個方面開展工作。

圖2 面向服務(wù)的仿真環(huán)境構(gòu)建與運行管理技術(shù)

其中，在構(gòu)建服務(wù)化仿真基礎(chǔ)環(huán)境方面，突破仿真基礎(chǔ)環(huán)境服務(wù)化構(gòu)建技術(shù)，基于HLA高層體系結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有主流分布式仿真應(yīng)用框架，重點提取仿真框架中共性的、基礎(chǔ)的支撐功能；其次，借鑒XMSF中 Web-RTI的理念，研究仿真服務(wù)運行所需的環(huán)境架構(gòu)、基礎(chǔ)服務(wù)和共性支撐服務(wù)，建立面向服務(wù)的仿真基礎(chǔ)環(huán)境。仿真服務(wù)基礎(chǔ)運行環(huán)境除了注冊服務(wù)、發(fā)現(xiàn)服務(wù)、協(xié)同服務(wù)等基礎(chǔ)服務(wù)以及消息服務(wù)、共享服務(wù)、數(shù)據(jù)訪問服務(wù)等共性支撐服務(wù)外，還主要由仿真模型資源庫以及仿真模型資源管理服務(wù)、仿真部署管理服務(wù)、仿真計算引擎管理服務(wù)、仿真對象管理服務(wù)、仿真事件管理服務(wù)、仿真時間管理服務(wù)等共同構(gòu)成。

在嵌入面向裝備的仿真服務(wù)方面，面向裝備的仿真服務(wù)嵌入技術(shù)，針對艦載裝備強實時嵌入式特點以及艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)技術(shù)體制面向數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)（Data Distribution Service）的發(fā)展趨勢，突破基于DDS的仿真系統(tǒng)運行管理技術(shù)，具體包含仿真事件的訂閱與發(fā)布、仿真對象的注冊與發(fā)現(xiàn)、仿真數(shù)據(jù)的更新與反射、仿真時間的同步等，解決仿真資源嵌入未來海軍實際裝備的問題。

在無縫集成仿真與實際系統(tǒng)方面，針對海軍實際裝備與岸上各類仿真試驗環(huán)境孤立建設(shè)的現(xiàn)狀，研究仿真系統(tǒng)與實際系統(tǒng)之間的集成模式，建立仿真系統(tǒng)和實裝之間的互聯(lián)、互通、互操作技術(shù)參考模型，為作戰(zhàn)與仿真一體化應(yīng)用以及大系統(tǒng)試驗提供環(huán)境支撐。

3.3 構(gòu)建基于服務(wù)的作戰(zhàn)與仿真一體化應(yīng)用系統(tǒng)

通過構(gòu)建基于服務(wù)的作戰(zhàn)與仿真一體化應(yīng)用系統(tǒng)，在從傳統(tǒng)戰(zhàn)場感知、態(tài)勢生成、威脅評估、威脅估計、方案生成、武器打擊到目標毀傷的整個傳統(tǒng)作戰(zhàn)指揮流程的基礎(chǔ)上，增加態(tài)勢預(yù)測、方案推演、戰(zhàn)果預(yù)測、作戰(zhàn)訓練等基于仿真的作戰(zhàn)業(yè)務(wù)功能。

其中，態(tài)勢預(yù)測是在當前態(tài)勢的基礎(chǔ)上利用仿真模擬手段以及知識推理機制對態(tài)勢的演化進行預(yù)測，在敵方意圖判斷、威脅評估等指揮決策方面提供輔助支撐。主要基于來自時間序列上的信息來解釋和表示戰(zhàn)場態(tài)勢，并且基于對當前態(tài)勢信息、軍事條令數(shù)據(jù)庫及模型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)的綜合處理來展現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢的可能的演變趨勢，以產(chǎn)生形勢與警報，為指揮員形成決心提供重要參考。

方案推演是依據(jù)指揮員初步?jīng)Q心以及初步作戰(zhàn)方案，在虛擬仿真空間中，按照對抗雙方作戰(zhàn)企圖、兵力部署、主要作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)強度以及作戰(zhàn)規(guī)則，對作戰(zhàn)進程以及作戰(zhàn)進程中可能出現(xiàn)的情況進行逐步推演，用于輔助檢驗作戰(zhàn)計劃的可行性。

戰(zhàn)果預(yù)測是按照打擊方式、武器性能以及目標特性，對武器打擊與毀傷過程進行模擬，獲取可能的打擊部位、造成的打擊程度等信息，用于作戰(zhàn)方案的在線優(yōu)化。

基于仿真的作戰(zhàn)訓練支持技術(shù)研究，針對海上作戰(zhàn)特點和作戰(zhàn)任務(wù)要求，從作戰(zhàn)訓練支持技術(shù)和作戰(zhàn)訓練功能構(gòu)件的角度，重點開展高逼真對抗訓練環(huán)境構(gòu)建、訓練態(tài)勢分布式驅(qū)動與統(tǒng)一、海上聯(lián)合訓練情節(jié)調(diào)理、海上作戰(zhàn)訓練效果評估等方面的仿真支撐技術(shù)研究。

3.4 開展基于能力的系統(tǒng)指標體系構(gòu)建與測評

在基于服務(wù)的海軍作戰(zhàn)與仿真一體化應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，重點滿足海戰(zhàn)場對空作戰(zhàn)、對潛作戰(zhàn)、對海／對陸作戰(zhàn)等典型作戰(zhàn)任務(wù)，實現(xiàn)對新一代海軍軍事信息系統(tǒng)能力的綜合評價，為裝備研制提供指導和依據(jù)，重點從海軍武器裝備能力分析、虛實結(jié)合的系統(tǒng)試驗環(huán)境與試驗方法、系統(tǒng)指標體系構(gòu)建與評估模型三個方面開展工作。

在海軍電子信息系統(tǒng)裝備能力分析方面，系統(tǒng)能力是指作戰(zhàn)體系整體所表現(xiàn)出來的與對手對抗的能力，它是作戰(zhàn)體系整體在特定的條件下，通過對各種手段和方法進行多種組合運用以完成一系列任務(wù)，進而產(chǎn)生預(yù)期效果的能力。海軍電子信息系統(tǒng)裝備體系的構(gòu)成可分為四個層次，即裝備體系級－平臺級－裝備級－關(guān)鍵技術(shù)級，各層次的簡要介紹見表1。

表1 海軍電子信息系統(tǒng)裝備體系層次表

在虛實結(jié)合的系統(tǒng)試驗環(huán)境與試驗方法方面，根據(jù)海上綜合電子信息系統(tǒng)的能力測試需求，構(gòu)建虛實結(jié)合的系統(tǒng)試驗測試環(huán)境。主要由劇情生成、各類仿真虛兵資源、實際設(shè)備、半實物仿真設(shè)備、紅方控制系統(tǒng)、藍方控制系統(tǒng)、測試與評估系統(tǒng)、模型與知識庫、試驗公共通信中間件、數(shù)據(jù)采集器等組成。該系統(tǒng)試驗環(huán)境支持海戰(zhàn)場的紅藍雙方的虛實兵力在導調(diào)控制下進行推演，雙方的兵力行為受各自人機互動指揮的影響，能夠?qū)崟r做出不同的戰(zhàn)術(shù)行為響應(yīng)。通過采集不同的試驗數(shù)據(jù)，對海軍武器裝備的對潛、對空、對岸和對海能力進行評估分析，該環(huán)境支持復雜作戰(zhàn)背景下的作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)試驗的需要，能根據(jù)不同假想敵的特點具備注入試驗想定庫手段，創(chuàng)建與“強敵”對抗的環(huán)境，可以較真實地感受戰(zhàn)場對抗態(tài)勢。該環(huán)境既可以完成完全真實環(huán)境下的試驗，又可完成虛實疊加或完全模擬環(huán)境下的試驗。該環(huán)境可以完成單艦、編隊作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的試驗，又可完成編隊協(xié)同、遠程目指、岸基指揮等試驗。該環(huán)境具備各類試驗的數(shù)據(jù)采集及評估分析處理能力。

在系統(tǒng)指標體系構(gòu)建與評估模型方面，海軍武器裝備指標體系構(gòu)建的基本過程是：通過對對海作戰(zhàn)、對岸作戰(zhàn)、對潛作戰(zhàn)和對空作戰(zhàn)等典型作戰(zhàn)能力進行分析，建立相應(yīng)作戰(zhàn)任務(wù)條件下的對潛打擊能力性能指標、防空能力性能指標、對艦?zāi)芰π阅苤笜撕蛯Π赌芰π阅苤笜说膶傩赃M行逐層分解，初步建立各類因素集合；再在上述因素集合中，剔除相互之間高度相關(guān)的因素，使剩余的因素保持相對獨立，從而形成面向典型作戰(zhàn)應(yīng)用的評估指標體系；最后通過評估實踐，不斷修正、調(diào)整，從而不斷完善指標體系。

4 發(fā)展展望

作戰(zhàn)與仿真一體化技術(shù)在作戰(zhàn)研究與演習、教育訓練、指揮決策仿真模擬、信息網(wǎng)絡(luò)虛擬（欺騙）戰(zhàn)、武器裝備試驗評估等領(lǐng)域發(fā)揮著重大作用。通過系統(tǒng)服務(wù)化構(gòu)建加強仿真技術(shù)與武器裝備及其作戰(zhàn)使用過程的無縫集成，是國外武器裝備建設(shè)與試驗的一個重要特點，我們應(yīng)該結(jié)合國情，在海軍作戰(zhàn)與仿真一體化技術(shù)構(gòu)建、環(huán)境構(gòu)建、評測體系構(gòu)建、面向作戰(zhàn)的應(yīng)用等方面大力加強研究工作。

［1］戴自立.現(xiàn)代艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1999：18～20

［2］Ship Self-Defense System（SSDS）［EB／OL］.http：／／www.raytheon.com／products／ssds／ref＿docs／ssds.pdf

［3］《Surface Warfare》1999.No.11，No.12

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［5］Technical Note.DoD Architecture Framework and Software Architecture Workshop Report.CMU／SEI.2003.DoD Architecture Framework：VolumeⅠ：Definitions and Guidelines Version 1.0，DoD Architecture Framework Working Group，2004：100～103

［6］DoD Architecture Framework：Volume Ⅱ：Product Description Version 1.0，DoD Architecture Framework Working Group，2004：97～99

［7］DoD Architecture Framework：VolumeⅢ：Desktop Version 1.0，DoD Architecture Framework Working Group，2004：120～130

［8］張建中，吳慧中，韓祥蘭.面向復雜產(chǎn)品的基于仿真采辦系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究［J］.計算機輔助設(shè)計與圖形學學報，2004，16（2）：197～200

［9］楊明，張冰，馬萍.仿真系統(tǒng)VV＆A發(fā)展的五大關(guān)鍵問題［J］.系統(tǒng)仿真學報，2003，15（11）：1506～1508

［10］James W.Hollenbach.Department of the Navy（DoN）Corporate Approach to Simulation Based Acquisition（SBA），2000.