張 婕，高亮亮，王益利

(1中國(guó)兵器工業(yè)第203研究所，西安 710065;2北方通用電子集團(tuán)有限公司，西安 710100)

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的最顯著特點(diǎn)是軍事對(duì)抗的綜合性、整體性，在這種情況下，需要各參戰(zhàn)單元和各作戰(zhàn)階段能夠在統(tǒng)一的指揮協(xié)調(diào)下，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)緊密、反應(yīng)靈敏、能充分發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)的整體作戰(zhàn)體系。我國(guó)反坦克導(dǎo)彈武器作為炮兵的精確打擊力量，離現(xiàn)役裝備與信息化武器裝備所要求的“綜合集成信息獲取、信息處理、指揮控制、火力控制功能”[1]有很大的差距。新一代間瞄反坦克導(dǎo)彈武器除了顯著提高精確打擊射程、自動(dòng)化程度和機(jī)動(dòng)能力外，應(yīng)順應(yīng)信息化武器裝備的發(fā)展發(fā)向，重視其信息獲取、處理、指揮控制等能力的全面提升。指揮控制是將獲取的信息作為一種公共資源，靈活實(shí)現(xiàn)各戰(zhàn)斗單元間的信息共享、信息處理、信息傳輸，為指揮員提供一種有效的輔助決策方案[1]。

文中基于反坦克導(dǎo)彈連指揮控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套數(shù)字化、可視化仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)指揮控制系統(tǒng)的邏輯分析、決策控制、頂層設(shè)計(jì)、分析評(píng)估。本仿真系統(tǒng)根據(jù)反坦克導(dǎo)彈連指揮控制系統(tǒng)的作戰(zhàn)想定與指標(biāo)要求，明確了武器系統(tǒng)的基本作戰(zhàn)單位、作戰(zhàn)使用流程，分析了各作戰(zhàn)單元在整個(gè)作戰(zhàn)過(guò)程中不同指揮方式和作戰(zhàn)使用模式下的信息需求，定義了各組成單元的功能分配和人員分工，完成了各類(lèi)模型設(shè)計(jì)，同時(shí)建立起可視化對(duì)象模型，利用可視化對(duì)象和仿真規(guī)劃形成可視化規(guī)劃模板最終實(shí)現(xiàn)直觀的仿真驗(yàn)證指揮控制系統(tǒng)的目的，為武器系統(tǒng)的集成調(diào)試和綜合性能評(píng)估提供虛擬/半實(shí)物戰(zhàn)術(shù)仿真環(huán)境。

1 總體設(shè)計(jì)

仿真系統(tǒng)在指揮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)全過(guò)程的作用，如圖1所示。

圖1 仿真系統(tǒng)在指控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用圖

從圖1可見(jiàn)，仿真系統(tǒng)在反坦克導(dǎo)彈連指揮控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中有著重要的頂層分析、輔助設(shè)計(jì)、論證優(yōu)化作用。

仿真系統(tǒng)的定制開(kāi)發(fā)的基本流程是:

1)從作戰(zhàn)使用層面，需要詳細(xì)分析反坦克導(dǎo)彈體系的協(xié)同和信息交互及導(dǎo)彈連戰(zhàn)斗關(guān)系系統(tǒng)的使用環(huán)境、作戰(zhàn)原則、系統(tǒng)配置、攻擊對(duì)象特性和不同作戰(zhàn)過(guò)程、不同使用模式下的系統(tǒng)響應(yīng)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系，形成系統(tǒng)的工作流程。

2)從信息交互層面，需要詳細(xì)分析導(dǎo)彈連戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)所需信息，研究信息交互的內(nèi)容、對(duì)象、交互類(lèi)型和方式、交互頻度和實(shí)時(shí)性要求等，明晰系統(tǒng)對(duì)信息融合、傳輸、處理和信息共享、分發(fā)及協(xié)同的需求。

3)根據(jù)需求，建立仿真所需的硬件平臺(tái)，并組成相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)。

4)分析設(shè)計(jì)仿真對(duì)象，形成對(duì)象配置文件。

5)編輯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、程序接口，形成仿真規(guī)劃配置文件。

6)利用可視化開(kāi)發(fā)工具，編輯二維、三維可視化設(shè)計(jì)，生成可視化規(guī)劃配置文件。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

反坦克導(dǎo)彈指揮控制仿真系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)成無(wú)線、有線、有無(wú)線混合組網(wǎng)等通信方式，采用標(biāo)準(zhǔn)通信格式，模擬反坦克導(dǎo)彈連與上級(jí)、友鄰、協(xié)同部隊(duì)、保障分隊(duì)通信的互聯(lián)網(wǎng)，以及模擬反坦克導(dǎo)彈連內(nèi)部指揮控制專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)硬件節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián)互通。

反坦克導(dǎo)彈指揮控制仿真系統(tǒng)包含下列硬件節(jié)點(diǎn):

1)服務(wù)器:用于外部數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)傳輸。

2)任務(wù)規(guī)劃席:用于用戶(hù)對(duì)仿真任務(wù)的配置及過(guò)程控制。功能包括:開(kāi)始、結(jié)束仿真;新建或選擇仿真任務(wù);配置仿真對(duì)象屬性;仿真速度倍率控制。

3)車(chē)輛模擬席:用于仿真車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，包括:仿真發(fā)射車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及位置數(shù)據(jù)，仿真車(chē)輛通信、偵察、指揮、射擊、裝填等業(yè)務(wù)能力、作業(yè)過(guò)程及作業(yè)結(jié)果。

4)車(chē)輛指控席:用于仿真車(chē)輛的指揮終端所執(zhí)行的功能，當(dāng)驗(yàn)證在研指揮控制系統(tǒng)時(shí)，可更換為實(shí)裝設(shè)備，直接進(jìn)行半實(shí)物仿真測(cè)試。

5)敵軍模擬席:用于顯示敵軍單位信息，包括:仿真敵軍位置數(shù)據(jù)及車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，仿真已毀和剩余敵軍目標(biāo)信息。

硬件結(jié)構(gòu)部署圖如圖2所示。

圖2 硬件結(jié)構(gòu)部署圖

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 軟件體系結(jié)構(gòu)概述

反坦克導(dǎo)彈指揮控制仿真系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)和可視化界面開(kāi)發(fā)兩個(gè)基本層面。

3.1.1 仿真對(duì)象模型

仿真對(duì)象的模型設(shè)計(jì)是干預(yù)、表現(xiàn)和分析仿真過(guò)程的實(shí)體要素，是決定仿真系統(tǒng)嚴(yán)密性、魯棒性、可控性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。仿真對(duì)象模型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)各作戰(zhàn)單元的狀態(tài)分工的充分考慮，仿真對(duì)象的特性和狀態(tài)通過(guò)屬性變量來(lái)表述控制，仿真對(duì)象的全部狀態(tài)屬性，構(gòu)成了虛擬作戰(zhàn)環(huán)境的總體狀態(tài)空間，各仿真對(duì)象屬性相互依存影響，對(duì)仿真對(duì)象屬性的更改程度直接決定了仿真過(guò)程的復(fù)雜程度。

3.1.2 仿真算法庫(kù)

反坦克導(dǎo)彈連指揮控制系統(tǒng)的仿真算法庫(kù)的建立是指設(shè)計(jì)整理出指揮控制系統(tǒng)中的基礎(chǔ)的、典型的算法模型，定義相關(guān)數(shù)字接口，形成算法構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化、體系化功能，這對(duì)于仿真系統(tǒng)的有效性、通用性有著至關(guān)重要的意義，涉及仿真系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)、工況及狀態(tài)遷移、信息交互、信息融合等技術(shù)，主要包括:1)基本數(shù)學(xué)庫(kù);2)數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換庫(kù);3)時(shí)間運(yùn)算庫(kù);4)車(chē)體運(yùn)動(dòng)模型;5)導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型庫(kù);6)彈藥信息組裝及解析庫(kù);7)擴(kuò)展數(shù)學(xué)庫(kù);8)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換庫(kù);9)休眠模塊。同時(shí)，仿真系統(tǒng)的通用軟件接口，可接入典型的反坦克導(dǎo)彈連指揮控制模型。

3.1.3 事件響應(yīng)關(guān)系

從仿真的角度來(lái)說(shuō)，模型的執(zhí)行序列是由作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)的事件調(diào)度機(jī)制決定的，即使每個(gè)仿真對(duì)象都設(shè)計(jì)得完備有效，而模型間的事件調(diào)度機(jī)制不充分嚴(yán)密，可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)想定的作戰(zhàn)意圖，甚至得到扭曲的仿真結(jié)果。事件響應(yīng)關(guān)系就是進(jìn)一步明確指揮控制系統(tǒng)中各單位分工、作戰(zhàn)使用需求和工作流程，建立起仿真對(duì)象的調(diào)用順序、調(diào)用條件和調(diào)用結(jié)果的規(guī)則庫(kù)，來(lái)體現(xiàn)模型運(yùn)行的約束性。

3.2 可視化界面開(kāi)發(fā)

反坦克導(dǎo)彈連指揮控制仿真系統(tǒng)的可視化平臺(tái)建立了一個(gè)可視化仿真框架，包括分布式仿真系統(tǒng)配置模型和運(yùn)行機(jī)制的可視化，以及配套的管理及開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了仿真任務(wù)的可視化定制。同時(shí)，建立了一個(gè)具有多種指揮、顯示功能的綜合指揮顯示系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了整體作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)及武器系統(tǒng)、車(chē)輛、設(shè)備的狀態(tài)和遷移過(guò)程的二維、三維可視化集中顯示和集成控制。

圖3～圖4為部分典型操作的可視化開(kāi)發(fā)界面。

圖3 任務(wù)規(guī)劃部署界面

圖4 車(chē)輛及目標(biāo)狀態(tài)控制界面

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述分析可以看出:該反坦克導(dǎo)彈指揮控制仿真系統(tǒng)基于系統(tǒng)仿真與可視化等技術(shù)，建立一個(gè)以指揮控制系統(tǒng)為仿真對(duì)象的先進(jìn)仿真系統(tǒng)。作為一個(gè)研究和設(shè)計(jì)輔助平臺(tái)，反坦克導(dǎo)彈指揮控制系統(tǒng)可用于指揮控制系統(tǒng)頂層工作邏輯控制、指揮命令響應(yīng)、信息交互處理、信息融合、信息加工、人機(jī)交互、相關(guān)決策與控制計(jì)算、精度分析與誤差分配等設(shè)計(jì)和研發(fā)，并能通過(guò)數(shù)字化方法對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行分析、評(píng)估和驗(yàn)證;同時(shí)具備與反坦克導(dǎo)彈指揮控制實(shí)裝設(shè)備進(jìn)行對(duì)接的功能，完成產(chǎn)品的綜合性能和協(xié)同匹配測(cè)試，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化改進(jìn)，提高反坦克導(dǎo)彈指揮控制的設(shè)計(jì)質(zhì)量和研發(fā)效率。

[1]宋躍進(jìn)，秦繼榮.指揮控制與火力控制一體化[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

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