中国指挥与控制学会会刊 
军队战斗力的提高,一靠战二靠练,军事训练是提高军队战斗力的重要途径[1]。军事训练有三种方式,分别是实兵训练、虚拟模拟及推演模拟。虚拟模拟和推演模拟存在于虚拟战场空间,统称为虚兵[2]。由于实兵训练动用真实人员、真实红蓝装备等全要素,在近似实战环境下进行训练和考核,全系统、全过程、全要素模拟实战过程,获取到相对真实数据,实现“战训一致”,所得结论的可信度高,有效提高了训练效果[3]。因此,实兵训练是现代作战学说发展的必要途径[4],现代作战训练也越来越从以往的桌面仿真推演[5]向红蓝双方实兵对抗发展[6],已成为各军事强国部队训练的最高层次,对于全面检验和提高部队实战能力具有重要意义。
但单纯的实兵训练也存在着很多不足,表现在:组织复杂,训练时需要动用真实部队、真实人员和真实装备,安排专门的时间和场地组织开展训练活动,组织协调难度很大;成本较高,需要投入较大的人力、物力和财力开展训练,还需要各种作战要素的保障,投入较大,无法实现常态化训练;兼容性差,无法对具有“代差级”武器装备进行有效模拟,尤其是在研、论证等未服役装备甚至超前装备的模拟。
因此,需要将虚兵和实兵结合[7],也称真实-虚拟-构造(Live-Virtual-Constructive,LVC)技术[8],充分利用各类异地分布训练资源,既发挥虚兵训练的灵活性和高效性,又发挥实兵训练的客观性和真实性,有效提高训练效果、节省训练经费,加快部队战斗力生成。
交战指战役战术级敌对双方进行战斗或交战的状态。本文设计的系统支持从训练角度对敌我双方交战提供交战前的想定,交战时的模拟、控制、计算、裁决、信息采集以及交战后的评估等能力,敌我双方支持虚兵、实兵以及虚实结合形式。
1 发展现状
近年来,我军在实兵对抗训练系统中融入了航空兵、炮兵和地雷场等虚拟兵力,解决了实兵对抗演习中兵种不全、环境保障困难的问题,对构建基于虚实一体的实兵对抗训练系统进行了有益的探索和尝试,取得了初步成效。
2 总体架构设计
3 系统功能设计
交战训练系统功能包括交战训练任务维护、交战训练想定维护、交战训练方案管理、交战训练控制、交战训练计算、交战训练仿真模拟、交战训练评估、交战训练信息采集、信息系统平台等九大类功能软件以及一套硬件交战训练终端设备,如图2所示。
(a) 交战训练任务维护
交战训练任务维护是对参训部队承担的交战训练任务相关的目标、想定等信息进行维护管理,并支持任务过程监控,包括交战训练任务管理、交战目标管理、交战训练想定编配和交战训练任务监控。
(b) 交战训练想定维护
交战训练想定维护是针对可能承担的交战训练任务需求,根据不同作战对象、作战样式,想定生成红方数据、蓝方数据、战场环境数据,构想作战进程。
(c) 交战训练方案管理
交战训练方案管理是依据具体的交战训练任务和指定的交战训练想定,维护和管理对应的交战训练方案,包括交战红方方案管理、交战蓝方方案管理和交战训练资源编配等功能模块,其中交战训练资源编配模块管理配属到各实装的效果模拟终端、信息采集终端的参数信息以及虚拟装备信息。资源编配时,支持红方、蓝方装备互用。
(d) 交战训练控制
交战训练控制是针对正在执行的交战训练任务,对交战过程进行控制,包括交战运行控制、交战战场信息引接、指令管理、交战过程复盘等。
(e) 交战训练计算
交战训练计算是交战过程中各类计算的合集,包括裁决管理、交战时空计算、交战行动序列生成等功能,也包含裁决规则、计算规则、行动序列生成规则的维护管理,可以根据应用需要进行扩展。
(f) 交战训练仿真模拟
交战训练仿真模拟是集成各类交战对象模型和交战过程仿真模型,并针对交战过程在二三维平台上根据采集的模型对应的对象信息进行仿真模拟,支持纯虚兵情况下的方案仿真推演,包括交战效果展示、终端设备模拟展示控制、目标特性模拟、火力打击特性模拟等。模型集合可以根据应用需要进行扩展,包括交战展现和推演以及各领域应用模拟。
(g) 交战训练评估
交战训练评估是在交战训练过程中采用科学评估手段对红蓝双方交战过程中的交战表现,对各项指标进行监测和评估,对训练效果进行综合评价,衡量训练实际成效,包括评估模型管理、训练结果评估以及训练成绩管理。
(h) 交战训练信息采集
交战训练信息采集是各类信息采集功能的集合,包括训练过程运行信息采集、指挥控制信息采集、虚拟装备信息采集、实装信息采集等;该集合需要根据实际应用需求进行定制,采集在役装备交战信息,还可以根据需要进行扩展。
交战训练信息采集功能采用B/S架构,后台部署在系统服务器,结合各终端的通用信息采集代理实现。通用信息采集代理支持数据自动采集或手动填报两种模式。自动采集模式下,将实装信息采集源的机器地址、数据库实例、用户名、口令、采集频率、采集物理表/视图、采集数据字段、采集字段类型等信息。软件运行后,通用信息采集代理根据配置信息实现数据的自动、定时采集、转换、缓存、传输和存库。信息包含位置、状态、报警等共性信息,还包括实装特有的信息,如火力方案、行动计划等。通用信息采集代理具备数据缓存和续传能力,能在网络断开情况下自动缓存采集数据,并在网络通联后自动上传缓存数据。
基于通用信息采集代理,交战训练信息采集功能可为论证、在研项目预留接口,实现实装系统的信息采集和实兵交战训练所需信息的顺利接入。
(i) 交战训练终端设备
交战训练终端设备作为交战训练系统的感知端和表征端,部署在参战系统相关装备侧,实时采集各类装备的交战数据,直观展示装备的交战效果,主要包括信息采集终端和效果模拟终端。
信息采集终端部署相应的通用信息采集代理软件,安装在参战系统装备上,具备接入各类实装的能力,采集实装相关信息,包括实装共性的位置、状态、报警等信息,以及实装专有信息。实体形式可以是平板、手持终端等形式,内置有线、无线等多种通信手段,如图3所示。
效果模拟终端通过声音、闪光和烟雾等方式模拟展示装备被毁伤效果或者武器射击或发射效果。
效果模拟终端采用通信模块,能够实时向系统上传事件信息、身份信息、位置信息、毁伤状态、伤情信息等数据,能够接收系统的授权、参数设置、演习预置、导控打击等数据。使用时,效果模拟终端被安装在设备上,采用磁钢座吸附加固定的方式进行固定。
(j) 信息系统平台
为支持交战训练系统的开发、集成、部署、运行、撤收等全生命周期活动,信息系统平台提供开发支撑、基础平台、集成框架等服务,包括全军共用功能以及领域通用功能。
4 信息关系设计
交战训练系统信息交互关系如图4所示,分“决策链”“控制链”和“状态链”3类信息。
“决策链”信息主要是围绕着任务受领、想定/方案维护、指令收发等进行信息交互,涉及外部的联合训练系统,系统内部的交战训练任务维护、交战训练想定维护、交战训练方案管理、交战训练仿真模拟以及交战训练信息采集等分系统,图中用长虚线表示。
“控制链”信息以交战训练控制为核心,围绕着交战过程的软硬件功能控制进行信息交互,涉及外部的指挥信息系统实装、作战车辆实装以及系统内部的交战训练控制、交战训练计算、交战训练仿真模拟、交战训练信息采集等分系统,图中用实线表示。
“状态链”信息以交战训练信息采集为核心,围绕着交战过程中各类交战状态的信息采集和仿真展现进行信息交互,涉及外部的指挥信息系统实装、作战车辆实装以及系统内部的交战训练信息采集、交战训练仿真模拟和交战训练控制等分系统,图中用点虚线表示。
5 物理架构设计
物理架构上,依托各级训练场所现有基础设施和通信环境,构建物理分散、逻辑一体的多级分布的系统部署,系统物理架构如图5所示。
在训练场所,部署交战训练系统数据库,包括各类模型和数据,部署交战训练任务维护、交战训练想定维护、交战训练方案维护、交战训练控制、交战训练计算、交战训练仿真模拟、交战训练评估以及信息系统平台。
虚实兵交战训练中,在各级指挥系统以及任务部队等实装上部署信息采集终端(含交战训练信息采集软件)和效果模拟终端以及装备模拟器。武器单元除部署信息采集终端,还部署射击/发射效果模拟终端和毁伤效果模拟终端两种终端;实装部署信息采集终端和效果模拟终端;各级指挥系统只部署信息采集终端。纯虚兵交战训练中,直接部署装备模拟器。
所有终端以有线或无线方式接收训练场所的交战训练控制系统的指挥信息,并上报采集数据。
6 使用流程设计
交战训练系统应用流程包括基础数据管理、训练准备、训练实施和训练结束阶段。
基础数据的维护管理,包括目标、想定和预案的数据信息设置。
训练准备阶段,根据联合训练想定,开展战役战术级交战训练任务、想定和方案的维护管理,并形成和下发交战训练终端设备编配参数,做好交战的各项准备活动。
训练实施阶段,在联合训练控制下,军兵种根据任务要求,进行交战训练控制,采集实装交战参数和状态,监控武器转载、待机、射击、飞行、毁伤全过程,并根据战场态势和联合裁决信息进行综合裁决,生成相关控制指令,导控终端产生模拟效果。
训练结束阶段,系统汇总和分析整个交战过程,生成报告并向联合交战训练系统上报,同时生成控制指令,恢复终端状态，见图6。
7 结束语
虚实结合训练是解决单一训练效果受限、切实提高部队实战训练水平的有效途径,避免“纸上谈兵”“坐而论道”,践行“实践是检验真理的唯一标准”;虚实结合的训练系统既能发挥实兵训练的客观性、准确性、有效性,又能发挥虚兵训练的扩展性、灵活性、适应性。本文提出的虚实结合的交战训练系统已在某具有联合训练性质的大实兵系统中得到应用,在大实兵系统的牵引驱动下能够实现联合和自训一体、作战和训练一体、虚兵和实装一体、实兵和推演一体,取得较好的使用效果。
随着科学技术发展、作战样式变化、武器装备的发展,训练系统将向分布式、网络化、模块化、可视化方向发展,并越来越注重跨军兵种联合训练,希望本系统对其他训练系统有所借鉴,为训练体系转型起到抛砖引玉的作用。