劉東玉，周含冰，胡然

(中國人民解放軍63880部隊，河南 洛陽 471003)

0 引言

電子信息裝備試驗戰(zhàn)情設(shè)計及戰(zhàn)情管理是電子信息裝備仿真試驗系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)過程中需要解決的一項關(guān)鍵技術(shù)，它規(guī)定了仿真的初始態(tài)勢和整體試驗計劃，是仿真試驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)[1]。戰(zhàn)情是仿真試驗的基本依據(jù)和數(shù)據(jù)來源，但用于仿真試驗的戰(zhàn)情又不同于傳統(tǒng)意義上的軍事想定，它不但要包含軍事想定的內(nèi)容，還要包含對仿真實體的描述，如裝備技術(shù)狀態(tài)，試驗環(huán)境等。隨著仿真技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，戰(zhàn)情的描述已成為仿真需求描述的主要手段。

軍事地理信息系統(tǒng)(military geographic information system，MGIS)是面向全軍的通用軍事地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺，為軍事應(yīng)用系統(tǒng)提供通用的軍用數(shù)字地圖、地理信息的應(yīng)用與開發(fā)工具。MGIS為二次開發(fā)用戶提供了功能豐富的應(yīng)用開發(fā)包，以便用戶基于MGIS構(gòu)建自己的應(yīng)用系統(tǒng)，以它為平臺可為戰(zhàn)情設(shè)計與管理提供準(zhǔn)確且高效的支持。

1 電子信息裝備試驗戰(zhàn)情庫設(shè)計

1.1 電子信息裝備試驗戰(zhàn)情基本概念

電子信息裝備試驗戰(zhàn)情是指一系列符合戰(zhàn)場態(tài)勢配置原則及反映電子對抗雙方戰(zhàn)術(shù)運用原則的數(shù)據(jù)集合，主要包括對抗雙方的裝備、部署及行動方案等。具體來說，戰(zhàn)情包括對抗雙方投入使用的電子裝備、采取的電子干擾措施、部署位置、工作參數(shù)、開關(guān)機時間、各平臺運動軌跡等信息。戰(zhàn)情的實質(zhì)是仿真序列中按時間順序發(fā)生的各種事件，如武器裝備的出現(xiàn)與消失、工作狀態(tài)的改變、位置的變化等，它不僅定義了初始試驗態(tài)勢，而且是仿真過程中試驗態(tài)勢變化的依據(jù)[2]。

1.2 電子信息裝備試驗戰(zhàn)情基本構(gòu)成與規(guī)格要求

電子信息裝備試驗戰(zhàn)情按照應(yīng)用領(lǐng)域可分為戰(zhàn)術(shù)級戰(zhàn)情、功能級戰(zhàn)情和仿真戰(zhàn)情。其中戰(zhàn)術(shù)級戰(zhàn)情是指電子戰(zhàn)裝備工作方式及作戰(zhàn)使用特點、裝備在整個作戰(zhàn)體系中的作用和協(xié)同方式等；功能級戰(zhàn)情是指電子戰(zhàn)行動基本態(tài)勢、配置情報和交戰(zhàn)過程演示，可為試驗方案設(shè)計、仿真戰(zhàn)情設(shè)計提供參考；仿真戰(zhàn)情針對具體的應(yīng)用系統(tǒng)，為在電子信息裝備試驗、訓(xùn)練和仿真中形成逼真的動態(tài)電磁環(huán)境提供所需戰(zhàn)情數(shù)據(jù)[3]。

電子信息裝備試驗戰(zhàn)情主要構(gòu)成要素如下：

(1) 戰(zhàn)情基本信息

包括戰(zhàn)情類型、戰(zhàn)情描述、裝備描述、戰(zhàn)術(shù)及行動方案、任務(wù)階段等戰(zhàn)情基本信息。通過戰(zhàn)情基本信息可以方便用戶快速地查找到某一戰(zhàn)情。

(2) 環(huán)境信息

戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)主要分為2類，一類是與戰(zhàn)情環(huán)境有關(guān)的地圖信息、氣象信息及電磁環(huán)境信息等；另一類是戰(zhàn)場點位數(shù)據(jù)，如機場、地空導(dǎo)彈陣地和高炮陣地等。

(3) 試驗單元數(shù)據(jù)

試驗單元數(shù)據(jù)包括裝備的一般信息(型號、所屬平臺、初始位置等)、裝備參數(shù)(型號、出現(xiàn)時刻、工作狀態(tài)、持續(xù)時間、技術(shù)參數(shù)等)。

(4) 任務(wù)數(shù)據(jù)

任務(wù)是指試驗單元為完成某一作戰(zhàn)使命而采取的行動。任務(wù)一般由時間描述、空間描述和參試單元描述組成。時間描述主要確定任務(wù)的開始、結(jié)束時間；空間描述指定任務(wù)的試驗范圍和目標(biāo)；參試單元描述主要確定完成試驗任務(wù)的參試單元。

(5) 裝備方案數(shù)據(jù)

裝備方案數(shù)據(jù)主要描述試驗單元所需配備的裝備類型、裝備型號及數(shù)量等信息。裝備基本信息可從電子信息裝備戰(zhàn)技指標(biāo)數(shù)據(jù)庫中獲取。

(6) 平臺及武器系統(tǒng)信息

平臺及武器系統(tǒng)信息包括平臺航跡信息(型號、位置、速度)、平臺技術(shù)狀態(tài)變化、武器系統(tǒng)參數(shù)變化信息等。其中，平臺基本信息可從電子信息裝備戰(zhàn)技指標(biāo)數(shù)據(jù)庫中獲取。

(7) 平臺路徑數(shù)據(jù)

平臺路徑數(shù)據(jù)主要描述平臺所需運動的路徑，如航線、機動路徑等。主要包括路徑編號、節(jié)點序號、節(jié)點坐標(biāo)和節(jié)點屬性等。平臺路徑數(shù)據(jù)可以從基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)中直接獲取，如選擇一條道路作為試驗單元的機動路徑。

(8) 目標(biāo)信息

包括目標(biāo)的型號、位置、速度等。

(9) 軍標(biāo)符號數(shù)據(jù)

軍標(biāo)符號數(shù)據(jù)主要是戰(zhàn)情可視化編輯的基礎(chǔ)，試驗單元通常都會以軍隊標(biāo)號表示。軍標(biāo)符號采用MGIS的軍標(biāo)庫數(shù)據(jù)。

1.3 電子信息裝備試驗戰(zhàn)情庫主要內(nèi)容

對戰(zhàn)情基本構(gòu)成要素進行組合后形成戰(zhàn)情庫，具體內(nèi)容包括：

(1) 戰(zhàn)情基本信息

包括戰(zhàn)情類型、戰(zhàn)情描述、裝備描述、戰(zhàn)術(shù)及行動方案等。

(2) 環(huán)境信息

與戰(zhàn)情環(huán)境有關(guān)的地圖信息、氣象信息及電磁環(huán)境信息等。

(3) 平臺及武器系統(tǒng)作戰(zhàn)信息

包括平臺航跡信息(型號、位置、速度)、平臺技術(shù)狀態(tài)變化、武器系統(tǒng)參數(shù)變化信息等。

(4) 電子對抗裝備作戰(zhàn)信息

包括裝備的一般信息(型號、所屬平臺、初始位置等)、裝備參數(shù)(型號、出現(xiàn)時刻、工作狀態(tài)、持續(xù)時間、技術(shù)參數(shù)等)。

(5) 目標(biāo)信息

包括目標(biāo)的型號、位置、速度等。

戰(zhàn)情庫設(shè)計時除描述必要的試驗背景如綜合戰(zhàn)場、自然環(huán)境外，要求對試驗過程描述得更明確、更詳細，包括裝備部署、裝備編配、參數(shù)設(shè)置、機動路徑及航路、指揮控制、通信等，要求設(shè)定仿真約束條件。輸入的內(nèi)容多，類型復(fù)雜，而且通常是不同的仿真應(yīng)用對同一想定內(nèi)容最終量化的參數(shù)也不同，這就要求戰(zhàn)情庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計必須是面向?qū)ο蟮?，易擴展、可伸縮，能夠滿足以上各種信息參數(shù)的靈活輸入與修改。

2 戰(zhàn)情管理軟件設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

電子信息裝備試驗戰(zhàn)情管理軟件具有以下基本功能[4]：

(1) 戰(zhàn)情編輯

新建、打開、編輯、保存戰(zhàn)情。以試驗區(qū)域地圖為背景，進行戰(zhàn)情編輯，包括選擇參試裝備，設(shè)置裝備位置、運動軌跡、工作參數(shù)、開關(guān)機時間等。

(2) 戰(zhàn)情展現(xiàn)

在電子地圖上顯示建立的戰(zhàn)情，并能夠通過人工及簡單的規(guī)則對戰(zhàn)情數(shù)據(jù)進行校驗和推演。

(3) 戰(zhàn)情輸出

能夠?qū)?zhàn)情輸出為通用的XML文件或仿真試驗系統(tǒng)專用數(shù)據(jù)庫文件。

電子信息裝備試驗戰(zhàn)情管理軟件的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

戰(zhàn)情數(shù)據(jù)的來源是各類戰(zhàn)情資料，需依照戰(zhàn)情描述規(guī)范進行原始資料標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過戰(zhàn)情編輯軟件入庫。戰(zhàn)情的用戶為各類仿真試驗系統(tǒng)，為仿真試驗系統(tǒng)戰(zhàn)情設(shè)計提供直接的數(shù)據(jù)支持，可通過數(shù)據(jù)交換的方式進行戰(zhàn)情數(shù)據(jù)共享。MGIS是實現(xiàn)戰(zhàn)情管理的基礎(chǔ)平臺，可基于MGIS進行戰(zhàn)情數(shù)據(jù)可視化編輯與顯示。戰(zhàn)情管理軟件需要其他數(shù)據(jù)庫的支持，其中基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和軍標(biāo)符號數(shù)據(jù)庫是MGIS的數(shù)據(jù)，可為軟件提供地理數(shù)據(jù)和軍標(biāo)符號的支持；電子信息裝備戰(zhàn)技指標(biāo)數(shù)據(jù)庫存放了大量的電子信息裝備的戰(zhàn)技指標(biāo)數(shù)據(jù)，可為戰(zhàn)情中裝備的參數(shù)設(shè)置提供直接數(shù)據(jù)支持[5]。

電子信息裝備試驗戰(zhàn)情管理軟件業(yè)務(wù)流程圖[6]如圖2所示。

圖1 電子信息裝備試驗戰(zhàn)情管理軟件總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall structure of electro-information equipment test scenario management software

圖2 電子信息裝備試驗戰(zhàn)情管理軟件業(yè)務(wù)流程圖Fig.2 Business process of electro-information equipment test scenario management software

2.2 MGIS支撐平臺

電子信息裝備試驗戰(zhàn)情管理軟件是基于MGIS開發(fā)的，該系統(tǒng)能夠提供通用的數(shù)字地圖、地理信息的應(yīng)用與開發(fā)工具，以它為平臺可為仿真戰(zhàn)情制作提供準(zhǔn)確且高效的支持。

MGIS能夠為戰(zhàn)情編輯與管理提供良好的底圖背景和標(biāo)圖支持。擁有強大的電子地圖顯示與操作功能是MGIS的突出功能之一，大范圍地形圖無縫漫游顯示，多比例尺地圖自動切換，地圖數(shù)據(jù)分層控制，完備的軍標(biāo)庫制作與管理，靈活的軍標(biāo)標(biāo)繪等功能，能夠很好地控制屏幕地圖的可視化效果，所見即所得地將戰(zhàn)情的內(nèi)容標(biāo)繪在數(shù)字地圖上。

2.3 戰(zhàn)情存儲要求

戰(zhàn)情的存儲結(jié)構(gòu)由如下4個要素組成：戰(zhàn)情基本信息、指揮關(guān)系結(jié)構(gòu)、試驗單元、試驗過程[7-8]。

戰(zhàn)情基本信息是戰(zhàn)情的基礎(chǔ)單元，主要用于描述戰(zhàn)情基本信息、功能級相關(guān)屬性。

指揮關(guān)系結(jié)構(gòu)是進行試驗和訓(xùn)練時想定的作戰(zhàn)編成之間的指揮關(guān)系結(jié)構(gòu)。明確指揮關(guān)系結(jié)構(gòu)可以有助于掌握所要戰(zhàn)情的信息流向，有助于認清試驗過程的信息生產(chǎn)、處理過程。

試驗單元是指揮機構(gòu)指揮與控制的實體單元，試驗單元可以是電子信息裝備、武器平臺，也可以是裝備的集合，是仿真的實體基本組成部分。

試驗過程是試驗單元軍事行動過程，是仿真實體的行為、動作。

(1) 戰(zhàn)情基本信息

戰(zhàn)情基本信息的描述規(guī)范如下：

<戰(zhàn)情基本信息>∷=<戰(zhàn)情說明><用途><功能><接口描述><補充說明>

(2) 指揮關(guān)系結(jié)構(gòu)

指揮關(guān)系結(jié)構(gòu)描述規(guī)范主要包括指揮機構(gòu)屬性、組成、狀態(tài)、交互等4部分，其描述表示為如下4個單元組：<指揮機構(gòu)名稱>∷=<屬性><組成><功能><交互>

(3) 試驗單元描述規(guī)范

主要包括裝備實體屬性、組成、功能、狀態(tài)以及參數(shù)設(shè)置。其描述規(guī)范表示為如下5個單元組：<裝備實體>∷=<屬性><組成><功能><狀態(tài)><參數(shù)設(shè)置>

(4) 試驗過程描述規(guī)范

以基于事件的試驗過程描述方法為基礎(chǔ)，把試驗過程中的信息流動狀態(tài)，用事件序列將整個試驗過程串聯(lián)起來。事件是指試驗實體在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時對足以促使其作出反應(yīng)的這一情況的簡稱。事件瞬間發(fā)生并顯現(xiàn)該事件的特征，在試驗過程中，事件往往由信息激勵，并顯現(xiàn)出參試裝備的狀態(tài)變化[9]。

2.4 戰(zhàn)情編輯

戰(zhàn)情編輯功能以MGIS為支撐，以標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)繪庫為依托，按照戰(zhàn)情描述的要求，支持戰(zhàn)情的GIS標(biāo)繪，包括點線面以及標(biāo)繪符號的可視化編輯等。

戰(zhàn)情編輯是一個典型的人機交互過程，需要地理信息系統(tǒng)的底層支持，包括電子地圖、軍事標(biāo)繪、信息查詢、地形分析與量算等功能。

戰(zhàn)情的生成需要反復(fù)調(diào)整和編輯。一方面，系統(tǒng)需要有大量工具支持用戶對輸出內(nèi)容增、刪、改，包括文本和圖形；另一方面，未經(jīng)過任何校驗的想定數(shù)據(jù)很可能存在錯誤，系統(tǒng)應(yīng)能夠提供簡單直觀的手段，對輸入的某些錯誤進行檢查和提示。

實現(xiàn)戰(zhàn)情設(shè)計最大程度滿足不同用戶的需求關(guān)鍵在于戰(zhàn)情庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靈活設(shè)計與組織。采用“模板”描述對象，對象包括想定本身、戰(zhàn)場環(huán)境、試驗實體等可進行分類的任何概念，模板約定了描述一類對象的一組參數(shù)，并規(guī)定了參數(shù)的名稱、標(biāo)題、類型等。模板是在大量實踐總結(jié)的基礎(chǔ)上建立的，模板中的對象屬性相對固定，有高度的代表性和概括性，模板采用XML文件進行存儲和編輯。

戰(zhàn)情編輯的仿真試驗單元屬性的輸入設(shè)計也采用模板的思路。每個單元均可通過基本屬性集、空間屬性集、任務(wù)屬性集、特征屬性集的組合完成描述。其中空間屬性可通過軍標(biāo)標(biāo)繪的過程輸入，基本屬性可通過調(diào)用裝備戰(zhàn)技指標(biāo)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)獲得[10]。任務(wù)屬性包括航(路)線和目標(biāo)，系統(tǒng)中航(路)線被單獨定義為一類對象，可采用模板實現(xiàn)對其路徑編號、折點序號、坐標(biāo)、屬性等統(tǒng)一描述，航(路)線與實體通過“添加動作”功能實現(xiàn)關(guān)聯(lián)，該設(shè)計方法可方便實現(xiàn)實體與航(路)線多對一的關(guān)系。實體編組、裝備編配、作戰(zhàn)對象、指揮控制等信息則主要通過模板的形式統(tǒng)一描述，不同的仿真系統(tǒng)應(yīng)用不同，最終體現(xiàn)出對實體特征屬性描述不同，通過模板的實體輸入編輯窗口以樹狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)實體的靈活編組[11]。

2.5 戰(zhàn)情展現(xiàn)

戰(zhàn)情展現(xiàn)是戰(zhàn)情設(shè)計結(jié)果的直觀展示，能夠?qū)?zhàn)情庫數(shù)據(jù)顯示到MGIS電子地圖上，并具備簡單的戰(zhàn)情推演能力，通過運行戰(zhàn)情，預(yù)覽戰(zhàn)情初始規(guī)劃，便于及時修正錯誤，達到檢驗想定合理性的目的。戰(zhàn)情推演功能可有效避免因為想定數(shù)據(jù)錯誤造成仿真系統(tǒng)運行不正確的情況，也為仿真系統(tǒng)運行前介紹敵我態(tài)勢、兵力部署、裝備部署、試驗計劃等提供了生動的手段[12]；另外，對已有戰(zhàn)情進行修改后另存也是快速生成新戰(zhàn)情的有效方法。

2.6 戰(zhàn)情輸出

戰(zhàn)情輸出方式有2種：一是將想定以統(tǒng)一的格式輸出，如XML文件，仿真用戶根據(jù)需求對XML文件進行轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入到仿真試驗系統(tǒng)中；二是建立針對某仿真應(yīng)用的想定輸出，如系統(tǒng)將想定結(jié)果按照某仿真試驗系統(tǒng)初始化要求輸出若干數(shù)據(jù)庫表(戰(zhàn)場環(huán)境描述表、裝備部署描述表、裝備技術(shù)狀態(tài)設(shè)置表)完成初始態(tài)勢的加載。

3 結(jié)束語

本文提出了基于MGIS的電子信息裝備試驗戰(zhàn)情管理軟件的設(shè)計思路，分析了戰(zhàn)情數(shù)據(jù)的組成、戰(zhàn)情庫的結(jié)構(gòu)，提出了戰(zhàn)情描述規(guī)范和存儲要求，并設(shè)計了軟件的功能組成。本文設(shè)計的戰(zhàn)情管理軟件主要適用于對靜態(tài)戰(zhàn)情的管理，戰(zhàn)情的數(shù)據(jù)來源為情報，通過對戰(zhàn)情規(guī)范化處理后編輯入庫，并進行展現(xiàn)和簡單推演，最終目的是為仿真試驗系統(tǒng)提供戰(zhàn)情數(shù)據(jù)支持。

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