董志明

(裝甲兵工程學院科研部， 北京 100072)

面向體系對抗的平行訓練理論方法研究

董志明

(裝甲兵工程學院科研部， 北京 100072)

摘要：針對傳統(tǒng)按計劃推演、激光模擬對抗等形式實兵演練難以達到信息化條件下實戰(zhàn)化體系對抗訓練要求的問題，按照“實裝層-半實物層-虛擬層”思路，提出并闡述了面向體系對抗的平行訓練基本理論，構建了“1個空間、2個網絡、3個平行層”的平行訓練系統(tǒng)基本框架，論證提出了平行訓練的組織運行模式，可為陸軍數字化部隊實戰(zhàn)化體系對抗訓練提供理論指導和技術支撐。

關鍵詞：實戰(zhàn)化訓練； 體系對抗； 平行訓練； 平行系統(tǒng)

隨著現代科學技術的不斷發(fā)展，武器裝備的信息化、體系化特征日益突出，基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力已成為戰(zhàn)斗力的基本形態(tài)，形成并提高基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力已成為軍隊建設和軍事訓練的根本出發(fā)點和落腳點。實踐習主席提出的強軍目標，要建設一支能打仗、打勝仗的過硬軍隊，部隊訓練必須向實戰(zhàn)化聚焦。因此，加強實兵實裝體系對抗訓練，加快向實戰(zhàn)化訓練轉型，已成為陸軍數字化部隊當前面臨的最為迫切的問題。

目前，部隊實戰(zhàn)化組訓形式主要有網上指揮對抗、實兵對抗演習、實彈檢驗等，實兵實裝對抗多采用“全激光對抗、網絡化裁決”的方式，這些組訓模式缺乏必要的體系對抗要素，難以實施連貫的對抗動作，不能滿足實兵實裝體系對抗的基本要求，究其原因，主要還是沒有先進的技術手段作支撐。因此，需要探索一種將實際的訓練場地、武器裝備接入到虛擬化的戰(zhàn)場空間中，將實際和虛擬的戰(zhàn)場、裝備、人員融為一體的體系對抗訓練手段，達到體系對抗要素基本齊全、實兵實裝對抗動作連貫、訓練環(huán)境和條件接近實戰(zhàn)、導調評估后臺實時、組訓方式靈活多樣等實戰(zhàn)化訓練基本要求。

1現狀分析

1.1“基地化、模擬化、網絡化”訓練情況

我軍模擬訓練手段建設起步于20世紀70年代末，經歷了80年代的研制突破和快速發(fā)展，90年代開始全面推廣使用，目前裝備模擬器研制生產已經基本實現了體制化，各軍兵種武器裝備配發(fā)部隊都會配套相應的模擬訓練器材，以有效提高訓練質量、節(jié)約訓練資源。20世紀90年代末,計算機網絡普及，網絡化模擬訓練系統(tǒng)逐步成為紅藍雙方對抗訓練的有效手段。21世紀初，隨著數字化部隊時代的到來，體系對抗訓練要求網絡化和模擬化手段進一步融合，較為典型的代表是裝甲兵工程學院研制的陸軍數字化部隊模擬訓練系統(tǒng)。該系統(tǒng)從2010年開始建設，經過不斷改進完善，具備了炮、裝、工、化、通信、偵察、電子對抗、后裝保障等各兵種專業(yè)要素，涵蓋了軍、師、團、營等各級指揮所，形成一個以指揮信息系統(tǒng)為紐帶，集指揮控制裝備模擬器、作戰(zhàn)裝備模擬器以及虛擬兵力于一體的大型“人在環(huán)”仿真系統(tǒng)，可以承擔數字化部隊戰(zhàn)術對抗、指揮信息系統(tǒng)運用等聯網訓練任務。

基地化訓練是實戰(zhàn)化對抗訓練的重要平臺，具有實戰(zhàn)化演練環(huán)境、信息化導調控制、集約化資源保障、專業(yè)化藍軍系統(tǒng)等特點優(yōu)勢，其典型代表是近年來在朱日和訓練基地組織的“跨越”系列實兵對抗演習。為了提高實戰(zhàn)化訓練水平，陸軍部隊構建了以導控評估、模擬交戰(zhàn)、環(huán)境構設和信息支撐4個分系統(tǒng)為主體，基地化、模擬化、網絡化相結合的訓練環(huán)境，為組織實兵對抗演練提供了信息化水平較高的組訓手段。其中：導控評估分系統(tǒng)按照自主對抗、臨機導調、自動裁決、系統(tǒng)評估的要求，實現了導調控制、裁決評估等功能；模擬交戰(zhàn)分系統(tǒng)實現了全程激光對抗、數據信息自動反饋的功能；環(huán)境構設分系統(tǒng)實現了實戰(zhàn)化環(huán)境布置、復雜電磁環(huán)境生成和水文氣象環(huán)境模擬；信息支撐分系統(tǒng)運用光纖、無線寬帶等技術構建了無縫連接的訓練場寬帶通信網絡，采集圖像、視頻等信息，全面監(jiān)控對抗行動，全方位提高了信息處理和評估決策的能力[1]。

1.2美國空軍“紅旗”演習模式

美國空軍“紅旗”演習是西方國家中最具實戰(zhàn)特色的空中演習，是一種較為典型的虛實交互式實兵實裝對抗演習，也是美國空軍戰(zhàn)術部隊進行戰(zhàn)術訓練的最高形式。演習主要內容是根據一次主要戰(zhàn)役以及前10天的情況進行設計，科目包括奪取空中優(yōu)勢、空中打擊、封閉性空中支援，以及與這些任務相結合的電子戰(zhàn)、空中搜索救援、空中補給和空中預警等。演習目的是對美空軍現役、后備役部隊以及盟國空軍進行實戰(zhàn)條件下的空戰(zhàn)訓練，以提高空軍戰(zhàn)斗機部隊的戰(zhàn)備水平以及空勤人員的技戰(zhàn)術水平和生存能力[2]。

目前，“紅旗-阿拉斯加”演習是技術水平最為先進的一種“紅旗”演習模式，其主要由聯合太平洋阿拉斯加測試場系統(tǒng)(Joint Pacific Alaska Range Complex, JPARC)來支撐運行。該系統(tǒng)以試驗與訓練支撐體系結構(Test and Training Enabling Architecture，TENA)作為異構實體交互體制，在地面和空中預警機上運行演習導調控制系統(tǒng)和虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)，將不同國家、不同體制的武器系統(tǒng)接入JPARC(包括盟國各種類型的作戰(zhàn)飛機、防空系統(tǒng),以及俄制雷達系統(tǒng)、防空系統(tǒng)等)，通過數據采集系統(tǒng)實時采集各參戰(zhàn)武器系統(tǒng)的狀態(tài)數據，并通過JPARC的寬帶數據傳輸系統(tǒng)(微波、光纖等)實時傳送到虛擬戰(zhàn)場空間，由不同空基和地面平臺產生的信息在戰(zhàn)場中創(chuàng)建了一個虛擬戰(zhàn)場場景，這個虛擬戰(zhàn)場空間主要是提供交互、毀傷計算，并實時影響演習裝備的數據，由于在空戰(zhàn)期間被“擊毀”的飛機必須離開演習，因此它們不會對其余的演習參與者產生影響。JPARC系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1　JPARC系統(tǒng)結構

1.3主要差距

我國陸軍“基地化、模擬化、網絡化”訓練手段建設已得到長足發(fā)展，但與美軍先進的訓練模式和手段相比，還存在一定差距，主要表現在以下方面：

1) 實兵實裝體系對抗訓練組織模式難以滿足實戰(zhàn)化要求。目前，我國陸軍雖然基本具備了“基地化、模擬化、網絡化”相結合的訓練模式，但還沒有從真正意義上實現三者融合，難以實現虛實交互的體系對抗訓練模式；而且，當前組織的實戰(zhàn)化體系對抗訓練演習主要還是按計劃推演，大量、頻繁地使用導調力量來推進演習進程，導致演習按劇本推進的痕跡太過明顯，對抗訓練過程不連貫，實戰(zhàn)化水平大打折扣。

2) 虛實同步的陸軍部隊體系對抗訓練支撐技術存在較大差距。我國陸軍在異構系統(tǒng)交互技術、陸戰(zhàn)場高精度仿真技術、精確定位技術、虛實融合與交互技術等方面都存在差距，部分體系要素難以融入體系對抗訓練，不能達到陸軍數字化部隊體系對抗虛實同步交互的要求。

3) 依靠導調人員采集數據、判斷情況的導控評估分系統(tǒng)難以滿足信息化訓練需求。目前，部隊實兵實裝體系對抗訓練導調控制主要依靠導調人員通過監(jiān)控觀察、現場處置等方式，采集戰(zhàn)場數據、處置臨機情況、評估對抗結果、主導演習進程，而導控評估分系統(tǒng)以網絡傳輸、視頻監(jiān)控、信息采集輸入/輸出、數據統(tǒng)計分析等功能為主，采集數據、判斷情況的功能很少。在這種導控評估方式下，由于導調人員參與過多，很多信息通過人員等統(tǒng)計輸入系統(tǒng)，從而導致系統(tǒng)難以實時融入演習進程，數據積累量小，質量不高，評估結果主觀性強，難以滿足實時體系對抗需求。

2平行訓練基本理論

2.1平行系統(tǒng)方法

平行系統(tǒng)(Artificial system,Computational experi-ments,Parallel execution, ACP)方法由中科院自動化所王飛躍教授于2004年提出[3]，是解決復雜系統(tǒng)的建模、分析、控制及組織管理等問題的新思路與方法論。ACP方法利用復雜系統(tǒng)建模、體系仿真、智能控制等理論方法，構建與實際系統(tǒng)平行的人工系統(tǒng);采用計算實驗方法在人工系統(tǒng)中進行各類實驗;通過平行執(zhí)行、演化逼近和反饋控制，對實際復雜系統(tǒng)進行模擬、試驗、分析與控制。

首先，ACP方法通過人工系統(tǒng)或人工社會建模方法在計算機中建立虛擬的復雜系統(tǒng)；其次，在人工社會或人工系統(tǒng)的基礎上，利用復雜系統(tǒng)計算實驗方法研究與設計各類真實環(huán)境下的復雜社會行為與行動實驗，對復雜系統(tǒng)的各種影響因素進行“量化”分析和估計；最后，復雜系統(tǒng)平行執(zhí)行方法將虛擬復雜系統(tǒng)與實際系統(tǒng)進行同步推進和相互補充分析，對二者之間的行為進行平行控制與管理，通過對各自未來發(fā)展和演化狀況的“借鑒”和“預估”，相應地調節(jié)實際系統(tǒng)的管理與控制方式，完成復雜系統(tǒng)的計算實驗與平行執(zhí)行的一體化[4-5]。

2.2平行訓練概念

平行訓練(Parallel Training, PT)是指部隊在“實裝層-半實物層-虛擬層”相結合的平行訓練系統(tǒng)支撐下，融合“基地化、模擬化、網絡化”3種模式優(yōu)勢，依托信息化裝備體系開展的虛實結合的實戰(zhàn)化體系對抗訓練。

研究平行訓練基本理論，重點要掌握以下相關概念：

1)平行訓練系統(tǒng)。平行訓練系統(tǒng)按照ACP理論要求構建實裝層、半實物層、虛擬層3個平行層，綜合運用裝備實時狀態(tài)采集、無線寬帶傳輸、定位和虛擬戰(zhàn)場環(huán)境等技術，將實裝層和半實物層裝備體系對抗狀態(tài)信息投影到虛擬戰(zhàn)場空間，與虛擬層裝備共同形成紅藍雙方模擬對抗，將對抗效果信息回傳并實時展現在實裝層和半實物層的裝備上。平行層及其概念基本示意如圖2所示。

圖2　平行層及其概念基本示意

2) “基地化、模擬化、網絡化”3種模式融合。平行訓練要基于特定的戰(zhàn)術訓練場，主要原因是在平行訓練系統(tǒng)構建階段，需要建立一個與真實戰(zhàn)場空間相一致的虛擬戰(zhàn)場空間，為3個平行層同步做好戰(zhàn)場環(huán)境數據基礎；平行訓練中還需要構建一個有線和無線相結合的導調控制寬帶網絡，以保證平行層之間數據傳輸的實時性；平行訓練中可以接入半實物模擬器和虛擬兵力，以作為實裝體系的有力補充。因此，平行訓練是融合了“基地化、模擬化、網絡化”3種模式優(yōu)勢的一種全新訓練模式。

3) 信息化裝備體系和實戰(zhàn)化體系對抗。“平行訓練”概念中提到的“依托信息化裝備體系”是指：平行訓練需要建立在信息化基礎上，需要部隊具備構建初級戰(zhàn)術互聯網的能力。半實物層和虛擬層具備大量的偵察情報、電子對抗、通信和指揮控制等模擬(虛擬)裝備，用來構建各級指揮所或補充相關力量，與實裝層裝備構成完整的裝備體系，能夠通過橋接技術構建虛實融合的戰(zhàn)術互聯網。而且這些半實物模擬器(虛擬裝備)配備了實裝戰(zhàn)術指控軟件和相關業(yè)務軟件，能與實裝層指控軟件互聯互通，因此，戰(zhàn)術互聯網交互信息可以在虛擬戰(zhàn)場空間中實時顯示，并可以被導調控制系統(tǒng)實時采集，為實戰(zhàn)化的體系對抗做好了指揮信息系統(tǒng)準備。

綜上所述，平行訓練主要是構建一個與真實戰(zhàn)場空間同步的虛擬戰(zhàn)場空間，將真實戰(zhàn)場實際裝備實時地投影到虛擬戰(zhàn)場空間中，在虛擬戰(zhàn)場中構建完善的對抗體系，由虛擬戰(zhàn)場同步處理真實訓練場難以處理的火力打擊、裝備戰(zhàn)損、效能評估等動作和狀態(tài)信息，并將體系對抗計算的結果反饋到實際戰(zhàn)場，實時控制戰(zhàn)場行動和進程，同步評估訓練水平，從而實現實兵實裝體系對抗訓練。

2.3平行訓練的作用意義

平行訓練理論方法的提出為陸軍數字化部隊實戰(zhàn)化對抗訓練提供了有力的理論指導和有效的技術支撐，平行訓練可以很好地解決以往部隊訓練中實裝難以真正“對抗”，演習評估裁決難以實時進行，模擬訓練、導調控制和真實戰(zhàn)場難以融合一體等難題。平行訓練理論方法的提出是軍事訓練技術手段的一次躍升，是對“基地化、模擬化、網絡化”認知的升華，是對目前實戰(zhàn)化訓練較為有效的一種手段，是戰(zhàn)術級實兵實裝體系對抗訓練的高級狀態(tài)，特別接近實戰(zhàn)化訓練狀態(tài)。

平行訓練理論方法還為裝備體系需求論證、作戰(zhàn)試驗、作戰(zhàn)運用等研究提供了一種有力的支撐。戰(zhàn)爭的代價極大，在真實世界中對其面臨的問題難以進行重復的實驗，有限的演習也具有非常大的難度和不可操控性。平行訓練及其系統(tǒng)將實際裝備無縫連接到虛擬戰(zhàn)場中，能在一定程度上推進軍事學從定性分析向定量計算的躍升，從而突破戰(zhàn)爭難以進行實驗研究的困境。

可以預想，平行訓練戰(zhàn)場空間將成為未來軍事實驗、試驗的主要環(huán)境，在這個環(huán)境中，部隊指戰(zhàn)員可以進行實戰(zhàn)化、體系化訓練，軍事研究人員可以進行裝備體系需求論證、作戰(zhàn)試驗等研究，作戰(zhàn)研究人員可以進行新型作戰(zhàn)概念演示論證、戰(zhàn)法方案論證評估等研究。

3平行訓練系統(tǒng)組成

平行訓練系統(tǒng)是平行訓練理論方法的主要支撐，進行平行訓練的關鍵是構建平行訓練系統(tǒng)。

3.1總體結構

平行訓練系統(tǒng)的總體結構可以用“1個空間、2個網絡、3個平行層”來概括，如圖2所示。其中：“1個空間”是指實際訓練場與虛擬戰(zhàn)場要逼真同步，將實際戰(zhàn)場投影到虛擬戰(zhàn)場中，實際裝備、半實物模擬裝備和虛擬兵力也要投影到虛擬戰(zhàn)場中，形成一個虛擬作戰(zhàn)空間，這是平行訓練系統(tǒng)的核心；“2個網絡”是指導調控制網絡和戰(zhàn)術互聯網絡，導調控制網絡負責導調、實裝采集信息、戰(zhàn)場效果顯示等信息的聯通，戰(zhàn)術互聯網絡主要用于作戰(zhàn)信息聯通，2個網絡互相獨立、互不干涉；“3個平行層”是指實裝層、半實物層和虛擬層3個平行層，在訓練中，實際裝備集中在實裝層，所有的訓練人員主要集中在實裝層和半實物層，虛擬層主要是為了完善裝備體系對抗生成虛擬兵力，導調控制和管理人員集中在虛擬層的操作上。

3.2系統(tǒng)構成

面向體系對抗的平行訓練系統(tǒng)主要由戰(zhàn)術互聯網接入系統(tǒng)、實裝對抗效果模擬系統(tǒng)、半實物模擬裝備系統(tǒng)、虛擬戰(zhàn)場仿真系統(tǒng)、導調控制與評估系統(tǒng)等組成，如圖3所示。

圖3　平行訓練系統(tǒng)總體結構

3.3關鍵技術

平行訓練系統(tǒng)的關鍵技術包括虛實戰(zhàn)場空間同步、異構系統(tǒng)交互體系結構、戰(zhàn)術互聯網虛實融合、導調控制與評估、虛擬兵力生成以及作戰(zhàn)仿真等。由于后3個技術相對成熟，本文不再贅述，因此筆者主要研究前3個關鍵技術。

3.3.1虛實戰(zhàn)場空間同步技術

虛實戰(zhàn)場空間同步是平行訓練系統(tǒng)的核心技術，主要是為了保證真實戰(zhàn)場環(huán)境及實際裝備實時投影到虛擬戰(zhàn)場空間中，并保證狀態(tài)信息實時更新，使2個戰(zhàn)場同步推進。該技術主要涉及真實戰(zhàn)場和虛擬戰(zhàn)場精度控制、陸戰(zhàn)場衛(wèi)星定位與相對定位融合、戰(zhàn)術訓練場有線網絡和無線網絡無縫隙寬帶傳輸以及實際裝備狀態(tài)信息實時采集與傳輸等關鍵技術。

3.3.2異構系統(tǒng)交互體系結構技術

異構系統(tǒng)交互主要是在實裝系統(tǒng)、半實物模擬系統(tǒng)、作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)、指揮信息系統(tǒng)、導調控制與評估系統(tǒng)等多種異構系統(tǒng)之間，構建統(tǒng)一的體系架構和數據標準，形成一個能夠實現數據同步交互的綜合環(huán)境，從而實現異構系統(tǒng)之間綜合互操作、數據重用、功能組合等目的，以逼真、經濟、高效的方式完成基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)所要求的實戰(zhàn)化訓練任務。參照美軍TANA和仿真系統(tǒng)中較為成熟的高層體系結構(High Level Architecture, HLA)技術標準，該技術主要研究公共對象模型和公共網關技術，實現數據互通、操作互通。

3.3.3戰(zhàn)術互聯網虛實融合技術

戰(zhàn)術互聯網虛實融合主要是將實裝戰(zhàn)術互聯網、半實物仿真戰(zhàn)術互聯網和虛擬兵力戰(zhàn)術互聯網相互連接，目的是實現參訓裝備指揮體系之間的數據互通。當實裝戰(zhàn)術互聯網與半實物仿真戰(zhàn)術互聯網融合互通時，主要采用一個中繼接力節(jié)點來實現；當實裝戰(zhàn)術互聯網與虛擬兵力戰(zhàn)術互聯網融合互通時，主要采用虛擬交互網關來實現。虛實融合的戰(zhàn)術互聯網如圖4所示。

圖4　虛實融合的戰(zhàn)術互聯網

4平行訓練的組織運行模式

平行系統(tǒng)運行主要有學習與培訓、實驗與評估以及控制與管理3種類型。平行訓練中的實裝層和半實物層可以認為是平行系統(tǒng)中的人工系統(tǒng)；虛擬戰(zhàn)場空間可以認為是計算實驗；真實戰(zhàn)場和虛擬戰(zhàn)場是同步執(zhí)行、平行推進的，可以認為是平行執(zhí)行。因此，平行訓練系統(tǒng)符合平行系統(tǒng)的所有特性，可以采用平行系統(tǒng)的運行管理模式來實現。平行訓練的組織運行模式屬于控制與管理型，以平行執(zhí)行為主，實際軍事系統(tǒng)與虛擬戰(zhàn)場空間可以實時地平行互動、相互借鑒，以完成對復雜軍事系統(tǒng)的有效控制、管理與指揮。

平行訓練的參訓裝備和人員分布在不同的戰(zhàn)場空間中，直瞄對抗裝備和人員主要部署在實裝層，間瞄(或不可視)對抗裝備和人員一般部署在半實物層，其他處于訓練從屬地位的裝備和人員則可以安排在虛擬層。3個平行層的裝備和人員形成紅藍雙方，各自具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)場中，但是邏輯上處在同一時間和空間的戰(zhàn)場中，而且感受上也相似地處在同一時間和空間的戰(zhàn)場中，它們之間可以互相聯系、相互配合、互相對抗。由于3個平行層處在同一邏輯空間中，因此在時間邏輯上也是一致的，只是在真實空間中互相平行。平行訓練組織運行模式如圖5所示。

圖5　平行訓練組織運行模式

在陸軍部隊體系對抗訓練中，平行訓練特別適合訓練戰(zhàn)場前沿突擊裝備戰(zhàn)術部隊、分隊的指戰(zhàn)員，如裝甲兵、陸軍航空兵等。根據體系對抗訓練目的和投入的實裝實兵規(guī)模不同，平行訓練可以有多種組織模式，包括地面突擊兵種戰(zhàn)術對抗訓練、多兵種合成戰(zhàn)術對抗訓練、戰(zhàn)術部隊體系對抗訓練等，每種訓練都由虛擬層補齊體系要素，讓參訓人員始終處于一個體系對抗的演練環(huán)境中。

5結論

面向體系對抗的平行訓練模式是部隊實戰(zhàn)化訓練的一個里程碑，它將“基地化、模擬化、網絡化”融合為一體，是戰(zhàn)術級實兵實裝體系對抗訓練的高級形式，能夠滿足陸軍數字化部隊實戰(zhàn)化訓練要求，對形成和提升基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力具有十分重要的現實意義。平行訓練及其系統(tǒng)可以推廣到各軍兵種和戰(zhàn)區(qū)訓練基地，并結合專門的藍軍部隊、信息化訓練場地建設逐步構建形成，建設相對方便快捷，有利于大規(guī)模推廣，能夠極大地提高部隊實戰(zhàn)化水平。

參考文獻：

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(責任編輯: 尚彩娟)

Study on Theory and Methods of Parallel Training for System-of-System Combat

DONG Zhi-ming

(Department of Science Research, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract：In view of the traditional planned deduction, and other forms of laser simulated combat exercises, it is difficult to achieve military equipment system under the condition of information against the actual combat training requirements. In accordance with the “actually object layer, half real object layer, virtual layer” ideas, the author puts forward and discusses the basic theory of parallel training for System-of-System (SoS) combat, and constructs the “one space, two networks, three parallel layers” basic framework of parallel training system. This paper puts forward the organization operation mode of parallel training, which provides a theoretical guidance and technical support for SoS combat training of the digital army forces.

Key words:actual combat training；System-of-System (SoS) combat；parallel training；ACP

文章編號：1672-1497(2016)01-0063-06

收稿日期：2015-11-15

基金項目：軍隊科研計劃項目

作者簡介：董志明(1977-)，男，副教授，博士。

中圖分類號：E251; TP391.9

文獻標志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2016.01.013