王　媛，許　亮，趙科莉

(中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院,北京　100094)

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艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)組織架構(gòu)與運行技術(shù)

王媛，許亮，趙科莉

(中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院,北京100094)

在對艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練需求分析和訓練組織方法梳理的基礎(chǔ)上,建立了艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu),提出了多層次導調(diào)控制技術(shù)、一致性訓練態(tài)勢生成分發(fā)技術(shù)、可擴展訓練評估技術(shù),并將其應(yīng)用于某型編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)中,初步驗證了該項艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)組織架構(gòu)與運行技術(shù)的可行性。

作戰(zhàn)指揮;訓練模擬;組織架構(gòu);運行技術(shù)

基于模擬系統(tǒng)的大量訓練,是提升各級指揮員作戰(zhàn)指揮能力、加速艦艇編隊戰(zhàn)斗力生成的重要一環(huán),研制具有針對性的訓練模擬系統(tǒng)是關(guān)鍵。要研制具有針對性的作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng),必須基于對作戰(zhàn)指揮訓練需求的深入了解,構(gòu)建滿足需求的系統(tǒng)組織架構(gòu),提出并解決能使系統(tǒng)良好運行所需的關(guān)鍵技術(shù)。

1　艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練需求

當前,世界主要國家海軍都在不同程度地進行作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)組織訓練理論研究和實踐探索。我軍訓練模擬系統(tǒng)的建設(shè)多停留在設(shè)備操作層面,戰(zhàn)法研究又多基于純仿真的試驗系統(tǒng)且真實度難以保證,特別是在艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練方面較為薄弱。因此,明確艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練需求,是深入研究艦艇編隊作戰(zhàn)訓練模擬系統(tǒng)組織架構(gòu)與運行技術(shù)的基礎(chǔ),是作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)研制和真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵,是貫徹落實能打仗打勝仗精神的具體要求。

艦艇編隊整體作戰(zhàn)能力的生成,依賴于不同層級指揮員及操作人員的協(xié)調(diào)與配合。艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)的主要訓練對象,應(yīng)定位在艦艇編隊各層級指揮所人員,訓練的主要目的應(yīng)是提高各層級指揮人員的指揮謀略水平、協(xié)同作戰(zhàn)能力以及對設(shè)備的熟練操作。為此,艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練包括三個層面的需求:1)練謀略:編隊作戰(zhàn)訓練模擬系統(tǒng),應(yīng)滿足提升編隊各級指揮員謀略能力訓練,支撐編隊之間開展指揮對抗演練,為各級指揮員開展新作戰(zhàn)概念和理念的探索創(chuàng)新提供平臺,提高作戰(zhàn)指揮研究創(chuàng)新的生動性；2)練指揮:編隊作戰(zhàn)訓練模擬系統(tǒng),應(yīng)滿足提高艦艇編隊各級指揮員的作戰(zhàn)指揮能力訓練,支撐各級指揮所參謀人員開展參謀指揮技能訓練,完成“指揮-虛擬作戰(zhàn)-效果評估-改進指揮”的不斷迭代升級,全面提高指揮技能；3)練操作:編隊作戰(zhàn)訓練模擬系統(tǒng),應(yīng)滿足提高艦艇編隊各級設(shè)備操作人員對作戰(zhàn)裝備的操作使用熟悉程度訓練,支撐各層次設(shè)備操作人員開展單設(shè)備模擬訓練、編隊協(xié)同模擬訓練,提高對指控設(shè)備的操作使用技能。

2　系統(tǒng)組織架構(gòu)建立

2.1系統(tǒng)組織架構(gòu)建立的要求

基于對艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練需求的分析,系統(tǒng)組織架構(gòu)的建立應(yīng)滿足以下要求。

1)仿真模型與數(shù)據(jù)全面真實可信

艦艇編隊作戰(zhàn)指揮涉及兵力種類繁多、指揮關(guān)系復雜、環(huán)境因素影響大,只有能夠真實體現(xiàn)編隊作戰(zhàn)兵力、過程，以及環(huán)境的模型與數(shù)據(jù),才能真正起到訓練的作用。裝備模型與數(shù)據(jù),要能夠真實體現(xiàn)編隊、單艇、設(shè)備級、各類裝備系統(tǒng)的真實情況,并能根據(jù)訓練需求靈活聚合與解聚。行為模型與數(shù)據(jù),要能夠真實體現(xiàn)作戰(zhàn)過程,包括各種兵力行動過程、基本戰(zhàn)法運用、戰(zhàn)法評判、交戰(zhàn)結(jié)果評判等。環(huán)境模型與數(shù)據(jù),要能夠真實體現(xiàn)環(huán)境對裝備的影響,包括戰(zhàn)場環(huán)境固定設(shè)施、大氣、海洋、電磁等。為了能夠滿足艦艇編隊多層次的訓練需求,訓練模擬系統(tǒng)需要包含多種粒度仿真模型的配訓環(huán)境,以利于配訓環(huán)境與受訓環(huán)境的靈活配置。為了保證訓練的真實度,還必須對訓練模擬系統(tǒng)的仿真模型和數(shù)據(jù)進行驗證。

2)訓練過程靈活可控

艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng),是應(yīng)用近似實戰(zhàn)的仿真技術(shù)來模仿戰(zhàn)場環(huán)境和各方兵力的作戰(zhàn)行動?；谧鲬?zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)的訓練,是通用應(yīng)用擬制的作戰(zhàn)想定、作戰(zhàn)規(guī)則和作戰(zhàn)理論,實現(xiàn)指揮員的作戰(zhàn)指揮意圖。系統(tǒng)對作戰(zhàn)全過程進行描述、記錄、分析和評估,其訓練原理如圖1所示。

圖1　訓練模擬系統(tǒng)原理示意圖

為了能夠全方位訓練各級指揮所人員的作戰(zhàn)指揮能力,需要訓練模擬系統(tǒng)能夠提供包括對海作戰(zhàn)、對岸作戰(zhàn)、對潛作戰(zhàn)、對空作戰(zhàn)以及綜合作戰(zhàn)等多種訓練內(nèi)容,需要靈活的想定設(shè)置功能、干預手段豐富的導演調(diào)理功能，以及可自由配置的數(shù)據(jù)采集和訓練評估功能。

3)戰(zhàn)訓一致的作戰(zhàn)指揮軟硬件界面環(huán)境

為了訓練設(shè)備操作熟練度,同時為了更真實地體現(xiàn)編隊作戰(zhàn)過程,需要構(gòu)建與實際作戰(zhàn)相一致的艦艇編隊作戰(zhàn)指揮界面環(huán)境,包括外形操控一致的硬件設(shè)備和界面顯示運算流程一致的軟件。

根據(jù)訓練需求,艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng),應(yīng)滿足不同組訓方式和不同層級人員訓練要求的軟硬件界面環(huán)境。如滿足單方訓練和雙方對抗訓練要求,滿足設(shè)備級、平臺級、編隊級的單級訓練和多級聯(lián)合訓練等。因此,對系統(tǒng)的組織架構(gòu)進行設(shè)計時,必需考慮不同層級的需求。圖2所示是一種可行的層級結(jié)構(gòu)。

2.2系統(tǒng)組織架構(gòu)模式

基于艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)的組織訓練大致可分為三個階段:訓練籌備、訓練推演和訓練評估。系統(tǒng)輸入為導演部的演練規(guī)則和作戰(zhàn)行動原則、環(huán)境條件兵力等;訓練過程中,紅方和藍方指揮員依據(jù)紅藍方兵力武器裝備的特性、數(shù)量配置、態(tài)勢等信息定下作戰(zhàn)決心,由指揮機構(gòu)制定作戰(zhàn)計劃,并轉(zhuǎn)換成兵力、武器行動命令開展模擬訓練;系統(tǒng)輸出為依據(jù)兵力仿真,得出雙方戰(zhàn)損,顯示對抗過程,評估對抗結(jié)果等。

圖2　艦艇編隊作戰(zhàn)指揮模擬訓練層級原理示意圖

艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)的組織架構(gòu),不僅要滿足指揮訓練需求和架構(gòu)建立的要求,而且要與組織訓練三階段相適應(yīng)。為此,本文確定艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)主要包括如下五個分系統(tǒng):用于想定設(shè)置和控制的導調(diào)控制分系統(tǒng)、提供作戰(zhàn)指揮訓練環(huán)境的受訓分系統(tǒng)、提供虛擬兵力仿真的配訓分系統(tǒng)、進行過程數(shù)據(jù)采集處理和輔助評估的訓練評估分系統(tǒng)，以及提供系統(tǒng)集成協(xié)議交互服務(wù)的系統(tǒng)集成分系統(tǒng)。如圖3所示，這五個分系統(tǒng)可以依據(jù)不同的受訓人員和指揮所層級設(shè)置靈活可配置的受訓分系統(tǒng)和與之協(xié)調(diào)的配訓分系統(tǒng)以適應(yīng)不同訓練需求。

圖3　艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)組織架構(gòu)示意圖

針對謀略訓練需求,受訓分系統(tǒng)僅需艦艇編隊級作戰(zhàn)指揮環(huán)境參與訓練,訓練籌備階段由導演部設(shè)置想定,訓練推演階段由受訓艦艇編隊指揮官進行作戰(zhàn)決心和作戰(zhàn)計劃擬制,配訓分系統(tǒng)據(jù)此配置相應(yīng)的虛擬兵力和環(huán)境進行仿真推演,在此過程中可通過導演部隨時干預推演過程,訓練評估階段進行謀略評估,同時還支持多作戰(zhàn)方案的對比評估。

針對指揮訓練需求,可根據(jù)受訓人員的不同靈活配置受訓環(huán)境,例如,需要開展編隊級和平臺級的協(xié)同指揮訓練,受訓分系統(tǒng)則需艦艇編隊級作戰(zhàn)指揮環(huán)境和配屬平臺級作戰(zhàn)指揮環(huán)境參與訓練,訓練籌備階段由導演部設(shè)置想定,訓練推演階段由受訓艦艇編隊指揮機構(gòu)人員和配屬平臺指揮機構(gòu)人員協(xié)同配合開展作戰(zhàn)指揮訓練,配訓分系統(tǒng)據(jù)此配置相應(yīng)的虛擬兵力和環(huán)境進行指揮命令響應(yīng),在此過程中可通過導演部隨時干預訓練過程,訓練評估階段進行指揮能力評估。

針對操作訓練需求,可根據(jù)受訓人員的不同靈活配置受訓環(huán)境,類似練指揮的訓練方式,訓練評估階段進行操作熟練度、準確度、靈敏度等方面的評估。

2.3系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

為滿足不同層級、不同組合方式訓練需求,艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)采用層次化結(jié)構(gòu),自下而上分為通用資源層、應(yīng)用支撐層、功能構(gòu)件層、應(yīng)用系統(tǒng)層，如圖4所示。

1)通用資源層是由構(gòu)成訓練模擬系統(tǒng)最通用、最基礎(chǔ)的商用操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成;

2)應(yīng)用支撐層是為了實現(xiàn)應(yīng)用軟件的構(gòu)件化設(shè)計,規(guī)范而高效的開發(fā)和集成系統(tǒng),提供應(yīng)用支撐服務(wù)軟件;

3)功能構(gòu)件層是直接面向應(yīng)用,為訓練提供導調(diào)、模擬兵力、模擬環(huán)境、評估等功能的軟構(gòu)件集合,是訓練模擬系統(tǒng)的核心部分,這些軟構(gòu)件按照規(guī)定的標準提供公共應(yīng)用程序接口,使各類構(gòu)件可以獨立升級、擴充和維護,不影響其他構(gòu)件的功能使用;

4)應(yīng)用系統(tǒng)層是按照訓練任務(wù)的需要,在通用資源、應(yīng)用支撐以及功能構(gòu)件的支撐上,按需部署功能構(gòu)件,形成滿足要求的各應(yīng)用子系統(tǒng)。

圖4　系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)圖

3　系統(tǒng)運行關(guān)鍵技術(shù)

在艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)運行過程中,導調(diào)控制、訓練態(tài)勢生成分發(fā)、訓練評估都是系統(tǒng)運行流程的關(guān)鍵。只有確保訓練內(nèi)容的多層可控,才能提高訓練豐富性;只有確保紅藍方及各級指揮所協(xié)調(diào)真實的訓練信息,才能提高訓練真實性;只有確保訓練評估全面可信,才能真正提高訓練效果。因此,本文提出了多層次導調(diào)控制/、一致性訓練態(tài)勢生成分發(fā)和可擴展訓練評估技術(shù)三項關(guān)鍵技術(shù)。

3.1多層次導調(diào)控制技術(shù)

艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬的導調(diào)控制技術(shù),是指提供初始想定、協(xié)調(diào)參訓人員和虛擬兵力、裁決作戰(zhàn)行動、計劃和臨機等導演調(diào)理以推動訓練向前發(fā)展。為了能夠更好地模擬實時戰(zhàn)場環(huán)境,形成動態(tài)戰(zhàn)場態(tài)勢,并以此構(gòu)設(shè)訓練條件,引導各層級參訓機構(gòu)和人員展開訓練,這里提出的多層次導調(diào)控制技術(shù),主要包括以下五個層面的導調(diào)控制:1)綜合導演層控制,在全面直觀態(tài)勢呈現(xiàn)的基礎(chǔ)上,進行態(tài)勢圖的動態(tài)調(diào)整、顯示區(qū)域和顯示內(nèi)容的自由設(shè)定,使導調(diào)擺脫傳統(tǒng)文書的束縛,通過直觀的動態(tài)數(shù)據(jù)態(tài)勢來表達導調(diào)意圖,減少了傳統(tǒng)文書導調(diào)中導調(diào)意圖在文字加工和還原過程中的曲解和失真;2)訓練進程層控制,包括作戰(zhàn)時間控制、天文時間控制、仿真步長控制、訓練重演控制、訓練暫停和恢復控制等;3)編隊層控制,包括兵力編成控制、兵力部署控制、兵力作戰(zhàn)行為控制、戰(zhàn)場環(huán)境控制等;4)平臺層控制,包括兵力位置控制、兵力行動控制、兵力存活狀態(tài)控制等;5)設(shè)備層控制,包括傳感器和武器等設(shè)備狀態(tài)控制、武器使用控制等。

3.2一致性訓練態(tài)勢生成分發(fā)技術(shù)

訓練態(tài)勢是指訓練模擬系統(tǒng)中戰(zhàn)場力量分布及戰(zhàn)場環(huán)境的當前狀態(tài)和發(fā)展變化趨勢。一致性訓練態(tài)勢生成分發(fā)技術(shù)包括兩個方面：一是合理劃分模擬訓練中的戰(zhàn)場態(tài)勢,二是確保訓練態(tài)勢的一致性。

態(tài)勢生成是不同層次態(tài)勢的綜合體現(xiàn),不同級別的戰(zhàn)場態(tài)勢提供的態(tài)勢要素各不相同。例如導演部層次的訓練態(tài)勢生成側(cè)重于整體、全局內(nèi)容的體現(xiàn),而編隊級態(tài)勢生成側(cè)重于生成較為詳細的戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢信息用以實施指揮與控制,單平臺或設(shè)備態(tài)勢生成是為作戰(zhàn)單元提供武器打擊所需的態(tài)勢信息。態(tài)勢分發(fā)方面,在綜合態(tài)勢生成后需要統(tǒng)一及時地分發(fā)推送至不同部分,根據(jù)受訓環(huán)境的不同,編隊級、各兵力群級、平臺級等不同指揮級別的指揮機構(gòu),對戰(zhàn)場態(tài)勢信息的需求有所不同,需按照兵力組織指揮和武器控制的需求,對各級訓練態(tài)勢信息需求進行分析和按需分發(fā)。

因此,艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)的訓練態(tài)勢依據(jù)功能和層級不同可以劃分為導演部態(tài)勢、紅方態(tài)勢、藍方態(tài)勢,紅藍方態(tài)勢又可細分為編隊態(tài)勢、各平臺態(tài)勢、各傳感器探測態(tài)勢。訓練態(tài)勢的一致性包括訓練模擬系統(tǒng)中導演部態(tài)勢和紅藍方態(tài)勢與模擬的真實戰(zhàn)場狀態(tài)的相符程度,各層級訓練態(tài)勢信息與模擬的真實戰(zhàn)場狀態(tài)的相符程度,以及不同作戰(zhàn)單元獲得的共同關(guān)注作戰(zhàn)區(qū)域態(tài)勢信息的相符程度。

為實現(xiàn)訓練態(tài)勢信息的多源化采集、實時化傳輸、智能化處理、集約化融合和高效化分發(fā),這里建立了以下功能單元形成一致性訓練態(tài)勢生成分發(fā)模塊,為一致性訓練態(tài)勢生成分發(fā)提供支撐。

1)訓練態(tài)勢采集單元,包括敵方態(tài)勢信息獲取、己方信息獲取、戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測,全面準確采集態(tài)勢信息。

2)訓練態(tài)勢傳輸單元,在橫向上聯(lián)通各軍兵種態(tài)勢信息系統(tǒng),在縱向上聯(lián)通作戰(zhàn)力量各類感知手段、各級態(tài)勢信息處理分系統(tǒng)和應(yīng)用分系統(tǒng),并利用大容量、高效率的傳輸信道,實現(xiàn)海量信息瞬時交互。

3)訓練態(tài)勢融合處理單元,為多源信息提供一致、開放和標準的處理環(huán)境,解決不同信息在時空狀態(tài)和屬性上的差異問題,并提供統(tǒng)一處理平臺的配置管理工具,實現(xiàn)各類信息的分類存儲和動態(tài)調(diào)閱,縮短訪問的響應(yīng)時間。

4)訓練態(tài)勢應(yīng)用單元,基于統(tǒng)一的戰(zhàn)場地理信息圖形界面,通過標準化的圖形、文字和符號等形式進行分層分類顯示,具備圖形顯示聚合和解聚功能,按規(guī)定的權(quán)限和任務(wù)范圍在恰當?shù)臅r機為不同層次用戶分發(fā)不同類別的態(tài)勢信息,并對不同時段和不同區(qū)域內(nèi)的戰(zhàn)場態(tài)勢變化規(guī)律進行智能化對比分析,滿足不同層級、不同類型作戰(zhàn)指揮和行動的需求。

3.3可擴展訓練評估技術(shù)

訓練評估技術(shù)是對受訓人員作戰(zhàn)指揮能力的評估與判斷,通過評估,可以找出制約因素,給出改進措施,有效提高作戰(zhàn)指揮能力。訓練評估技術(shù)的主要功能包括評估數(shù)據(jù)的采集、存儲和傳輸、評估指標的選擇、評估指標權(quán)重的計算、評估結(jié)果的分析和評估結(jié)果的管理。

由于每次訓練根據(jù)訓練內(nèi)容和訓練側(cè)重點的不同,評估分析方法也不同,如需評估操作、指揮、謀略等不同層面的訓練效果,就需要采集不同數(shù)據(jù)和采用不同的計算方法以及相應(yīng)的展示方式。因此這里提出一種可擴展訓練評估技術(shù),以數(shù)據(jù)模型、算法模型、展示模型、報告模板為評估模型組成元素,可自由配置形成針對性的評估結(jié)果,同時,為保證其擴展性,提供數(shù)據(jù)模型、算法模型、展示模型、報告模板的便捷擴展功能,以便開展不同層次不同方面的綜合評估?？蓴U展訓練評估技術(shù)中各模型模板主要功能如下:

1)數(shù)據(jù)模型,提供訓練過程各種類型數(shù)據(jù)的采集處理功能并以數(shù)據(jù)模型的形式進行分類存儲;

2)算法模型,提供基本的評估指標和計算方法設(shè)置功能并以算法模型的形式進行組合式使用;

3)展示模型,提供表格、柱形圖、折線圖、二維三維曲線等形式的評估結(jié)果展示功能并以展示模型的形式進行任意數(shù)據(jù)展示;

4)報告模板,提供評估報告生成功能以便在評估計算后直接生成對訓練中不同層級人員的指揮決策、兵力行動、綜合保障能力以及時效性等方面進行分析評估報告。

4　結(jié)束語

本文基于艦艇編隊作戰(zhàn)指揮模擬訓練需求的分析,提出了訓練模擬系統(tǒng)的組織架構(gòu),對系統(tǒng)運行關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究,形成了功能完善、組織順暢、操作便捷的艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)組織架構(gòu)與運行技術(shù),并成功運用到某型編隊作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)訓練模擬系統(tǒng)研制過程中,運用多層次導調(diào)控制技術(shù)和可擴展訓練評估技術(shù)建設(shè)了包括導演態(tài)勢生成分發(fā)、進程和導調(diào)監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)采集處理與評估功能的導調(diào)評估分系統(tǒng),運用一致性訓練態(tài)勢生成分發(fā)技術(shù)建設(shè)了包括紅藍方兵力模擬和環(huán)境模擬的配訓分系統(tǒng),并建設(shè)了戰(zhàn)訓一致的各層級作戰(zhàn)指揮受訓環(huán)境分系統(tǒng),該訓練模擬系統(tǒng)已投入實際作戰(zhàn)指揮訓練中,獲得了初步成效,驗證了該項艦艇編隊作戰(zhàn)指揮訓練模擬系統(tǒng)組織架構(gòu)與運行技術(shù)的可行性。

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Organizational Structure and Operation Technique of OperationalCommand Training Simulation System of Warship Formation

WANG Yuan, XU Liang, ZHAO Ke-li

(China Shipbuilding Industry System Engineering Research Institute, Beijing 10094, China)

This paper analyses the requirement of the operational command training simulation system of warship formation, and summarizes the training organization methods. So it builds the organizational structure of operational command training simulation system of warship formation, and puts forward the multi level control technology, the consistent training situation generation and distribution technology, and the scalable training evaluation technique. These teconologies are applied to a operational command training simulation system of warship formation. The feasibility of the organizational structure and operation technique of operational command training simulation system of warship formation is proved.

operational command; training simulation; organizational structure; operation technique

1673-3819(2016)04-0084-05

2016-02-22

2016-03-13

王媛(1983-),女,河南沁陽人，碩士,高級工程師,研究方向為系統(tǒng)仿真。

許亮(1983-),男,碩士,工程師。

E925

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2016.04.018

趙科莉(1986-),女，碩士,工程師。