黃越平，蔡旭紅，徐建軍，馮永超

(中國人民解放軍95972部隊，甘肅 酒泉 735018)

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·試驗與評估·

多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構研究

黃越平，蔡旭紅，徐建軍，馮永超

(中國人民解放軍95972部隊，甘肅 酒泉 735018)

通過借鑒外軍靶場試驗訓練體系結構，概括了多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構的內涵和構成，從多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓系統(tǒng)體系結構設計、應用體系結構設計、對象模型開發(fā)和網關設計與實現(xiàn)要求等方面，探討了聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構邏輯靶場建設方法。在此基礎上提出了通過拓展靶場職能、整合試驗與訓練資源，實現(xiàn)多靶場試驗資源、試驗空間和試驗能力的聯(lián)合應用，建設戰(zhàn)試訓一體化聯(lián)合靶場的發(fā)展思路。

體系結構;多靶場聯(lián)合作戰(zhàn)/試驗/訓練;邏輯靶場;對象模型

0　引言

為了提高聯(lián)合作戰(zhàn)能力，應該按實戰(zhàn)要求，在真實作戰(zhàn)和對抗環(huán)境下進行試驗訓練，而以往世界各國大都按軍兵種和武器發(fā)展的需要，“煙囪式”地獨立建設不同用途的試驗訓練靶場和設施。這種以軍種和武器為中心的傳統(tǒng)靶場試驗訓練模式，難以適應以信息為中心、以聯(lián)合作戰(zhàn)為特征的戰(zhàn)試訓的需要。特別是現(xiàn)代聯(lián)合作戰(zhàn)的規(guī)模和形式超出了單個靶場的覆蓋范圍，必須聯(lián)接多個靶場資源，甚至分布式仿真設施，通過資源共享進行靶場聯(lián)合試驗訓練。為了更高效地利用靶場資源，提高聯(lián)合試驗和訓練能力，最大程度地降低未來靶場運作的費用，美軍啟動了FI2010 (Foundation Initiative 2010)工程，目標是為構建滿足未來幾十年軍事需求的試驗與訓練邏輯靶場提供體系結構和技術支撐。FI2010工程借鑒了多種體系結構的研究和應用成果，定義了試驗訓練使能體系結構(TENA)依照擴展的C4ISR體系結構框架(ECAF)的邏輯結構，從運作、技術、軟件、應用、產品線體系結構等方面，建立了邏輯靶場資源開發(fā)、集成和互操作的總體技術框架，目的是給美軍試驗與訓練靶場以及它們的用戶提供公共的體系結構，將地理上分布的、功能上分離的各種試驗訓練資源(包括裝備及平臺、靶場儀器儀表(測試測量)、模擬器、激勵器、仿真系統(tǒng)、各種指揮信息系統(tǒng)等)組合起來，形成一個綜合環(huán)境，以逼真、經濟、高效的方式完成網絡中心戰(zhàn)所要求的聯(lián)合試驗與訓練任務。

1　多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系總體結構設計

信息化武器系統(tǒng)越來越先進和復雜，進行試驗訓練的要求也越來越高，特別是軍方武器裝備作戰(zhàn)試驗，越來越多地要求進行跨靶場邊界、跨試驗訓練邊界、跨真實和虛擬資源邊界的聯(lián)合戰(zhàn)試訓。為快速、高效地實現(xiàn)戰(zhàn)試訓“三維”一體靶場各系統(tǒng)、設施和仿真系統(tǒng)間的互操作、重用和可組合機制,迫切需要一種能克服當前“煙囪式”設計、能實現(xiàn)靶場“戰(zhàn)試訓”資源之間的互操作、重用和可組合的機制，需要研究和建立多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓系統(tǒng)體系架構。多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構主要任務是為構建滿足未來軍事需求的戰(zhàn)試訓邏輯靶場提供體系結構和技術支撐，更有效地利用靶場資源，提高聯(lián)合戰(zhàn)試訓能力，最大程度地降低戰(zhàn)試訓運作的費用。多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構應充分借鑒多種體系結構的研究和應用成果，定義戰(zhàn)試訓使能體系結構，促進靶場試驗與訓練的互操作、重用和組合，可以根據(jù)具體的試驗或訓練任務需要，將分布在各靶場、設施中的試驗、訓練、仿真、高性能計算能力集成起來，構成戰(zhàn)試訓的“邏輯靶場”，如圖1所示。

圖1　多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系構成

多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系應包括以下內容：戰(zhàn)試訓資源的定義，以及不同設備包含的屬性和方法；戰(zhàn)試訓資源和戰(zhàn)試訓參與者之間相互關聯(lián)的方式；戰(zhàn)試訓資源之間交換信息的特性、結構和表示方法；支持信息交換、操作管理和業(yè)務過程的服務和核心基礎架構；數(shù)據(jù)表示、通訊操作、信息顯示、程序和過程的標準約定。這些是指導多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系邏輯靶場建立的標準、協(xié)議、運行規(guī)則，由以下幾部分組成：

1)多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系對象：所有的靶場資源和工具之間通信的公共描述方式。某個邏輯靶場中所使用的對象模型稱為“邏輯靶場對象模型(LROM)”，依據(jù)多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系對象模型定義，包含多靶場體系結構標準的對象定義和非標準的對象定義。

2)多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系應用(包括靶場資源應用和體系工具)：靶場資源是與靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系兼容的靶場裝設備(各業(yè)務系統(tǒng))、儀器儀表(測試測量)或處理系統(tǒng)，是邏輯靶場的核心部分；靶場體系工具是通用的、可重用的靶場應用，通常用于促進邏輯靶場事件全生命周期的管理。

3)多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系公共基礎結構：為實現(xiàn)多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系的目標和驅動需求奠定基礎的軟件子系統(tǒng)，包括用于存儲應用、對象模型、其他信息的靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系倉庫，用于信息實時交換的靶場體系中間件，用于存儲試驗過程、試驗事件間收集數(shù)據(jù)以及總結信息的靶場數(shù)據(jù)檔案。

4)多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系實用程序：為邏輯靶場使用靶場體系及相應的管理而特別設計的應用程序。

5)非靶場體系應用：與靶場體系不兼容但被某邏輯靶場需要的儀器儀表、處理系統(tǒng)、被試系統(tǒng)、訓練參與者、C4ISR系統(tǒng)。

2　靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系應用結構設計

靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系的重點在于實現(xiàn)靶場系統(tǒng)應用層的互操作、重用和可組合。靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系為構建能夠運行在靶場事件生命周期所有階段的各種靶場軟件系統(tǒng)提供了指南，重點滿足互操作，它以多靶場一體化聯(lián)合試驗訓練為主要目標，充分利用虛擬現(xiàn)實和仿真技術構建新的靶場試驗模式，突破傳統(tǒng)物理靶場的觀念，實現(xiàn)各靶場、試驗設施及仿真資源之間的互操作、可重用與可組合。虛擬靶場是一個分布式的、復雜的一體化虛擬試驗系統(tǒng)，它不僅能連接分布在不同地點的靶場試驗中心，而且能建立大量可重復使用的、許多試驗中心共享的試驗資源，創(chuàng)造苛刻、復雜的人為環(huán)境，以取代靶場真實的實彈射擊，完成各種預定的打靶試驗項目，使所取得的試驗效果接近或等價于在真實靶場環(huán)境中所取得的效果，從而達到縮短新型武器裝備研制周期、降低開發(fā)成本和風險、提高武器系統(tǒng)性能的目的?！疤搶崱苯Y合的試驗訓練，如在空戰(zhàn)對抗考核中由地面仿真模擬真實空空/地空/空地導彈攻擊、告警、毀傷效果，評估并通告殺傷效果，甚至在演習中實現(xiàn)實時“擊落”、實時“退出”。靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系的內容包括：

1)運作體系結構視圖：從技術角度描述了邏輯靶場運作概念，涉及邏輯靶場運作過程的參與人員、活動及主要產品。

2)技術體系結構視圖：定義了實現(xiàn)體系的技術驅動需求以及其它目標所需的一系列規(guī)則和標準。

3)戰(zhàn)試訓領域特定軟件體系結構視圖：包括了公共元模型、公共對象模型、公共基礎設施和公共技術過程，主要解決互操作、重用和組合的實現(xiàn)問題。其中，公共基礎設施是靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系的核心，包括靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系中間件、體系倉庫和邏輯靶場數(shù)據(jù)檔案。各種邏輯靶場資源通過中間件進行通信。

4)應用體系結構視圖：解決如何采用分層方法構建邏輯靶場資源應用的問題。

5)產品線體系結構視圖：基于領域分析和運作概念分析，明確應該建立哪些實用程序、工具和網關，以支持邏輯靶場的運作。

3　邏輯靶場體系網關設計

邏輯靶場網關兼具傳輸網關、協(xié)議網關、應用網關的特征，本質上還是系統(tǒng)之間或者終端之間信息、數(shù)據(jù)的傳輸和轉換。邏輯靶場網關還具有接入網關的特征，這是因為許多靶場資源并沒有組成系統(tǒng)，可能是孤立的，比如單個的靶場儀器儀表、被試的裝備等，它們通過網關和靶場體系結構互聯(lián)互通，本質上還是把這些靶場資源接入到以多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構為基礎的邏輯靶場中去。邏輯靶場體系的驅動需求包括靶場應用和系統(tǒng)之間互操作、可重用、可組合三個方面，為實現(xiàn)這一點，邏輯靶場網關必須對互聯(lián)系統(tǒng)雙方的信息格式、對象模型、通信機制、時間理解、靶場事件理解都充分支持并提供兼容，只有這樣才能實現(xiàn)這些靶場資源之間的互操作和組合。

1)邏輯靶場網關需要在不同類型的靶場資源之間傳輸信息。雖然中間件是基于“公布—訂購”機制進行信息的分發(fā)傳輸，但這只是信息傳輸?shù)囊环N方式而已。

2)邏輯靶場網關需要進行協(xié)議的轉換。靶場資源基于的體制協(xié)議多種多樣，邏輯靶場網關一個至關重要的功能就是對這些協(xié)議進行轉換，實現(xiàn)協(xié)議之間的互聯(lián)互通。

3)邏輯靶場網關需要進行數(shù)據(jù)的轉換。不同類型靶場資源之間的數(shù)據(jù)格式差別很大，邏輯靶場網關必須對這些數(shù)據(jù)進行格式的轉換。

4)邏輯靶場網關中的信息交互，邏輯靶場網關主要實現(xiàn)靶場體系資源和非靶場體系資源之間的集成交互，它處于不同類型的靶場資源中間，起到“橋梁”的作用。

5)邏輯靶場網關應該具有的功能，結合前面對邏輯靶場的位置、作用、信息交互等方面的分析，從靶場運作的角度考慮，邏輯靶場網關應該具有如下功能：

①能夠支持靶場體系中間件、靶場體系對象和其他“中間件”、其他“對象”，對于靶場體系網絡，邏輯靶場網關是靶場體系應用，對于非靶場體系網絡，邏輯靶場網關是該網絡的非靶場體系應用；

②能夠對靶場體系對象和其他“對象”進行轉換；

③能夠對新的靶場體系應用或者非靶場體系應用進行登記注冊，保留這些應用的信息；

④能夠動態(tài)地檢測到靶場體系應用和其他非靶場體系應用，并對其進行類型判斷，這主要是靠區(qū)分邏輯靶場網關通過中間件接收的對象類型來實現(xiàn)，如接收的是靶場體系對象，表明檢測到一個靶場體系應用；

⑤能夠對靶場體系應用和非靶場體系應用屬性的更新進行響應，為訂購屬性的應用服務；

⑥能夠建立靶場體系應用和非靶場體系應用的本地對等映射，保留網關所聯(lián)接雙方網絡的靶場資源應用的信息，方便以后快速響應這些應用的交互需求，這使邏輯靶場網關具有了路由的能力；

⑦能夠在靶場體系應用和非靶場體系應用退出邏輯靶場時通知其他應用。

4　基于多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構應用要求

建立多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系架構標準，規(guī)定多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓系統(tǒng)體系架構，包括總體框架、技術體系結構、仿真工具、應用系統(tǒng)、實用程序、中間件的接口規(guī)范、運行控制，為實現(xiàn)異構多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓系統(tǒng)互聯(lián)、互通、互操作提供技術指導，指導和約束靶場仿真系統(tǒng)論證、方案設計和建設。特別是靶場信息化系統(tǒng)應按照多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系架構建設，將分布在靶場多種設施中的試驗、訓練、作戰(zhàn)、仿真資源等形成虛實結合的靶場戰(zhàn)試訓體系。按實時、分布式、互操作、資源可重組/組合、邏輯靶場、聯(lián)合試驗概念設計靶場戰(zhàn)試訓支撐系統(tǒng)。探索多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構的系統(tǒng)視圖、多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓對象模型、中間件；探索多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓邏輯靶場建立的標準、協(xié)議、運行規(guī)則。主要包括以下內容：戰(zhàn)試訓資源的定義，以及不同設備包含的屬性和方法；戰(zhàn)試訓資源和戰(zhàn)試訓參與者之間相互關聯(lián)的方式；戰(zhàn)試訓資源之間交換信息的特性、結構和表示方法；支持信息交換、操作管理和業(yè)務過程的服務和核心基礎架構；數(shù)據(jù)表示、通訊操作、信息顯示、程序和過程的標準約定。

4.1基于多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構的靶場支撐系統(tǒng)建設體系結構設計要求

1)強化對實物及半實物設備(如空戰(zhàn)對抗訓練系統(tǒng)、飛機模擬訓練器、任務規(guī)劃系統(tǒng)、ALIS系統(tǒng))接入靶場戰(zhàn)試訓信息化系統(tǒng)的支持，使得沒有建立有效數(shù)字化模型的試驗設備可以直接接入試驗系統(tǒng)，提高虛擬裝備的可信性；要求獲取上述系統(tǒng)的接口標準，可通過靶場體系網關實現(xiàn)。例如對于空戰(zhàn)對抗而言,從費用和安全性考慮,在實際的編隊空戰(zhàn)對抗訓練中不可能采用實裝導彈進行攻擊，應用嵌入式訓練數(shù)據(jù)鏈結合計算機仿真技術開展多機空戰(zhàn)對抗評估,已成為改進訓練手段、豐富戰(zhàn)法研究內容的重要技術途徑，除武器攻擊外，參與空戰(zhàn)對抗的紅藍雙方飛機的運動和位置信息、雷達探測、雷達截獲、火控等均為實際測量信息，而導彈攻擊和殺傷效果評估必須由數(shù)學模型來描述并進行實時仿真，大型空戰(zhàn)演習中，通過實時武器攻擊過程仿真、生成殺傷效果評估數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時判定“擊落”，實時通播殺傷通告信息，“被擊落方”及時退出演習，實現(xiàn)演習“擊落制”、“退出制”。

2)針對靶場武器裝備系統(tǒng)內部的信息傳輸特點，構建了更多類型的信息傳輸模式，并支持實物系統(tǒng)的虛擬模型接入(支持接口轉換)，盡量采用網絡接口協(xié)議；

3)可定制的業(yè)務系統(tǒng)監(jiān)控，淡化監(jiān)控應用與試驗系統(tǒng)成員之間的差異，在戰(zhàn)試訓過程中，各個環(huán)節(jié)的試驗訓練數(shù)據(jù)能被更靈活的方式監(jiān)視和觀察；

4)軟件設計應采用更為開放的模型軟件接口，使得數(shù)學模型嵌入(接入)系統(tǒng)更加容易。

4.2數(shù)據(jù)和信息交互要求

1)數(shù)據(jù)交互要求：多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系結構要求各參試成員可動態(tài)地加入和退出，它們應以一種松散耦合的方式進行信息交互和協(xié)同工作。對任一個參試成員，加入靶場系統(tǒng)的時間是隨機的。在該成員加入靶場體系系統(tǒng)前，系統(tǒng)中可能存在著其它參試成員對該成員屬性的需求；加入靶場體系系統(tǒng)后，該參試成員也可能同時為其他成員提供有效信息。在戰(zhàn)試訓任務過程中，系統(tǒng)各參試節(jié)點通過系統(tǒng)功能的要求組件完成自身任務，同時還負責把這些成員組件的狀態(tài)及產生的事件傳遞給其它節(jié)點，接受事件或消息的節(jié)點應關注該激勵帶來的影響，不斷地更新自己的狀態(tài)，多個參試節(jié)點通過針對任務信息的交互過程，共同協(xié)作完成大規(guī)模試驗任務。因此，多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系系統(tǒng)必須能夠及時地獲取各參試成員的需求及其提供戰(zhàn)試訓信息的能力，以便有效地進行信息定位和數(shù)據(jù)分發(fā)。

2)信息交互要求：采用多節(jié)點信息交互機制。該機制采用層次式體系結構、基于主題的訂購/發(fā)布模型、可靠單播與局域組播結合的通信，可滿足大規(guī)模分布式試驗任務中多節(jié)點信息高效交互的實際需求?？上囼炐畔⒔换ルp方在時間、空間、控制方面耦合；減少網絡上冗余信息傳遞，提高信息交互效率。

4.3基于多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系架構的靶場應用系統(tǒng)建設關鍵的技術層要求

支持可互操作的、實時的、面向對象的分布系統(tǒng)應用的建立，支持負載平衡和時間同步管理；可提供透明無縫的接口和自動高效的網絡通訊服務，來支持模型和仿真的重組，支持“虛實”結合試驗訓練能力。同時，應用系統(tǒng)設計需涉及到仿真、接口、試驗控制、軟件開發(fā)、信息綜合、數(shù)據(jù)分析等多個方面。

5　結束語

美軍TENA的標準，要想它完全為靶場戰(zhàn)試訓所用，必須自主開發(fā)多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系所定義的公共基礎設施及其產品線所定義的核心軟件產品。但是，TENA的思想對于解決靶場戰(zhàn)試訓一體化所將面臨的挑戰(zhàn)、促進綜合戰(zhàn)試訓水平的提高具有重要的借鑒意義,因此美軍TENA思想是可以基于靶場試驗訓練支撐系統(tǒng)并通過擴展加以實現(xiàn)，從而更好地促進靶場戰(zhàn)試訓一體化各種資源的互操作、重用和可組合。多靶場聯(lián)合戰(zhàn)試訓體系從較高層面上對戰(zhàn)試訓一體化靶場系統(tǒng)建設進行長遠規(guī)劃，持續(xù)建設、改進，肯定會帶來巨大的功效?！?/p>

[1]王維，王振，雷國強.美軍靶場發(fā)展模式[J].外軍了望,2008，(1):77-80.

[2]王勝濤,楊志飛，杜紅兵.邏輯靶場網關設計方法研究[J].艦船電子工程,2012 (2):84-86.

[3]張潔.基于TENA思想的分布式靶場虛擬試驗系統(tǒng)設計[J].系統(tǒng)仿真技術,2011,7(1):58-62.

[4]張新豐,劉新友，苗高潔.基于靶場的聯(lián)合試驗訓練系統(tǒng)[J].國防科技,2013,34(3):35-39.

Research on the architecture of multi range joint operation test and training

Huang Yueping, Cai Xuhong, Xu Jianjun, Feng Yongchao

(Unit 95972 of PLA,Jiuquan 735018,Gansu,China )

The connotation and constitutes of architecture of multi range joint operation test and training are summarized based on that of foreign forces.And the logical range’s construction methods of architecture of multi range joint operation test and training are also discussed from design of system, design of application architecture, design of object model switch and realization of gateway and so on.The development thought is proposed that by expanding the range function, integration test and training resources to achieve the joint application of multi range test resources, test space, and test ability, and to build the integrated joint range of operation test and training.

architecture;multi range joint operation, test and training;logical range;object model

2015-06-15；2015-10-20修回。

黃越平(1973-)，男，高工，研究方向為數(shù)據(jù)處理。

TJ06

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