戴禮燦

(中國西南電子技術(shù)研究所，成都 610036)

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面向作戰(zhàn)的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

戴禮燦**

(中國西南電子技術(shù)研究所，成都 610036)

針對(duì)作戰(zhàn)對(duì)抗環(huán)境下偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真模擬需求，重點(diǎn)從組件化仿真建模與多維想定編輯入手，提出了一種靈活、可配置的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)方法。從裝備與行為兩方面對(duì)偵察實(shí)體進(jìn)行抽象，建立組件化仿真模型；并結(jié)合實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用場景從組織、任務(wù)、空間、時(shí)間與信息交互等多個(gè)維度開展偵察行動(dòng)預(yù)案設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)仿真引擎加載相關(guān)的規(guī)則模型進(jìn)行仿真推演與解算，輸出最終的仿真模擬結(jié)果。仿真模擬試驗(yàn)結(jié)果證明了該方法的實(shí)用性與有效性。

偵察情報(bào)模擬；仿真建模；想定編輯；動(dòng)態(tài)推演

1 引 言

作為指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、偵察、監(jiān)視(Command,Control,Communications,Computers,Intelligence,Surveillance & Reconnaissance,C4ISR)系統(tǒng)的重要組成部分，情報(bào)偵察監(jiān)視[1]是實(shí)施一體化聯(lián)合作戰(zhàn)，奪取戰(zhàn)場信息優(yōu)勢的關(guān)鍵；在未來的高科技戰(zhàn)爭中，對(duì)作戰(zhàn)進(jìn)程乃至戰(zhàn)爭結(jié)局起著關(guān)鍵性作用。但是，由于情報(bào)領(lǐng)域特殊性，出于安全保密以及業(yè)務(wù)管理需要，地方科研院所很難獲取真實(shí)對(duì)抗環(huán)境下的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致在指標(biāo)論證、技術(shù)攻研與聯(lián)調(diào)測試過程中缺乏足夠的測試數(shù)據(jù)與訓(xùn)練樣本，制約了情報(bào)偵察監(jiān)視裝備性能的進(jìn)一步提高[2]。因此，如何通過仿真模擬技術(shù)快速搭建仿真運(yùn)行環(huán)境，以軟件方式仿真情報(bào)作戰(zhàn)行動(dòng)，模擬戰(zhàn)場信息環(huán)境，按照實(shí)際應(yīng)用需要生成相應(yīng)的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)，成為情報(bào)領(lǐng)域必須面對(duì)的一個(gè)重要課題。

近年來，國內(nèi)不少科研機(jī)構(gòu)針對(duì)特定應(yīng)用場景開展了數(shù)據(jù)仿真相關(guān)理論技術(shù)研究[3-4]，并根據(jù)目標(biāo)特征屬性[5]，結(jié)合傳感器功能原理建立了具有某些目標(biāo)、某類傳感器數(shù)據(jù)模擬功能的仿真試驗(yàn)環(huán)境[6-7]，能夠模擬相應(yīng)的數(shù)據(jù)場景支持裝備功能流程驗(yàn)證。但已有的仿真建模多局限在傳感器功能層面，對(duì)更高層次的任務(wù)行為涉及較少，對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場尤其是對(duì)抗環(huán)境下的情報(bào)業(yè)務(wù)邏輯刻畫得不夠充分，難以支撐模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法模型訓(xùn)練、學(xué)習(xí)與評(píng)估、優(yōu)化。此外，隨著數(shù)據(jù)中心戰(zhàn)略相繼規(guī)劃實(shí)施，通過數(shù)據(jù)直接驅(qū)動(dòng)的作戰(zhàn)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)為每類應(yīng)用場景構(gòu)建特定仿真運(yùn)行環(huán)境的方式無論在效率還是成本上都難以持續(xù)，系統(tǒng)柔性可擴(kuò)展能力亟需加強(qiáng)。

本文在分析、歸納仿真模擬對(duì)象特點(diǎn)、難點(diǎn)基礎(chǔ)上，提出了一種基于多維想定與組件化模型的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)模擬仿真思路，開展了系統(tǒng)架構(gòu)、功能流程以及仿真組件模型框架設(shè)計(jì)，分別給出了裝備、行為組件仿真建模以及多維想定編輯的基本方法，并開發(fā)了相應(yīng)原型系統(tǒng)用于實(shí)際應(yīng)用效果驗(yàn)證。與傳統(tǒng)方法相比，所提方法無論在靈活性、可操作性以及模擬數(shù)據(jù)的真實(shí)、有效性上都有較大程度的提升。

2 模擬對(duì)象分析

2.1 目標(biāo)對(duì)象模擬

情報(bào)偵察[1]的目的是盡量“透視”整個(gè)戰(zhàn)場空間，其關(guān)注重點(diǎn)首先是戰(zhàn)場上的目標(biāo)實(shí)體，因此目標(biāo)對(duì)象模擬是本文的重要研究內(nèi)容?？紤]目標(biāo)對(duì)象多樣性、復(fù)雜性，為使仿真模擬的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)更加貼近實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用場景，目標(biāo)對(duì)象模擬需要重點(diǎn)考慮以下方面：

(1)目的性、機(jī)動(dòng)性。情報(bào)關(guān)注的目標(biāo)實(shí)體天然具備任務(wù)屬性，需要充分考慮目標(biāo)狀態(tài)隨著作戰(zhàn)進(jìn)程不斷變化，以及在特定戰(zhàn)場空間駐、泊以及機(jī)動(dòng)的能力。

(2)隱蔽與反偵察性。真實(shí)場景下的偵察對(duì)抗往往伴隨著隱蔽與欺騙。以通信為例，敵方通信裝備不可能長時(shí)間持續(xù)工作，引起目標(biāo)狀態(tài)改變的可能是隨機(jī)因素或故意欺騙[8]。

(3)自主性、規(guī)則性。目標(biāo)對(duì)象具備在執(zhí)行任務(wù)過程中自主改變或放棄執(zhí)行任務(wù)，并根據(jù)作戰(zhàn)規(guī)則調(diào)整作戰(zhàn)行動(dòng)的能力，強(qiáng)調(diào)敵我雙方偵察對(duì)抗行動(dòng)有法可依、有據(jù)可循。

2.2 偵察行動(dòng)模擬

偵察行動(dòng)模擬是本文研究核心，為了使最終構(gòu)建的仿真系統(tǒng)柔性可重構(gòu)，提高其在應(yīng)對(duì)不同任務(wù)需求中可繼承、擴(kuò)展的能力，偵察行動(dòng)建模仿真過程應(yīng)充分考慮以下方面：

(1)通用性。遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)框架以及分類方法，能夠?qū)Φ湫蛻?yīng)用場景下的通用情報(bào)偵察監(jiān)視行動(dòng)進(jìn)行仿真模擬，滿足一般仿真應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)互操作的要求。

(2)靈活性。仿真模型開放、可配置，具備擴(kuò)展靈活、規(guī)則參數(shù)可以動(dòng)態(tài)調(diào)配的能力，能夠適應(yīng)不同層次、不同任務(wù)背景下的偵察情報(bào)仿真模擬需求。

(3)可視化。采用圖形界面方式對(duì)仿真模型參數(shù)及其背后的行為邏輯進(jìn)行可視化展示，提供便捷、友好的交互方式對(duì)規(guī)則參數(shù)進(jìn)行管理、維護(hù)，方便仿真過程中的干預(yù)、控制。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 總體思路

針對(duì)模擬對(duì)象特點(diǎn)，本文采用想定加組件化模型驅(qū)動(dòng)的方式，搭建仿真系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的模擬生成。仿真建模方面，不僅考慮裝備功能，還對(duì)戰(zhàn)場實(shí)體的行為邏輯進(jìn)行抽象，以反映其任務(wù)特性以及自主對(duì)抗等能力。裝備、行為組件模型的靈活裝配能有效應(yīng)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的多樣性、復(fù)雜性問題，而基于XML的想定文件，格式規(guī)范，信息標(biāo)準(zhǔn)，能夠確保偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真的通用與互操作性。為了最大程度地逼近實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用場景，考慮從組織、任務(wù)、空間、時(shí)間以及信息交互等多個(gè)維度對(duì)偵察行動(dòng)預(yù)案進(jìn)行編排設(shè)計(jì)，按需生成想定腳本，以驅(qū)動(dòng)仿真引擎加載相關(guān)規(guī)則模型，并根據(jù)預(yù)案腳本推進(jìn)仿真時(shí)鐘，周期性地組織模型解算，完成目標(biāo)狀態(tài)更新以及偵察信息獲取、處理與交互；按照作戰(zhàn)對(duì)抗環(huán)境下的因果邏輯完成偵察行動(dòng)模擬與情報(bào)數(shù)據(jù)生成。

為進(jìn)一步提高靈活性、交互性，在系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)上引入實(shí)時(shí)干預(yù)與數(shù)據(jù)可視化，方便用戶根據(jù)實(shí)際模擬輸出，以人在回路的方式對(duì)仿真模擬進(jìn)程實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制，確保按照實(shí)際的應(yīng)用需求生成最終仿真模擬結(jié)果。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用開放式體系結(jié)構(gòu)，在通用的仿真運(yùn)算服務(wù)基礎(chǔ)上以組件化、構(gòu)件化方式開發(fā)仿真模型與應(yīng)用軟件，支撐偵察行動(dòng)模擬與情報(bào)數(shù)據(jù)生成等系統(tǒng)功能應(yīng)用。

仿真模擬系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，邏輯上由基礎(chǔ)資源層、運(yùn)行支撐層、應(yīng)用構(gòu)件層、模型組件層和系統(tǒng)應(yīng)用層等部分組成。

圖1 仿真模擬系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 The simulation system architecture

基礎(chǔ)資源與運(yùn)行支撐是仿真系統(tǒng)集成運(yùn)行的基礎(chǔ)，包括系統(tǒng)運(yùn)行、管理、維護(hù)所需的軟硬件環(huán)境與數(shù)據(jù)資源等。其中，數(shù)據(jù)資源主要包括存儲(chǔ)目標(biāo)特征、規(guī)律的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)庫，模擬量化地理氣象等環(huán)境信息所需的戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)臨時(shí)狀態(tài)的過程數(shù)據(jù)庫，以及各階段仿真模擬輸出的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)庫；運(yùn)行支撐則主要包括系統(tǒng)集成、運(yùn)行所需要的仿真引擎、時(shí)間管理、地理信息與數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)等公共支撐環(huán)境。

應(yīng)用構(gòu)件與模型組件是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其中應(yīng)用構(gòu)件主要包括滿足系統(tǒng)仿真應(yīng)用所需的功能軟件集合，包括模型裝配、想定編輯、實(shí)時(shí)干預(yù)、數(shù)據(jù)采集與可視化等，為用戶按照實(shí)際應(yīng)用需求開展偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真提供必要的軟件工具支撐；模型組件主要包括根據(jù)模擬對(duì)象的類別和功能，按照組件化建模思路設(shè)計(jì)并開發(fā)的一系列裝備、行為與其他組件模型等，為仿真引擎完成場景解析與推演提供所需的規(guī)則和算法。

系統(tǒng)應(yīng)用層主要面向應(yīng)用提供典型系統(tǒng)功能配置，方便用戶按照相關(guān)使用規(guī)范制定仿真作業(yè)流程，完成系統(tǒng)的快速搭建，開展應(yīng)用場景下的偵察行動(dòng)模擬與情報(bào)數(shù)據(jù)生成。

3.3 工作流程

仿真系統(tǒng)典型工作流程如圖2所示，從偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真應(yīng)用背景出發(fā)，歷經(jīng)模擬準(zhǔn)備、仿真運(yùn)行與分析評(píng)估3個(gè)階段；實(shí)際運(yùn)用過程中，各階段之間存在狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即可以根據(jù)仿真過程的實(shí)時(shí)評(píng)估結(jié)果對(duì)仿真模型與應(yīng)用構(gòu)建的配置參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整以滿足真實(shí)應(yīng)用需求。

圖2 仿真系統(tǒng)典型工作流程Fig.2 Workflow of the simulation system

其中，模擬準(zhǔn)備階段主要基于軍事作戰(zhàn)概念完成仿真組件的設(shè)計(jì)、開發(fā)，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求完成模型的組裝、配置，形成可部署的戰(zhàn)場實(shí)體仿真模型；同時(shí)利用想定編輯軟件根據(jù)模擬試驗(yàn)方案加載相關(guān)模型，完成實(shí)體編成部署、任務(wù)及實(shí)施條件設(shè)置、機(jī)動(dòng)路線與信息交互規(guī)劃等，形成結(jié)構(gòu)化的想定文件。仿真運(yùn)行階段則主要根據(jù)想定預(yù)案，結(jié)合模型定義的算法規(guī)則，配置仿真引擎的時(shí)間管理與事件調(diào)度機(jī)制，驅(qū)動(dòng)模型周期性解算，輸出模擬結(jié)果。記錄的過程數(shù)據(jù)主要包括目標(biāo)狀態(tài)參數(shù)、傳感器偵獲數(shù)據(jù)、通信交互信息、數(shù)據(jù)處理結(jié)果等。而分析評(píng)估階段主要根據(jù)應(yīng)用需求建立評(píng)估指標(biāo)，對(duì)仿真輸出結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)估，為仿真系統(tǒng)干預(yù)控制以及最終偵察情報(bào)數(shù)據(jù)采集生成提供參考。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 組件化建模

組件化仿真建模主要采用面向?qū)ο蟮乃枷隱9]，通過自頂向下分解與自底向上歸納相結(jié)合的方式對(duì)戰(zhàn)場目標(biāo)實(shí)體裝備與行為進(jìn)行拆解、歸類，然后抽象建立仿真組件模型，讓一個(gè)完備的作戰(zhàn)實(shí)體通過多個(gè)組件模板組合而成，最大程度地提高仿真模型的專業(yè)性和復(fù)用性。

統(tǒng)籌戰(zhàn)場環(huán)境下敵我雙方偵察對(duì)抗行動(dòng)仿真模擬需求，本文建立如表1所示的偵察情報(bào)仿真組件模型框架，主要包括裝備組件、行為組件兩大類。

表1 偵察情報(bào)仿真組件模型框架Tab.1 The architecture of reconnaissance and intelligence simulation component model

其中,裝備組件主要從物理結(jié)構(gòu)與功能組成角度對(duì)仿真實(shí)體進(jìn)行拆解，包括目標(biāo)平臺(tái)、通信設(shè)備、武器彈藥與偵察傳感器等；行為組件則側(cè)重反映目標(biāo)任務(wù)計(jì)劃與事件處理邏輯等，強(qiáng)調(diào)目標(biāo)通過行為對(duì)其他實(shí)體與戰(zhàn)場環(huán)境施加影響，并且與其他實(shí)體發(fā)生信息交互，接受其行為影響改變自身狀態(tài)的能力，包括預(yù)警偵察、搜索發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)處理、電磁干擾與偵察指揮協(xié)同等。裝備與行為組件共同作用完成戰(zhàn)場實(shí)體的仿真建模，通過對(duì)其物理功能、運(yùn)行流程、行為準(zhǔn)則模擬，仿真其在戰(zhàn)場環(huán)境中偵察對(duì)抗能力與活動(dòng)流程等。仿真推進(jìn)所需的裁決、評(píng)估等其他模型并非本文的重點(diǎn)，在此不予贅述。

不失一般性，下面分別以雷達(dá)與偵察指揮協(xié)同為例闡述如何設(shè)計(jì)讓計(jì)算機(jī)理解并執(zhí)行的裝備與行為組件仿真模型的具體方法。

4.1.1 雷達(dá)模型

按照組件化建模思想，雷達(dá)可進(jìn)一步拆分出天線、接收機(jī)與信號(hào)處理等裝備組件。本節(jié)側(cè)重于建模方法、流程介紹，因此直接將通用雷達(dá)作為裝備組件建模的基本對(duì)象單元。

具體地，裝備組件建模主要包括屬性與方法設(shè)計(jì)兩部分。通過對(duì)屬性賦值在信息域構(gòu)建虛擬的裝備實(shí)體，屬性改變反映狀態(tài)的改變，如設(shè)備開關(guān)機(jī)等，方法則表征通過屬性控制裝備的能力生成過程；兩者共同作用反映不同裝備之間能力差異。針對(duì)戰(zhàn)場通用雷達(dá)，其屬性設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮發(fā)射功率、頻率、天線高度、增益、視場、探測范圍、接收機(jī)帶寬、最小可檢測功率、抗干擾系數(shù)等，而方法則需要對(duì)雷達(dá)通過發(fā)射特定功率電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接受回波，分析出目標(biāo)距離、速度、高度等信息整個(gè)過程進(jìn)行抽象。下面給出仿真雷達(dá)通用探測方法的偽代碼程序:

輸入：雷達(dá)屬性參數(shù)與戰(zhàn)場實(shí)體及其狀態(tài)數(shù)據(jù)集合M。

輸出：雷達(dá)可探測目標(biāo)句柄與探測目標(biāo)數(shù)據(jù)集合N。

Step 1 fori=1,2,…,m,遍歷戰(zhàn)場空間實(shí)體：

(1)對(duì)每個(gè)實(shí)體進(jìn)行距離門限檢查：

if目標(biāo)實(shí)體處于雷達(dá)探測范圍內(nèi)next，

else continue；

(2)對(duì)每個(gè)實(shí)體進(jìn)行視場檢查：

if雷達(dá)是矩形視場&目標(biāo)在矩形視場內(nèi)next，

else if雷達(dá)是圓形視場&目標(biāo)在圓形視場內(nèi)next，

else continue；

(3)對(duì)每個(gè)實(shí)體進(jìn)行地形遮蔽檢查：

if目標(biāo)實(shí)體在雷達(dá)的視距范圍內(nèi)next，

else if目標(biāo)實(shí)體與雷達(dá)天線之間的連線不被起伏的地形遮蔽 next，

else continue；

(4)根據(jù)雷達(dá)方程計(jì)算目標(biāo)回波功率：

if雷達(dá)不被干擾&回波功率≥最小檢測功率next，

else if雷達(dá)被干擾&目標(biāo)實(shí)體仍處于被干擾后雷達(dá)的可探測范圍 next，

else continue；

(5)通過上述系列檢查后：

目標(biāo)句柄加入雷達(dá)可探測的目標(biāo)實(shí)體隊(duì)列。

Step 2 fori=1,2,…,n,遍歷雷達(dá)可探測目標(biāo)實(shí)體隊(duì)列：

根據(jù)目標(biāo)實(shí)時(shí)狀態(tài)，結(jié)合雷達(dá)性能參數(shù)，計(jì)算目標(biāo)探測結(jié)果，更新探測目標(biāo)數(shù)據(jù)集合N。

Step 3 根據(jù)探測數(shù)據(jù)更新情況輸出最終結(jié)果，程序結(jié)束。

4.1.2 偵察指揮協(xié)同

相較于裝備組件建模，行為組件建模除了屬性與方法外還需要重點(diǎn)關(guān)注事件程序的設(shè)計(jì)，即何種條件下觸發(fā)何種方法進(jìn)行何種戰(zhàn)術(shù)反應(yīng)。

以偵察指揮協(xié)同行為建模為例，其行為實(shí)體主要是情報(bào)指揮所。行為實(shí)質(zhì)是在偵察指揮過程中，由于不同傳感器功能原理、部署位置與實(shí)際工作狀態(tài)等差異，對(duì)特定目標(biāo)、區(qū)域的偵察效能以及偵獲特征參數(shù)的類型各有側(cè)重；為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信息全截獲，提高傳感器利用效率，指揮所下達(dá)指令，控制其下屬同類或者異類多傳感器之間相互協(xié)同，開展協(xié)同偵察。偵察指揮協(xié)同行為邏輯規(guī)則的抽象主要考慮以下內(nèi)容：

(1)行為實(shí)體接收上級(jí)下達(dá)以及下級(jí)請(qǐng)求的目標(biāo)、區(qū)域偵察任務(wù)，加入任務(wù)隊(duì)列，并進(jìn)行目標(biāo)威脅評(píng)估與任務(wù)優(yōu)先級(jí)排序。

(2)達(dá)到行為實(shí)體自主指揮下級(jí)實(shí)施偵察任務(wù)條件時(shí)，首先判斷是否存在固定常規(guī)兵力能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域偵察覆蓋；若存在則計(jì)算常規(guī)兵力最優(yōu)組網(wǎng)偵察方案，完成目標(biāo)分配，并指揮相關(guān)兵力按照計(jì)劃方案實(shí)施組網(wǎng)協(xié)同偵察。

(3)上述條件不成立，判斷是否存在可臨機(jī)調(diào)配的機(jī)動(dòng)兵力能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域偵察覆蓋，如存在則計(jì)算最優(yōu)的機(jī)動(dòng)偵察預(yù)案，包括出動(dòng)架次、時(shí)間、傳感器搭載、接續(xù)與航線規(guī)劃等，并指揮相關(guān)機(jī)動(dòng)兵力開展機(jī)動(dòng)偵察。

(4)在機(jī)動(dòng)兵力實(shí)施偵察過程中，遍歷友方的所有戰(zhàn)場實(shí)體，判斷是否存在實(shí)體可為機(jī)動(dòng)兵力提供信息支援，若存在則指揮該實(shí)體與機(jī)動(dòng)兵力進(jìn)行組網(wǎng)，對(duì)機(jī)動(dòng)兵力實(shí)施引導(dǎo)支援。

(5)不斷更新任務(wù)隊(duì)列，并對(duì)任務(wù)狀態(tài)進(jìn)行分析判斷，若不具備任務(wù)實(shí)施條件，直接報(bào)告上級(jí)指揮所，無任何應(yīng)對(duì)行為；若任務(wù)完成或者出現(xiàn)目標(biāo)駛離任務(wù)區(qū)域等任務(wù)終止情況時(shí)，指揮相關(guān)兵力終止偵察任務(wù)。

值得一提的是，上述建模過程中的威脅評(píng)估準(zhǔn)則、目標(biāo)分配原則、任務(wù)實(shí)施條件等均可編輯配置；模型提供通用關(guān)聯(lián)要素和優(yōu)化算法供用戶根據(jù)應(yīng)用需求靈活組裝配置以提高行為組件模型柔性可重構(gòu)的能力。

4.2 多維想定編輯

想定[10]是驅(qū)動(dòng)仿真推演的計(jì)劃腳本，是確保最終仿真結(jié)果真實(shí)可信的重要前提。結(jié)合偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真模擬特點(diǎn)，本文提出從組織、任務(wù)、時(shí)間、空間與信息交互等多個(gè)維度開展想定的協(xié)同設(shè)計(jì)，確保最終能夠形成時(shí)間上先后有序、能力上相互補(bǔ)充、行動(dòng)上整體協(xié)調(diào)的偵察行動(dòng)預(yù)案，最大程度地逼近實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用場景。

(1)組織維度：根據(jù)仿真模擬的目標(biāo)對(duì)象組織編成關(guān)系，通過仿真實(shí)體的編成、指控、編隊(duì)與搭載關(guān)系等設(shè)置，完成組織維度上的編排設(shè)計(jì)。

(2)任務(wù)維度：根據(jù)不同兵力在偵察對(duì)抗行動(dòng)仿真模擬中角色分配，通過加載預(yù)警偵察、搜索發(fā)現(xiàn)、電磁干擾與數(shù)據(jù)處理等行為組件，以及任務(wù)實(shí)施條件等規(guī)則參數(shù)設(shè)置，完成任務(wù)維度上的編排設(shè)計(jì)。

(3)空間維度：根據(jù)仿真的作戰(zhàn)應(yīng)用場景下敵我雙方兵力布勢，結(jié)合不同兵力任務(wù)性質(zhì)，通過不同地理空間中的仿真實(shí)體部署、機(jī)動(dòng)路線、編隊(duì)隊(duì)形、活動(dòng)區(qū)域，以及實(shí)體屬性改變與任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移對(duì)空間的依賴等設(shè)置，完成空間維度上的編排設(shè)計(jì)。

(4)時(shí)間維度：根據(jù)作戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃，結(jié)合不同兵力任務(wù)性質(zhì)，通過仿真實(shí)體搭載設(shè)備工作時(shí)間、各時(shí)間段的行動(dòng)計(jì)劃和任務(wù)安排，以及實(shí)體屬性改變與任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移對(duì)時(shí)間的依賴等設(shè)置，完成時(shí)間維度上的編排設(shè)計(jì)。

(5)信息交互：根據(jù)仿真實(shí)體任務(wù)屬性，結(jié)合任務(wù)對(duì)空間、時(shí)間的依賴關(guān)系，通過仿真實(shí)體搭載通信設(shè)備開關(guān)機(jī)、數(shù)據(jù)處理方式、信息交互對(duì)象與內(nèi)容等設(shè)置，完成信息交互上的編排設(shè)計(jì)。

5 原型試驗(yàn)

為了驗(yàn)證本文提出的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)模擬仿真方法的實(shí)用性與有效性，基于成熟商業(yè)仿真引擎搭建了偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真原型系統(tǒng)。設(shè)計(jì)、開發(fā)并集成相關(guān)偵察情報(bào)裝備與行為組件模型，以及想定編輯、數(shù)據(jù)采集與可視化等基礎(chǔ)構(gòu)件，并以組織我方通信偵察、電子偵察與雷達(dá)等多種手段對(duì)特定海空區(qū)域內(nèi)敵方目標(biāo)展開協(xié)同偵察、獲取偵察情報(bào)數(shù)據(jù)，完成標(biāo)準(zhǔn)格式封裝并輸出最終結(jié)果為作戰(zhàn)應(yīng)用場景，從組織、任務(wù)、空間、時(shí)間以及信息交互等多個(gè)維度制作想定預(yù)案，并加載相關(guān)仿真模型驅(qū)動(dòng)原型試驗(yàn)。

圖3和圖4分別展示了設(shè)計(jì)、開發(fā)的雷達(dá)裝備組件模型屬性參數(shù)以及想定編輯過程中信息交互設(shè)置等原型功能界面。其中,雷達(dá)屬性除了裝備的基本功能、特性定義外，還加入了部分狀態(tài)參數(shù)設(shè)置，比如是否對(duì)空、是否對(duì)海與是否考慮地形遮蔽等。通過參數(shù)賦值、狀態(tài)勾選，以及與其他裝備、行為組件組合搭配，能夠靈活裝配出觀通站、雷達(dá)站、預(yù)警機(jī)等戰(zhàn)場實(shí)體以滿足偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真需要。圖4重點(diǎn)展示了仿真系統(tǒng)在想定編輯過程中的信息交互設(shè)置功能，包括數(shù)據(jù)分發(fā)對(duì)象、數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容靈活選擇與配置等，圖例給出了仿真實(shí)體向電子對(duì)抗飛機(jī)分發(fā)某方向綜合態(tài)勢數(shù)據(jù)的信息交互設(shè)置。

圖3 雷達(dá)組件模型屬性參數(shù)Fig.3 The parameters of radar simulation model

圖4 想定編輯過程中信息交互設(shè)置Fig.4 Information interaction set in scenario editing

圖3、圖4證明了基于本文方法構(gòu)建的仿真系統(tǒng)具有良好的開放性與柔性可重構(gòu)能力，能夠有效應(yīng)對(duì)情報(bào)偵察數(shù)據(jù)仿真多樣性、復(fù)雜性問題。

圖5給出了仿真系統(tǒng)在應(yīng)用想定驅(qū)動(dòng)下加載相關(guān)模型進(jìn)行仿真推演，生成的偵察數(shù)據(jù)與情報(bào)事件記錄。具體地，當(dāng)前仿真時(shí)刻，實(shí)體加載的裝備、行為組件能夠?qū)δ繕?biāo)或信號(hào)實(shí)現(xiàn)偵獲，則按照模型定義的規(guī)則、方法計(jì)算模擬的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)輸出，并按指揮編成關(guān)系上報(bào)，形成“上傳”事件記錄。從圖中可以看出，同一時(shí)刻不同仿真實(shí)體偵察到的目標(biāo)情況不同，短波能夠偵察覆蓋的目標(biāo)數(shù)量更多。圖5右側(cè)同時(shí)給出了仿真實(shí)體的偵察數(shù)據(jù)輸出，包括目標(biāo)類型、名稱、信號(hào)頻率以及目標(biāo)位置等，這與短波信號(hào)偵測系統(tǒng)作用距離遠(yuǎn)，以及所具備的特征參數(shù)測量、信號(hào)交會(huì)定位與目標(biāo)類型識(shí)別等能力、特性一致。這充分證明了基于本文提出的組件化建模方法構(gòu)建仿真模型的有效性。此外，通過想定編輯過程中信息交互對(duì)象靈活設(shè)置，我們可以看到情報(bào)處理中心接收多種手段偵察情報(bào)數(shù)據(jù)上報(bào)，包含不同手段針對(duì)同一目標(biāo)或者不同目標(biāo)的多種偵察數(shù)據(jù)，這為情報(bào)數(shù)據(jù)處理仿真給予了充分自由；而處理結(jié)果向機(jī)動(dòng)平臺(tái)的自動(dòng)“分發(fā)”則體現(xiàn)了加載的行為組件通過控制引導(dǎo)信息的自主分發(fā)實(shí)現(xiàn)偵察指揮協(xié)同模擬仿真，這進(jìn)一步證明了本文提出的行為組件模型以及多維想定編輯思路對(duì)提高偵察情報(bào)數(shù)據(jù)模擬真實(shí)性、全面性的重要價(jià)值。

圖5 仿真推演過程中信息交互事件與仿真數(shù)據(jù)展示Fig.5 Information interaction event and data record in the simulating process

6 結(jié)束語

本文從偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真需求出發(fā)，研究了實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用背景下偵察情報(bào)裝備、行為組件化仿真建模與多維度想定編輯方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)，為多樣化偵察情報(bào)作戰(zhàn)應(yīng)用仿真提供了工程化實(shí)踐方法，為仿真運(yùn)行環(huán)境下開展偵察預(yù)案研究以及數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等新算法評(píng)估優(yōu)化提供了有力支撐。今后將在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化相關(guān)裝備與行為規(guī)則模型，并通過仿真探索情報(bào)與作戰(zhàn)如何有機(jī)協(xié)同，在工程實(shí)踐中提高系統(tǒng)的魯棒性與適應(yīng)性。

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Design of an Operation-oriented Reconnaissance and Intelligence Simulation System

DAI Lican

(Southwest China Institute of Electronic Technology,Chengdu 610036,China)

For the application of reconnaissance and intelligence simulation in operational environment,a new strategy is proposed in which users are allowed to build the simulation models and edit scenarios in a more flexible way. Specifically,the strategy simulates the entities both from their equipment and behavior,and edits the simulation scenarios with a complete plan of organization structure,mission,space,time and information interaction,which can directly drive the simulation engine to load the required models and output reasonable results. The simulation experiment results demonstrate the new method’s practicality and effectiveness.Key words：reconnaissance and intelligence simulation;simulation modeling;scenario editor;dynamic deduction

10.3969/j.issn.1001-893x.2017.07.013

戴禮燦.面向作戰(zhàn)的偵察情報(bào)數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電訊技術(shù)，2017,57(7):806-812.[DAI Lican.Design of an operation-oriented reconnaissance and intelligence simulation system[J].Telecommunication Engineering,2017,57(7):806-812.]

2017-02-27；

2017-06-05 Received date:2017-02-27；Revised date：2017-06-05

TN971;TP391.9

A

1001-893X(2017)07-0806-07

戴禮燦(1985—)，男，四川綿陽人，2013年于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為工程師，主要從事系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與信息處理工作。

Email：253383769@qq.com

**通信作者：253383769@qq.com Corresponding author：253383769@qq.com