鮑君瀟　王欽釗　郭傲兵

【摘 要】嵌入式仿真訓(xùn)練是軍事訓(xùn)練技術(shù)的最新發(fā)展趨勢之一，傳統(tǒng)的模擬器和仿真設(shè)備已不能滿足打贏技術(shù)戰(zhàn)爭的需求。本文闡述了嵌入式仿真的概念、特點(diǎn)、技術(shù)原理及系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，介紹了嵌入式在軍事訓(xùn)練中的研究成果及發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展動態(tài)

中圖分類號： TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0163-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.071

Overview of Embedded Simulation Training System

BAO Jun-xiao WANG Qin-zhao GUO Ao-bin

（Army Armored of Armored Forces，Beijing 100072，China）

【Abstract】Embedded simulation training is one of the latest development trends of military training technology. Traditional simulators and simulation equipment can not meet the needs of winning technical wars.This paper describes the concept，characteristics，technical principles and key technologies of embedded simulation system，and introduces the research results and development trend of embedded in military training.

【Key words】Embedded simulation training system；Key technology；Development trend

自20世紀(jì)50年代仿真技術(shù)發(fā)展以來，軍事訓(xùn)練仿真技術(shù)的應(yīng)用已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模和水平。訓(xùn)練模擬設(shè)備和軍事模擬系統(tǒng)直接或間接地促進(jìn)了戰(zhàn)斗力的產(chǎn)生。然而，隨著高科技武器裝備在現(xiàn)代軍事作戰(zhàn)應(yīng)用的比例不斷增加，完全依靠簡單傳統(tǒng)模擬器的訓(xùn)練方法已無法滿足高科技武器裝備系統(tǒng)關(guān)系復(fù)雜、規(guī)模龐大的訓(xùn)練需求。而隨著裝備技術(shù)研究的進(jìn)步，嵌入式仿真訓(xùn)練的方法可以為以上問題提供新的解決思路。

1 嵌入式仿真訓(xùn)練簡介

1.1 嵌入式仿真訓(xùn)練的概念

嵌入式仿真（Embedded Simulation）系統(tǒng)的目的是通過有效、近似實際作戰(zhàn)的模擬訓(xùn)練，提高部隊作戰(zhàn)人員和武器裝備在現(xiàn)代復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的作戰(zhàn)能力。在實際應(yīng)用中，實際設(shè)備通常用作物理效果設(shè)備，實時模擬計算機(jī)系統(tǒng)使用接口設(shè)備嵌入到安裝中，以此實現(xiàn)了將虛擬仿真和實時仿真的結(jié)合，為使用者提供了較為逼真的訓(xùn)練環(huán)境[1]。

由于嵌入式仿真發(fā)展起步較晚，世界軍事領(lǐng)域?qū)η度胧接?xùn)練系統(tǒng)并沒有嚴(yán)格的定義，僅進(jìn)行了定性的描述。通過綜合資料，本文認(rèn)為具有嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)所涉及的功能或作用的軍用訓(xùn)練設(shè)備或軍事技術(shù)都可稱為嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。同時為了對不同功能的嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)有所區(qū)分，進(jìn)一步細(xì)分為完全嵌入式培訓(xùn)系統(tǒng)、其他嵌入式系統(tǒng)、基于計算機(jī)的輔助決策系統(tǒng)、嵌入式幫助系統(tǒng)（專家系統(tǒng)）和一些獨(dú)立的系統(tǒng)。雖然嵌入式軍事應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，但具有以下特點(diǎn)：它可以產(chǎn)生復(fù)雜的操作環(huán)境，威脅武器系統(tǒng)和戰(zhàn)斗前和戰(zhàn)斗期間應(yīng)出現(xiàn)在戰(zhàn)場上的一些信息；能夠自動評估培訓(xùn)結(jié)果；向操作員和指揮官提供反饋；能記錄和回放訓(xùn)練過程。

1.2 嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)原理

嵌入式仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入，是通過接收和采集虛擬戰(zhàn)場的實時態(tài)勢信息、各類傳感器和武器設(shè)備以及作戰(zhàn)指揮命令的多種裝備狀態(tài)數(shù)據(jù)（位置，姿態(tài)，速度，航向，油量等）實現(xiàn)的；嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)后，即可按訓(xùn)練計劃進(jìn)行戰(zhàn)斗對抗仿真，推進(jìn)實施虛擬作戰(zhàn)進(jìn)程，生成新的虛擬數(shù)據(jù)信息再次輸入到實際設(shè)備中；實際裝備接收到虛擬作戰(zhàn)進(jìn)程信息，在武器裝備作戰(zhàn)終端上實時展現(xiàn)當(dāng)前戰(zhàn)場態(tài)勢信息，參訓(xùn)人員借助虛擬戰(zhàn)場態(tài)勢信息，按照相關(guān)作戰(zhàn)條例進(jìn)行作戰(zhàn)操作訓(xùn)練，至此形成了裝備-虛擬作戰(zhàn)環(huán)境-裝備的仿真閉環(huán)回路，其系統(tǒng)原理如圖1所示[2]。

1.3 嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)組成

（1）嵌入式仿真系統(tǒng)的功能模塊

系統(tǒng)為保證功能的完備性和使用的可靠性與便捷性，應(yīng)具備戰(zhàn)場作戰(zhàn)對抗的基本要素仿真，并滿足作戰(zhàn)訓(xùn)練組織與實施的基本需求。由此設(shè)計的系統(tǒng)功能模塊組成如圖2所示[3]。

（2）嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)支撐環(huán)境

為滿足仿真訓(xùn)練的功能需求，嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)在充分考慮作戰(zhàn)人員、作戰(zhàn)裝備和作戰(zhàn)環(huán)境仿真實現(xiàn)方法的同時，還需根據(jù)作戰(zhàn)訓(xùn)練的一般過程和需求，具備相應(yīng)的仿真訓(xùn)練支撐環(huán)境以保證仿真訓(xùn)練的順利組織與實施，具體組成如圖3所示。

2 嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)作為整個武器裝備系統(tǒng)架構(gòu)的重要部分，在開發(fā)過程中有三種架構(gòu)可供選擇：獨(dú)立嵌入式仿真系統(tǒng)、集成仿真系統(tǒng)、混合系統(tǒng)。其中介紹獨(dú)立嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，如圖4所示[4]。

2.2 嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的互聯(lián)、互操作性

隨著武器裝備信息化建設(shè)和成體系發(fā)展的逐步深入，僅使用單一組織或功能的嵌入式仿真訓(xùn)練器很難滿足現(xiàn)有武器裝備的訓(xùn)練需求。因此，大型武器裝備系統(tǒng)通常由不同功能的分布嵌入式裝備仿真器通過既定的標(biāo)準(zhǔn)集結(jié)互聯(lián)而成。目前廣泛使用的既定標(biāo)準(zhǔn)就是HLA/RTI系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，如圖5所示。

3 研究成果與發(fā)展動態(tài)

3.1 外軍的嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)成果

在21世紀(jì)，美國陸軍為其主戰(zhàn)設(shè)備開發(fā)了嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。例如，使用與實裝軟件和硬件均相同數(shù)字仿真系統(tǒng)構(gòu)建M2A3步戰(zhàn)車嵌入式射擊訓(xùn)練系統(tǒng)；M1A2SEP主戰(zhàn)坦克嵌入式訓(xùn)練器，可通過經(jīng)濟(jì)、安全的方法完成陸軍坦克乘員的初級操作和作戰(zhàn)運(yùn)用訓(xùn)練。由洛克希德馬丁公司開發(fā)的主戰(zhàn)坦克嵌入式射擊訓(xùn)練模擬器將美軍對M1A2SEP坦克在射擊功能的所有現(xiàn)代化更新技術(shù)均集成在了嵌入式射擊訓(xùn)練系統(tǒng)中。在虛擬戰(zhàn)場中的敵方目標(biāo)可以直接顯示在實裝的主炮瞄準(zhǔn)器和車長獨(dú)立終端的態(tài)勢顯示屏上。與此同時，英國空軍和俄羅斯導(dǎo)彈部隊的研究機(jī)構(gòu)也分別開發(fā)了雙座F-16B戰(zhàn)斗機(jī)嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)和C-300A-1、C-300A-2地對空導(dǎo)彈嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)，以完成大型武器裝備的操作與作戰(zhàn)運(yùn)用訓(xùn)練科目。

3.2 我軍對嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的探索

我軍非常重視仿真訓(xùn)練系統(tǒng)在軍事作戰(zhàn)、評估和裝備訓(xùn)練的應(yīng)用。例如，在文獻(xiàn)[5]中，完成了現(xiàn)有的坦克和裝甲車輛已經(jīng)嵌入和修改，以提供仿真訓(xùn)練系統(tǒng)功能，以提高設(shè)備的訓(xùn)練能力。文獻(xiàn)[6]在不改變現(xiàn)有武器系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，從主戰(zhàn)坦克的火炮系統(tǒng)著手進(jìn)行了嵌入式改造，保證了武器裝備的操作性能和手感，使實裝具備嵌入式射擊訓(xùn)練的功能。但總體來看，我軍在嵌入式技術(shù)的理解與運(yùn)用確與美、俄等軍事強(qiáng)國存在一定的差距，對于系統(tǒng)的研究還不成體系，需要提高與進(jìn)步的空間還很大。

3.3 嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在體系發(fā)展和武器裝備信息化、智能化的發(fā)展趨勢下，嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)也主要向以下方向發(fā)展：

（1）優(yōu)化訓(xùn)練系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。新型嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)將綜合集成多種形式的嵌入式仿真訓(xùn)練功能，形成功能配套、性能匹配的軍兵種模擬系統(tǒng)，適用于裝備研發(fā)、驗證和使用的各個階段，避免裝備空擋期的出現(xiàn)。

（2）制定標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格統(tǒng)一的硬件和軟件開發(fā)規(guī)范。在嵌入式仿真系統(tǒng)的研究中，我們將走“一式多變”的發(fā)展道路，開發(fā)一種便攜、易升級、系統(tǒng)支持互操作的嵌入式仿真系統(tǒng)，避免多次重復(fù)建立繁瑣的武器裝備模型。

（3）加強(qiáng)嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的評估和反饋技術(shù)研究。目前世界各國使用的嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)并不具備系統(tǒng)反饋和評估功能，只是簡單的完成了模擬裝備作戰(zhàn)操作的過程，沒有從數(shù)據(jù)層對裝備操作和使用效果進(jìn)行有針對性的分析與評估，無法從人機(jī)結(jié)合的角度考察參訓(xùn)人員的裝備運(yùn)用水平。

4 總結(jié)

嵌入式仿真技術(shù)是將仿真技術(shù)小型化、可編程化和模塊化后以嵌入式系統(tǒng)的形式嵌入實際裝備系統(tǒng)的一種技術(shù)。嵌入式仿真技術(shù)可為軍事裝備研發(fā)、作戰(zhàn)訓(xùn)練和作戰(zhàn)運(yùn)用演示提供高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的解決方案。嵌入式仿真訓(xùn)練系統(tǒng)作為一種創(chuàng)新的訓(xùn)練方式可以滿足裝備現(xiàn)代化建設(shè)在一體化、實戰(zhàn)化方面的要求。

【參考文獻(xiàn)】

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