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        海戰(zhàn)場仿真推演想定生成與應用技術研究

        2019-08-05 09:39:10侯國超
        艦船電子工程 2019年7期
        關鍵詞:設置環(huán)境

        侯國超 楊 琳

        (91336部隊 秦皇島 066000)

        1 引言

        在仿真軍事應用需求及計算機網(wǎng)絡技術、大規(guī)模分布處理技術、多媒體技術和面向?qū)ο蠹夹g等相關軟件技術的發(fā)展推動下,分布交互作戰(zhàn)仿真技術的研究已十分成熟,其中仿真想定開發(fā)是分布式作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)設計與實現(xiàn)過程中需要解決的一項關鍵技術[2]。目前,仿真想定在描述的規(guī)范化、開發(fā)和管理等方面都缺乏統(tǒng)一的標準,沒有形成通用的工具,各個仿真系統(tǒng)想定工具依然還是相對獨立的開發(fā)。

        本文針對上述問題,為滿足仿真推演需要,分析了海戰(zhàn)場仿真推演想定特點與組成,研究了采用XML格式規(guī)范來描述作戰(zhàn)想定的設計方法,開發(fā)仿真推演想定編輯軟件,實現(xiàn)仿真想定數(shù)字化轉(zhuǎn)換。

        2 想定結(jié)構設計

        當前在軍事仿真領域按照作戰(zhàn)規(guī)模,可以將想定分為戰(zhàn)略想定、戰(zhàn)役想定、戰(zhàn)術想定,文中主要針對戰(zhàn)術級別的想定進行討論[3]。根據(jù)對仿真推演想定的分析理解,本文提出了一種新的仿真想定的結(jié)構組成,并對其重新分類,更好實現(xiàn)想定的快速生成以及可重用。通過對軍事專家咨詢和大量實踐經(jīng)驗摸索,對影響戰(zhàn)術效果的關鍵構成要素進行描述,忽略了一些對仿真推演結(jié)果影響微小的因素,提高結(jié)構清晰度的同時,并保證了推演想定描述的科學性[4]。本文將仿真推演想定內(nèi)容劃分為五部分,每部分按照層級關系又分為不同的模塊,現(xiàn)描述如下。

        2.1 戰(zhàn)場基本環(huán)境

        仿真想定的戰(zhàn)場基本環(huán)境主要用來描述影響作戰(zhàn)效果的關鍵環(huán)境要素,包括:一是自然環(huán)境,主要是水文氣象環(huán)境,包括季節(jié)風況、浪涌情況、雨霧情況、大氣波導概率及對預警探測、兵力展開、火力打擊的影響;二是電磁環(huán)境,包括受氣候影響表現(xiàn)出的地物回波、海雜波影響,周邊環(huán)境產(chǎn)生的電磁環(huán)境影響[5]。

        2.2 兵力基本情況

        仿真想定的兵力基本情況主要用來描述:兵力規(guī)模、編成配置,兵力分群、每個群的具體兵力組成(到基本作戰(zhàn)單元),每個兵力的部署情況、作戰(zhàn)任務。裝備搭載種類、數(shù)量等參數(shù)設置(采用樹狀結(jié)構表示搭載層級關系)。每個陣地的位置、級別、防護情況[6]。

        2.3 兵力行動計劃

        仿真想定的兵力行動計劃主要用來描述:行動階段劃分的時間安排,作戰(zhàn)空域、海域設置,就位點設置;重要陣地、指揮所等圖上標繪設置;兵力行動中關鍵節(jié)點的時間、位置;各兵力的總體使用原則;及各兵力在不同階段的使用原則(低空、高速、靜默等);關鍵裝備的使用時機、作用對象、使用方式;各兵力的配合要點。

        2.4 推演對抗規(guī)則

        仿真想定的推演對抗規(guī)則主要用來描述:在仿真推演組織實施過程中必須遵守的文電傳輸、兵力行動、頻段管制和對抗效果裁定等方面的規(guī)則。

        2.5 計劃導調(diào)命令

        仿真想定的計劃導調(diào)命令主要用來完成參戰(zhàn)兵力在推演過程中定時觸發(fā)動作的設置,包括導彈發(fā)射導調(diào)、雷達開關機導調(diào)、有源干擾實施導調(diào)、無源干擾實施導調(diào)等。

        3 想定生成方法

        由于仿真推演想定內(nèi)容和形式的復雜性,使得很難用一個簡單的報告形式就可以對其進行完整的描述,所采用的描述方法必須具有一定彈性來容納仿真想定描述的多樣性[7]。本文采用基于軟件工程的想定描述方法,通過使用程序加載電子海圖和軍標庫,可以實現(xiàn)對二維平面上戰(zhàn)場態(tài)勢和作戰(zhàn)任務的描述,并以XML文檔作為存取的數(shù)據(jù)標準。將推演仿真想定按照構成元素分模塊進行數(shù)字化生成工作。

        3.1 戰(zhàn)場基本環(huán)境生成方法

        自然環(huán)境在戰(zhàn)爭都起著舉足輕重的地位,要模擬出近似實戰(zhàn)的戰(zhàn)場環(huán)境,自然環(huán)境因素對作戰(zhàn)單元的影響是不得不考慮的。采用戰(zhàn)場環(huán)境模型將對作戰(zhàn)影響較大環(huán)境要素數(shù)字化,由可視化人工錄取軟件實現(xiàn)。戰(zhàn)場基本環(huán)境設置如圖1所示。

        圖1 戰(zhàn)場基本環(huán)境設置界面

        3.2 兵力基本情況生成方法

        作戰(zhàn)兵力是仿真運行的主體,主要用來描述戰(zhàn)場上所有參戰(zhàn)實體,我們用層次式數(shù)據(jù)結(jié)構描述兵力基本情況,用平臺表示獨立作戰(zhàn)單元,如圖2所示。每個兵力群可能由多個編隊和多個平臺組成,一個兵力群會有一些共同的屬性,例如兵力群所處的空間位置信息及所屬陣營等;每個編隊可能由多個平臺組成,一個編隊會有一些共同的屬性,例如編隊速度、編隊隊形等;每個平臺也包含很多屬性,例如平臺類型、平臺名稱、平臺位置等;另外,平臺可以搭載武器裝備,包括雷達、導彈、火炮、干擾裝備等[8]。

        圖2 兵力基本情況設置界面

        3.3 兵力行動計劃生成方法

        兵力行動計劃等效于作戰(zhàn)行動方案的描述,體現(xiàn)指揮員的作戰(zhàn)方式,為了更加直觀地表達意圖,本文采用圖文結(jié)合的方式,在電子海圖上進行作戰(zhàn)標圖,用軍標符號標示兵力行動計劃要點。兵力航路規(guī)化,在海圖上選取關鍵控制點,并手動輸入航跡點位置信息的方式完成[9]。兵力行動計劃設置如圖3所示。

        圖3 兵力行動計劃設置界面

        3.4 推演對抗規(guī)則生成方法

        仿真推演對抗規(guī)則主要為仿真模型服務,提供模型初始化參數(shù)及過程中控制信息。本文采用配置文件(.txt)的形式完成,如圖4所示,仿真運行開始后仿真模型自動讀取該配置文件進行數(shù)據(jù)交互。

        圖4 推演對抗規(guī)則設置界面

        3.5 計劃導調(diào)命令生成方法

        圖5 計劃導調(diào)命令設置界面

        計劃導調(diào)命令設置采用時間列表形式進行管理,將不同類型的導調(diào)命令按照時間先后順進行編輯存儲,仿真運行開始后自動觸發(fā)對應導調(diào)命令,為仿真模型提供控制指令,從而推動仿真進程。計劃導調(diào)命令設置如圖5所示。

        4 想定生成結(jié)果

        本文仿真推演想定生成結(jié)果采用XML標準格式,根據(jù)仿真推演特點制定了具有自身規(guī)則的標記語言,對要描述的內(nèi)容進行限制。XML提供了交互信息與平臺無關的自解釋功能,實現(xiàn)了不同系統(tǒng)、不同平臺之間的信息交互,從而提高了仿真想定的跨平臺性和可重用性[10]。

        根據(jù)仿真推演想定的組成,生成了XML框架描述模板(如圖6所示),兵力設置的描述是描述的主要內(nèi)容。由于XML的約束性,可以對各組成成分進行了很好的限制,實現(xiàn)了想定描述的規(guī)范化[5]。

        圖6 XML框架描述模板

        下面是對仿真推演想定生成文件的一個示例,數(shù)據(jù)都是隨機設置的,由于篇幅的原因,只展示部分代碼如圖7所示。

        圖7 仿真推演想定生成文件示例

        5 想定應用

        利用本文提出的仿真想定生成方法可以得到基于一定軍事背景海戰(zhàn)場推演想定,并且能被仿真想定編輯工具讀取并解析,從而被基于仿真想定的推演系統(tǒng)讀取并仿真運行[11]。系統(tǒng)采用Web數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)管理服務,并支持分布式的想定編輯模式。

        5.1 初始綜合態(tài)勢發(fā)布

        用戶通過兵力基本情況、兵力行動計劃等可視化設置,生成作戰(zhàn)態(tài)勢想定,仿真運行開始時,為仿真推演系統(tǒng)提供了初始綜合態(tài)勢,作為仿真運行兵力行動起點,主要內(nèi)容包括:交戰(zhàn)規(guī)模、初始兵力部署、兵力配置、武器搭載情況,以及作戰(zhàn)行動要點和對抗雙方關鍵信息標繪等。

        圖8 初始綜合態(tài)勢

        5.2 模型初始化

        用戶通過戰(zhàn)場基本環(huán)境、兵力屬性、對抗規(guī)則等可視化設置,生成作戰(zhàn)環(huán)境想定,為仿真推演運行過程中的模型解算提供初始化輸入?yún)?shù)。

        5.3 態(tài)勢調(diào)理

        用戶通過兵力行動計劃和計劃導調(diào)命令設置,生成態(tài)勢導調(diào)控制指令,在仿真運行過程中適時觸發(fā)導調(diào)情節(jié),確保推演按照計劃情節(jié)推進[12]。

        6 結(jié)語

        基于海戰(zhàn)場仿真推演想定的獨特性和重要性,

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