張少鵬 劉明哲 秦偉軍

摘? 要：本文對面向裝備體系作戰(zhàn)試驗的分布式仿真系統(tǒng)進行了研究，提出了系統(tǒng)的體系結構和功能組成;重點分析了仿真模型集成技術和仿真引擎技術，闡述了對象模型建模和組裝方法，形成了覆蓋常見武器裝備的對象模型體系;分析了集中式與分布式相結合的仿真引擎設計，提出了仿真引擎的體系結構，對仿真引擎的組成部分進行了詳細說明;最后對系統(tǒng)的應用模式進行了介紹，明確了裝備體系作戰(zhàn)試驗仿真的應用場景和流程。

關鍵詞：仿真;模型集成;作戰(zhàn)試驗

中圖分類號：TP391.9? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： This paper studies distributed simulation system for combat test of equipment system and puts forward the system architecture and functional composition. The research emphasize the analysis of simulation model integration technology and simulation engine technology， and describes the object model modeling and assembly method， forming the object model system covering common weapons and equipment. The architecture of simulation engine is also proposed and then， the components of simulation engine are elaborated by analyzing both the centralized and distributed simulation engine designing. And the components of simulation engine are described in details. Finally， the application mode of the system is introduced， and the application scenario and process of combat test simulation of equipment system are defined.

Keywords： simulation; model integration; distributed

1? ?引言（Introduction）

當前，軍用仿真技術發(fā)展迅速，在武器研制、軍事訓練、理論研究等方面應用較為廣泛，并且取得了良好的成果[1]。

美國國防部高度重視仿真技術的發(fā)展，近十多年來，美國一直將建模與仿真列為重要的國防關鍵技術[2]，先后提出了“高層體系結構”（ High Level Architecture，HLA）[3]和“試驗與訓練使能體系結構”（Test and Training Enabling Architecture，TENA）[4]，并在仿真領域處于領先地位。

我國軍用仿真技術的發(fā)展已有幾十年的歷史，國內的大型軍工企業(yè)、研究院所等都成立了專門的仿真實驗室進行武器裝備的仿真實驗，在縮短武器裝備研制周期的同時，節(jié)約了研制經費，為武器裝備的研制、試驗提供了良好的支撐手段。隨著軍事技術的發(fā)展，未來的作戰(zhàn)模式主要是聯(lián)合作戰(zhàn)、體系對抗作戰(zhàn)[5]，通過仿真的手段進行裝備體系作戰(zhàn)試驗對我國聯(lián)合作戰(zhàn)、體系作戰(zhàn)能力的形成具有重大意義，目前我國在裝備體系作戰(zhàn)試驗仿真方面與世界先進國家還存在一定差距[6]。

裝備體系作戰(zhàn)試驗具有參試資源種類多、地域分散、規(guī)模大的特點，試驗資源在形式上包括實裝、半實物和數字仿真模型，在地理上可能分布在不同的場所，針對裝備體系作戰(zhàn)試驗的仿真系統(tǒng)需要解決各類模型的集成、一體化運行和信息交互等問題。

本文圍繞裝備體系作戰(zhàn)試驗仿真，設計了集中式與分布式相結合的仿真體系結構，開展了仿真模型資源集成、仿真引擎以及相關應用軟件的研究，最后對系統(tǒng)的應用模式進行了闡釋，設計了一套面向裝備體系作戰(zhàn)試驗的分布式仿真系統(tǒng)。

2? ?系統(tǒng)體系結構（System architecture）

面向裝備體系作戰(zhàn)試驗的分布式仿真系統(tǒng)體系結構如圖1所示，系統(tǒng)以仿真引擎為核心，通過仿真資源、數據資源、仿真成員、應用軟件幾個部分的有機結合，形成了覆蓋模型資源集成、想定方案規(guī)劃、仿真運行、態(tài)勢顯示、數據采集和效能分析評估整個作戰(zhàn)試驗流程的體系框架。

仿真資源包括與裝備體系作戰(zhàn)試驗仿真相關的各類資源，如仿真模型、評估模型、三維模型、作戰(zhàn)想定等。

數據資源包括與系統(tǒng)運行相關的所有數據信息，包括仿真過程數據、仿真結果數據、試驗評估數據等。仿真成員包括實物、半實物及全數字仿真模型，是仿真引擎進行仿真調度的基本單位，其中實物和半實物模型通過適配器接入到系統(tǒng)中，與全數字仿真模型共同完成裝備體系作戰(zhàn)試驗。

應用軟件為裝備體系作戰(zhàn)試驗仿真提供一系列應用支撐工具，包括模型集成工具、系統(tǒng)主控工具、想定編輯工具、態(tài)勢顯示工具、記錄回放工具、效能評估工具以及數據采集和資源管理工具等。

仿真引擎作為仿真執(zhí)行中樞，提供裝備體系作戰(zhàn)試驗仿真的運行環(huán)境，調度各類仿真成員按照規(guī)劃的想定進行仿真運行，產生仿真數據，執(zhí)行仿真試驗。

3? ?仿真模型集成（Simulation model integration）

（3）仿真試驗執(zhí)行

仿真試驗執(zhí)行階段主要是仿真引擎加載仿真試驗規(guī)劃的想定方案文件，控制參加仿真試驗的實裝、半實物和數字仿真資源有序進行試驗仿真推進，仿真試驗執(zhí)行過程中通過態(tài)勢顯示工具對試驗態(tài)勢進行同步展示，通過數據采集功能采集所需要的試驗數據，存入仿真數據庫中。

（4）仿真試驗分析評估

仿真試驗分析評估階段主要是使用效能評估工具對裝備體系作戰(zhàn)試驗進行分析評估，對作戰(zhàn)試驗效果、系統(tǒng)效能進行統(tǒng)計分析，達到優(yōu)化裝備體系結構和戰(zhàn)術戰(zhàn)法、提升作戰(zhàn)效能的目標。

6? ?結論（Conclusion）

本文介紹了面向裝備體系作戰(zhàn)試驗的分布式仿真系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的總體結構設計，針對仿真模型集成和仿真引擎關鍵技術進行了重點研究，最后對系統(tǒng)的應用模式進行了闡釋。本系統(tǒng)為我軍武器裝備進行試驗和訓練提供了一種新的手段，有效地降低了武器裝備模型的集成難度，能夠提高武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能，降低作戰(zhàn)試驗的成本，促進新型武器裝備作戰(zhàn)試驗的發(fā)展。

參考文獻（References）

[1] Raymond R. Hill， Andreas Tolk， Douglas D. Hodson， et al. Open challenges in building combat simulation systems to support test， analysis and training[C]. 2018 Winter Simulation Conference （WSC）. IEEE， 2018： 3730-3741.

[2] Raymond R. Hill， J. O. Miller. A history of United States military simulation[C]. 2017 Winter Simulation Conference （WSC）. IEEE， 2017： 346-364.

[3] Li Yu， Sun Kang， Li Xin. General Architecture Design of Flight Simulator based on HLA[C]. 2019 IEEE 3rd Information Technology， Networking， Electronic and Automation Control Conference （ITNEC）. IEEE， 2019：? 2002-2006.

[4] Edward T. Powell， J. Russell Noseworthy. The Test and Training Enabling Architecture（TENA）[C]. Engineering Principles of Combat Modeling and Distributed Simulation.J ohn Wiley and Sons， 2012： 449-477.

[5] 張灝龍，謝平，趙院，等.體系對抗仿真面臨的挑戰(zhàn)與關鍵技術研究[J].計算機仿真，2019（5）：1-5.

[6] 魏繼才，張靜，楊峰，等.基于仿真的武器裝備體系作戰(zhàn)能力評估研究[J].系統(tǒng)仿真學報，2007（21）：5093-5097.

[7] 華超，吳健，李成宇，等.可視化TENA對象建模工具設計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2014（02）：453-454.

[8] 崔智社，黃樹采，李為民.對象建模技術在分布交互仿真系統(tǒng)中的應用研究[J]. 系統(tǒng)仿真學報，2000（01）：9-13.

[9] 李澤民，王小振.基于實體模型的通用作戰(zhàn)仿真引擎設計[J].電腦知識與技術，2010（03）：677-670.

[10] 楊雪生，關永，張聽，等.聯(lián)合作戰(zhàn)仿真引擎分析與設計初探[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程，2008（03）：8-11.