（中國人民解放軍91336部隊(duì) 秦皇島 066326）

1 引言

模擬訓(xùn)練就是通過仿真手段模擬真實(shí)裝備和真實(shí)環(huán)境，供操作手在此環(huán)境中訓(xùn)練，以達(dá)到熟悉功能性能和熟練操作的活動(dòng)。

當(dāng)前，艦艇電子戰(zhàn)裝備已經(jīng)成為艦艇不可或缺的重要組成部分，為了使電子戰(zhàn)裝備充分發(fā)揮效能，需要人機(jī)緊密配合，密切協(xié)同，而如何高效培養(yǎng)優(yōu)秀的操作手成為最緊迫的問題。

為了適應(yīng)這種需求，本文設(shè)計(jì)了一種新型的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，此系統(tǒng)深入分析艦艇電子戰(zhàn)裝備的具體組成，將其各個(gè)功能組件進(jìn)行數(shù)字化，形成獨(dú)立數(shù)字組件，配合電子戰(zhàn)裝備顯控臺(tái)，通過虛實(shí)結(jié)合技術(shù)，滿足電子戰(zhàn)裝備的單一功能訓(xùn)練到全功能訓(xùn)練的任意需求，實(shí)現(xiàn)裝備操作手的精細(xì)化培養(yǎng)。

2 虛實(shí)結(jié)合技術(shù)

虛實(shí)結(jié)合技術(shù)就是將虛擬的或者數(shù)字的模型與實(shí)物設(shè)備集成起來，形成能夠?qū)崿F(xiàn)特定目的，具有完整功能系統(tǒng)的一種技術(shù)。當(dāng)前比較熱門的虛擬試驗(yàn)普遍在向虛實(shí)結(jié)合技術(shù)發(fā)展［1］。數(shù)字組件技術(shù)是一種軟件結(jié)構(gòu)［2～3］，它為軟件的動(dòng)態(tài)架構(gòu)提供了基本材料［4］，是虛實(shí)結(jié)合技術(shù)的一種實(shí)現(xiàn)形式。數(shù)字組件的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 數(shù)字組件構(gòu)成圖

1）通過組件基礎(chǔ)類描述某一類型的對(duì)象，例如電子對(duì)抗偵察機(jī)類，此基礎(chǔ)類定義了對(duì)象的公共特性，是拓展具體對(duì)象的基礎(chǔ)。

2）組件描述文件是具體對(duì)象的特征和行為表述，通過讀取描述文件，并配合組件基礎(chǔ)類，形成完整的具體對(duì)象表述。

3）具體數(shù)字組件n是實(shí)現(xiàn)真實(shí)組件功能的基礎(chǔ)。它包含輸入/輸出接口，真實(shí)組件功能實(shí)現(xiàn)、信息顯示及輸出等功能。

通過數(shù)字組件與裝備實(shí)物的綜合集成，可以實(shí)現(xiàn)具備裝備所有功能的虛擬系統(tǒng)，為裝備研制、試驗(yàn)、訓(xùn)練提供支持。

3 虛實(shí)結(jié)合訓(xùn)練模式設(shè)計(jì)

真實(shí)電子戰(zhàn)裝備是為作戰(zhàn)設(shè)計(jì)的，并且是與武器系統(tǒng)聯(lián)在一起的，若操作手使用真實(shí)裝備進(jìn)行訓(xùn)練，極易出現(xiàn)因誤操作而引起裝備人員事故，造成不必要的損失。

采用虛實(shí)結(jié)合訓(xùn)練，就是運(yùn)用數(shù)字組件技術(shù)，將真實(shí)裝備的部分組件數(shù)字化處理，形成數(shù)字組件，然后與裝備的真實(shí)組件進(jìn)行綜合集成，形成具備電子戰(zhàn)全部功能的訓(xùn)練裝備，從而實(shí)現(xiàn)不脫離真實(shí)裝備的訓(xùn)練。因此，將虛實(shí)結(jié)合技術(shù)應(yīng)用訓(xùn)練領(lǐng)域，可有效避免裝備人員事故，也可高效重復(fù)使用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 電子戰(zhàn)訓(xùn)練裝備組成圖

在本文中，職手操作的裝備顯控臺(tái)是真實(shí)裝備，而偵察機(jī)、有源干擾機(jī)、無源干擾機(jī)等通過數(shù)字組件替代，其組成圖如圖2所示，其中虛線裝備為數(shù)字組件。

在訓(xùn)練時(shí)，偵察機(jī)數(shù)字組件接收上級(jí)節(jié)點(diǎn)下發(fā)的雷達(dá)偵察信號(hào)，然后將信號(hào)發(fā)送至裝備顯控臺(tái)，操作手在裝備顯控臺(tái)上進(jìn)行訓(xùn)練，同時(shí)偵察機(jī)數(shù)字組件接收操作手的操作信息，并反饋操作結(jié)果。

當(dāng)操作手進(jìn)行有/無源干擾時(shí)，有/無源數(shù)字組件接收引導(dǎo)指令，同時(shí)根據(jù)操作手的操作反饋有/無源干擾結(jié)果。

此外，為了能夠評(píng)價(jià)操作手的裝備操作水平，還要開發(fā)電子戰(zhàn)成績?cè)u(píng)定組件，用于訓(xùn)練時(shí)收集原始評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，在訓(xùn)練結(jié)束時(shí)對(duì)操作手的訓(xùn)練進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出優(yōu)缺點(diǎn)及訓(xùn)練建議，指導(dǎo)操作手進(jìn)一步開展訓(xùn)練。

4 艦艇電子戰(zhàn)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模擬訓(xùn)練系統(tǒng)涉及了復(fù)雜電磁環(huán)境的產(chǎn)生、訓(xùn)練態(tài)勢(shì)的生成，訓(xùn)練數(shù)據(jù)的推送與反饋，訓(xùn)練成績的評(píng)定等［5］。

為了使訓(xùn)練態(tài)勢(shì)更加逼真生動(dòng)，本系統(tǒng)借助于艦艇在真實(shí)環(huán)境中接收的復(fù)雜電磁信號(hào)來生成訓(xùn)練態(tài)勢(shì)。真實(shí)環(huán)境中的復(fù)雜電磁信號(hào)能夠更好地反映電磁信號(hào)特性和使用規(guī)律。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖3所示。

1）訓(xùn)練想定制作系統(tǒng)：主要依據(jù)艦艇在真實(shí)環(huán)境中接收的復(fù)雜電磁信號(hào)制定訓(xùn)練想定，使訓(xùn)練想定真實(shí)體現(xiàn)復(fù)雜電磁信號(hào)的特性。

2）訓(xùn)練態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)：主要完成訓(xùn)練想定數(shù)據(jù)和復(fù)雜電磁環(huán)境信號(hào)的接收，并通過融合等數(shù)字化處理，生成訓(xùn)練態(tài)勢(shì)。

3）訓(xùn)練態(tài)勢(shì)存儲(chǔ)系統(tǒng)：主要完成訓(xùn)練態(tài)勢(shì)的存儲(chǔ)功能。同時(shí)，為艦艇電子戰(zhàn)訓(xùn)練提供訓(xùn)練數(shù)據(jù)支持。

圖3 模擬訓(xùn)練系統(tǒng)組成圖

4）訓(xùn)練控制系統(tǒng)：主要根據(jù)當(dāng)前訓(xùn)練計(jì)劃，從訓(xùn)練態(tài)勢(shì)存儲(chǔ)系統(tǒng)中調(diào)取訓(xùn)練態(tài)勢(shì)，進(jìn)行解析等操作，并在訓(xùn)練過程中推送訓(xùn)練態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)；同時(shí)控制訓(xùn)練的進(jìn)程，組織各個(gè)訓(xùn)練組件的開始、暫停、結(jié)束、成績?cè)u(píng)定等動(dòng)作。

5）電子戰(zhàn)偵察機(jī)組件：接收復(fù)雜電磁環(huán)境數(shù)據(jù)，并將其推送到電子戰(zhàn)裝備顯控臺(tái)；接收電子戰(zhàn)裝備顯控臺(tái)的控制指令，并根據(jù)控制指令改變偵察機(jī)組件工作狀態(tài)；收集成績?cè)u(píng)定要素，發(fā)送給電子戰(zhàn)成績?cè)u(píng)定組件。

6）電子戰(zhàn)有源/無源干擾機(jī)組件：接收電子戰(zhàn)裝備顯控臺(tái)的控制指令，并根據(jù)指令實(shí)現(xiàn)有源/無源干擾操作，反饋干擾結(jié)果信息；收集成績?cè)u(píng)定要素，發(fā)送給電子戰(zhàn)成績?cè)u(píng)定組件。

7）電子戰(zhàn)成績?cè)u(píng)定組件：根據(jù)當(dāng)前訓(xùn)練任務(wù)，設(shè)定評(píng)定指標(biāo)和模型，接收訓(xùn)練中的成績?cè)u(píng)定要素，給出評(píng)定成績并給出訓(xùn)練建議。

8）電子戰(zhàn)裝備顯控臺(tái)：主要作為電子戰(zhàn)裝備操作手的操作平臺(tái)，完成復(fù)雜電磁環(huán)境下的威脅信號(hào)偵察告警、有源/無源干擾以及抗干擾操作等。

5 模擬訓(xùn)練系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)工作分為兩個(gè)階段，設(shè)計(jì)階段和運(yùn)行階段。

5.1 設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)階段主要是獲得艦艇在真實(shí)環(huán)境中接收的復(fù)雜電磁信號(hào)，并根據(jù)訓(xùn)練目的和訓(xùn)練需求制定訓(xùn)練想定，其中需要構(gòu)設(shè)訓(xùn)練想定的時(shí)間、地點(diǎn)、艦艇分布以及艦艇機(jī)動(dòng)過程等信息；訓(xùn)練想定設(shè)計(jì)完成后，訓(xùn)練態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)將電磁信號(hào)和訓(xùn)練想定融合生成訓(xùn)練態(tài)勢(shì)。其工作流程如圖4所示。

圖4 設(shè)計(jì)階段工作流程示意圖

5.2 運(yùn)行階段

運(yùn)行階段主要是在訓(xùn)練開始前根據(jù)訓(xùn)練需求選擇訓(xùn)練態(tài)勢(shì)，并進(jìn)行解析；在訓(xùn)練過程中，將訓(xùn)練態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)推送到偵察機(jī)組件，偵察機(jī)組件將其中的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送到裝備顯控臺(tái)，供操作手進(jìn)行訓(xùn)練；同時(shí)各個(gè)組件接收控制指令，根據(jù)控制指令完成相應(yīng)的動(dòng)作，并反饋結(jié)果信息；訓(xùn)練結(jié)束后，由成績?cè)u(píng)定組件最終完成成績?cè)u(píng)定，顯示結(jié)果并生成報(bào)告。其工作流程如圖5所示。

圖5 運(yùn)行階段工作流程示意圖

6 系統(tǒng)應(yīng)用

下面以參加操作訓(xùn)練的12名操作手為例，進(jìn)行為期一個(gè)月的訓(xùn)練，訓(xùn)練前后的比對(duì)結(jié)果如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)驗(yàn)證示意圖

從圖上可以看出，12名操作手的電子戰(zhàn)裝備使用能力均獲得有效提升，其中能力最弱的11號(hào)操作手已掌握裝備使用技能，而能力較強(qiáng)的12號(hào)操作手已經(jīng)可以高水平使用電子戰(zhàn)裝備。

7 結(jié)語

采用虛實(shí)結(jié)合技術(shù)的艦艇電子戰(zhàn)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，能夠有效提升艦艇電子戰(zhàn)操作手的裝備使用水平，具備快速培養(yǎng)電子戰(zhàn)操作手的能力。

此外，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練態(tài)勢(shì)的重復(fù)使用，既不會(huì)影響電子戰(zhàn)裝備的作戰(zhàn)性能，也不會(huì)因誤操作對(duì)人員、裝備造成損害，從而大大提高了訓(xùn)練效率，降低訓(xùn)練成本，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。