徐 強(qiáng) 金振中 楊繼坤

（1.海軍航空大學(xué)岸防兵學(xué)院 煙臺(tái) 264001）（2.92493部隊(duì) 葫蘆島 125000）

1 引言

水面艦艇作戰(zhàn)試驗(yàn)要求被試艦艇在近似于實(shí)戰(zhàn)的、逼真的試驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行考核，全面摸清艦艇裝備實(shí)戰(zhàn)效能、體系融合度和貢獻(xiàn)率等綜合效能底數(shù)［1］。由于當(dāng)前靶場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)施大多是圍繞武器類(lèi)別為中心建設(shè)的，更多關(guān)注裝備單武器系統(tǒng)與單一性戰(zhàn)技指標(biāo)，受到靶場(chǎng)環(huán)境構(gòu)設(shè)能力、靶標(biāo)模擬真實(shí)性、試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)周期等諸多方面的影響，難以充分考核艦艇平臺(tái)等體系級(jí)裝備全系統(tǒng)、全流程作戰(zhàn)能力［2～3］。近年來(lái)，隨著建模與仿真（M&S）試驗(yàn)技術(shù)的不斷提高，大規(guī)模消耗性試驗(yàn)、高危險(xiǎn)性試驗(yàn)、邊界極限性能考核試驗(yàn)等試驗(yàn)鑒定，向著虛實(shí)合成方向發(fā)展［4～8］，本文提出一種基于 LVC 資源集成技術(shù)的內(nèi)外場(chǎng)聯(lián)合試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)方法，可將外場(chǎng)實(shí)裝資源、半實(shí)物仿真資源、內(nèi)場(chǎng)數(shù)字仿真資源與水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)互聯(lián)，構(gòu)建由艦艇平臺(tái)、作戰(zhàn)系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)、威脅目標(biāo)組成的多要素、跨地域的聯(lián)合試驗(yàn)環(huán)境，并按照“作戰(zhàn)的方式進(jìn)行試驗(yàn)”設(shè)計(jì)試驗(yàn)初步方案，解決水面艦艇作戰(zhàn)試驗(yàn)考核不充分性問(wèn)題。

2 水面艦艇作戰(zhàn)試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建

2.1 LVC資源集成技術(shù)

為規(guī)劃下一代分布式仿真體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，美軍聯(lián)合兵力司令部于2007年提出真實(shí)（Live）—虛擬（Virtual）—構(gòu)造（Constructive）仿真體系結(jié)構(gòu)路線(xiàn)圖［9～11］，其目的是實(shí)現(xiàn)各種異構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)資源的無(wú)縫集成與融合，以實(shí)現(xiàn)可融合多體系結(jié)構(gòu)的一體化聯(lián)合試驗(yàn)。真實(shí)仿真（L）是指現(xiàn)實(shí)的作戰(zhàn)人員操作真實(shí)的武器裝備，虛擬仿真（V）是指現(xiàn)實(shí)的作戰(zhàn)人員操作裝備模擬器等設(shè)備，構(gòu)造仿真（C）是指數(shù)字仿真技術(shù)，可使計(jì)算機(jī)程序生成大規(guī)模、高消耗的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)，模擬敵人操作敵方武器裝備與我方進(jìn)行對(duì)抗的場(chǎng)景，以增加試驗(yàn)時(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境真實(shí)性［12～13］。LVC組成示意圖如圖1所示。

圖1 VC技術(shù)組成示意圖

2.2 環(huán)境構(gòu)設(shè)原理

本文以某型水面艦艇單艦綜合防空作戰(zhàn)想定為應(yīng)用背景，為解決水面艦艇作戰(zhàn)指標(biāo)無(wú)法充分考核難題，采用基于邏輯靶場(chǎng)的LVC的資源集成技術(shù)的內(nèi)外場(chǎng)聯(lián)合試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)方法，綜合利用實(shí)裝適配器、網(wǎng)絡(luò)接口單元、仿真代理和網(wǎng)關(guān)等資源封裝技術(shù)，搭建聯(lián)合試驗(yàn)支撐平臺(tái)，構(gòu)建聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)，整合地理位置分散的實(shí)裝、高置信度的實(shí)裝模擬器、半實(shí)物仿真系統(tǒng)、威脅環(huán)境模擬系統(tǒng)等試驗(yàn)資源，構(gòu)建貼近實(shí)戰(zhàn)的、逼真的威脅場(chǎng)景，開(kāi)展低成本、可重復(fù)的內(nèi)外場(chǎng)聯(lián)合作戰(zhàn)試驗(yàn)，采用人在回路和關(guān)鍵設(shè)備在回路的“虛擬打靶∕仿真交戰(zhàn)”形式模擬作戰(zhàn)過(guò)程，可在安全可控的工程環(huán)境下實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、定量考核評(píng)估艦艇作戰(zhàn)能力。原理示意圖如圖2所示。

如圖2所示，水面艦艇作戰(zhàn)試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)依托一個(gè)由多種網(wǎng)絡(luò)充分互連的分布式綜合集成的聯(lián)合試驗(yàn)支撐平臺(tái)，包括試驗(yàn)任務(wù)想定、方案設(shè)計(jì)、支撐環(huán)境、運(yùn)行控制、數(shù)據(jù)錄取、分析評(píng)估等系統(tǒng)或設(shè)施，綜合集成各種LVC試驗(yàn)資源，用于模擬艦艇綜合防空作戰(zhàn)威脅環(huán)境要素以及紅藍(lán)雙方各種裝備、系統(tǒng)、人員及其交互關(guān)系。被試艦艇平臺(tái)采用真實(shí)艦艇接入試驗(yàn)系統(tǒng)，具備完整的指揮控制及作戰(zhàn)系統(tǒng)，以人在回路的方式模擬虛實(shí)合成作戰(zhàn)過(guò)程。艦艇平臺(tái)實(shí)裝適配器分為岸上部分及艦上部分，二者之間通過(guò)專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)IP網(wǎng)互聯(lián)，艦上部分主要用于接收處理艦艇平臺(tái)上各類(lèi)裝備工作狀態(tài)及參數(shù)信息，如艦艇實(shí)時(shí)姿態(tài)、速度、位置，電子對(duì)抗參數(shù)指令等；岸上部分接收分發(fā)艦艇信息及激活后端的“模擬交戰(zhàn)”。

圖2 LVC資源集成的水面艦艇作戰(zhàn)試驗(yàn)環(huán)境原理圖

2.3 試驗(yàn)資源組成

某型水面艦艇綜合防空作戰(zhàn)試驗(yàn)環(huán)境本質(zhì)是由多分系統(tǒng)和設(shè)備組成的復(fù)雜系統(tǒng)，試驗(yàn)資源包含被試裝備與陪試裝備，其中被試裝備主要有警戒探測(cè)裝備、指揮控制裝備、末端交戰(zhàn)武器裝備，陪試裝備主要有靶標(biāo)裝備、敵電磁干擾設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)等，對(duì)主要參試裝備按照實(shí)物（L）、虛擬（V），構(gòu)造（C）等要素進(jìn)行分類(lèi)，如表1所示。

表1 試驗(yàn)資源組成類(lèi)別劃分表

表1中警戒探測(cè)裝備既可以實(shí)裝在回路形式接入聯(lián)合試驗(yàn)平臺(tái)也可以數(shù)字模擬器形式接入聯(lián)合試驗(yàn)平臺(tái)；艦載指控系統(tǒng)既可以實(shí)裝在回路形式接入聯(lián)合試驗(yàn)平臺(tái)也可以高置信度的模擬器形式接入聯(lián)合試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)裝接入與模擬器接入的接口適配器稍有不同，適配器應(yīng)是可配置的接口設(shè)備，最終形式應(yīng)由艦艇平臺(tái)接入聯(lián)合試驗(yàn)系統(tǒng)方式確定。上述各LVC資源的綜合集成不是簡(jiǎn)單的、一成不變的“相加”，而是基于模擬能力的組合、重用和互操作對(duì)各類(lèi)資源的按需集成，其仿真模擬能力應(yīng)具有專(zhuān)業(yè)性、權(quán)威性、逼真性和有效性，因此試驗(yàn)系統(tǒng)中各要素優(yōu)先選擇實(shí)裝，其次選用射頻信號(hào)級(jí)的高置信度實(shí)裝模擬器，最后選用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格VV&A過(guò)程控制的數(shù)學(xué)模型。

3 試驗(yàn)方案初步設(shè)計(jì)

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

1）檢驗(yàn)作戰(zhàn)試驗(yàn)條件下的艦艇指揮控制、信息采集與數(shù)據(jù)交互能力；

2）在典型作戰(zhàn)想定下的艦艇綜合防空反導(dǎo)能力；

3）內(nèi)外場(chǎng)聯(lián)合試驗(yàn)的結(jié)果一致性比對(duì)。

3.2 初步試驗(yàn)方案

位于陸上A地的半實(shí)物仿真系統(tǒng)模擬藍(lán)方一枚反艦導(dǎo)彈攻擊紅方被試艦艇，并通過(guò)陪試艦上的艦載一體化雷達(dá)∕電子對(duì)抗功能系統(tǒng)?；繕?biāo)模擬系統(tǒng)以空饋方式給被試艦?zāi)繕?biāo)激勵(lì)。艦面防空軟武器（電子對(duì)抗系統(tǒng)）和硬武器（導(dǎo)彈、艦炮）協(xié)同抗擊來(lái)襲目標(biāo)。具體步驟如下所述。

1）紅方被試艦艇按預(yù)設(shè)航路進(jìn)入N海域，艦載警戒探測(cè)雷達(dá)、電子對(duì)抗系統(tǒng)、中遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武控系統(tǒng)、末端防御導(dǎo)彈武控系統(tǒng)、艦炮火控系統(tǒng)、指控系統(tǒng)開(kāi)機(jī)進(jìn)入作戰(zhàn)程序；

2）陸上位于A地的藍(lán)方反艦導(dǎo)彈半實(shí)物仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)訂購(gòu)紅方艦艇位置，模擬一枚掠海飛行的反艦導(dǎo)彈攻擊該艦，并將模擬導(dǎo)彈的彈道實(shí)時(shí)發(fā)送給位于N海域的藍(lán)方陪試艦上的?；繕?biāo)模擬系統(tǒng)；

3）陪試艦上的目標(biāo)模擬系統(tǒng)釋放帶有輻射特性的威脅目標(biāo)，形成對(duì)被試艦全方位的攻擊態(tài)勢(shì)；

4）紅方被試艦艇偵測(cè)到威脅目標(biāo)輻射信號(hào)后，進(jìn)行威脅對(duì)抗決策、干擾資源管理、干擾樣式生成、引導(dǎo)電子對(duì)抗系統(tǒng)對(duì)威脅雷達(dá)進(jìn)行干擾，同時(shí)將目標(biāo)的電子偵查信息送至艦載指控系統(tǒng)；

5）紅方電子對(duì)抗系統(tǒng)的有源∕無(wú)緣干擾系統(tǒng)信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送給陸上藍(lán)方反艦導(dǎo)彈半實(shí)物仿真系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)方反艦導(dǎo)彈干擾，同時(shí)將目標(biāo)模擬系統(tǒng)受干擾情況實(shí)時(shí)向紅方被試艦通報(bào)；

6）被試艦艇指控系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收艦載一體化雷達(dá)提供的目標(biāo)態(tài)勢(shì)信息和電子對(duì)抗系統(tǒng)的電子偵查信息后，進(jìn)行信息融合控制后，將目指信息送至中遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武控系統(tǒng)、末端防御導(dǎo)彈武控系統(tǒng)或艦炮火控系統(tǒng)；

7）中遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武控系統(tǒng)、末端防御導(dǎo)彈武控系統(tǒng)接收到目標(biāo)指示后，進(jìn)行射擊諸元解算、火力分配，產(chǎn)生導(dǎo)彈的發(fā)射指令和初始裝訂參數(shù)等信息；

8）艦艇平臺(tái)實(shí)裝適配器將導(dǎo)彈發(fā)射指令和初始裝訂參數(shù)等信息發(fā)送至位于B地的內(nèi)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)彈數(shù)字仿真系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)彈彈道仿真計(jì)算；

9）利用導(dǎo)彈實(shí)時(shí)毀傷評(píng)估系統(tǒng)獲取目標(biāo)毀傷信息，并實(shí)時(shí)向紅方被試艦通報(bào)目標(biāo)毀傷情況；

10）艦炮火控系統(tǒng)接收到目標(biāo)指示后，完成對(duì)目標(biāo)的虛擬攔截，將發(fā)射指令、彈丸運(yùn)動(dòng)軌跡、毀傷目標(biāo)事件等通過(guò)艦艇平臺(tái)實(shí)裝適配器送至內(nèi)場(chǎng)，并實(shí)時(shí)向紅方被試艦通報(bào)目標(biāo)毀傷情況；

11）各系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

水面艦艇作戰(zhàn)試驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及學(xué)科領(lǐng)域廣，工程技術(shù)難度大。本文分析艦艇平臺(tái)現(xiàn)有試驗(yàn)技術(shù)的不足，提出基于LVC資源集成的技術(shù)方法，構(gòu)建了實(shí)兵實(shí)裝在回路的虛實(shí)合成試驗(yàn)環(huán)境，為水面艦艇在典型作戰(zhàn)想定下的試驗(yàn)評(píng)估提供了技術(shù)途徑。未來(lái)隨著更多異地異構(gòu)試驗(yàn)資源和系統(tǒng)的集成接入，聯(lián)合試驗(yàn)環(huán)境還能支持大規(guī)模、多軍兵種參與的試驗(yàn)評(píng)估任務(wù)，可完成如航母編隊(duì)攻防對(duì)抗等體系級(jí)裝備試驗(yàn)任務(wù)。