袁 偉，王 剛，李 藐，李 霄，陳顯波

(1.中國(guó)人民解放軍96901部隊(duì)23分隊(duì)，北京 100094；2.火箭軍士官學(xué)校，山東 青州 262550)

核應(yīng)急是一項(xiàng)組織復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)的系統(tǒng)工程,其主要任務(wù)是為了消除和降低放射性污染對(duì)人員、裝備、環(huán)境的危害；核應(yīng)急行動(dòng)在“看不見”的放射性污染和“想不到”的各種復(fù)雜環(huán)境中，戰(zhàn)場(chǎng)特殊；核應(yīng)急既需要“第一時(shí)間、第一現(xiàn)場(chǎng)”快速反應(yīng)，也需要后方力量通力支援，是典型的“逐級(jí)響應(yīng)、逐級(jí)處置、聯(lián)合應(yīng)急”，行動(dòng)方式特殊。這些特殊性，是核應(yīng)急行動(dòng)與其他軍事行動(dòng)最大的區(qū)別，也是核應(yīng)急的內(nèi)在屬性和客觀要求，決定了核應(yīng)急的基本方法和行動(dòng)策略[1]。

為了更好地通過訓(xùn)練手段提高部隊(duì)核應(yīng)急能力，必須把握核事故應(yīng)急的規(guī)律和特點(diǎn)。當(dāng)前，核應(yīng)急訓(xùn)練在技術(shù)層面臨的主要困難是缺乏環(huán)境構(gòu)設(shè)和模擬訓(xùn)練的手段。訓(xùn)練環(huán)境缺乏真實(shí)感官場(chǎng)景，訓(xùn)練效果缺乏量化評(píng)判指標(biāo)，訓(xùn)練質(zhì)量缺乏考核檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，這些問題都是困擾核應(yīng)急實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練深入開展的瓶頸。

前期，通過研究探索認(rèn)為構(gòu)建核事故模擬環(huán)境和核應(yīng)急虛擬訓(xùn)練平臺(tái)，開發(fā)核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，是解決上述問題的有效方法。本文重點(diǎn)圍繞核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)解決的問題、應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)、應(yīng)具備的功能等方面，進(jìn)行了初步論證和探討，為系統(tǒng)的后續(xù)建設(shè)和實(shí)際應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)開發(fā)的主體思路

從部隊(duì)核應(yīng)急訓(xùn)練的實(shí)際出發(fā)，研究核應(yīng)急訓(xùn)練的特點(diǎn)規(guī)律，理清系統(tǒng)建設(shè)的基本思路，是核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)的邏輯起點(diǎn)。

核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)堅(jiān)持“遵循訓(xùn)練大綱，解決訓(xùn)練難題”的根本要求，立足解決部隊(duì)核事故應(yīng)急訓(xùn)練中存在的“場(chǎng)景無印象、危害無感知、監(jiān)測(cè)無數(shù)據(jù)、指揮無脈絡(luò)、防與不防無差別、消與不消無差異”等實(shí)際問題，以“提供現(xiàn)實(shí)中無法提供的環(huán)境，開展現(xiàn)實(shí)中無法開展的訓(xùn)練”為出發(fā)點(diǎn)，堅(jiān)持“訓(xùn)練牽引，技術(shù)集成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，逐步推進(jìn)”的開發(fā)思路，構(gòu)建“危害場(chǎng)景數(shù)據(jù)化、訓(xùn)練功能模塊化、仿真推演平臺(tái)化”的集場(chǎng)景生成、模擬操作、指揮訓(xùn)練、流程推演、導(dǎo)調(diào)控制和考核評(píng)估等功能為一體的“核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)”，為部隊(duì)核應(yīng)急訓(xùn)練“訓(xùn)實(shí)、訓(xùn)真、訓(xùn)全”提供重要支撐[2]。

2 系統(tǒng)開發(fā)的基本考慮

2.1 訓(xùn)練牽引

按照部隊(duì)各級(jí)核應(yīng)急力量擔(dān)負(fù)的使命任務(wù)，對(duì)照軍事訓(xùn)練大綱中規(guī)范的核應(yīng)急訓(xùn)練內(nèi)容，確定適用于核事故應(yīng)急共同基礎(chǔ)訓(xùn)練、分隊(duì)?wèi)?yīng)用訓(xùn)練、指揮籌劃訓(xùn)練和綜合演練的模擬訓(xùn)練功能模塊，構(gòu)建核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的基本架構(gòu)。

這是仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)需要解決的首要問題。

2.2 技術(shù)集成

緊跟目前軍事仿真模擬訓(xùn)練研究領(lǐng)域的最新成果，綜合運(yùn)用毀傷估算、數(shù)學(xué)建模、模擬仿真、數(shù)據(jù)融合、捕捉定位等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬訓(xùn)練與真實(shí)訓(xùn)練的高度貼合，確實(shí)解決核應(yīng)急訓(xùn)練的難題，保證系統(tǒng)具有智能優(yōu)化、功能拓展的技術(shù)先進(jìn)性。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

部隊(duì)各級(jí)核應(yīng)急力量響應(yīng)機(jī)制決定了核應(yīng)急力量構(gòu)成多元，行動(dòng)樣式多樣，訓(xùn)練差異較大，組織實(shí)施困難。唯有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、一體籌劃，才能實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的有效融合，滿足不同訓(xùn)練對(duì)象的個(gè)性需要，保持不同階段開發(fā)成果的數(shù)據(jù)模式和平臺(tái)一致，保證模塊兼容互通。

2.4 逐步推進(jìn)

在部隊(duì)核事故應(yīng)急指揮體制重構(gòu)、應(yīng)急力量重組、裝備體系重建的背景之下，核應(yīng)急仿真模擬系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上走“瞄準(zhǔn)急需、逐步開發(fā)”的路子，應(yīng)經(jīng)過由易到難、由分到合的發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)模塊功能逐步融合，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化。

3 系統(tǒng)開發(fā)的主要目標(biāo)

3.1 典型核事故場(chǎng)景仿真模擬

重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面目標(biāo)：一是實(shí)現(xiàn)典型核事故景象模擬，展現(xiàn)對(duì)人員、武器裝備、陣地和自然環(huán)境的危害效果，解決危害可感知的問題；二是基于危害估算和三維地形分析的放射性污染擴(kuò)散模型，使用該模型能夠進(jìn)行危害推演和數(shù)據(jù)分析；三是實(shí)物模擬與虛擬仿真結(jié)合、前臺(tái)操作與后臺(tái)控制互動(dòng)，構(gòu)建核事故應(yīng)急裝備操作訓(xùn)練平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景與裝備操作聯(lián)動(dòng)，作為其他訓(xùn)練的輸入條件，解決操作無數(shù)據(jù)的難題。圖1為軍用裝備爆炸核事故的場(chǎng)景模擬。

圖1 軍用裝備爆炸核事故的場(chǎng)景模擬

3.2 核應(yīng)急裝備模擬操作

核事故應(yīng)急裝備操作訓(xùn)練數(shù)字化場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景與核事故應(yīng)急裝備模擬操作虛實(shí)嵌入和疊加，人員可使用該系統(tǒng)進(jìn)行輻射偵測(cè)、應(yīng)急滅火、污染壓制、武器回收、人員洗消、污染消除、廢物處理和輻射評(píng)估，以及輻射防護(hù)等裝備的虛擬操作訓(xùn)練，并檢驗(yàn)受訓(xùn)人員對(duì)操作使用方法的熟練掌握程度，并為核事故應(yīng)急行動(dòng)訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)支撐。圖2為爆炸核事故核應(yīng)急裝備模擬操作。

圖2 爆炸核事故核應(yīng)急裝備模擬操作

3.3 “第一時(shí)間、第一現(xiàn)場(chǎng)”核應(yīng)急模擬訓(xùn)練

根據(jù)目前部隊(duì)武器配套型號(hào)，開發(fā)典型裝備核事故危害模擬程序。主要型號(hào)武器作戰(zhàn)單元指揮員可使用該程序開展分隊(duì)核事故應(yīng)急指揮虛擬訓(xùn)練，檢驗(yàn)指揮員現(xiàn)場(chǎng)組織指揮能力；采取虛擬危害場(chǎng)景與實(shí)際防護(hù)動(dòng)作疊加，通過追溯、回放、對(duì)比等技術(shù)手段，分析處置預(yù)案和處置行動(dòng)的合理性，引導(dǎo)指揮員掌握科學(xué)的處置方法、分隊(duì)采取合理的應(yīng)急行動(dòng)。

3.4 后方支援力量核應(yīng)急模擬訓(xùn)練

適用于后方支援力量的核事故應(yīng)急指揮籌劃模擬訓(xùn)練。指揮員可使用該系統(tǒng)進(jìn)行估算分析、戰(zhàn)術(shù)標(biāo)繪、態(tài)勢(shì)分析等指揮技能模擬訓(xùn)練；可按照處置流程或?qū)д{(diào)提示進(jìn)行指揮交接、力量重組、處置籌劃、信息流轉(zhuǎn)、特情處置、應(yīng)急終止和后期處理等行動(dòng)的模擬指揮訓(xùn)練。

3.5 多級(jí)核應(yīng)急力量綜合演練

通過二維、三維交互的實(shí)時(shí)核事故態(tài)勢(shì)，達(dá)成異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)、互通和互操作。通過開發(fā)基于多級(jí)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制信息傳輸規(guī)則的數(shù)據(jù)處理協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程傳輸，滿足部隊(duì)各級(jí)核應(yīng)急力量基于同一平臺(tái)的一體化核事故應(yīng)急聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練，形成基于技術(shù)、行動(dòng)和邏輯規(guī)則的聚合態(tài)勢(shì)，檢驗(yàn)核事故應(yīng)急行動(dòng)內(nèi)容的可行性和有效性，評(píng)估行動(dòng)方案實(shí)施效果，并具備復(fù)盤、考核和學(xué)習(xí)功能[3]。

4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)采用基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的模塊訓(xùn)練體系架構(gòu)，通過行動(dòng)規(guī)則結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸和通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)分布交互。各個(gè)子系統(tǒng)既相互支持，也可獨(dú)立運(yùn)行，以適應(yīng)不同訓(xùn)練對(duì)象的訓(xùn)練需求。

4.1 系統(tǒng)組成

根據(jù)部隊(duì)核應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制、指揮體制、力量編成和裝備現(xiàn)狀，核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)由典型核事故場(chǎng)景模擬、核應(yīng)急裝備模擬操作、旅團(tuán)核應(yīng)急指揮訓(xùn)練、各級(jí)應(yīng)急響應(yīng)流程聯(lián)動(dòng)推演、導(dǎo)調(diào)控制和評(píng)估等五個(gè)功能子系統(tǒng)，以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和仿真資源庫組成。圖3為核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)框架。

圖3 核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)框架

4.2 系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)依托基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和仿真資源庫，采取分布交互的方式，通過人工與智能相結(jié)合的方法，生成虛擬環(huán)境和訓(xùn)練數(shù)據(jù)，引導(dǎo)部隊(duì)訓(xùn)練。同時(shí)，采集部隊(duì)處置行動(dòng)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)融合生成聚合態(tài)勢(shì)，達(dá)到多級(jí)聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練和考核評(píng)估的目的。圖4為核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖4 核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

5 子系統(tǒng)主要功能

5.1 典型核事故場(chǎng)景模擬子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由實(shí)景模擬和虛擬仿真VR演示兩部分組成，主要幫助受訓(xùn)人員認(rèn)識(shí)各種危害的形式、分布和變化規(guī)律，為指揮和技能訓(xùn)練提供輸入條件和交互信息，支持后續(xù)開展的各項(xiàng)訓(xùn)練。實(shí)景模擬和VR技術(shù)仿真再現(xiàn)核事故的外觀景象和危害效應(yīng)，讓官兵形象逼真地體驗(yàn)大面積放射性泄漏、核材料化學(xué)爆炸等不同類型、不同等級(jí)核事故的主要特征和危害后果。配置在旅團(tuán)專業(yè)訓(xùn)練教室和上級(jí)訓(xùn)練管理機(jī)構(gòu)，用于武器裝備常識(shí)、輻射防護(hù)、放射醫(yī)學(xué)、核應(yīng)急基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和基本技能訓(xùn)練。

5.2 核應(yīng)急裝備模擬操作子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要功能如下：一是采取VR模擬和傳感技術(shù)，提供應(yīng)急防護(hù)訓(xùn)練場(chǎng)景，通過記錄人員在虛擬場(chǎng)景中的防護(hù)動(dòng)作，檢驗(yàn)個(gè)人防護(hù)氣密性、陣地防護(hù)時(shí)效性、處置行動(dòng)的合理性；二是采取VR交互和捕捉定位技術(shù)，結(jié)合模擬訓(xùn)練器材，通過數(shù)字化場(chǎng)景與裝備模擬操作的虛擬嵌入和疊加，實(shí)現(xiàn)輻射偵測(cè)、部件回收、污染壓制、洗消去污、廢物處理等多類裝備的模擬訓(xùn)練[4]；三是采用電磁信號(hào)模擬和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通過控制終端設(shè)置監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使用模擬偵測(cè)器材(如等效器)完成操作技術(shù)流程、顯示計(jì)數(shù)或報(bào)警，達(dá)到輻射偵測(cè)裝備模擬訓(xùn)練目的。該子系統(tǒng)適用于各部隊(duì)，用于專職、兼職人員核事故應(yīng)急裝備模擬操作訓(xùn)練。

5.3 旅團(tuán)核應(yīng)急指揮訓(xùn)練子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要功能如下：一是在場(chǎng)景模擬子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，按照標(biāo)準(zhǔn)格式自動(dòng)生成導(dǎo)調(diào)文書，引導(dǎo)指揮員進(jìn)行危害估算、要圖標(biāo)繪、文書擬制等技能訓(xùn)練；二是通過三維地圖顯示景象、提供數(shù)據(jù)或?qū)д{(diào)文書，作為指揮員和關(guān)鍵崗位人員桌面推演和編組訓(xùn)練的輸入條件，引導(dǎo)分隊(duì)指揮員進(jìn)行情況判斷并進(jìn)行“第一時(shí)間，第一現(xiàn)場(chǎng)”處置訓(xùn)練，引導(dǎo)旅團(tuán)指揮員依案進(jìn)行指揮編組、力量編成、信息流轉(zhuǎn)和應(yīng)急保障等方面訓(xùn)練；三是能夠記錄訓(xùn)練數(shù)據(jù)、回收作業(yè)文書，通過人工交互的方式，實(shí)現(xiàn)考核評(píng)估、復(fù)盤檢討和方案優(yōu)化，檢驗(yàn)訓(xùn)練效果。該子系統(tǒng)可配發(fā)旅團(tuán)各級(jí)指揮訓(xùn)練場(chǎng)所，用于指揮人員開展核應(yīng)急策劃訓(xùn)練[5]。

5.4 各級(jí)應(yīng)急響應(yīng)流程聯(lián)動(dòng)推演子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要功能如下：一是構(gòu)建基于地理信息、天候氣象、武器效應(yīng)等多維動(dòng)態(tài)的虛擬核事故環(huán)境，能夠?yàn)楹藨?yīng)急指揮與行動(dòng)提供虛擬場(chǎng)景和數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)指揮、行動(dòng)與操作的一體互動(dòng)，數(shù)字環(huán)境能對(duì)指揮員的處置或者分隊(duì)行動(dòng)做出反饋響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)人與虛擬環(huán)境的互動(dòng)融合，通過人機(jī)互動(dòng)，幫助指揮員開展核應(yīng)急指揮訓(xùn)練；二是通過模擬指揮平臺(tái)和通信鏈路，構(gòu)建核應(yīng)急處置指揮鏈、信息鏈，能夠進(jìn)行訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互，為開展多級(jí)聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練提供平臺(tái)支撐；三是基于技術(shù)、行動(dòng)和邏輯規(guī)則的聚合態(tài)勢(shì)，檢驗(yàn)應(yīng)急預(yù)案和處置決心，以及部隊(duì)行動(dòng)的可行性和有效性。該子系統(tǒng)可配置各級(jí)指揮機(jī)構(gòu)，用于指揮員和指揮機(jī)關(guān)流程推演和核應(yīng)急指揮聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練[6]。

5.5 導(dǎo)調(diào)控制和評(píng)估子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由設(shè)置導(dǎo)調(diào)、監(jiān)控干預(yù)、態(tài)勢(shì)顯示、考核評(píng)估和復(fù)盤分析等五個(gè)模塊組成。主要功能如下：一是采取計(jì)劃導(dǎo)調(diào)與隨機(jī)導(dǎo)調(diào)相結(jié)合的方法，使用流程引導(dǎo)與干預(yù)控制，應(yīng)用文書、語音、圖片、視頻等手段設(shè)置訓(xùn)練輸入條件，對(duì)處置和行動(dòng)結(jié)果做出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練的導(dǎo)調(diào)控制：二是能夠按照“能力牽引—訓(xùn)練問題—訓(xùn)練內(nèi)容—訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)”的基本思路，確定訓(xùn)練內(nèi)容并生成必要的訓(xùn)練條件，通過改變場(chǎng)地環(huán)境、改變對(duì)抗?fàn)顟B(tài)、調(diào)整應(yīng)急力量，幫助指揮員訓(xùn)真、訓(xùn)實(shí)、訓(xùn)活；三是能夠記錄訓(xùn)練過程和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，對(duì)決心方案或處置行動(dòng)考核評(píng)估；四是具有良好的開放性，能夠不斷豐富訓(xùn)練想定、優(yōu)化系統(tǒng)配置，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的適用性、適應(yīng)性、靈活性，延長(zhǎng)系統(tǒng)生命周期，拓寬系統(tǒng)的適用范圍[7]。

6 結(jié)束語

本文圍繞筆者前期參與的部隊(duì)核應(yīng)急處置技術(shù)工作，詳細(xì)介紹了核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)的主體思路、基本考慮、主要目標(biāo)、總體結(jié)構(gòu)，探討了典型核事故場(chǎng)景模擬、核應(yīng)急裝備模擬操作等多個(gè)分系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)構(gòu)想。區(qū)別于其他的模擬系統(tǒng)，核應(yīng)急仿真模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是集場(chǎng)景構(gòu)設(shè)、裝備操作、流程推演、多級(jí)聯(lián)動(dòng)于一體的綜合性訓(xùn)練系統(tǒng)，運(yùn)用技術(shù)多、信息化要求高、開發(fā)難度大，后續(xù)將結(jié)合部隊(duì)任務(wù)和專項(xiàng)演練進(jìn)一步開展理論分析和技術(shù)研究工作。