劉夢覺,孫 侃,竇林濤,賈 貞

(1. 中國人民解放軍91776部隊(duì),北京 100161;2. 中國人民解放軍92942部隊(duì),北京 100161;3. 江蘇自動(dòng)化研究所,江蘇 連云港 222061)

美國海軍從聯(lián)合、海軍合同、平臺(tái)、系統(tǒng)四個(gè)層次規(guī)劃了模擬訓(xùn)練體系,并建設(shè)了可分、可聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練的模擬系統(tǒng)。在聯(lián)合訓(xùn)練層次,構(gòu)建了聯(lián)合國家訓(xùn)練能力(Joint National Training Capability,JNTC)系統(tǒng),通過該系統(tǒng)把海軍、陸軍和空軍集成到一個(gè)虛擬的戰(zhàn)場空間中進(jìn)行聯(lián)合訓(xùn)練。在海軍合同訓(xùn)練層次,構(gòu)建了海軍持續(xù)訓(xùn)練環(huán)境(Navy Continuous Training Environment,NCTE),通過該系統(tǒng)把水面艦艇、潛艇、艦載機(jī)集成到一個(gè)虛擬的戰(zhàn)場空間中進(jìn)行合同訓(xùn)練。在單平臺(tái)訓(xùn)練層次,針對水面艦艇、潛艇、艦載機(jī)等不同兵種,分別構(gòu)建了水面艦艇作戰(zhàn)部隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)(Battle Force Tactical Trainer,BFTT)、潛艇多使命團(tuán)組訓(xùn)練器(Submarine Multi-Mission Team Trainer,SMMTT)、飛機(jī)訓(xùn)練器(FLAMES Automated Simulation Trainer,FAST)等系統(tǒng),用于實(shí)現(xiàn)全艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的訓(xùn)練。在子系統(tǒng)訓(xùn)練層次,針對電子戰(zhàn)、協(xié)同交戰(zhàn)能力(Cooperative Engagement Capability,CEC),構(gòu)建了作戰(zhàn)部隊(duì)電子戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)(BFTT Electronic Warfare Trainer,BEWT)和CEC訓(xùn)練設(shè)備(CEC Training Adjunct,CTA)。每一個(gè)上層訓(xùn)練系統(tǒng)均能夠帶動(dòng)下層進(jìn)行聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練,互相支撐完成海軍所有的模擬訓(xùn)練科目。

美海軍模擬訓(xùn)練體系如圖1所示,本文重點(diǎn)描述模擬訓(xùn)練體系中的三個(gè)核心部分:美海軍持續(xù)訓(xùn)練環(huán)境、艦載模擬訓(xùn)練設(shè)備和艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)訓(xùn)練支持能力。

圖1 美海軍模擬訓(xùn)練體系示意圖[5]

1 美海軍持續(xù)訓(xùn)練環(huán)境

NCTE是美海軍艦隊(duì)訓(xùn)練的基礎(chǔ)設(shè)施,它通過集成BFTT、SMMTT、FAST等訓(xùn)練系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)艦艇編隊(duì)在駐泊地的綜合訓(xùn)練,包括海軍定級性質(zhì)的作戰(zhàn)熟練程度訓(xùn)練、互操作性訓(xùn)練、使命演習(xí)訓(xùn)練和多軍種聯(lián)合互操作性訓(xùn)練。NCTE的體系架構(gòu)如圖2所示。

圖2 NCTE體系架構(gòu)

NCTE由建模與仿真系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練場、艦載或機(jī)載的訓(xùn)練設(shè)施、受驅(qū)動(dòng)的指揮控制系統(tǒng)、訓(xùn)練專用網(wǎng)絡(luò),以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范組成。其中,艦載或機(jī)載的訓(xùn)練設(shè)施主要是指BFTT、SMMTT、FAST、便攜式飛機(jī)生存能力訓(xùn)練器(Man-Portable Aircraft Survivability Trainer,MAST)等;受驅(qū)動(dòng)的指揮控制系統(tǒng)主要是指GCCS-M;戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練場是美海軍模擬訓(xùn)練體系的岸基部分,共分成三個(gè)等級,不同等級的訓(xùn)練場具有不同的配置和能力。以下詳細(xì)介紹建模與仿真系統(tǒng)、訓(xùn)練專用網(wǎng)絡(luò)、戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練場和互操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

1.1 建模與仿真系統(tǒng)

NCTE核心是聯(lián)合虛擬兵力生成系統(tǒng)(Joint Semi-Automated Force,JSAF),它是一個(gè)實(shí)體或平臺(tái)級的仿真系統(tǒng),部署于岸基,用于帶動(dòng)艦艇編隊(duì)以上兵力開展協(xié)同訓(xùn)練。JSAF具有以下功能:

1)訓(xùn)練導(dǎo)控,完成整個(gè)訓(xùn)練的導(dǎo)調(diào)與控制;

2)兵力仿真,艦船、飛機(jī)、車輛、步兵、坦克、建筑物以及岸基雷達(dá)等的仿真;

3)環(huán)境仿真,提供二維地圖數(shù)據(jù)、全球三維地形數(shù)據(jù)高程數(shù)據(jù)、數(shù)字深度數(shù)據(jù)、數(shù)字地貌分析數(shù)據(jù)、地球資源衛(wèi)星熱成像圖、海洋大氣與空間環(huán)境服務(wù)(Ocean Atmospheric Space Environment Services,OASES)數(shù)據(jù);

4)C4I接口,完成與GCCS-M的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,向GCCS-M發(fā)送情報(bào)信息,接收并響應(yīng)指揮所GCCS-M的指揮信息;

5)數(shù)據(jù)收集與分析,提供基于二/三維地圖的作戰(zhàn)指揮、兵力行動(dòng)等關(guān)鍵事件回放,戰(zhàn)損比、資源消耗、作戰(zhàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì),以及系統(tǒng)效能/性能評估,采用定量與定性相結(jié)合的方式完成訓(xùn)練效果評估。

1.2 專用訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)

NCTE訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)采用有線與無線相結(jié)合的構(gòu)建方式。有線通信網(wǎng)絡(luò)主要用于遠(yuǎn)程異地分布式編隊(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)交互,該網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)單獨(dú)、永久存在的網(wǎng)絡(luò),專用于海軍訓(xùn)練,通過網(wǎng)關(guān)可與GCCS-M相連接。無線通信網(wǎng)絡(luò)主要利用艦艇平臺(tái)已有的無線通信設(shè)備,在編隊(duì)內(nèi)部平臺(tái)之間傳輸訓(xùn)練數(shù)據(jù)。專用訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)總體連接如圖3所示。

圖3 NCTE訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)[10]

NCTE訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)允許作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈和訓(xùn)練數(shù)據(jù)鏈混用加入,接受艦船自防御系統(tǒng)(Ship Self-Defense System,SSDS)的統(tǒng)一演練管理。NCTE訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)要求貼標(biāo)簽,以便與作戰(zhàn)數(shù)據(jù)區(qū)分。當(dāng)SSDS收到演練終止命令,根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行模式分配相應(yīng)的策略,SSDS收到命令后應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)從訓(xùn)練模式切換到作戰(zhàn)模式。

1.3 戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練場

NCTE中定義了3個(gè)等級的訓(xùn)練節(jié)點(diǎn),具體如下:

1)等級1訓(xùn)練節(jié)點(diǎn):包括太平洋訓(xùn)練基地(Tactical Training Groups Pacific,TTGP)、大西洋訓(xùn)練基地(Tactical Training Group Atlantic,TTGL),可以執(zhí)導(dǎo)一個(gè)大型演習(xí)訓(xùn)練,例如:艦隊(duì)綜合訓(xùn)練-作戰(zhàn)指揮官(Fleet Synthetic Training-Warfare Commander,FST-WC)、艦隊(duì)綜合訓(xùn)練-多打擊群(Fleet Synthetic Training-Multiple Strike Group,FST-M)、艦隊(duì)綜合訓(xùn)練-聯(lián)合(Fleet Synthetic Training-Joint,FST-J)、聯(lián)合任務(wù)部隊(duì)演習(xí)(Joint Task Force Exercise,JTFEX)。

2)等級2訓(xùn)練節(jié)點(diǎn):包括大西洋遠(yuǎn)征戰(zhàn)訓(xùn)練基地(Expeditionary Warfare Training Group Atlantic,EWTGLANT)、太平洋訓(xùn)練大隊(duì)橫須賀特遣部隊(duì)(TTGP Yokosuka),可以執(zhí)導(dǎo)一個(gè)小型演習(xí)訓(xùn)練,不需要等級1訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)的資源。

3)等級3訓(xùn)練節(jié)點(diǎn):需要使用等級1或等級2訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)提供仿真和IP語音通話能力,可以參與訓(xùn)練活動(dòng),但不能自行組織訓(xùn)練,主要用于單個(gè)科目的訓(xùn)練。水面艦艇訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)(Afloat Training Group,ATG)包括:美國梅波特(ATG Mayport)、美國布雷默頓(ATG Bremerton)、日本佐世保(ATG Sasebo);航空兵訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)(Distributed Mission Training,DMT)包括:美國奧西安納(Oceana F-18 DMT)、美國勒莫爾(Lemoore F-18 DMT)、美國惠德貝島(Whidbey Island MAST);潛艇訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)包括:美國格羅頓(SMMTT Groton)、英國諾福克(SMMTT Norfolk)。

1.4 訓(xùn)練互操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

NCTE為了實(shí)現(xiàn)把不同目的、不同技術(shù)、不同開發(fā)商的訓(xùn)練系統(tǒng)綜合起來,發(fā)布了訓(xùn)練互操作指南,重點(diǎn)包括以下內(nèi)容:

1)采用高級體系架構(gòu)(High Level Architecture,HLA)技術(shù)。所有加入NCTE環(huán)境的仿真成員都必須遵守HLA標(biāo)準(zhǔn),必須使用HLA對象模型模板(Object Model Template,OMT)的聯(lián)邦對象模型(Federation Object Model,FOM)進(jìn)行互操作接口描述。在HLA六類服務(wù)中必須能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)邦管理、聲明管理、對象管理、數(shù)據(jù)分發(fā)管理中必須調(diào)用、不能調(diào)用的服務(wù),并明確使用所有權(quán)管理、時(shí)間管理、輔助支持中的所有服務(wù)。

2)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的海軍訓(xùn)練聯(lián)邦對象模型。NCTE在借鑒單輸入單輸出的實(shí)時(shí)平臺(tái)參考聯(lián)邦對象模型的基礎(chǔ)上,采用基本對象模型(Basic Object Model,BOM)思想,形成了一套海軍訓(xùn)練建模與仿真的基本對象模型集合,包含仿真實(shí)體、發(fā)射器、敵我識(shí)別、海洋大氣空間環(huán)境等各類模型。

3)建立共用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),明確數(shù)據(jù)來源。NCTE中明確了重要的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),包括數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)編碼。為了使各交互仿真之間對自然環(huán)境、實(shí)體表達(dá)(軍用、非軍用)、實(shí)體行為等理解一致,不同建模與仿真系統(tǒng)的實(shí)體有自己的接口,但兩個(gè)仿真應(yīng)用使用的地形必須相同,對象類和交互類接口中地形對傳感器性能、遮擋、折射等參數(shù)的影響結(jié)果必須相同。

4)使用模型位置遞推(Dead Reckoning,DR)算法和數(shù)據(jù)分發(fā)管理機(jī)制(Data Distribution Management,DDM),減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量。采用DR技術(shù)后,可將網(wǎng)絡(luò)通信量降低到原來的1/10至1/50。DDM能夠進(jìn)一步減少發(fā)送方、接收方之間無用數(shù)據(jù)的收發(fā),降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量。

2 艦載模擬訓(xùn)練設(shè)備

BFTT是高度柔性、交互式的戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)系統(tǒng),能夠提供涵蓋所有海軍兵力要素的動(dòng)態(tài)交互式的作戰(zhàn)環(huán)境,支持綜合兵力或者單艦的訓(xùn)練。BFTT家族包括BFTT、BEWT、訓(xùn)練通信子系統(tǒng)(Training Communication Sub-System,TCSS)和訓(xùn)練模擬器激勵(lì)器系統(tǒng)(Training Simulator/Stimulator System,TSSS),為艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)提供協(xié)調(diào)的激勵(lì)/模擬,使作戰(zhàn)系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)更容易開展訓(xùn)練,并具備在武裝沖突范圍內(nèi)實(shí)施逼真的聯(lián)合作戰(zhàn)訓(xùn)練能力,以及在所有主要作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)實(shí)施逼真的單元級團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練能力。

BFTT在充分利用美軍水面艦艇宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)實(shí)裝的基礎(chǔ)上,通過構(gòu)建少量的艦載模擬訓(xùn)練環(huán)境,實(shí)現(xiàn)艦艇在駐泊地、航行狀態(tài)下的訓(xùn)練。BFTT主要由岸基、艦載、通信三部分組成,如圖4所示。

圖4 BFTT組成示意圖

2.1 BFTT岸基部分

岸基部分由完成多艦艇訓(xùn)練、艦隊(duì)綜合訓(xùn)練所需要的想定開發(fā)、講評工具組成,為分布式訓(xùn)練提供演練總控和想定分發(fā)。但岸基部分的功能已于2004年被NCTE環(huán)境中的JSAF系統(tǒng)所代替。

2.2 BFTT艦載部分

BFTT的艦載部分用于完成單艦作戰(zhàn)系統(tǒng)訓(xùn)練,而編隊(duì)訓(xùn)練需要綜合使用岸基、艦載、通信三部分完成。在編隊(duì)訓(xùn)練時(shí),訓(xùn)練想定由岸基部分統(tǒng)一分發(fā),訓(xùn)練導(dǎo)調(diào)控制由岸基部分負(fù)責(zé),艦載部分只負(fù)責(zé)對本艦的導(dǎo)調(diào)控制。

2.3 BFTT通信部分

BFTT岸基與艦載部分采用無線方式通信。在岸基碼頭建有多節(jié)點(diǎn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)(Multi-Unit Tactical Training System,MUTTS),艦艇可在母港或駐泊地與該系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)編隊(duì)訓(xùn)練。

3 艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)訓(xùn)練支持能力

為建設(shè)艦載訓(xùn)練(Onboard Training,OBT)能力,美海軍除了使用武器系統(tǒng)現(xiàn)有的嵌入式訓(xùn)練能力外,還對BFTT、導(dǎo)航設(shè)備、CEC、傳感器系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等進(jìn)行改造。BFTT能夠驅(qū)動(dòng)TSSS產(chǎn)生激勵(lì)信號并注入艦載傳感器,或者把真實(shí)目標(biāo)與虛擬目標(biāo)的合成信息注入作戰(zhàn)系統(tǒng)部件。每一型武器系統(tǒng)均有能力解算彈道,并能夠?qū)φT餌和有源干擾進(jìn)行建模,如圖 5所示。通過對相關(guān)艦載設(shè)備的升級改造,為包括航母在內(nèi)的各類水面艦船提供了很好的艦載訓(xùn)練支持。

為實(shí)現(xiàn)艦載訓(xùn)練設(shè)備與作戰(zhàn)系統(tǒng)實(shí)裝的集成,BFTT、導(dǎo)航設(shè)備、CEC、傳感器系統(tǒng)和武器系統(tǒng)需要針對性改造。

3.1 BFTT改造

BFTT必須將計(jì)劃的訓(xùn)練配置經(jīng)由綜合戰(zhàn)場局域網(wǎng)提供給SSDS,即哪些傳感器由TSSS激勵(lì),哪些傳感器是真實(shí)的,是否使用CTA、導(dǎo)航模擬器、數(shù)據(jù)鏈模擬器和電子戰(zhàn)訓(xùn)練器。BFTT必須在得到SSDS的“訓(xùn)練許可”之后,才能將模擬或激勵(lì)信息注入作戰(zhàn)系統(tǒng)。當(dāng)BFTT收到“禁止訓(xùn)練”或者規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到SSDS發(fā)來的“訓(xùn)練許可”時(shí),BFTT將給所有模擬器或激勵(lì)器發(fā)送“停止/中止”報(bào)文。如果BFTT與模擬器或激勵(lì)器的接口不通,規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到“實(shí)體狀態(tài)”報(bào)文,模擬器或激勵(lì)器就將停止輸出并清除它們內(nèi)部的航跡文件。

3.2 導(dǎo)航設(shè)備改造

導(dǎo)航模擬器為作戰(zhàn)系統(tǒng)訓(xùn)練提供本艦導(dǎo)航信息。碼頭訓(xùn)練過程中,導(dǎo)航模擬器處于“模擬”模式。它首先模擬生成本艦位置、位置變更、時(shí)間、速度運(yùn)動(dòng)和姿態(tài),然后分發(fā)給作戰(zhàn)系統(tǒng)部件作為戰(zhàn)術(shù)本艦信息和訓(xùn)練本艦信息。航行訓(xùn)練過程中,導(dǎo)航模擬器處于“真實(shí)”模式,它首先產(chǎn)生訓(xùn)練本艦的位置和運(yùn)動(dòng)信息,然后使用導(dǎo)航設(shè)備發(fā)來的真實(shí)導(dǎo)航數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練本艦姿態(tài)。

3.3 CEC設(shè)備改造

CEC設(shè)備主要是改進(jìn)協(xié)同交戰(zhàn)的航跡管理和更新功能,根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)的虛實(shí)標(biāo)簽,提供兩種視圖。一種視圖是在單個(gè)顯示器上覆蓋戰(zhàn)術(shù)航跡和訓(xùn)練航跡圖像,此時(shí)能夠區(qū)分出戰(zhàn)術(shù)航跡和訓(xùn)練航跡。第二種視圖是在單個(gè)顯示器上覆蓋訓(xùn)練航跡和BFTT實(shí)際想定數(shù)據(jù),使訓(xùn)練主管確保訓(xùn)練想定在作戰(zhàn)系統(tǒng)顯示中得到合適地反映,也能夠看到哪些操作員在戰(zhàn)術(shù)視圖中,哪些在訓(xùn)練視圖中。

圖5 艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)訓(xùn)練

3.4 傳感器系統(tǒng)改造

改造后的艦載傳感器能夠接收TSSS的激勵(lì)信號,TSSS把訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)上BFTT場景的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Protocol Data Unit,PDU)編譯成模擬信號,并注入單個(gè)傳感器的前端電子器件。傳感器電子器件對這些模擬信號進(jìn)行處理,如同它們來源于真實(shí)環(huán)境。值得注意的是,虛擬目標(biāo)和環(huán)境條件均能通過該項(xiàng)技術(shù)注入傳感器前端。監(jiān)視傳感器被激勵(lì)時(shí)也有能力探測真實(shí)目標(biāo),這就實(shí)現(xiàn)了虛擬目標(biāo)和真實(shí)目標(biāo)同時(shí)注入訓(xùn)練場景,但需要對這些目標(biāo)數(shù)據(jù)貼標(biāo)簽,以區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)是來源于真實(shí)傳感器,還是模擬器或激勵(lì)器。

3.5 武器系統(tǒng)改造

電子對抗系統(tǒng)改造后,當(dāng)它處于訓(xùn)練模式時(shí),偵察傳感器能接收模擬信號激勵(lì),同時(shí)處理模擬的激勵(lì)數(shù)據(jù)和真實(shí)的天線數(shù)據(jù),一并傳入作戰(zhàn)系統(tǒng)。電子對抗操作員能夠授權(quán)和發(fā)起模擬的主動(dòng)電子對抗(Active Electronic Countermeasure,AECM)或者誘餌/箔條交戰(zhàn),向SSDS反饋交戰(zhàn)狀態(tài)信息,通過對誘餌和AECM的建模,模擬誘餌飛出和AECM交戰(zhàn)的效果。

導(dǎo)彈系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練時(shí),對發(fā)射延遲和進(jìn)出導(dǎo)彈的信號進(jìn)行仿真建模。雖然不發(fā)射真實(shí)導(dǎo)彈,但是也能為武器控制面板操作員提供高逼真度的訓(xùn)練,使他和作戰(zhàn)系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)的其他人員共同訓(xùn)練。當(dāng)發(fā)射訓(xùn)練開始時(shí),將發(fā)射架隊(duì)列等參數(shù)反饋給SDSS,它使用這些參數(shù)信息觸發(fā)導(dǎo)彈的彈道解算模型,生成實(shí)體狀態(tài)PDU和爆炸PDU并提供給BFTT,用于在場景中監(jiān)視射出的導(dǎo)彈并做出是否對目標(biāo)造成毀傷的裁決。

4 對美海軍模擬訓(xùn)練體系的認(rèn)識(shí)

4.1 模擬訓(xùn)練體系頂層設(shè)計(jì)

美國海軍模擬訓(xùn)練體系理念先進(jìn),技術(shù)成熟,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善,應(yīng)用效益明顯,對我海軍建設(shè)作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練體系具有重要的借鑒意義。

1)頂層設(shè)計(jì)科學(xué),體系構(gòu)建完整

美國海軍從頂層規(guī)范了模擬訓(xùn)練系統(tǒng)體系,按聯(lián)合、海軍協(xié)同、平臺(tái)、系統(tǒng)四個(gè)層次建設(shè)了可分、可聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練的模擬系統(tǒng),即適合單系統(tǒng)、單平臺(tái)、單兵種的訓(xùn)練,又滿足體系對抗訓(xùn)練的需求。

2)注重戰(zhàn)訓(xùn)一致,提高訓(xùn)練效費(fèi)比

大量使用了基于水面艦艇實(shí)裝、潛艇實(shí)裝和飛機(jī)模擬器的模擬訓(xùn)練方式,并建立了以模擬手段為關(guān)鍵支撐的訓(xùn)練機(jī)制和體系,提高了部隊(duì)的戰(zhàn)訓(xùn)一致性,又保證了部隊(duì)訓(xùn)練的充分性。

3)緊貼訓(xùn)練核心需求,體系配套完備

美軍采用信息技術(shù)領(lǐng)域迅猛發(fā)展的面向服務(wù)架構(gòu)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù),構(gòu)建按需服務(wù)、架構(gòu)靈活、自由組合的仿真支撐環(huán)境與平臺(tái)作為核心功能,實(shí)現(xiàn)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的互操作、可重用、可組合。在訓(xùn)練互聯(lián)互通方面,美軍通過多年建設(shè),其有線、無線等通信設(shè)施和手段比較完備,有力地支撐了分布式通信的交互需求。

4)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,保證體系互操作性

注重系統(tǒng)的互操作技術(shù),從系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、模型、數(shù)據(jù)接口、共享軟件等多方面建立了標(biāo)準(zhǔn)、工具,為構(gòu)建體系對抗的訓(xùn)練環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)研究

美軍NCTE通過使用DR技術(shù)和HLA的數(shù)據(jù)分發(fā)管理技術(shù)降低訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)間實(shí)體運(yùn)動(dòng)信息的更新頻率,解決訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)間態(tài)勢相對不一致性問題;通過使用NCTE對象模型技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的互操作。

1)基于位置姿態(tài)外推的DR技術(shù)

借鑒IEEE Std1278.1-1995中定義的9種DR算法(見表1)的實(shí)現(xiàn)過程,選用FPW、RPW、RVW、FVW四種方法實(shí)現(xiàn)世界坐標(biāo)系下的勻速、勻加速、轉(zhuǎn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng),使用FPB、RPB、RVB、FVB四種方法實(shí)現(xiàn)實(shí)體坐標(biāo)系下的勻速、勻加速、轉(zhuǎn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

表1 DR模型算法表[12]

2)基于DDM的數(shù)據(jù)過濾方法

在大規(guī)模異地分布式訓(xùn)練過程中,由于訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)多、戰(zhàn)場實(shí)體多、人機(jī)交互多,雖然采用分布式交互仿真(Distributed Interactive Simulation,DIS)廣播模式,但是網(wǎng)絡(luò)中的信息量依然很大,因此美海軍在NCTE的HLA體系結(jié)構(gòu)中采用DDM技術(shù)進(jìn)一步減少仿真節(jié)點(diǎn)間無用數(shù)據(jù)的收發(fā),大大緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞情況。DDM技術(shù)的核心問題是定義路徑空間和劃分維度大小。如果每個(gè)路徑空間的維度大小分配不合理,那么DDM中路徑空間的匹配計(jì)算將會(huì)很頻繁,既浪費(fèi)時(shí)間又消耗計(jì)算資源。

NCTE根據(jù)實(shí)體類型、目標(biāo)特性、距離范圍等要素定義了多維路徑空間,包括:{子空間、一維、二維},子空間包括:地面空間、飛機(jī)空間、艦船空間、武器空間、電磁信號空間等。后面兩個(gè)維度信息根據(jù)子空間內(nèi)容定義為經(jīng)度、緯度,具體見表2。

表2 NCTE中路徑空間及維度

3)基于BOM的訓(xùn)練數(shù)據(jù)互操作性技術(shù)

美海軍NCTE的互操作性指南采用BOM技術(shù),借鑒美軍實(shí)時(shí)平臺(tái)參考FOM內(nèi)容,建立訓(xùn)練系統(tǒng)中仿真實(shí)體、海洋氣象環(huán)境、發(fā)射器、敵我識(shí)別器、仿真管理、共享態(tài)勢、通用分發(fā)想定等對象模型標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建層次豐富的對象類結(jié)構(gòu),滿足不同粒度模型的互操作性需求。圖6描述了仿真實(shí)體對象模型的層次關(guān)系。

圖6 仿真實(shí)體對象模型的層次關(guān)系

5 結(jié)束語

美國海軍從聯(lián)合、海軍合同、平臺(tái)、系統(tǒng)四個(gè)層次規(guī)劃了模擬訓(xùn)練體系,建設(shè)了可分、可聯(lián)動(dòng)訓(xùn)練的模擬系統(tǒng),NCTE集成了BFTT、SMMTT、FAST等訓(xùn)練系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)艦隊(duì)在駐泊地的綜合訓(xùn)練。BFTT通過構(gòu)建少量的艦載模擬訓(xùn)練環(huán)境,實(shí)現(xiàn)艦艇在駐泊地、航行狀態(tài)下的模擬訓(xùn)練。OBT利用SSDS、CEC、BFTT提供的能力以及作戰(zhàn)系統(tǒng)內(nèi)武器系統(tǒng)內(nèi)嵌的訓(xùn)練能力,提供單艦在碼頭和航行狀態(tài)下的作戰(zhàn)系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練。在NCTE、BFTT、OBT系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中, 美軍使用了HLA體系結(jié)構(gòu)、DR技術(shù)、DDM技術(shù)、BOM技術(shù)等解決了異構(gòu)系統(tǒng)的互操作問題,利用IEEE1217、IEEE1516、RPRFOM等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了模擬訓(xùn)練體系結(jié)構(gòu)和接口規(guī)范。因此,美國海軍成熟的模擬訓(xùn)練體系對我海軍建設(shè)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)具有重要的借鑒意義。