曹朋飛 邸彥強(qiáng) 孟憲國(guó) 張陽(yáng)

關(guān)鍵詞：虛擬兵力仿真；計(jì)算機(jī)生成兵力；模型建模；數(shù)字孿生

當(dāng)前，虛擬兵力仿真已成為裝備建設(shè)、作戰(zhàn)研究、軍事訓(xùn)練等領(lǐng)域，基于模擬仿真方法開(kāi)展裝備論證、作戰(zhàn)運(yùn)用、軍事訓(xùn)練、裝備保障、試驗(yàn)鑒定等活動(dòng)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。平臺(tái)級(jí)實(shí)體虛擬兵力仿真的核心是對(duì)裝備平臺(tái)（單兵）動(dòng)作、分隊(duì)行動(dòng)和戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用的建模與仿真，構(gòu)建平臺(tái)級(jí)實(shí)體虛擬兵力仿真系統(tǒng)，為開(kāi)展對(duì)抗式模擬訓(xùn)練條件建設(shè)、作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)等提供有力支撐，為紅藍(lán)對(duì)抗條件下開(kāi)展模擬訓(xùn)練與推演提供保障，提升訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)的實(shí)戰(zhàn)化與真實(shí)感。

平臺(tái)級(jí)實(shí)體虛擬兵力仿真研究屬于典型的計(jì)算機(jī)生成兵力（Computer Generated Force，CGF）研究，研究對(duì)象為平臺(tái)級(jí)兵力實(shí)體及其作戰(zhàn)運(yùn)用。因此，研究?jī)?nèi)容既涉及多種類型裝備的機(jī)理仿真，具有機(jī)、光、電、液等多學(xué)科多專業(yè)工程仿真特征，又涉及不同作戰(zhàn)行動(dòng)的仿真，具有典型的戰(zhàn)術(shù)仿真特征。此外，還涉及戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)決策行為的仿真，需要智能仿真算法的支撐。虛擬兵力在人機(jī)對(duì)抗式模擬訓(xùn)練中多采用LVC混合式仿真系統(tǒng)形態(tài)與模擬訓(xùn)練系統(tǒng)互聯(lián)對(duì)抗，起到兵力補(bǔ)足以及作戰(zhàn)支撐的作用?；诖耍韵路謩e對(duì)CGF系統(tǒng)及其仿真平臺(tái)、虛擬兵力實(shí)體建模方法，以及CGF在多態(tài)仿真系統(tǒng)構(gòu)建中的應(yīng)用和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行梳理和總結(jié)，為構(gòu)建虛擬兵力模型體系以及虛擬兵力仿真系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

1CGF系統(tǒng)及其仿真平臺(tái)

美軍于20世紀(jì)80年代開(kāi)始對(duì)CGF相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)了一系列的CGF系統(tǒng)。ModSAF（Modular Semi-Automated

Forces）是其最早研發(fā)的CGF系統(tǒng)之一，主要用于輔助軍隊(duì)進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)訓(xùn)練、試驗(yàn)和測(cè)試，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。該系統(tǒng)可支持單兵、連排級(jí)作戰(zhàn)單元以及武器系統(tǒng)的模型建模，系統(tǒng)中CGF實(shí)體模型由物理模型和行為模型組成，物理模型基于動(dòng)力學(xué)建模，行為模型采用有限狀態(tài)機(jī)（Finite State Machine，F(xiàn)SM），基于系統(tǒng)內(nèi)任務(wù)（Task）的概念，完成作戰(zhàn)行動(dòng)的仿真。

基于ModSAF的架構(gòu)，美軍相繼研制了美軍近戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)（Closed

Combat

TacticalTrainer， CCTT）的SAF和JSAF（Joint SAF）.其中CCTT SAF是針對(duì)CCTT系統(tǒng)為虛擬戰(zhàn)場(chǎng)提供計(jì)算機(jī)生成的作戰(zhàn)實(shí)體或單元，與ModSAF相同，該SAF系統(tǒng)可支持平臺(tái)級(jí)和聚合級(jí)實(shí)體的仿真，同時(shí)采用FSM對(duì)實(shí)體行為建模，區(qū)別是其行為嚴(yán)格基于作戰(zhàn)規(guī)則集CIS建模且僅為CCTT系統(tǒng)服務(wù)，因此擴(kuò)展性較差。JSAF采用任務(wù)和認(rèn)知架構(gòu)對(duì)其中的虛擬兵力進(jìn)行建模，通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)行為過(guò)程，可對(duì)海陸空等多種兵力進(jìn)行仿真模擬，具有良好的擴(kuò)展性。

OneSAF集成了美軍已開(kāi)發(fā)的不同系統(tǒng)中的SAF模型功能，是一個(gè)可重組的、新一代的CGF系統(tǒng)，可適應(yīng)多種仿真層級(jí)，支持不同領(lǐng)域的建模與仿真。該系統(tǒng)盡可能考慮了建模與仿真領(lǐng)域的各種需求，采用異步增強(qiáng)FSM建模方法，可支持從單兵到旅級(jí)規(guī)模作戰(zhàn)兵力的仿真，是美軍CGF未來(lái)的發(fā)展方向。

以上CGF系統(tǒng)均屬于半自主兵力系統(tǒng)，該類CGF系統(tǒng)能夠描述底層的兵力行為，對(duì)于高層次的組織決策行為，需要真實(shí)操作人員通過(guò)人機(jī)接口協(xié)助完成。

相對(duì)于半自主兵力系統(tǒng)，美軍基于Agent的思想構(gòu)建了一些自主兵力系統(tǒng)，如IFOR （Intelli-gent Forces）、CFOR（Command Forces）等。IF-OR是基于Soar體系結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的智能兵力模型，主要為空軍戰(zhàn)術(shù)仿真建立了自動(dòng)的智能A-gent。該系統(tǒng)基于規(guī)則和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)產(chǎn)生式規(guī)則實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)評(píng)估、行為規(guī)劃等智能行為建模。在該系統(tǒng)框架基礎(chǔ)上又分別設(shè)計(jì)了FWA-Soar和RWA-Soar系統(tǒng)，分別用于固定翼飛機(jī)和直升機(jī)作戰(zhàn)行為的仿真，在STOW（Syntactic Theater ofWar）計(jì)劃中取得成功應(yīng)用。

CFOR項(xiàng)目與IFOR相同，同屬STOW計(jì)劃的一部分，該系統(tǒng)能夠抽象出具有指揮能力的實(shí)體來(lái)負(fù)責(zé)戰(zhàn)場(chǎng)的指揮控制，其指揮實(shí)體模型基于指揮控制仿真接口語(yǔ)言（Command and Control Simu-lation Interface Language，CCSIL）描述其指揮行為，可以實(shí)現(xiàn)與指揮有關(guān)的決策、規(guī)劃等認(rèn)知過(guò)程，屬于完全自主的兵力，美軍CGF系統(tǒng)對(duì)比如表1所示。

在國(guó)內(nèi)，北京航空航天大學(xué)研發(fā)了空中威脅CGF系統(tǒng)、地面威脅CGF系統(tǒng)以及通用型計(jì)算機(jī)生成兵力系統(tǒng)AST-CGF，構(gòu)建了智能數(shù)字飛機(jī)模型、地面雷達(dá)模型、地對(duì)空導(dǎo)彈模型、高炮模型等。陸軍工程大學(xué)針對(duì)防空裝備、炮兵裝備構(gòu)建了CGF系統(tǒng)，已成功應(yīng)用于模擬訓(xùn)練之中。此外還有裝甲兵工程研究所的裝甲兵CGF系統(tǒng)、軍事科學(xué)研究院的指揮決策CGF系統(tǒng)等。

除了CGF系統(tǒng)，還有許多成熟的商業(yè)化仿真平臺(tái)用于虛擬兵力開(kāi)發(fā)和仿真，如STAGE、MAKVR-FORCES、MAXSIM、EADSIM、XSIM等，各仿真平臺(tái)的主要用途以及仿真層級(jí)如表2所示。

2虛擬兵力實(shí)體建模方法

虛擬兵力實(shí)體建模主要針對(duì)作戰(zhàn)實(shí)體及編隊(duì)在進(jìn)攻、防御、抗擊等典型作戰(zhàn)行動(dòng)中的行為模型進(jìn)行建模以及對(duì)當(dāng)前態(tài)勢(shì)下的行為決策模型進(jìn)行建模，一是建立實(shí)體和編隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)模型，二是建立面向不同戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的行動(dòng)決策模型，最終實(shí)現(xiàn)紅藍(lán)雙方虛擬兵力模型的自主對(duì)抗。平臺(tái)級(jí)實(shí)體虛擬兵力模型的建模通常包含物理模型建模和行為模型建模，其中物理模型建模是指對(duì)實(shí)體的物理特性進(jìn)行建模，為實(shí)體行為提供基礎(chǔ)支撐。行為模型建模是對(duì)實(shí)體的感知、推理、決策規(guī)劃以及學(xué)習(xí)等行為進(jìn)行建模，其建模程度體現(xiàn)了CGF的智能性。

2.1實(shí)體物理模型建模

實(shí)體物理模型建模主要包含實(shí)體的機(jī)動(dòng)模型、傳感器模型、通信模型、干擾與抗干擾模型、彈道模型、殺傷模型等模型建模，描述實(shí)體自身的物理特性，往往通過(guò)構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建模。如實(shí)體的機(jī)動(dòng)模型建模針對(duì)各裝備實(shí)體在不同地理環(huán)境下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程進(jìn)行建模，包含單個(gè)實(shí)體的機(jī)動(dòng)過(guò)程、多實(shí)體編隊(duì)的形成與保持以及隊(duì)形變換等。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，對(duì)實(shí)體物理模型分辨率的要求不同。對(duì)于作戰(zhàn)訓(xùn)練，需要大量實(shí)體參與仿真，為了滿足其實(shí)時(shí)性，通常構(gòu)建較為簡(jiǎn)化的物理模型，即交戰(zhàn)級(jí)分辨率的仿真模型；對(duì)于裝備仿真試驗(yàn)、裝備性能分析評(píng)估等，對(duì)實(shí)體分辨率要求較高，需與機(jī)、光、電、液等多學(xué)科多專業(yè)結(jié)合構(gòu)建工程級(jí)分辨率仿真模型。因此建立兼容交戰(zhàn)和工程兩級(jí)分辨率的仿真模型框架，面對(duì)不同需求能夠自適應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆直媛实燃?jí)，以構(gòu)建更加靈活的使用模式，是虛擬兵力建模與仿真的一個(gè)研究方向。

2.2實(shí)體行為模型建模

實(shí)體行為模型建模是對(duì)實(shí)體的智能行為進(jìn)行建模，包含態(tài)勢(shì)感知、決策、規(guī)劃、記憶與學(xué)習(xí)以及協(xié)同等方面行為模型建模，是構(gòu)建CGF的核心任務(wù)。CGF中實(shí)體的行為模型建模方法一直處于發(fā)展之中，與人工智能的發(fā)展聯(lián)系密切，如基于規(guī)則的有限狀態(tài)機(jī)、行為樹(shù)以及規(guī)則系統(tǒng)等建模方法，此類方法較為成熟且已應(yīng)用于多種仿真系統(tǒng)，但該類方法基于已知的規(guī)則進(jìn)行建模，存在規(guī)則建模有限性問(wèn)題，無(wú)法處理規(guī)則之外的行為。

隨著人工智能的發(fā)展，將進(jìn)化算法（Evolu-tionary Algorithms，EA）、群體智能優(yōu)化算法（Swarm Intelligence Algorithm，SIA）、退火算法（Simulated Algorithm，SA）、爬山算法（HillClimbing，HC）等啟發(fā)式方法引入作戰(zhàn)行為模型建模與仿真。該類方法基于直觀或經(jīng)驗(yàn)建模，在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)以求得最優(yōu)行為決策，其實(shí)質(zhì)上是一種貪心策略，其結(jié)果常常會(huì)陷入局部最優(yōu)，且耗時(shí)較長(zhǎng)?；趯?yōu)思想的方法還包含線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等可求得絕對(duì)最優(yōu)解的算法和基于博弈論相關(guān)理論的博弈算法，由于此類算法計(jì)算量巨大，因此只適用于小規(guī)模問(wèn)題，很少應(yīng)用于工程中。此外將概率理論應(yīng)用于CGF中的行為模型建?？蓪?duì)其不確定的知識(shí)的表達(dá)和推理過(guò)程進(jìn)行建模，如CGF的決策過(guò)程等，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（Bayesian Net-works，BN）是該思想的典型方法。

基于Agent和多Agent的行為建模方法是CGF行為模型建模領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，該方法基于心智狀態(tài)BDI（Belief，Desire，Intention）對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)智能體的綜合能力進(jìn)行建模，旨在構(gòu)建具備自治性、反應(yīng)性、社會(huì)性和主動(dòng)性的智能仿真實(shí)體，當(dāng)前該方法還在發(fā)展中。與該方法相似的是國(guó)防科技大學(xué)提出的SCP（Sensor Controller Performer）模型，該模型依據(jù)控制論的思想從控制系統(tǒng)角度抽象出了實(shí)體的行為機(jī)構(gòu)，使虛擬實(shí)體對(duì)象具備了一定的自主性和獨(dú)立性，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)和較為復(fù)雜的行為。與基于Agent和多Agent的行為模型建模思想相比，SCP具有完整的概念定義、理論體系與方法論。在此基礎(chǔ)上，國(guó)防科技大學(xué)進(jìn)一步提出了ESCP模型和GSCP模型，前者對(duì)單個(gè)實(shí)體中各組成部分的并發(fā)行為進(jìn)行了優(yōu)化，后者結(jié)合控制論和群體智能思想，使得該模型支持對(duì)群體兵力間的協(xié)同行為。

近兩年，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)的迅猛發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者開(kāi)始將強(qiáng)化學(xué)習(xí)應(yīng)用于行為模型建模中并取得了一定的成果。如文獻(xiàn)[21]將MAXQ與傳統(tǒng)的行為樹(shù)相結(jié)合，對(duì)行為樹(shù)中的選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化。將深度學(xué)習(xí)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)相結(jié)合所形成深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于行為建模中以提高仿真實(shí)體的智能性是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，典型的算法有DQN（Deep Q-Network）、DDPG （Deep DeterministicPolicy Gradient），A3C（ Asynchronous

AdvantageActor-Critic）等。在文獻(xiàn)[22]中，作者對(duì)DDPG算法進(jìn)行了優(yōu)化，提出了MADDPG算法用于空戰(zhàn)策略生成方法，提升了空戰(zhàn)策略的智能化水平。針對(duì)虛擬兵力行為仿真過(guò)程中所遇到的不同問(wèn)題，采取的建模方法也有所不同，對(duì)各種建模方法進(jìn)行總結(jié)，如表3所示。

3計(jì)算機(jī)生成兵力在多態(tài)仿真系統(tǒng)構(gòu)建中的應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)

計(jì)算機(jī)生成兵力在軍事訓(xùn)練中有兩種典型應(yīng)用，一是以構(gòu)造式仿真系統(tǒng)形態(tài)，不同虛擬兵力間進(jìn)行自主對(duì)抗，按照想定和作戰(zhàn)方案推演，主要用于指揮訓(xùn)練和作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)；二是以LVC混合式仿真系統(tǒng)形態(tài)，與模擬訓(xùn)練系統(tǒng)互聯(lián)對(duì)抗，主要用于人機(jī)對(duì)抗式模擬訓(xùn)練。對(duì)于后者，一是解決構(gòu)造仿真模型和虛擬仿真模型間的互操作，二是實(shí)現(xiàn)虛擬兵力仿真系統(tǒng)與模擬訓(xùn)練仿真系統(tǒng)的互聯(lián)互通，構(gòu)建分布式的異構(gòu)對(duì)抗訓(xùn)練仿真系統(tǒng)。其中主要涉及分布式系統(tǒng)架構(gòu)、各級(jí)模型間的互操作和系統(tǒng)互聯(lián)等關(guān)鍵技術(shù)。

3.1軍用仿真系統(tǒng)形態(tài)與分布式系統(tǒng)架構(gòu)

軍用仿真系統(tǒng)形態(tài)可分為真實(shí)仿真、虛擬仿真和構(gòu)造仿真，簡(jiǎn)稱LVC（Live Virtual

Construc-tion），其中真實(shí)仿真（L）是作戰(zhàn)人員操作真實(shí)的裝備系統(tǒng)在逼真的訓(xùn)練環(huán)境中進(jìn)行仿真，如軍事演習(xí)；虛擬仿真（V）是作戰(zhàn)人員通過(guò)操作裝備模擬器進(jìn)行仿真，如人在回路的模擬訓(xùn)練；構(gòu)造仿真（C）是虛擬人操作虛擬裝備在虛擬環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練，如CGF系統(tǒng)。

在訓(xùn)練仿真領(lǐng)域，早期的仿真系統(tǒng)多為針對(duì)某裝備技能訓(xùn)練的模擬器系統(tǒng)。隨著軍事需求的發(fā)展，未來(lái)聯(lián)合作戰(zhàn)呈現(xiàn)出參戰(zhàn)力量多元、戰(zhàn)場(chǎng)空間多維和作戰(zhàn)行動(dòng)多樣等特點(diǎn)，因此產(chǎn)生出“LC”“VC”“LVC”等多種形態(tài)架構(gòu)的仿真系統(tǒng)以適應(yīng)訓(xùn)練的需要。如圖1所示，“LC”仿真系統(tǒng)形態(tài)架構(gòu)為真實(shí)仿真與構(gòu)造仿真相結(jié)合，如美軍在2016-201 8年度SLATE-ATD項(xiàng)目中，通過(guò)SLATE吊艙掛載到實(shí)裝飛機(jī)中實(shí)現(xiàn)虛擬兵力的注入，通過(guò)5G信號(hào)與虛擬兵力進(jìn)行互連互操作，驗(yàn)證了美軍現(xiàn)有戰(zhàn)斗機(jī)和模擬器加入LVC的能力，以評(píng)估SLATE對(duì)于空戰(zhàn)訓(xùn)練的技術(shù)可行性、作戰(zhàn)適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)承受能力[26]?！癡C”仿真系統(tǒng)形態(tài)架構(gòu)為虛擬仿真與構(gòu)造仿真相結(jié)合，如陸軍工程大學(xué)建設(shè)的旅級(jí)規(guī)模模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是典型的“VC”仿真系統(tǒng)形態(tài)?！癓VC”仿真系統(tǒng)形態(tài)架構(gòu)為真實(shí)仿真、虛擬仿真以及構(gòu)造仿真三者相結(jié)合，基于LVC架構(gòu)的仿真系統(tǒng)不受地理環(huán)境限制，能夠解決實(shí)裝訓(xùn)練中經(jīng)費(fèi)、地域、演習(xí)頻率等問(wèn)題。典型的應(yīng)用有美軍的“紅旗”軍演、“北方利刃”（Northern Edge）、“虛擬旗”（Virtual Flag）等。

3.2面向服務(wù)的構(gòu)造式仿真系統(tǒng)虛擬兵力對(duì)抗

傳統(tǒng)上，構(gòu)造式仿真應(yīng)用系統(tǒng)大多采用桌面軟件形式，與作戰(zhàn)指揮仿真系統(tǒng)、裝備論證仿真系統(tǒng)、仿真推演系統(tǒng)等關(guān)聯(lián)，開(kāi)展完整的作戰(zhàn)仿真過(guò)程，如OneSAF、VR-FORCES、XSIM等虛兵仿真平臺(tái)都采用這種形式。隨著面向服務(wù)、業(yè)務(wù)中臺(tái)等思想和技術(shù)的發(fā)展，基于微服務(wù)的形式和軟件治理體系，基于云計(jì)算、容器的虛兵服務(wù)系統(tǒng)是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（Service-Oriented Ar-chitecture，SOA）能夠有效提高仿真系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，降低系統(tǒng)集成難度，提高仿真資源的可重用性，文獻(xiàn)[27]中李伯虎團(tuán)隊(duì)首次提出了“仿真網(wǎng)格”，它是一種新型的分布協(xié)同仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于SOA思想將仿真資源服務(wù)化，形成了“云仿真”的雛形。文獻(xiàn)[28]基于“仿真網(wǎng)格”的研究成果，提出了一種基于云計(jì)算理念的網(wǎng)絡(luò)化建模與仿真平臺(tái)，即“云仿真”平臺(tái)，同時(shí)提出了“云仿真”模式，能夠?yàn)橛脩籼峁└鞣N建模與仿真服務(wù)，為后續(xù)研究打了基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[29]中針對(duì)SaaS（Software as a Serv-ice）存在的弊端，提出了一種IaaS（Infrastructureas a Service）模式的“云訓(xùn)練”，該模式采用“中心一終端”結(jié)構(gòu)，以桌面云技術(shù)為依托，為用戶提供基礎(chǔ)軟硬件資源等訓(xùn)練服務(wù)．為面向服務(wù)的虛兵服務(wù)系統(tǒng)提供了一種新思路。隨著微服務(wù)與容器等新技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，基于微服務(wù)的新型建模仿真架構(gòu)具備更強(qiáng)的仿真資源互操作性、可重用性與可組合性，是構(gòu)造式仿真系統(tǒng)未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。

3.3VC形態(tài)的仿真系統(tǒng)兵力成體系仿真

VC形態(tài)的仿真系統(tǒng)在兵力成體系仿真中通常采用分布式架構(gòu)，通過(guò)分布交互仿真技術(shù)將各虛擬仿真系統(tǒng)與構(gòu)造仿真系統(tǒng)互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)多態(tài)異構(gòu)系統(tǒng)間的互通、互聯(lián)與互操作。目前，分布交互仿真體系結(jié)構(gòu)主要有分布交互仿真技術(shù)體系（Dis-tributed Interactive Simulation，DIS）、建模與仿真高層體系（High Level Architecture，HLA）、試驗(yàn)與訓(xùn)練使能體系（Test and Training Enabling Ar-chitecture，TENA）以及多技術(shù)體系的混合體系。

DIS通過(guò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Protocol Data Unit，PDU）實(shí)現(xiàn)了不同模型間的信息交換，解決網(wǎng)絡(luò)仿真研究計(jì)劃中各平臺(tái)級(jí)對(duì)象在互聯(lián)互操作上出現(xiàn)的問(wèn)題。該體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但該結(jié)構(gòu)僅支持同類功能仿真應(yīng)用間的互聯(lián)互操作，存在交互不完備、適應(yīng)性較弱等缺陷。

基于DIS的缺陷，HLA為聯(lián)邦成員制定了標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象模型模板（Object

Model

Template，OMT），其聯(lián)邦成員間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口進(jìn)行互操作。HLA-OMT定義了聯(lián)邦對(duì)象模型（FederationObject Model，F(xiàn)OM）和成員對(duì)象模型（SimulationObject Model，SOM），采用聯(lián)邦執(zhí)行數(shù)據(jù)交換格式（Data interchange format，DIF）作為交換標(biāo)準(zhǔn)，為聯(lián)邦成員提供了公共的數(shù)據(jù)約定。隨后基于該公共對(duì)象模型存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)展出基礎(chǔ)對(duì)象模型（Base Object Model，BOM）和HLA EvolvedModular OMT技術(shù)，提高了仿真模型的重用性和互操作性，使得HLA實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用層和底層支撐環(huán)境的分離、仿真系統(tǒng)即插即用以及按需進(jìn)行聯(lián)邦的組合配置，但該體系不適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的硬實(shí)時(shí)應(yīng)用環(huán)境。

TENA是一種更加開(kāi)放的技術(shù)體系，主要應(yīng)用于裝備試驗(yàn)和訓(xùn)練領(lǐng)域等對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的硬實(shí)時(shí)應(yīng)用環(huán)境。該體系采用邏輯靶場(chǎng)對(duì)象模型（Logical Range Object Model，LROM）實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)之間的模型互操作。LROM使用統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML和TENA定義語(yǔ)言TDL對(duì)邏輯靶場(chǎng)的接口和協(xié)議進(jìn)行封裝，為靶場(chǎng)中的各種訓(xùn)練資源提供了公共的通信語(yǔ)言，提高了試驗(yàn)和訓(xùn)練領(lǐng)域資源的互操作性、重用性和可組合性。

多技術(shù)體系的混合體系結(jié)構(gòu)憑借其良好的擴(kuò)展性和靈活性已成為美軍構(gòu)建LVC訓(xùn)練環(huán)境的主要體系架構(gòu)，該體系架構(gòu)保持各系統(tǒng)中原有體系，通過(guò)公共對(duì)象模型和公共網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的互聯(lián)、互通與互操作。如美軍“MC2002”演習(xí)中所用到的JLVC聯(lián)邦環(huán)境使用了DIS、HLA、TE-NA等多種技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)跨地域、跨機(jī)構(gòu)模擬系統(tǒng)的互聯(lián)互操作。

3.4LVC形態(tài)仿真系統(tǒng)的孿生戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境構(gòu)建

隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化的加速發(fā)展，將數(shù)字孿生與虛擬兵力相結(jié)合，應(yīng)用于LVC仿真形態(tài)下的對(duì)抗式訓(xùn)練中，構(gòu)建基于LVC的孿生戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行紅藍(lán)對(duì)抗訓(xùn)練是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其仿真架構(gòu)如圖2所示。在該架構(gòu)中，CGF有兩種應(yīng)用形式，分別為CGF仿真平臺(tái)中的CGF實(shí)體和平臺(tái)級(jí)虛擬兵力系統(tǒng)，前者一方面起到兵力補(bǔ)足的作用，另一方面為平臺(tái)級(jí)虛擬兵力系統(tǒng)提供模型解算服務(wù)；后者提供兵力映射和裝備動(dòng)作展示等功能，作為半實(shí)物模擬器和實(shí)裝的孿生虛兵系統(tǒng)，在統(tǒng)一戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境服務(wù)器、統(tǒng)一時(shí)鐘服務(wù)器和狀態(tài)同步服務(wù)器支撐下，其裝備動(dòng)作狀態(tài)與半實(shí)物模擬器、實(shí)裝保持一致，能夠更好地展現(xiàn)對(duì)抗式訓(xùn)練過(guò)程。

4結(jié)論

對(duì)于CGF系統(tǒng)與虛兵仿真平臺(tái)方面，第一，各研究單位相對(duì)獨(dú)立，研發(fā)了各自的CGF系統(tǒng)，但由于無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各CGF系統(tǒng)間無(wú)法交互或重用，限制了CGF系統(tǒng)與仿真平臺(tái)的發(fā)展；第二，系統(tǒng)中模型精準(zhǔn)度不足，對(duì)模型的校核與驗(yàn)證不夠充分，尚不能應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)?；诖?，一方面針對(duì)虛兵仿真相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，如實(shí)體模型標(biāo)準(zhǔn)以及系統(tǒng)間交互協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等；另一方面應(yīng)整合現(xiàn)有資源，基于標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建領(lǐng)域內(nèi)通用CGF仿真平臺(tái)，平臺(tái)間能夠互聯(lián)互操作，最終用于實(shí)戰(zhàn)化推演。

對(duì)于虛兵模型建模方面，第一，平臺(tái)級(jí)實(shí)體物理模型構(gòu)建應(yīng)結(jié)合機(jī)、光、電、液等多學(xué)科多專業(yè)，確保模型的精準(zhǔn)度與可靠性。在保證模型精準(zhǔn)度與可靠性基礎(chǔ)上可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同，構(gòu)建滿足工程級(jí)、交戰(zhàn)級(jí)等需求的多分辨率模型。第二，當(dāng)前學(xué)者主要聚焦將機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于虛兵實(shí)體行為建模，以提高實(shí)體行為智能性，但對(duì)于作戰(zhàn)訓(xùn)練，單純的機(jī)器學(xué)習(xí)方法所構(gòu)建出的行為模型難以解釋，與作戰(zhàn)規(guī)則或真實(shí)作戰(zhàn)行為還有差距。采用多方法混合可較好地修正這個(gè)問(wèn)題，如將深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于行為樹(shù)等可解釋的建模方法，在遵循作戰(zhàn)規(guī)則基礎(chǔ)上對(duì)其缺陷進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建可解釋、貼合實(shí)際作戰(zhàn)的虛兵實(shí)體行為模型。第三，應(yīng)重視對(duì)虛兵模型的校核、驗(yàn)證與驗(yàn)收（VV＆A），以確保模型的正確性與可靠性。

在應(yīng)用方面，第一，將虛擬兵力仿真資源服務(wù)化，構(gòu)建基于云計(jì)算、容器的虛兵服務(wù)系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)仿真資源的可重用性與可組合性，同時(shí)滿足異地訓(xùn)練需求，是當(dāng)前研究的方向之一；第二，在多體系多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)背景下，將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于虛擬兵力仿真，構(gòu)建LVC形態(tài)的孿生戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，并將其應(yīng)用于作戰(zhàn)訓(xùn)練是虛擬兵力仿真應(yīng)用的另一個(gè)研究方向。