王　媛，许　亮，赵科莉

(中国船舶工业系统工程研究院,北京　100094)



舰艇编队作战指挥训练模拟系统组织架构与运行技术

王媛，许亮，赵科莉

(中国船舶工业系统工程研究院,北京100094)

在对舰艇编队作战指挥训练需求分析和训练组织方法梳理的基础上,建立了舰艇编队作战指挥训练模拟系统的系统架构,提出了多层次导调控制技术、一致性训练态势生成分发技术、可扩展训练评估技术,并将其应用于某型编队作战指挥训练模拟系统中,初步验证了该项舰艇编队作战指挥训练模拟系统组织架构与运行技术的可行性。

作战指挥;训练模拟;组织架构;运行技术

基于模拟系统的大量训练,是提升各级指挥员作战指挥能力、加速舰艇编队战斗力生成的重要一环,研制具有针对性的训练模拟系统是关键。要研制具有针对性的作战指挥训练模拟系统,必须基于对作战指挥训练需求的深入了解,构建满足需求的系统组织架构,提出并解决能使系统良好运行所需的关键技术。

1　舰艇编队作战指挥训练需求

当前,世界主要国家海军都在不同程度地进行作战指挥训练模拟系统组织训练理论研究和实践探索。我军训练模拟系统的建设多停留在设备操作层面,战法研究又多基于纯仿真的试验系统且真实度难以保证,特别是在舰艇编队作战指挥训练方面较为薄弱。因此,明确舰艇编队作战指挥训练需求,是深入研究舰艇编队作战训练模拟系统组织架构与运行技术的基础,是作战指挥训练模拟系统研制和真正发挥作用的关键,是贯彻落实能打仗打胜仗精神的具体要求。

舰艇编队整体作战能力的生成,依赖于不同层级指挥员及操作人员的协调与配合。舰艇编队作战指挥训练模拟系统的主要训练对象,应定位在舰艇编队各层级指挥所人员,训练的主要目的应是提高各层级指挥人员的指挥谋略水平、协同作战能力以及对设备的熟练操作。为此,舰艇编队作战指挥训练包括三个层面的需求:1)练谋略:编队作战训练模拟系统,应满足提升编队各级指挥员谋略能力训练,支撑编队之间开展指挥对抗演练,为各级指挥员开展新作战概念和理念的探索创新提供平台,提高作战指挥研究创新的生动性；2)练指挥:编队作战训练模拟系统,应满足提高舰艇编队各级指挥员的作战指挥能力训练,支撑各级指挥所参谋人员开展参谋指挥技能训练,完成“指挥-虚拟作战-效果评估-改进指挥”的不断迭代升级,全面提高指挥技能；3)练操作:编队作战训练模拟系统,应满足提高舰艇编队各级设备操作人员对作战装备的操作使用熟悉程度训练,支撑各层次设备操作人员开展单设备模拟训练、编队协同模拟训练,提高对指控设备的操作使用技能。

2　系统组织架构建立

2.1系统组织架构建立的要求

基于对舰艇编队作战指挥训练需求的分析,系统组织架构的建立应满足以下要求。

1)仿真模型与数据全面真实可信

舰艇编队作战指挥涉及兵力种类繁多、指挥关系复杂、环境因素影响大,只有能够真实体现编队作战兵力、过程，以及环境的模型与数据,才能真正起到训练的作用。装备模型与数据,要能够真实体现编队、单艇、设备级、各类装备系统的真实情况,并能根据训练需求灵活聚合与解聚。行为模型与数据,要能够真实体现作战过程,包括各种兵力行动过程、基本战法运用、战法评判、交战结果评判等。环境模型与数据,要能够真实体现环境对装备的影响,包括战场环境固定设施、大气、海洋、电磁等。为了能够满足舰艇编队多层次的训练需求,训练模拟系统需要包含多种粒度仿真模型的配训环境,以利于配训环境与受训环境的灵活配置。为了保证训练的真实度,还必须对训练模拟系统的仿真模型和数据进行验证。

2)训练过程灵活可控

舰艇编队作战指挥训练模拟系统,是应用近似实战的仿真技术来模仿战场环境和各方兵力的作战行动。基于作战指挥训练模拟系统的训练,是通用应用拟制的作战想定、作战规则和作战理论,实现指挥员的作战指挥意图。系统对作战全过程进行描述、记录、分析和评估,其训练原理如图1所示。

图1　训练模拟系统原理示意图

为了能够全方位训练各级指挥所人员的作战指挥能力,需要训练模拟系统能够提供包括对海作战、对岸作战、对潜作战、对空作战以及综合作战等多种训练内容,需要灵活的想定设置功能、干预手段丰富的导演调理功能，以及可自由配置的数据采集和训练评估功能。

3)战训一致的作战指挥软硬件界面环境

为了训练设备操作熟练度,同时为了更真实地体现编队作战过程,需要构建与实际作战相一致的舰艇编队作战指挥界面环境,包括外形操控一致的硬件设备和界面显示运算流程一致的软件。

根据训练需求,舰艇编队作战指挥训练模拟系统,应满足不同组训方式和不同层级人员训练要求的软硬件界面环境。如满足单方训练和双方对抗训练要求,满足设备级、平台级、编队级的单级训练和多级联合训练等。因此,对系统的组织架构进行设计时,必需考虑不同层级的需求。图2所示是一种可行的层级结构。

2.2系统组织架构模式

基于舰艇编队作战指挥训练模拟系统的组织训练大致可分为三个阶段:训练筹备、训练推演和训练评估。系统输入为导演部的演练规则和作战行动原则、环境条件兵力等;训练过程中,红方和蓝方指挥员依据红蓝方兵力武器装备的特性、数量配置、态势等信息定下作战决心,由指挥机构制定作战计划,并转换成兵力、武器行动命令开展模拟训练;系统输出为依据兵力仿真,得出双方战损,显示对抗过程,评估对抗结果等。

图2　舰艇编队作战指挥模拟训练层级原理示意图

舰艇编队作战指挥训练模拟系统的组织架构,不仅要满足指挥训练需求和架构建立的要求,而且要与组织训练三阶段相适应。为此,本文确定舰艇编队作战指挥训练模拟系统主要包括如下五个分系统:用于想定设置和控制的导调控制分系统、提供作战指挥训练环境的受训分系统、提供虚拟兵力仿真的配训分系统、进行过程数据采集处理和辅助评估的训练评估分系统，以及提供系统集成协议交互服务的系统集成分系统。如图3所示，这五个分系统可以依据不同的受训人员和指挥所层级设置灵活可配置的受训分系统和与之协调的配训分系统以适应不同训练需求。

图3　舰艇编队作战指挥训练模拟系统组织架构示意图

针对谋略训练需求,受训分系统仅需舰艇编队级作战指挥环境参与训练,训练筹备阶段由导演部设置想定,训练推演阶段由受训舰艇编队指挥官进行作战决心和作战计划拟制,配训分系统据此配置相应的虚拟兵力和环境进行仿真推演,在此过程中可通过导演部随时干预推演过程,训练评估阶段进行谋略评估,同时还支持多作战方案的对比评估。

针对指挥训练需求,可根据受训人员的不同灵活配置受训环境,例如,需要开展编队级和平台级的协同指挥训练,受训分系统则需舰艇编队级作战指挥环境和配属平台级作战指挥环境参与训练,训练筹备阶段由导演部设置想定,训练推演阶段由受训舰艇编队指挥机构人员和配属平台指挥机构人员协同配合开展作战指挥训练,配训分系统据此配置相应的虚拟兵力和环境进行指挥命令响应,在此过程中可通过导演部随时干预训练过程,训练评估阶段进行指挥能力评估。

针对操作训练需求,可根据受训人员的不同灵活配置受训环境,类似练指挥的训练方式,训练评估阶段进行操作熟练度、准确度、灵敏度等方面的评估。

2.3系统软件体系结构

为满足不同层级、不同组合方式训练需求,舰艇编队作战指挥训练模拟系统的软件体系结构采用层次化结构,自下而上分为通用资源层、应用支撑层、功能构件层、应用系统层，如图4所示。

1)通用资源层是由构成训练模拟系统最通用、最基础的商用操作系统、网络系统软件、数据库等构成;

2)应用支撑层是为了实现应用软件的构件化设计,规范而高效的开发和集成系统,提供应用支撑服务软件;

3)功能构件层是直接面向应用,为训练提供导调、模拟兵力、模拟环境、评估等功能的软构件集合,是训练模拟系统的核心部分,这些软构件按照规定的标准提供公共应用程序接口,使各类构件可以独立升级、扩充和维护,不影响其他构件的功能使用;

4)应用系统层是按照训练任务的需要,在通用资源、应用支撑以及功能构件的支撑上,按需部署功能构件,形成满足要求的各应用子系统。

图4　系统软件体系结构图

3　系统运行关键技术

在舰艇编队作战指挥训练模拟系统运行过程中,导调控制、训练态势生成分发、训练评估都是系统运行流程的关键。只有确保训练内容的多层可控,才能提高训练丰富性;只有确保红蓝方及各级指挥所协调真实的训练信息,才能提高训练真实性;只有确保训练评估全面可信,才能真正提高训练效果。因此,本文提出了多层次导调控制/、一致性训练态势生成分发和可扩展训练评估技术三项关键技术。

3.1多层次导调控制技术

舰艇编队作战指挥训练模拟的导调控制技术,是指提供初始想定、协调参训人员和虚拟兵力、裁决作战行动、计划和临机等导演调理以推动训练向前发展。为了能够更好地模拟实时战场环境,形成动态战场态势,并以此构设训练条件,引导各层级参训机构和人员展开训练,这里提出的多层次导调控制技术,主要包括以下五个层面的导调控制:1)综合导演层控制,在全面直观态势呈现的基础上,进行态势图的动态调整、显示区域和显示内容的自由设定,使导调摆脱传统文书的束缚,通过直观的动态数据态势来表达导调意图,减少了传统文书导调中导调意图在文字加工和还原过程中的曲解和失真;2)训练进程层控制,包括作战时间控制、天文时间控制、仿真步长控制、训练重演控制、训练暂停和恢复控制等;3)编队层控制,包括兵力编成控制、兵力部署控制、兵力作战行为控制、战场环境控制等;4)平台层控制,包括兵力位置控制、兵力行动控制、兵力存活状态控制等;5)设备层控制,包括传感器和武器等设备状态控制、武器使用控制等。

3.2一致性训练态势生成分发技术

训练态势是指训练模拟系统中战场力量分布及战场环境的当前状态和发展变化趋势。一致性训练态势生成分发技术包括两个方面：一是合理划分模拟训练中的战场态势,二是确保训练态势的一致性。

态势生成是不同层次态势的综合体现,不同级别的战场态势提供的态势要素各不相同。例如导演部层次的训练态势生成侧重于整体、全局内容的体现,而编队级态势生成侧重于生成较为详细的战术态势信息用以实施指挥与控制,单平台或设备态势生成是为作战单元提供武器打击所需的态势信息。态势分发方面,在综合态势生成后需要统一及时地分发推送至不同部分,根据受训环境的不同,编队级、各兵力群级、平台级等不同指挥级别的指挥机构,对战场态势信息的需求有所不同,需按照兵力组织指挥和武器控制的需求,对各级训练态势信息需求进行分析和按需分发。

因此,舰艇编队作战指挥训练模拟系统的训练态势依据功能和层级不同可以划分为导演部态势、红方态势、蓝方态势,红蓝方态势又可细分为编队态势、各平台态势、各传感器探测态势。训练态势的一致性包括训练模拟系统中导演部态势和红蓝方态势与模拟的真实战场状态的相符程度,各层级训练态势信息与模拟的真实战场状态的相符程度,以及不同作战单元获得的共同关注作战区域态势信息的相符程度。

为实现训练态势信息的多源化采集、实时化传输、智能化处理、集约化融合和高效化分发,这里建立了以下功能单元形成一致性训练态势生成分发模块,为一致性训练态势生成分发提供支撑。

1)训练态势采集单元,包括敌方态势信息获取、己方信息获取、战场环境监测,全面准确采集态势信息。

2)训练态势传输单元,在横向上联通各军兵种态势信息系统,在纵向上联通作战力量各类感知手段、各级态势信息处理分系统和应用分系统,并利用大容量、高效率的传输信道,实现海量信息瞬时交互。

3)训练态势融合处理单元,为多源信息提供一致、开放和标准的处理环境,解决不同信息在时空状态和属性上的差异问题,并提供统一处理平台的配置管理工具,实现各类信息的分类存储和动态调阅,缩短访问的响应时间。

4)训练态势应用单元,基于统一的战场地理信息图形界面,通过标准化的图形、文字和符号等形式进行分层分类显示,具备图形显示聚合和解聚功能,按规定的权限和任务范围在恰当的时机为不同层次用户分发不同类别的态势信息,并对不同时段和不同区域内的战场态势变化规律进行智能化对比分析,满足不同层级、不同类型作战指挥和行动的需求。

3.3可扩展训练评估技术

训练评估技术是对受训人员作战指挥能力的评估与判断,通过评估,可以找出制约因素,给出改进措施,有效提高作战指挥能力。训练评估技术的主要功能包括评估数据的采集、存储和传输、评估指标的选择、评估指标权重的计算、评估结果的分析和评估结果的管理。

由于每次训练根据训练内容和训练侧重点的不同,评估分析方法也不同,如需评估操作、指挥、谋略等不同层面的训练效果,就需要采集不同数据和采用不同的计算方法以及相应的展示方式。因此这里提出一种可扩展训练评估技术,以数据模型、算法模型、展示模型、报告模板为评估模型组成元素,可自由配置形成针对性的评估结果,同时,为保证其扩展性,提供数据模型、算法模型、展示模型、报告模板的便捷扩展功能,以便开展不同层次不同方面的综合评估。可扩展训练评估技术中各模型模板主要功能如下:

1)数据模型,提供训练过程各种类型数据的采集处理功能并以数据模型的形式进行分类存储;

2)算法模型,提供基本的评估指标和计算方法设置功能并以算法模型的形式进行组合式使用;

3)展示模型,提供表格、柱形图、折线图、二维三维曲线等形式的评估结果展示功能并以展示模型的形式进行任意数据展示;

4)报告模板,提供评估报告生成功能以便在评估计算后直接生成对训练中不同层级人员的指挥决策、兵力行动、综合保障能力以及时效性等方面进行分析评估报告。

4　结束语

本文基于舰艇编队作战指挥模拟训练需求的分析,提出了训练模拟系统的组织架构,对系统运行关键技术进行了深入研究,形成了功能完善、组织顺畅、操作便捷的舰艇编队作战指挥训练模拟系统组织架构与运行技术,并成功运用到某型编队作战指挥系统训练模拟系统研制过程中,运用多层次导调控制技术和可扩展训练评估技术建设了包括导演态势生成分发、进程和导调监控管理、数据采集处理与评估功能的导调评估分系统,运用一致性训练态势生成分发技术建设了包括红蓝方兵力模拟和环境模拟的配训分系统,并建设了战训一致的各层级作战指挥受训环境分系统,该训练模拟系统已投入实际作战指挥训练中,获得了初步成效,验证了该项舰艇编队作战指挥训练模拟系统组织架构与运行技术的可行性。

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Organizational Structure and Operation Technique of OperationalCommand Training Simulation System of Warship Formation

WANG Yuan, XU Liang, ZHAO Ke-li

(China Shipbuilding Industry System Engineering Research Institute, Beijing 10094, China)

This paper analyses the requirement of the operational command training simulation system of warship formation, and summarizes the training organization methods. So it builds the organizational structure of operational command training simulation system of warship formation, and puts forward the multi level control technology, the consistent training situation generation and distribution technology, and the scalable training evaluation technique. These teconologies are applied to a operational command training simulation system of warship formation. The feasibility of the organizational structure and operation technique of operational command training simulation system of warship formation is proved.

operational command; training simulation; organizational structure; operation technique

1673-3819(2016)04-0084-05

2016-02-22

2016-03-13

王媛(1983-),女,河南沁阳人，硕士,高级工程师,研究方向为系统仿真。

许亮(1983-),男,硕士,工程师。

E925

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2016.04.018

赵科莉(1986-),女，硕士,工程师。