陸航合同戰術訓練仿真系統設計與應用

趙 琳

(中國電子科學研究院綜電部，北京 100041)

陸航合同戰術訓練仿真系統設計與應用

趙 琳

(中國電子科學研究院綜電部，北京 100041)

提出了一套陸航指揮合同戰術訓練仿真系統構架，可支持陸軍師旅級指揮所和陸航團指揮員、參謀進行合同戰術訓練，并可接入陸航直升機模擬器訓練飛行員操作能力。通過典型作戰樣式描述，展示了該訓練系統的應用流程。

陸航指揮所;合同戰術訓練;仿真系統

陸航以軍用直升機等高技術裝備為主要作戰平臺，具有行動隱蔽、飛行高度靈活、作戰地域廣、機動性強、部署方便等特點和優勢，是信息化條件下陸軍合同作戰不可或缺的重要力量。陸航部隊可協同陸軍其他兵種作戰或單獨遂行戰斗任務，其參與的戰斗情況復雜，需要陸軍指揮人員根據各種任務、氣象、地形等條件和信息，作出及時有效的決策，快速完成陸航作戰指揮。

非作戰時，使用作戰指揮訓練仿真系統提升陸航指揮員合同作戰指揮能力，是一種較為有效的方法，但目前的訓練仿真系統多為訓練單兵操作能力的飛行模擬器，不支持陸航指揮員的戰術指揮訓練，為滿足陸航指揮參謀人員進行合同戰術訓練的需求，文中構建了一套陸航合同戰術訓練仿真系統，簡稱“陸航訓練系統”。

1 系統總體設計

陸航訓練系統的重點訓練對象是陸軍師旅指揮所、陸航團指揮所的指揮員和參謀，也可接入飛行模擬駕駛艙同時訓練陸航直升機飛行員。該系統訓練的任務和目的是提升陸航指揮人員合同作戰時的戰術決策及指揮能力，以及飛行員的作戰能力。

1.1 系統功能結構設計

設計系統功能時考慮了以下因素:

(1)訓練對象:陸軍師指揮所、陸航團的指揮員和參謀、陸航直升機駕駛員。

(2)陸軍合同作戰兵種:陸航兵、裝甲兵、炮兵、防空兵、工程兵等。

(3)戰術級訓練實體規模:師、旅、團、營、連、排、大隊等。

(4)仿真訓練功能特點:仿真運行控制、訓練回放和訓練結果評估等。

(5)其他因素:地形氣象、武器裝備、障礙設施等。

綜合上述因素，陸航訓練系統功能結構設計如圖1所示。

(1)指揮員訓練操作:直接面向指揮機構受訓學員的功能項，支持學員開展態勢標繪、情報綜合、信息共享、文書擬制、作戰指揮、文電收發、業務計算、輔助決策功能的訓練。

(2)飛行員訓練操作:面向受訓直升機飛行員的功能項，集成在飛行模擬器中，從視覺、聽覺、觸覺等感官角度仿真為飛行員構建逼真的駕駛環境［2］。

(3)模型模擬:提供陸航訓練系統對各類模型的模擬能力。實體模擬是對作戰部隊、指揮所、設施等的模擬，模型經過實例化能直接響應受訓人員的作戰指令;行動模擬是對作戰部隊行動的模擬，包括指揮、機動、進攻及保障等類型;氣象地形模擬重點從大氣、水文、氣象、高程、地貌等方面進行建模，以體現環境對作戰的影響。

(4)訓練評估:覆蓋從數據記錄、訓練情況回放到分析評估結果的全過程，實現了導演分析學員指揮能力、評判學員受訓情況的要求。

圖1 陸航訓練系統功能結構

1.2 系統架構設計

如圖2所示在功能結構設計的基礎上建立陸航訓練系統架構分3層，最底層是數據層、中層為服務層、頂層是應用層。

圖2 陸航訓練系統架構

(1)數據層。提供了陸航訓練系統所需的全部基礎數據，包括通用的地理信息類數據、前期的想定規劃類數據和用戶文電類數據、訓練過程中產生的態勢類和計劃類數據、與模型計算相關的模型類數據、訓練結束后支持評判分析的評估類數據。數據層為中間的服務層提供大量有效的數據支撐。

(2)服務層。提供了陸航訓練系統所需基礎功能和服務，包括通信服務、地圖服務、文電服務和模型服務，其中通信服務和地圖服務使用最廣。服務層是承上啟下的中間層，在底層數據支持的基礎上實現應用層所需的各項功能。

(3)應用層。提供了陸航訓練系統所需的各項應用功能，這些功能按照業務需求分類，通過友好的人機界面展現給使用者，支持指揮人員訓練使用。用戶可根據需要不斷擴展該應用層功能，并可在該層上增加業務層，來進一步細化陸航指揮的業務功能分類。

1.3 系統組成結構設計

基于陸航訓練系統的功能組成和系統總體架構設計情況，提出系統組成結構，如圖3所示。

陸航訓練系統設計為3個子系統，即導調控制和評估子系統、模型模擬子系統和多級訓練子系統。子系統外部的信息交互通過兩種方式實現:一是基于網絡通信服務，二是數據庫共享。各子系統內部通過網絡通信服務實現數據傳遞，與外部的數據交互統一通過服務器中轉處理，使子系統內部各席位對外透明。

(1)導調控制和評估子系統。該子系統支持想定規劃、訓練狀態控制、訓練過程干預、訓練結果評估等功能操作，由想定制作席、各類導演席、系統配置席和服務器組成。子系統所需的數據庫集成在導演服務器上，包括想定庫、裝備庫、態勢庫、文電庫和用戶信息庫。

該子系統與其它系統的關系。發送初始化、同步、運行、停止等命令，控制其它子系統的狀態;系統運行中收集處理模型模擬子系統上報的真實態勢，收集多級訓練子系統上報的情報、態勢、文電等信息，并根據作戰情況發送干預指令，控制模型模擬子系統實體模型的數量和狀態變化，達到調整學員訓練任務的目的。

圖3 陸航訓練組成結構

(2)模型模擬子系統。該子系統集中了所有模型的計算功能和信息交互功能，是陸航訓練系統的運算核心，提供了虛擬戰場的作戰實體模擬、作戰過程模擬和環境模擬的能力。

模擬作戰實體類型包括，陸軍師級指揮所和陸航團實體、陸軍合同戰術訓練各兵種部隊和裝備實體、工程設施等實體。

模擬作戰過程包括，指揮、機動、攻擊和保障等過程。指揮過程，模擬部隊編成編組關系調整變化的過程;機動過程，模擬部隊執行機動、跟進等行動情況;攻擊過程，模擬陸航執行對地突擊任務，地面陸軍各兵種執行攻擊、伏擊、防御等作戰過程;保障過程，模擬陸航執行空地情報偵查任務，地面陸軍各兵種執行工程修筑、后勤補給、道路運輸等作戰過程。

模擬的環境特性包括氣象環境和地理環境。氣象環境重點模擬了不同天氣特征下風力、能見度、濕度等指標的變化情況;地理環境，基于陸航作戰的特點，對地形地貌進行模擬。

該子系統與其他子系統的關系。加載導調控制和評估子系統的想定規劃數據，初始化各類模型實體;接收導調控制和評估子系統的導調控制命令，控制模型服務器的啟停;運行過程中，響應多級訓練子系統的指揮控制命令，執行作戰任務，反饋結果，同時向導調控制和評估子系統報告實體真實態勢信息。

(3)多級訓練子系統。該子系統直接面向受訓人員，以人機交互界面操作為主。多級訓練能夠支持陸軍師指揮所、陸航指揮所、陸航飛行多級別人員的訓練。受訓層次的設置可根據訓練任務、訓練對象的不同進行調整，一般以訓練陸航指揮員為主，需要訓練飛行員時接入飛行模擬艙，或由模型模擬子系統的直升機模型實體支持訓練。受訓指揮所的數量、受訓席位的數量，以及模擬艙的數據均可根據訓練的規模動態調整。受訓指揮所的服務器上部署了計劃庫和態勢庫，支持學員編制作戰文書、處理情報和態勢信息。

該子系統與其他子系統的關系。接收導調控制和評估子系統的想定規劃數據，初始化兵力編成、任務、已知情報等信息;向導調控制和評估子系統傳輸文電、上報計劃，接收導調指令;與模型模擬子系統中對應受訓指揮所、受訓飛行模擬器的模型實體交互狀態數據和指揮命令，從而獲取自身的狀態變化信息，并控制所屬兵力的行為動作。

1.4 關鍵技術

在陸航訓練系統的設計過程中引入了多項關鍵技術，合理應用這些技術對系統的成功構建至關重要。

(1)想定規劃技術。系統中想定規劃技術的特點是，提供想定數據分類編輯、存儲功能，以及人機界面操作圖上規劃功能，且能夠基于系統模型組件化的特點編輯和加載模型部件，進行實體類的組裝或拆分，在想定中實例化實體類，實現一次編輯多次使用。

(2)基于組建化的模型模擬技術。各模型實體類由以下組件類組裝形成:裝備類、環境類、認知類、毀傷類、編隊類。裝備類是對實體類的各功能組成部件進行模擬，分為平臺類、通信類、傳感器類、數據處理類、武器系統類和彈藥類，經過擴展可生成具體的裝備類型;行為認知類提供對實體消息、行為的模擬;毀傷類模擬了武器系統、彈藥的殺傷能力;編隊類可擴展生成地面編隊類和空中編隊類;環境類分為氣象類、地形類等。

(3)訓練系統架構技術。系統整體為分布式結構，各子系統內部多為集中式結構，子系統間的數據交互通過接入同一通信總線實現，子系統內部利用數據庫實現數據共享，并基于通信服務實現信息傳遞。多級訓練子系統由多個受訓單元組成，受訓單元內部按照C/S結構建立。受訓單元的服務器接入訓練系統的通信總線，處理、存儲內外傳輸的數據、完成各類復雜計算，客戶端受訓席位提供戰術指揮操作界面，提供編制文書、情報操作、態勢顯示、指令下達、戰術計算等業務領域功能。導調控制和評估子系統由一個單元組成，單元內部也為C/S結構。服務器負責對外交互完成數據存儲，客戶端導演席提供界面操作能力，完成想定制作、導調控制、訓練監控、分析評判等功能。

(4)通信網絡服務技術。陸航訓練系統的數據交互主要基于通信服務實現。通信網絡服務具備以下技術:無中心的網絡環境技術;可配置的虛擬網絡技術;跨平臺的信息傳遞技術。

2 系統應用案例

2.1 想定作戰背景設置

現以紅方地面部隊偵查并打擊藍方地面防御部隊為背景設置想定。紅方陸軍數字化師下設X個陸航團、X個裝甲合成旅，陸航團下設X個陸航大隊，陸航大隊所屬多架攻擊直升機和偵察直升機，裝甲合成旅下設X個裝甲營，X個地炮營，營由多個戰斗車輛突擊連、火炮連組成。藍方機步旅下設X個營，每個營由X個裝甲連組成。

紅方前期已知情報，在A地附近頻繁截獲某頻段通信信號，疑似敵方指揮機構所在地，在A地附近的B號公路上頻繁發現連或以上規模的裝甲車輛活動，疑似附近有一定規模的防御之敵。

上級任務，對A地區進行空地偵察，明確敵目標種類、規模和方位，組織火力殲滅該地之敵。

訓練目的，對陸軍師、陸航團指揮所指揮員和參謀的戰術指揮作戰能力進行訓練，同時訓練陸航飛行員的作戰能力。紅方將師指揮所、陸航團指揮所設為受訓單元，師指揮所配置指揮員席、情報參謀席、通信參謀席、作戰參謀席等，陸航團指揮所配置指揮員席、情報/通信參謀席、作戰參謀席，學員扮演各席位的角色參與訓練;藍方導演扮演藍方部隊最高指揮官，配合紅方進行對抗訓練。

2.2 系統應用流程和用戶操作

(1)空地偵察過程。基于陸航訓練系統，紅方師指揮所可獲取已知情報和上級任務要求，根據此信息，師指情報參謀使用作戰計劃功能制定包含偵察任務在內的戰斗保障計劃，并形成相關文書。按照自動化的業務處理流程，情報參謀提交文書，其指揮員完成文書簽署，上級機構完成文書批準，通過文電功能下發給所屬陸航團指揮所［1］。

陸航團指揮所收到計劃文書后，作戰參謀使用系統的作戰指揮功能、戰術計算功能、態勢標繪等功能計算、規劃出偵察航線，由指揮員確認批準后下達偵察命令，通過底層通信平臺發送給陸航大隊的偵察直升機模型或模型對應的模擬艙服務器，模型根據命令的航線設置情況飛行到指定地區上空偵察敵兵力和部署情況。

模擬艙服務器收到指揮所命令后，傳遞給指定的飛行模擬艙，受訓駕駛員根據收到的信息操作模擬艙設備，操作動作被轉換為控制直升機模型的指令，通過模擬艙服務器傳遞給模型模擬系統的直升機實體，控制實體執行偵察任務并反饋實體狀態。駕駛員在模擬飛行過程中，偵察發現敵方裝甲集群目標所在地，立刻通過模擬艙服務器上報陸航指揮所。

(2)對地突擊過程。陸航團指揮所指揮員將模型或模擬艙偵察到的目標信息通過態勢分發功能上報師指揮所，情報參謀使用情報綜合功能完成情報處理，師指揮所指揮員結合處理后的敵情信息，判斷該批目標為上級任務中A地之敵的防御部隊。師指揮所作戰參謀根據戰場態勢和上級任務，使用作戰計劃功能制定作戰計劃，計劃經批準后通過文電系統下發陸航團指揮所［1］。陸航團指揮所指揮員、作戰參謀接收計劃文書后，使用作戰指揮、態勢標繪等功能規劃任務航線，下達命令，指揮陸航大隊的武裝直升機模型或模擬艙執行對地突擊任務。

直升機駕駛員接收命令后配合地面紅方裝甲部隊模型按航路模擬產生飛行航線到達指定區域上空，模擬發射攻擊武器，摧毀部分藍方裝甲目標。紅方地面裝甲兵、炮兵部隊模型在師指揮所的指揮下，模擬徹底殲滅A地之敵。

(3)返航過程。紅方陸航直升機模型配合地面火炮部隊，完成打擊后，駕駛員通過底層通信平臺發送返航請求消息，陸航團指揮所指揮員發送返航命令，直升機編隊模型模擬按航路返回原機場的過程。完成著陸模擬后陸航團指揮所指揮員向師指揮所報告機場兵力、資源變化情況。

(4)訓練回放與評估。在訓練過程中各導演可實時監視戰場態勢，紅方導演對師制定的文書進行審批，藍方導演負責指揮藍方作戰兵力，評估導演在席位上選擇回放師指揮所、陸航團指揮所受訓席的操作記錄和態勢情況，分析評判學員指揮能力，使用評估軟件對各學員的訓練情況進行打分。

3 結束語

基于陸航訓練發展的需要，結合對訓練系統研究和開發的工作經驗，提出了陸航訓練系統建設的思路。文中從系統功能、系統構架、系統組成到技術運用，基本完成了訓練系統的整體設計思路的介紹。今后需要進一步研究我軍陸航作戰和訓練的需求，完善陸航訓練系統。

［1］王立強.數據鏈在陸航典型作戰樣式中的應用［J］.電訊技術，2004(6):18－20.

［2］胡曉峰，司光亞，吳林，等.戰爭模擬引論:下［M］.北京:國防大學出版社，2009.

［3］楊劍.UHF數據鏈重要性能參數確定方法［J］.電子科技，2010，23(8):107 －108，113.

［4］徐忠富，王國玉，陳琦，等.MDA概念和技術在仿真系統開發中的響應［J］.計算機仿真，2008(1):296－300.

Application and Design of an Army Aviation Combined Tactics Training Simulation System

ZHAO Lin
(Department of Integrated Electronics，China Academy of Electronics and Information Technology，Beijing 100041，China)

A simulation system framework of army aviation combined tactics training is proposed in this paper.This simulation system framework supports commanders and staff members of land army division headquarters and army aviation corps to develop combined tactics training.It can also be connected with the army aviation helicopter simulator to train airman's operation ability.Finally，by describing several battle modes，this training system application flow is shown.

army aviation command post;combined tactics training;simulation system

TP391.92;E251

A

1007－7820(2012)06－020－05

2012-03-25

趙琳(1979—)，女，工程師。研究方向:系統仿真。