基于動(dòng)態(tài)想定的電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)研究

李曉星

(電子工程學(xué)院戰(zhàn)術(shù)系，安徽 合肥 230037)

傳統(tǒng)電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練以實(shí)裝演練為主，以圖上作業(yè)、沙盤推演等方式為輔進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練效費(fèi)比低，裝備損耗大，組訓(xùn)保障復(fù)雜。隨著建模與仿真技術(shù)飛速發(fā)展，研究者[1-8]普遍采用分布交互仿真技術(shù)進(jìn)行指揮模擬訓(xùn)練，裝備保障指揮員可依據(jù)想定作業(yè)，在虛擬作戰(zhàn)環(huán)境下進(jìn)行戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練，極大地提高了裝備保障訓(xùn)練質(zhì)量和效能，節(jié)約了訓(xùn)練資源。基于HLA的維修保障仿真系統(tǒng)，張建榮等[1]在分析固定聯(lián)邦劇情的條件下，研究了旅級(jí)維修保障系統(tǒng)的維修活動(dòng)；吳秀鵬等[2]分析了紅方指揮所、紅方裝備保障分隊(duì)與作戰(zhàn)陣地之間的指揮流程；彭英武等[3]研究了基于HLA的裝備保障仿真系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)；柏彥奇[4]闡述了聯(lián)邦式作戰(zhàn)仿真的構(gòu)想；劉彬等[5]闡述了裝備保障仿真軍事概念模型的主要內(nèi)容；舒華等[8]基于馬爾科夫理論，分析了裝備戰(zhàn)場搶修的評(píng)價(jià)方法。基于以上研究成果，本文闡述了動(dòng)態(tài)想定的生成機(jī)制，研究了電子對(duì)抗裝備戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練的基本形式，描述了基于動(dòng)態(tài)想定開展電子對(duì)抗裝備戰(zhàn)場搶修訓(xùn)練的一般過程。

1 電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修保障指揮

1.1 電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修保障指揮要素

電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修是戰(zhàn)時(shí)電子對(duì)抗裝備充分發(fā)揮作戰(zhàn)效能、電子對(duì)抗部隊(duì)順利完成作戰(zhàn)任務(wù)的重要保證，是戰(zhàn)時(shí)裝備保障的重要組成部分。相應(yīng)地，電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修保障指揮是電子對(duì)抗裝備保障指揮的重要組成部分。在紅藍(lán)集團(tuán)軍戰(zhàn)役對(duì)抗的情況下，電子對(duì)抗裝備保障力量依據(jù)電子對(duì)抗作戰(zhàn)力量的部署情況，經(jīng)常采用群隊(duì)式部署方式。通常電子對(duì)抗裝備保障指揮機(jī)構(gòu)以后方指揮所為指揮核心，把本級(jí)所屬的保障資源分為前進(jìn)保障群、基本保障群和機(jī)動(dòng)保障群。前進(jìn)保障群負(fù)責(zé)對(duì)前方戰(zhàn)斗群的伴隨保障，采用戰(zhàn)場搶修手段排除故障；機(jī)動(dòng)保障群負(fù)責(zé)支援維修和執(zhí)行臨時(shí)任務(wù)；基本保障群負(fù)責(zé)接取前進(jìn)保障群沒有能力維修的待修裝備。各保障群由維修保障分隊(duì)、器材保障分隊(duì)、運(yùn)輸分隊(duì)、防衛(wèi)分隊(duì)和彈藥保障分隊(duì)構(gòu)成。為了便于研究，將分散的運(yùn)輸分隊(duì)抽取出來作為一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)的單位處理。在作戰(zhàn)過程中，所有保障行動(dòng)由后方指揮所負(fù)責(zé)指揮，集團(tuán)軍電子對(duì)抗部隊(duì)、后方指揮所與保障群之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 指揮關(guān)系

后方指揮所、電子對(duì)抗各保障群、運(yùn)輸分隊(duì)分別設(shè)置保障指揮員，保障指揮員是整個(gè)戰(zhàn)場搶修過程中的核心決策人員，其綜合素質(zhì)的高低直接影響戰(zhàn)場搶修的效果和作戰(zhàn)的成敗。

1.2 電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修保障指揮流程

在設(shè)計(jì)電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)時(shí)，除了應(yīng)分析清楚戰(zhàn)場搶修的指揮要素之外，還必須理清戰(zhàn)場搶修的運(yùn)行機(jī)制和指揮流程。在文獻(xiàn)[2]的基礎(chǔ)上，本文分析了電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修保障指揮的一般過程。

1) 前進(jìn)保障群指揮員收到電子對(duì)抗部隊(duì)提出的修理請(qǐng)求，判斷戰(zhàn)損(故障)等級(jí)，如果是輕度或中度損傷，則前進(jìn)保障群進(jìn)行現(xiàn)場修理；如果是重度損傷，則前進(jìn)保障群沒有能力修理，轉(zhuǎn)4)；如果裝備報(bào)廢，則進(jìn)行拆并修理；如果前進(jìn)保障群各修理分隊(duì)都處于“忙”狀態(tài)，或需要補(bǔ)充物資器材，達(dá)到申請(qǐng)維修支援的條件，轉(zhuǎn)2)。

2) 前進(jìn)保障群指揮員向后方指揮所提出維修支援申請(qǐng)，后方指揮所指揮員判斷機(jī)動(dòng)保障群能否支援，轉(zhuǎn)3)。

3) 后方指揮所指揮員向機(jī)動(dòng)保障群指揮員下達(dá)維修支援指示，機(jī)動(dòng)保障群對(duì)前進(jìn)保障群實(shí)施維修支援，支援結(jié)束后返回。

4) 前進(jìn)保障群指揮員向后方指揮所提出戰(zhàn)損裝備后送修理申請(qǐng)，后方指揮所指揮員判斷基本保障群能否修理，轉(zhuǎn)5)。

5) 后方指揮所指揮員通知運(yùn)輸分隊(duì)運(yùn)輸故障裝備，同時(shí)通知基本保障群準(zhǔn)備接收故障裝備。

6) 運(yùn)輸分隊(duì)從前進(jìn)保障群接取故障裝備后，運(yùn)輸故障裝備到基本保障群，基本保障群修理故障裝備，修復(fù)后將修理情況上報(bào)到后方指揮所。

7) 后方指揮所通知運(yùn)輸分隊(duì)運(yùn)輸修竣裝備，運(yùn)輸分隊(duì)從基本保障群接取修竣裝備，將修俊裝備送回到作戰(zhàn)部隊(duì)。

8) 前方保障群器材不足，向后方指揮所提出維修器材申請(qǐng)，后方指揮所判斷基本保障群能否滿足申請(qǐng)，若能滿足，則向基本保障群下達(dá)器材補(bǔ)充指示；否則，判斷機(jī)動(dòng)保障群的器材能否滿足申請(qǐng)，若能滿足，則向機(jī)動(dòng)保障群下達(dá)器材補(bǔ)充指示。

9) 運(yùn)輸分隊(duì)從供應(yīng)單位接取器材，并運(yùn)送到前進(jìn)保障群。

1.3 保障群傷員救護(hù)流程

各保障群、運(yùn)輸分隊(duì)的人員是最基本、最重要的保障要素，若保障人員傷亡，將直接造成保障群保障力量減弱，戰(zhàn)場搶修能力下降，因此保障人員傷亡是訓(xùn)練系統(tǒng)必須考慮的要素之一。由于戰(zhàn)時(shí)傷病員救護(hù)屬于后勤保障的范疇，經(jīng)綜合衡量，系統(tǒng)考慮了傷病員救護(hù)的因素，但對(duì)救護(hù)過程進(jìn)行了如下簡化處理：

1) 各保障群、運(yùn)輸分隊(duì)接到保障人員傷亡報(bào)告后，立即向后方指揮所報(bào)告；

2) 后方指揮所指示運(yùn)輸分隊(duì)首先接收各保障群傷員，然后將傷員集中運(yùn)送至后方指揮所附近的戰(zhàn)地醫(yī)院進(jìn)行救治；

3) 運(yùn)輸分隊(duì)返回。

2 電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

通過對(duì)電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修保障指揮要素和流程的分析，電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)中應(yīng)包括戰(zhàn)場搶修保障指揮過程中的各要素，即基本保障群指揮席位、前進(jìn)保障群指揮席位、機(jī)動(dòng)保障群指揮席位、運(yùn)輸分隊(duì)指揮席位、后方指揮所指揮席位。初步構(gòu)建電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

其中，主控席是整個(gè)指揮訓(xùn)練過程的管理控制核心，主要負(fù)責(zé)控制訓(xùn)練的開始、結(jié)束，下達(dá)訓(xùn)練干預(yù)命令和進(jìn)行訓(xùn)練效果的評(píng)估。運(yùn)行支撐軟件HLA/RTI，在繼承和借鑒前人理論研究成果[3-6]的基礎(chǔ)上，在HLA框架下，建立組織、實(shí)施電子對(duì)抗裝備保障活動(dòng)的近實(shí)戰(zhàn)的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境，RTI是訓(xùn)練系統(tǒng)核心通信部件，訓(xùn)練系統(tǒng)所有席位都通過它實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互通和互操作。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要由數(shù)據(jù)庫模塊、模型庫模塊、想定庫模塊組成，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)據(jù)庫模塊包括訓(xùn)練所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、訓(xùn)練過程數(shù)據(jù)和訓(xùn)練評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)。其中：基礎(chǔ)庫主要存儲(chǔ)電子對(duì)抗部隊(duì)編成信息、維修人員信息、裝備信息、部件信息以及攜、運(yùn)行備件信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；過程庫主要存儲(chǔ)訓(xùn)練過程中依據(jù)想定作業(yè)保障群各級(jí)指揮員的指揮決策過程以及相應(yīng)的保障效果;結(jié)果庫用于存儲(chǔ)指揮訓(xùn)練最終的評(píng)估報(bào)告。

模型庫模塊是訓(xùn)練系統(tǒng)的算法核心部件，包括電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修全過程的裝備故障、裝備損傷、人員傷亡、維修任務(wù)、維修能力的計(jì)算方法[6]。其中：故障模型是電子對(duì)抗部隊(duì)在特定的作戰(zhàn)環(huán)境下，裝備的故障率、故障量、故障程度等重要參數(shù)的計(jì)算方法；損傷模型是電子對(duì)抗部隊(duì)在特定的作戰(zhàn)環(huán)境下，裝備的戰(zhàn)損率、戰(zhàn)損量、戰(zhàn)損程度等重要參數(shù)的計(jì)算方法；人員傷亡模型是在特定的作戰(zhàn)環(huán)境下，人員的傷亡率、傷亡量等參數(shù)的計(jì)算方法；維修任務(wù)量模型是在特定的作戰(zhàn)環(huán)境下，依據(jù)故障、戰(zhàn)損裝備的故障程度和數(shù)量，計(jì)算保障群維修任務(wù)量的方法；維修能力模型是在特定的作戰(zhàn)環(huán)境下，電子對(duì)抗保障群具備的戰(zhàn)場搶修能力的計(jì)算方法；訓(xùn)練評(píng)估模型是將各席位指揮員的指揮決策、保障效果與任務(wù)處理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合分析、比較、運(yùn)算，得出最終的評(píng)估結(jié)果。

想定庫模塊包括若干作戰(zhàn)想定作業(yè)，想定作業(yè)是開展保障指揮訓(xùn)練的基本依據(jù)。電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的每個(gè)想定作業(yè)包含靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)2部分，基本構(gòu)成如圖4所示。

圖4 想定作業(yè)組成

靜態(tài)數(shù)據(jù)包括作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)雙方集團(tuán)軍的兵力編成、電子對(duì)抗部隊(duì)的基本編成部署、電子對(duì)抗裝備的基本性能、電子對(duì)抗保障群的編成部署等想定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括根據(jù)想定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用模型庫的相關(guān)算法，得到的特定作戰(zhàn)環(huán)境下電子對(duì)抗裝備的戰(zhàn)損(故障)率、戰(zhàn)損(故障)程度、戰(zhàn)損(故障)量等保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)依據(jù)保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成的任務(wù)鏈表和任務(wù)處理標(biāo)準(zhǔn)。其中,任務(wù)鏈表是整個(gè)指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的“推進(jìn)器”，任務(wù)鏈表的節(jié)點(diǎn)包括3種數(shù)據(jù)類型，即裝備故障、裝備損傷、人員傷亡，以時(shí)間域?yàn)榛鶞?zhǔn)，依次排列。任務(wù)鏈表的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖5所示，其中:ti(i=1, 2, 3)為時(shí)間, 且t1

圖5 任務(wù)鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3 電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的基本功能包括想定生成、人工干預(yù)、態(tài)勢顯示、參謀業(yè)務(wù)訓(xùn)練、搶修指揮訓(xùn)練和訓(xùn)練評(píng)估。

3.1 想定生成

如上文所述，想定作業(yè)包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)2部分，其中靜態(tài)數(shù)據(jù)由系統(tǒng)管理員預(yù)先設(shè)定，而動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，依據(jù)想定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用模型庫的相關(guān)模型動(dòng)態(tài)生成的，其生成過程如圖6所示。

圖6 想定作業(yè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的生成

在訓(xùn)練系統(tǒng)初始化階段，以想定作業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，利用模型庫的相關(guān)模型，動(dòng)態(tài)生成想定作業(yè)的裝備戰(zhàn)損(故障)率、裝備戰(zhàn)損(故障)量、裝備戰(zhàn)損(故障)等級(jí)、人員傷亡率、人員傷亡量等動(dòng)態(tài)保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以想定作業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，利用打隨機(jī)數(shù)的方法[7]，動(dòng)態(tài)生成具體型號(hào)裝備的損傷(故障)情況，包括損傷(故障)時(shí)間、損傷(故障)裝備編號(hào)、損傷(故障)等級(jí)、損傷(故障)部件等；動(dòng)態(tài)生成人員傷亡情況，包括人員編號(hào)、人員傷亡時(shí)間；動(dòng)態(tài)生成各任務(wù)的處理標(biāo)準(zhǔn)，并把每一個(gè)任務(wù)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)類，按時(shí)間先后，依次生成任務(wù)鏈表和任務(wù)處理標(biāo)準(zhǔn)。任務(wù)鏈表將作為指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的推進(jìn)器，而任務(wù)處理標(biāo)準(zhǔn)將作為訓(xùn)練效果評(píng)估的依據(jù)。

3.2 人工干預(yù)

在系統(tǒng)初始化階段，指揮訓(xùn)練系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)生成想定作業(yè)中的任務(wù)鏈表，也可以在訓(xùn)練過程中對(duì)任務(wù)鏈表中的任務(wù)或任務(wù)信息進(jìn)行人為的修改、添加、刪除，從而大大增加了指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的針對(duì)性、靈活性和真實(shí)性。

3.3 態(tài)勢顯示

依據(jù)想定作業(yè)、各級(jí)保障指揮員的請(qǐng)示、命令、指示，各席位實(shí)時(shí)地顯示作戰(zhàn)態(tài)勢，具體包括紅藍(lán)雙方的兵力部署、裝備部署、裝備損傷、保障分隊(duì)機(jī)動(dòng)、戰(zhàn)場搶修、戰(zhàn)損(故障)裝備后撤等作戰(zhàn)、保障態(tài)勢，給受訓(xùn)者身臨其境的直觀感受，增加訓(xùn)練的真實(shí)性、趣味性。

3.4 參謀業(yè)務(wù)訓(xùn)練

指揮訓(xùn)練系統(tǒng)可以訓(xùn)練保障指揮員和參謀人員會(huì)寫、會(huì)畫、會(huì)傳、會(huì)記、會(huì)算、會(huì)讀等參謀業(yè)務(wù)技能，提高保障指揮員根據(jù)不同的作戰(zhàn)態(tài)勢，運(yùn)用縝密的分析判斷進(jìn)行組織、協(xié)調(diào)、謀劃保障行動(dòng)的能力。

3.5 戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練

指揮訓(xùn)練系統(tǒng)仿真模擬戰(zhàn)場環(huán)境，以想定作業(yè)為劇情腳本，按照電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮的一般程序開展訓(xùn)練，各保障群指揮席各司其職、協(xié)同配合，通過訓(xùn)練培養(yǎng)和提高各級(jí)保障指揮員分析判斷、指揮決策的能力，同時(shí)訓(xùn)練各級(jí)保障指揮員間的指揮協(xié)同能力。

3.6 訓(xùn)練評(píng)估

依據(jù)任務(wù)處理標(biāo)準(zhǔn)，利用評(píng)估模型[6]對(duì)各級(jí)指揮員在戰(zhàn)場搶修過程中的分析、判斷、決策以及最終的保障效能進(jìn)行綜合評(píng)估，進(jìn)而得出對(duì)各級(jí)保障指揮員及保障指揮體系的訓(xùn)練效果的評(píng)估結(jié)論。訓(xùn)練評(píng)估過程如圖7所示。

圖7 訓(xùn)練評(píng)估過程

4 訓(xùn)練流程

電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的運(yùn)行分為3個(gè)階段：系統(tǒng)初始化階段、訓(xùn)練階段和訓(xùn)練評(píng)估階段。

在系統(tǒng)初始化階段，由主控席位完成訓(xùn)練系統(tǒng)的初始化，內(nèi)容主要包括：選定想定作業(yè)、設(shè)置訓(xùn)練參數(shù)(作戰(zhàn)持續(xù)時(shí)間、作戰(zhàn)樣式)、系統(tǒng)自動(dòng)生成想定作業(yè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(任務(wù)鏈表、任務(wù)處理標(biāo)準(zhǔn))等。除主控席位外，其他所有席位均處于待機(jī)狀態(tài)。系統(tǒng)初始化階段各席位的執(zhí)行流程如圖8所示。

圖8 系統(tǒng)初始化階段各席位的執(zhí)行流程

在訓(xùn)練階段，主控席位從任務(wù)鏈表中依次讀取任務(wù)節(jié)點(diǎn)信息，作為當(dāng)前戰(zhàn)場搶修的具體任務(wù)，各保障指揮席按照戰(zhàn)場搶修的程序依次執(zhí)行。任務(wù)節(jié)點(diǎn)分為裝備故障、裝備戰(zhàn)損、人員傷亡3種類型，裝備故障和裝備戰(zhàn)損搶修任務(wù)的處置大體相同，各保障指揮席的運(yùn)行流程如圖9所示。

對(duì)于人員傷亡情況的處置，各席位的執(zhí)行流程如圖10所示。

在訓(xùn)練評(píng)估階段，由主控席位完成訓(xùn)練的評(píng)估，各席位的執(zhí)行流程如圖11所示。

5 結(jié)論

本文以戰(zhàn)役條件下電子對(duì)抗部隊(duì)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)為背景，分析了電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修分隊(duì)的基本編成和實(shí)施戰(zhàn)場搶修的一般過程，以HLA/RTI分布式仿真為技術(shù)基礎(chǔ)，提出了建立基于動(dòng)態(tài)想定作業(yè)的電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修指揮訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和構(gòu)建方法。在實(shí)戰(zhàn)條件下，影響和制約電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修的因素很多，如作戰(zhàn)部隊(duì)、保障群部署地域的環(huán)境特點(diǎn)、受敵襲擾程度、保障力量的分配方案等，都將直接影響保障指揮員的指揮決策，進(jìn)而影響最終的保障效能，在以后的工作中，將進(jìn)一步加強(qiáng)電子對(duì)抗戰(zhàn)場搶修模型、訓(xùn)練評(píng)估模型研究，不斷完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

圖9 裝備故障(戰(zhàn)損)搶修指揮訓(xùn)練流程

圖10 傷員救護(hù)指揮流程

圖11 訓(xùn)練評(píng)估流程

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