海警艦艇勤務指揮仿真實驗設計

馮明奎, 楊玉峰, 孫 銳

(公安海警學院 電子技術系, 浙江 寧波 315801)

虛擬仿真技術探索與實踐

海警艦艇勤務指揮仿真實驗設計

馮明奎, 楊玉峰, 孫 銳

(公安海警學院 電子技術系, 浙江 寧波 315801)

依托海警艦艇勤務指揮仿真系統,設計、編制了海警艦艇勤務指揮仿真實驗訓練項目,對海警艦艇勤務指揮想定,以及實驗準備階段、實施階段和分析階段的內容作出說明。以想定在東海某海域根據執勤預案實施艦艇勤務指揮仿真訓練為例,通過綜合性教學實踐與訓練,培養學員的海警艦艇勤務指揮能力。實驗后對戰術指揮結果進行評估和檢驗,形成完整的海警艦艇勤務指揮訓練/實驗環節。

艦艇勤務指揮； 執勤預案； 仿真實驗

海警艦艇勤務指揮訓練是在完成航海技能、部隊訓練、海警艦艇執勤戰術、執法執勤指揮等專業知識與技能培養的基礎上,通過綜合性教學實踐與訓練,培養學員的海警艦艇勤務指揮能力。目前,世界各海軍強國在海警艦艇勤務指揮訓練方法和手段上更加重視計算機仿真技術的應用和研究。采用計算機仿真技術建立的海警艦艇勤務指揮仿真系統可滿足大批量人員的訓練需要,參訓人員的實際操作時間可不受限制、不用艦艇實裝進行操作訓練[1]。公安海警學院列裝的“海警艦艇戰術與指揮仿真實驗室”能夠完成海警艦艇指揮與技術專業單項技能訓練,滿足海警艦艇勤務指揮的課題訓練。本文以海警艦艇勤務指揮實戰需求為背景,研究了海警艦艇勤務指揮仿真實驗的設計與開發[2]。

1 海警艦艇勤務指揮仿真實驗

海警艦艇勤務指揮仿真實驗是海警艦艇勤務戰術教員和海警艦艇指揮干部協作,依托海警艦艇戰術與指揮仿真系統(實驗室),針對海警艦艇勤務指揮相關訓練課題及新海洋形勢下海警(勤務)戰法、訓法等問題,設定相關仿真訓練和研究的實驗條件,通過仿真模型獲取與分析實驗結果、評價訓練水平,為海警艦艇勤務指揮的研究與決策提供輔助支持的實踐教學活動。海警艦艇勤務指揮仿真實驗主要包括仿真訓練和戰術評估兩個基本功能。

1.1 海警艦艇勤務指揮仿真訓練

根據《海警艦艇訓練考核大綱》關于課題訓練項目的內容、要求和成績評定標準,教學人員(教員與海警艦艇干部)研究各層級項目的訓練評估模型和評價標準[3]。參訓學員根據教學計劃中規定的訓練科目或根據特殊需求選做訓練科目,明確海警艦艇勤務指揮決策目標、擬制模擬訓練執勤預案；根據擬定好的執勤預案,利用海警艦艇仿真系統設計、編制練習,學員按照執勤預案進行執勤模擬訓練。可通過顯示與打印設備得到艦艇執勤過程中的圖形與相關的數據,或進行實時、快速的再現與重放,分析訓練過程中出現的問題,修正執勤預案,培養學員海警艦艇勤務運籌、計劃、組織、指揮以及完成任務的綜合素質[4]。

1.2 海警艦艇勤務指揮戰術評估

隨著海洋安全形勢發展和我國海洋強國戰略的全面實施,中國海警局統一行使我國海上維權執法和行政執法(除國家海事局行使海上安全職責外)職責,對海洋主權與安全、海洋資源與開發、海洋經濟與秩序、海洋環境保護與防污染等各方面的海警艦艇執法執勤提出了更高的標準和要求。海警艦艇勤務在戰術思想、勤務指揮、執勤行動、執勤保障等方面也創新了戰術理論。

海警艦艇勤務指揮戰術評估是基于仿真系統進行實驗驗證,推進執勤戰術創新研究、檢驗戰法的可行性,為海警艦艇部隊修訂、完善執勤預案提供實踐依據。通過全方位、多層次地分析研究海警艦艇新的執勤戰術思想和執勤觀念、新的訓法和戰法,形成海警艦艇執勤戰術理論體系、訓練體系、評估體系,指導海警艦艇部隊的執勤、執法工作[5]。

2 海警艦艇勤務指揮仿真實驗的設計

2.1 明確海警艦艇勤務指揮想定

(1) 確定勤務指揮類型。海警艦艇履行維權、執法、服務、戰備任務時,主要的勤務指揮類型包括：為維護海上治安秩序的巡邏檢查勤務、在海上對可疑船舶進行觀察和監視的海上偵察勤務、海上待機勤務、在違法犯罪嫌疑船舶可能通過的海域對其進行攔截的海上堵截勤務、接控勤務、押解與監護勤務、護送勤務、驅逐與驅趕勤務、巡邏監管勤務、護航勤務、安全警衛勤務、海上搜救勤務等[6]。根據仿真實驗的目的,明確海警艦艇勤務指揮類型。

(2) 確定勤務指揮階段。根據確定的勤務指揮類型,海警艦艇勤務指揮過程可分為備勤階段、執法執勤階段、總結評估階段。

(3) 明確研究問題的關鍵內容。海警艦艇勤務指揮仿真實驗設計是對勤務仿真實驗的詳細構思,根據勤務指揮實驗的目的和要求,運用有關實驗原理預先設定實驗方法和實驗步驟[7],其中海警艦艇勤務戰術機動是仿真實驗的關鍵。

(4) 明確勤務指揮進程。通過對中國海警各類執勤任務的綜合分析與歸納總結,可以把一次完整的執勤任務——從受領任務到處理完畢的基本程序劃分為預先號令、航行搜索、制控、盤問檢查、押解、審查、立案、偵查移送或查破處理8個階段[8]。基于仿真技術的海警艦艇勤務指揮實驗可融合為航行至勤務戰術機動點與占領陣位、戰術機動、執法執勤3個階段。

2.2 實驗準備

(1) 艦艇模型確定。根據海警艦艇勤務指揮仿真實驗的內容,從系統的艦艇模型庫中選取海警艦艇模型和執法目標艦艇模型。如果沒有合適的艦艇模型,必須根據仿真實驗要求,基于3ds MAX構建艦艇3D模型,選擇相近艦艇運動數學模型,根據艦艇主尺度、船型系數、浮性參數、上層建筑結構與布置、螺旋槳參數、舵參數、航行試驗數據等修改艦艇運動數學模型的相關參數,使之水動力性能和艦艇操縱性能與實際艦艇有較高的相似度。艦艇操縱數學模型基本指標要求旋回圈直徑、沖程與實船測試(或經驗估算)結果的相對誤差在20%以內,艦艇靠、離碼頭時的操縱性能與同型艇的實船操縱性能相似。

(2) 根據確定的海警艦艇勤務指揮類型想定,利用已有的知識體系對明確的關鍵問題進行格式化描述,根據《海警艦艇訓練考核大綱》構建評估指標體系,確定勤務指揮實驗時的可變量與干擾量,并利用抽象變量關系建立實驗模型[9]。

(3) 海警艦艇執法執勤想定。該想定是一個面向海警艦艇指揮人員的想定,主要包含根據任務想定背景、雙方艦艇(海警艦艇和目標艦船)部署、執法執勤企圖、首長決心、行動目標、執法執勤目標詳細信息、主要執法執勤任務、主要執法執勤行動等。

(4) 設置仿真實驗。根據仿真實驗想定對執法執勤任務、執法執勤實體和勤務行動進行梳理,需要細化后輸入編輯系統,并從海圖庫中選取相應實驗海區的電子海圖,設置海警艦艇的艘數、實驗/訓練類型、記錄間隔、實驗海區自然環境、潮高、潮時、海流流速和流向、風速、風向。創建目標船,設置目標船的轉向點、修改目標船的類型、各轉向點間的航速等[10]。

2.3 實驗實施

(1) 個人勤務崗位與專業技術能力評估。結合個人崗位任職需求和實踐能力初步評估情況,根據《海警艦艇訓練考核大綱》個人訓練部分的考核內容與考核標準,選擇性地編輯海警艦艇共同科目、專業崗位適任與專業技術等級科目等個人訓練科目練習,輸入評估內容與標準。通過個人模擬海警艦艇崗位專業技能適任實驗,評估勤務崗位適任能力與崗位專業技術能力。

(2) 海警艦艇整體勤務指揮能力評估。在個人勤務崗位與專業技術能力評估合格的前提下,進入海警艦艇整體勤務指揮訓練與能力評估。根據《海警艦艇訓練考核大綱》要求,選取準備部署、航行組織、艦艇損管、戰救衛生、觀察通信、武器使用、綜合執法基礎等訓練模塊,編輯模擬訓練/實驗練習,輸入評估內容與考核標準。通過海警艦艇整體勤務指揮訓練/實驗,檢驗艦艇干部綜合勤務指揮能力。

2.4 實驗分析

為提高訓練/實驗分析的效率、客觀性和科學性,在海警艦艇勤務指揮仿真訓練系統中建立了各訓練科目的自動評估系統[11]。系統的評估子系統在模擬訓練過程中可實時、自動對模擬操作進行評估,并以圖形和數據兩種方式實時給出各海警艦艇勤務指揮訓練的評估結果,需要時可給出相應的警告提示。模擬訓練結束后,系統可利用記錄的各種數據自動對勤務指揮操作進行綜合分析。

基于科學的、經過實踐檢驗的海警勤務戰術而設置的海警勤務戰術理論應用型仿真實驗,通過分析、修正、完善,可用于實踐教學與部隊訓練；新形勢下創新的海警勤務戰術理論檢驗型仿真實驗[12]可進一步豐富海警艦艇戰術理論。

3 海警艦艇勤務指揮仿真訓練與評估

仿真訓練/實驗想定在東海某海域附近進行3艦艇仿真訓練。在模擬器實驗之前,每組成員都要根據教員給定的實驗項目制訂航次計劃,小組成員通過討論共同擬定方案,查找本航次所需要的航海圖書資料,并對執法執勤任務、執法執勤實體和勤務行動進行梳理并進行細化,對實際操作中可能出現的突發事件做好預案。

在實驗中,艦長的角色至關重要,他是海警艦艇勤務的團隊總指揮,在指揮中如有疏忽,團隊成員要及時提醒,體現出團隊意識。在仿真訓練中,教練員作為輔助角色,只需把每個戰位角色的反應記錄下來,用于訓練結束后進行總結。用2小時進行團隊實驗,用1小時進行總結座談,對各個戰位角色的優點和缺點作出總結。指導教員根據個人總結情況評分。

實驗后依據實驗的評估要素和評估標準對實驗效果進行檢驗。評估要素中包含任務分析與計劃、在指定水域實際操作、工作態度與情景意識。模擬實驗的實時情況可以通過調取教練員站的回放功能,對3艦艇2小時內的實驗細節進行軌跡回放,對照評估標準,給出客觀的成績。

圖1所示的是3艦艇實驗后的軌跡回放情況,其中1號艦進行拋錨實驗,2號艦進行舵機故障下的應急操縱實驗,3號艦進行人員落水應急操作仿真實驗。圖2為其中一艘艦艇的航向、舵角實時變化情況仿真,t、C、G分別代表該艦艇的航行時間、航向與實時舵角，通過分析該曲線可以實時掌握實驗人員的操縱行為,為實驗評估提供依據。

圖1 3艘艦艇仿真實驗軌跡圖

圖2 單艦艇航向、舵角實時變化仿真圖

4 結語

采用計算機仿真技術進行海警艦艇勤務指揮仿真訓練,能滿足大批人員訓練的需要。依托海警艦艇戰術與指揮仿真系統,通過綜合性教學實踐與訓練,可以培養學員的海警艦艇勤務指揮能力、提高海警維權執法的綜合操作能力。

References)

[1] 馮明奎,楊玉峰.海警艦艇綜合仿真訓練示范中心建設的思考[J].實驗技術與管理,2011,28(10):109-111.

[2] 楊玉峰,馮明奎.基于云模型的艦船綜合仿真系統效能評估[J].中國航海,2014,37(4):64-68.

[3] 郁文晉.海警艦艇統一訓練人才選拔模式的探討[J].公安海警學院學報,2015,14(3):16-18.

[4] 胡妍,黃永峰.作戰指揮自動化及其輔助決策技術研究[J].彈箭與制導學報,2012,32(1):179-181.

[5] 楊雪生,劉云杰,李夢汶.聯合作戰仿真實驗的設計與開發[J].系統仿真學報,2011,23(7):1522-1526.

[6] 劉章仁,高偉良,馮明奎.海警勤務手冊[M].北京:中國人民公安大學出版社,2013.

[7] 別曉峰,董艷,王劍飛.作戰仿真實驗設計的基本問題探討[J].軍事運籌與系統工程,2008,22(4):51-56.

[8] 劉章仁,高偉良.海警執勤[M].北京:海潮出版社,2011.

[9] 劉云飛.作戰仿真中的實驗設計方法研究[D].長沙:國防科學技術大學,2009.

[10] 楊玉峰.海警執法艦艇操縱仿真技能評價[J].公安海警學院學報,2012,11(3):4-6.

[11] 蔣效彬,任鴻翔,王德龍,等.航海模擬器的錨泊操縱自動評估系統[J].上海海事大學學報,2016,37(1):82-86.

[12] 胡劍文,常青,張岱,等.作戰仿真實驗設計與分析[M].北京:國防工業出版社,2010.

Design of simulation experiment based on tactical command training

Feng Mingkui, Yang Yufeng, Sun Rui

(Department of Electronic Technology,China Maritime Police Academy,Ningbo 315801,China)

The simulation experiment is on effective means and assessment for tactical command training and research of China coast guard vessel. According to the operational plan,a simulation training is done around the settled island of the East China Sea by designing practice scripts on the tactical command simulation system. The experiment proves that the integration of teaching and training can improve students’ tactical command capacity. Finally,the evaluation and test results for the training are scheduled to form a closed-loop simulation process.

tactical command； operational plan； simulation experiment

10.16791/j.cnki.sjg.2017.04.026

2016-10-09

全國教育科學規劃課題、教育部重點課題“以實戰需求為牽引的海警艦艇指揮實踐教學體系研究”(DIA150308)

馮明奎(1964—),男,浙江杭州,碩士,教授,海警艦艇仿真訓練中心主任,主要研究方向為海警艦艇指揮.

E-mail：Fmkjg@sohu.com

E072；G642.4

A

1002-4956(2017)4-0105-03