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【综述】作战模拟训练系统研究

2018-02-04  虎牙变大猫
引言

在信息化条件下,战场情况错综复杂,模拟训练目前受到世界各国军队的高度重视。原因就在于:一可模拟各种训练科目,包括高难度、危险性大的训练动作,使训练更加逼真;二可节省能源、弹药及训练经费,并能减少后勤补给工作;三可突破传统训练中的时间限制;四可突破传统空间的约束,把部署在不同地点、不同类型的军兵种部队连接在一起进行演练,提高训练的合成性及效益。模拟的方法可以让部队在逼真的战场环境中反复、节省、安全地训练各类作战行动,使他们在走向实兵实弹演习前就具备相当熟练的作战技能。通过模拟,美军甚至可以超前训练尚未装备的武器系统,为应付未来战争作准备。

一、模拟训练系统的功能组成

作战模拟训练系统主要由“导、控、裁、评、管”五类功能组成。

1) 导调功能

主要通过导演和调理的手段对演习或训练中的各环节进行控制,把预期的想定和训练中的临时事件作为导入情况,让受训人员判断或解决这些问题。完成作战训练管理、席位管理、导调干预、数据汇总等功能。

2) 指挥功能

模仿C4ISR系统,具有指挥、控制、通信、情报、侦察和监视功能,营造适应训练所需的指挥环境,供受训人员使用。在演习实施阶段,向指挥员下达干预命令、态势显示、情况报告、战场监视等功能。

3) 裁决功能

利用现代梳理分析手段,按照胜负裁判规则和成绩评定标准,对受训部队演训质量进行的评价和裁判。主要对“红、蓝”双方组织指挥与部队行动进行定量和定性分析。裁决方式以系统自动裁决为主、人工裁决为辅,内容包括对抗结果裁决和行动过程裁决。

4) 评估功能

根据训练要求或考核指标,对不同的训练科目、内容和对象,针对训练过程中反映出的组织和实施情况进行系统回顾和检讨讲评。通过效果评估,全面分析作战训练活动,准备掌握部队训练现状和整体作战能力水平,查找训练中的问题,分析出现的原因,制定针对性的改进措施。

5) 管理功能

管理主要包含系统模型、训练人员、训练考核指标等的管理。

诸军兵种各层次的作战训练模拟系统均是在以上5个基本功能的基础上建立,在进行诸军兵种联合作战训练时,通过运行支撑系统实现互联、互通和互操作,结构如 1所示。


1 联合作战模拟训练系统结构图

二、模拟训练系统的功能流程

作战模拟训练的核心流程是用“发布情况诱导-判断当前情况-进行相关处置-反馈操作结果-进行效果评估”的循环来描述,其中“发布情况诱导、反馈操作结果、进行效果评估”由组训者来完成,“判断当前情况、进行相关处置”由受训者来完成,作战模拟系统是辅助完成循环过程的信息系统,信息流程如 2所示。

作战模拟训练系统流程示意图

三、模拟训练系统的发展现状

美军将模拟训练分为:实验室模拟训练、虚拟现实模拟训练和网络化模拟训练。

1) 实验室模拟训练

作战实验室就是一个模拟训练场,通过运用以计算机技术为核心的现代模拟技术,对未来作战环境、作战行动、作战过程以及武器装备的运用等进行模拟,使受训人员受到近似实战的训练。

美军根据未来战争的需要,已经建立起30多个多种级别、多种类型的作战实验室。例如,用于训练国家和军队高级领导人员的战略级实验室,可利用计算机模拟技术模拟战争背景和战略环境;利用计算机模拟技术生成虚拟兵力,以代替实兵,演练大规模的战役作战行动的战役级实验室;用计算机技术模拟战斗态势和程序,演练各种战斗技能、战斗行动和战法的战术级实验窒;用计算机仿真器取代武器装备进行训练的技术实验室。这些作战实验室已经成为美军在和平时期进行重大模拟演习的场所,士兵可以在实验室内进行高度实战化的模拟训练,以提高在实战中的作战能力。

2) 虚拟现实模拟训练

虚拟现实模拟训练就是综合运用虚拟现实技术,在视觉、听觉、触觉等方面为受训人员生成一个极为逼真的未来战争虚拟环境,模拟未来战争可能发生的各种情况,为受训人员提供各种困境、危境、绝境等高危环境,提高受训人员处理各种高危和突发事件的能力。

美军于20世纪90年代就开始推广这种虚拟现实模拟训练方式,并广泛运用于各军、兵种的单兵训练、作战指挥训练、战役战术训练等各个层次的训练。2013年,美军在新墨西哥州的沙漠的演习中使用了新型模拟训练系统。能记录陆军训练任务的每一个环节,在指挥中心,几十台电脑运行模拟系统,能够在一个巨大屏幕上重新回放整个演习。现实和虚拟部队在回放中无缝对接,可以从任意角度观看任务进程。

3)网络化模拟训练

单一的模拟系统或模拟器只具备单一的训练功能,不能满足未来信息化战争、联合作战和系统对抗的需求。为有效解决这一问题,20世纪80年代,美军提出了分布式模拟的模拟训练概念,其实质就是运用计算机网络将分散于不同地点、相互独立的模拟系统或模拟器材联接起来,形成网络化模拟训练系统。

联合仿真系统训练:美军开发了一系列联合训练仿真系统用于部队日常训练,主要有:联合战区级仿真系统(JTLSS)、联合仿真系统(JSIMS)和战争综合演练场仿真系统(STOW)等。其中,美军利用STOW进行联网训练的代表是其进行的战马97/STOW”演习,此次演习,美军近9000个参演对象,在375000平方千米的虚拟环境中,通过网络将分布在美英两国的5个节点进行连接,进行了3次连续24小时的演练。STOW拥有战术想定快速生成功能,提供了与C4I系统相连的接口,在部队进行联网模拟训练的同时,可同时对战场指挥员进行训练。STOW同时集成了回放功能,便于组训单位对训练和演习的效果进行分析评估。

单兵训练:美军将电脑网络游戏和模拟仿真设备、虚拟现实技术相结合,相继开发出多种用于训练的军事电脑游戏,并从用于单兵训练的单机版军事电脑游戏发展到利用互联网技术实现多人甚至多部队异地同步进行的网络版军事电脑游戏,如《美国陆军》《全光谱战士》《使命召唤》等军事类网络游戏已逐渐成为其培养战士装备操作技能、提升战术素养和战场指挥能力的重要平台,也是美军训练转型计划的重要组成部分。

兵棋推演训练:兵棋推演训练可以让受训人员熟练联合作战指挥机制,借以实施快速反映作战能力及团队协同作战经验,演练特攻、联合封锁、联合防空及联合打击作战,改进敌军兵力观察与战术分析。将敌人具有的能力,都会纳入演习的想定中,并以敌人造成损害最大的角度,实施兵棋演练,寻求最佳应对方案。

20世纪80年代,美军开始采用计算机相关技术设计兵棋推演应用程序,随着计算机技术的发展,兵棋不再局限于只能对单一的作战模式或特定的战役进行推演,而能够将多种作战模式和行动集成到一个系统中,并通过软件生成不同的战斗地形,通过计算机强大的后台计算功能对推演过程进行裁决,减少了大量的人工裁决工作,使得兵棋的训练应用更加广泛。

国内目前的模拟训练系统主要在模拟训练支撑平台、战术级科目训练、战术级对抗训练、作战推演、单兵训练等方面。

模拟训练支撑平台有华如科技的战斗仿真平台、联合试验支撑平台,神州普惠的模拟训练一体化支撑平台,为模拟训练系统的开发提供一体化支撑平台整体解决方案,提供模拟训练系统的体系建模设计、分布式仿真通信、想定编辑、态势显示、综合评估等功能,支持多平台体系对抗及联合作战模拟训练的要求。

战术级的科目训练、对抗训练有华如科技的单舰模拟训练系统、电子对抗装备指挥推演系统,航天可供系统仿真科技公司的航空兵战术对抗模拟训练系统、战术级训练模拟器等;单兵训练主要有航天可供系统仿真科技公司的单兵训练模拟器,一种桌面模拟训练系统,有三维虚拟座舱、逼真的视景环境,辅助受训人员完成飞行训练。华如的沉浸式步兵班组训练系统,可模拟单兵(班组)的武器装备、作战行动、交战效果和典型训练场景,通过沉浸式虚拟现实设备支撑受训人员开展单兵战场环境适应性训练和班组战术协同对抗训练;作战推演有华如的陆军作战推演电子沙盘,能够进行战场沉浸式兵力可视化部署,想定自动生成,陆军作战方案的动态展示和仿真推演,为陆军部队作战指挥、辅助决策提供支持。

此外,虚拟现实训练模拟也是国内一个发展趋势,华如科技的VR飞行训练模拟器,将虚拟现实技术、军事仿真技术、运动平台结合起来,能够模拟简易的、全任务、战术级飞行训练,实现人机对抗、人人对抗。综合导调头盔,为训练导调员提供的集AR增强现实眼镜、军用4G通信和导调信息处理终端于一体的综合训练导调头盔。

相比较国外已有的一系列联合训练仿真系统,国内在联合作战的训练系统非常欠缺,是未来的一个重要的发展方向。

四、我军模拟训练系统建设启示

1)重视模拟关键技术的研究。

虚拟现实模拟系统可以在视觉、听觉和触觉等方面逼真地显现未来战争可能出现的各种情况。我军应广泛研究应用虚拟现实等先进的仿真技术和方法,并结合传统的模拟技术,使模拟系统的发展能跟上高新武器装备的发展,并使其尽快形成战斗力。

2)模拟内容从单项向协同作战和联合作战发展

利用模拟训练装备进行模拟训练是解决新时期我军一体化联合作战训练难题的有效途径,我军在发展单一武器装备模拟训练系统,单兵种部队作战模拟训练系统的基础上,应当大力发展网络练兵,积极组建模拟训练网络。

3)加大评估和反馈技术的研究力度

现有的模拟训练系统在反馈和评估功能方面还比较欠缺,增强这方面的研究是未来模拟训练系统开发的重要方向。

4)建立专门机构,提高我军模拟训练的整体水平

目前,我军对模拟训练器材和设备的研制与开发没有形成一套独立的体系,特别是在模拟训练软件的开发上大多依靠地方相关部门进行。因此,我们要尽快建立一个能够开发、管理、保障、维护模拟训练系统,负责部队模拟训练的专门机构。



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