基于HLA的C3I全要素模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李琳琳,姚志成,李 釗,王淑平

(1.第二炮兵工程學(xué)院,陜西西安710025;2.第二炮兵駐石家莊軍事代表室,河北石家莊050000)

0 引言

體系作戰(zhàn)不同于傳統(tǒng)的平臺(tái)作戰(zhàn),體系作戰(zhàn)強(qiáng)調(diào)情報(bào)偵察、指揮控制、電子對(duì)抗、作戰(zhàn)部隊(duì)和武器平臺(tái)等全要素的網(wǎng)絡(luò)化互連[1]。體系作戰(zhàn)條件下的C3I系統(tǒng)模擬訓(xùn)練不同于傳統(tǒng)的通信裝備單裝或組網(wǎng)訓(xùn)練,其訓(xùn)練重點(diǎn)在于指揮、通信、情報(bào)、武器、對(duì)抗和保障等多要素平臺(tái)間的綜合集成訓(xùn)練,強(qiáng)調(diào)以“信息”為核心的協(xié)同訓(xùn)練,以信息的真實(shí)流動(dòng)訓(xùn)練指揮員和各級(jí)參戰(zhàn)單元對(duì)信息的掌控和運(yùn)用能力。

C3I模擬訓(xùn)練系統(tǒng)采用基于HLA的全要素一體化設(shè)計(jì)思想,實(shí)現(xiàn)了通信裝備的單裝、多裝、組網(wǎng)以及與指控、武器、情報(bào)系統(tǒng)的合成訓(xùn)練,訓(xùn)練中可通過(guò)人工干預(yù)或系統(tǒng)自動(dòng)加載的方式實(shí)現(xiàn)模擬通信對(duì)抗訓(xùn)練,為探索體系作戰(zhàn)條件下C3I系統(tǒng)的全要素合成訓(xùn)練方法提供了實(shí)現(xiàn)途徑。

1 系統(tǒng)功能與組成

1.1 系統(tǒng)功能

C3I模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是以通信與指控系統(tǒng)訓(xùn)練為中心,強(qiáng)調(diào)受訓(xùn)人員熟練運(yùn)用各種通信、指控裝備完成綜合通信組網(wǎng)和指揮流程訓(xùn)練,具備與情報(bào)偵察、火力計(jì)劃和武器平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口,通過(guò)獲取外部數(shù)據(jù),訓(xùn)練參訓(xùn)人員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息的動(dòng)態(tài)處置能力,掌握信息在各類(lèi)平臺(tái)間的真實(shí)流動(dòng)情況。模擬訓(xùn)練系統(tǒng)采用分階段訓(xùn)練方法,最終完成通信、指控、情報(bào)、武器和信息對(duì)抗等多要素的集成訓(xùn)練,具備裝備模擬訓(xùn)練、組網(wǎng)訓(xùn)練、對(duì)抗訓(xùn)練、訓(xùn)練評(píng)估和輔助學(xué)習(xí)等功能。

1.2 系統(tǒng)組成

C3I模擬訓(xùn)練系統(tǒng)由訓(xùn)練控制中心、數(shù)據(jù)管理中心、通信裝備單裝訓(xùn)練、多裝組合訓(xùn)練、通信網(wǎng)綜合組網(wǎng)訓(xùn)練、通信、指控系統(tǒng)合成訓(xùn)練、作戰(zhàn)指揮全要素閉環(huán)訓(xùn)練、信息對(duì)抗訓(xùn)練、訓(xùn)練效果評(píng)估、系統(tǒng)管理和輔助訓(xùn)練11個(gè)部分組成。

1.2.1 通信裝備單裝訓(xùn)練

通信裝備單裝訓(xùn)練的目的是使參訓(xùn)人員熟悉裝備操作使用的基本方法,訓(xùn)練通過(guò)模擬器材和虛擬設(shè)備面板2種方法完成單裝訓(xùn)練。模擬器材采用與實(shí)裝一致的設(shè)備外形和操作面板,通過(guò)單片機(jī)響應(yīng)、控制和存儲(chǔ)設(shè)備面板操作過(guò)程。虛擬設(shè)備面板采用計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬實(shí)裝操作面板,訓(xùn)練人員通過(guò)操作鼠標(biāo)、鍵盤(pán)完成設(shè)備的加電和參數(shù)設(shè)置等訓(xùn)練,虛擬設(shè)備可利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成多種通信設(shè)備的單裝訓(xùn)練任務(wù),多臺(tái)計(jì)算機(jī)可同時(shí)完成多人的單裝訓(xùn)練任務(wù),訓(xùn)練成本低,便于考核評(píng)估。

1.2.2 通信裝備多裝組合訓(xùn)練

通信信道的建立需要依賴(lài)多種不同的通信設(shè)備配合工作才能完成,通信裝備多裝組合訓(xùn)練主要用于完成一個(gè)指揮所內(nèi)部運(yùn)用多臺(tái)設(shè)備構(gòu)建通信信道的組合訓(xùn)練,如在交換設(shè)備上設(shè)置路由、在信道設(shè)備上選擇頻率和信道號(hào)等,最后利用呼叫功能驗(yàn)證信道建立是否正確。

1.2.3 通信網(wǎng)綜合組網(wǎng)訓(xùn)練

通信綜合組網(wǎng)訓(xùn)練重點(diǎn)完成運(yùn)用多種有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)不同通信節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)互通的訓(xùn)練,訓(xùn)練過(guò)程中要求參訓(xùn)人員熟悉裝備操作方法、主要戰(zhàn)技指標(biāo)、設(shè)備連接關(guān)系和組網(wǎng)協(xié)議、結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容,從而達(dá)到系統(tǒng)級(jí)綜合運(yùn)用的能力。

1.2.4 通信、指控系統(tǒng)合成訓(xùn)練

通信、指控系統(tǒng)合成訓(xùn)練主要用于完成由指控系統(tǒng)生成火力、行動(dòng)等作戰(zhàn)計(jì)劃,擬制指揮命令,整理情報(bào)以及各類(lèi)氣象、測(cè)繪等保障信息,利用通信系統(tǒng)完成上述信息傳遞和反饋的完整過(guò)程。參訓(xùn)人員通過(guò)完成通信與指控系統(tǒng)的合成訓(xùn)練,具備熟悉作戰(zhàn)指揮信息流程的能力。

1.2.5 作戰(zhàn)指揮全要素訓(xùn)練

作戰(zhàn)指揮全要素訓(xùn)練利用計(jì)算機(jī)模擬各類(lèi)傳感器的初級(jí)情報(bào)信息和上級(jí)友鄰指揮所的綜合/態(tài)勢(shì)信息,通過(guò)與武器平臺(tái)模擬器材或?qū)嵮b的接口連接,實(shí)現(xiàn)C3I系統(tǒng)與外部傳感器、武器平臺(tái)、氣象和測(cè)繪等保障單元的全要素閉環(huán)訓(xùn)練過(guò)程。

1.2.6 信息對(duì)抗訓(xùn)練

C3I系統(tǒng)信息對(duì)抗主要體現(xiàn)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的通信對(duì)抗和網(wǎng)絡(luò)密集條件下的網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗2個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗采用真實(shí)工具進(jìn)行攻防對(duì)抗,攻擊方根據(jù)控制中心生成的訓(xùn)練方案采取指定技術(shù)手段破壞防御方網(wǎng)絡(luò),或根據(jù)作戰(zhàn)想定提供的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和作戰(zhàn)意圖,自主選取攻擊手段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊。防御方根據(jù)攻擊方攻擊的具體情況,采取升級(jí)殺毒軟件和入侵檢測(cè)系統(tǒng)等方法保護(hù)己方網(wǎng)絡(luò)安全[5]。通信對(duì)抗模擬訓(xùn)練主要完成參訓(xùn)人員在特定電磁威脅環(huán)境下的通信抗干擾戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用能力的訓(xùn)練,包括通信組網(wǎng)、設(shè)備使用(如異常改頻、提高功率等)和各種通信抗干擾資源(如通信偵控站、干擾站)的組織運(yùn)用能力等。根據(jù)電磁環(huán)境參數(shù)設(shè)置,模擬真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下來(lái)自于不同電磁輻射源的電磁信號(hào)特征,確定不同電磁信號(hào)對(duì)防御方設(shè)備及系統(tǒng)的干擾模型,根據(jù)干擾模型自動(dòng)設(shè)置設(shè)備工作狀態(tài)。

1.2.7 訓(xùn)練控制中心

訓(xùn)練控制中心是整個(gè)C3I模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的核心,包括訓(xùn)練方案發(fā)布,作戰(zhàn)想定生成,訓(xùn)練條件、地理、氣象和電磁等環(huán)境參數(shù)設(shè)置,系統(tǒng)監(jiān)控和信息采集等功能。采用指定訓(xùn)練方案訓(xùn)練時(shí),參訓(xùn)人員根據(jù)訓(xùn)練控制中心發(fā)布的訓(xùn)練方案完成指定訓(xùn)練內(nèi)容,訓(xùn)練效果評(píng)估根據(jù)訓(xùn)練內(nèi)容逐項(xiàng)比較設(shè)備參數(shù)設(shè)置的正確性,給出量化評(píng)估結(jié)果。采用作戰(zhàn)想定訓(xùn)練時(shí),通過(guò)提供詳細(xì)作戰(zhàn)背景、作戰(zhàn)目標(biāo)和作戰(zhàn)流程,完成參訓(xùn)人員對(duì)具體戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下通信裝備綜合組網(wǎng)和抗干擾戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用等能力的合成訓(xùn)練,訓(xùn)練評(píng)估依據(jù)是通信與指控系統(tǒng)的連通能力和抗毀生存能力等。信息采集主要用于按照時(shí)間節(jié)拍動(dòng)態(tài)記錄每個(gè)參訓(xùn)終端的操作過(guò)程和參數(shù)設(shè)置,為訓(xùn)練評(píng)估提供評(píng)估信息。系統(tǒng)監(jiān)控提供對(duì)每個(gè)訓(xùn)練終端實(shí)時(shí)訓(xùn)練狀態(tài)的可視化顯示功能,包括設(shè)備面板操作狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)鏈路建立情況等。

1.2.8 數(shù)據(jù)管理中心

數(shù)據(jù)管理中心主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備參數(shù),組網(wǎng)方案,作戰(zhàn)想定,地理、氣象和電磁環(huán)境參數(shù)等原始數(shù)據(jù)的維護(hù)功能,數(shù)據(jù)中心同時(shí)具備系統(tǒng)監(jiān)控采集的動(dòng)態(tài)記錄的存儲(chǔ)功能,訓(xùn)練控制和評(píng)估模塊通過(guò)讀取上述數(shù)據(jù)完成方案的發(fā)布和考核評(píng)估過(guò)程。

1.2.9 訓(xùn)練效果評(píng)估中心

訓(xùn)練效果評(píng)估中心用于實(shí)現(xiàn)對(duì)參訓(xùn)人員訓(xùn)練效果的量化考核和專(zhuān)家評(píng)價(jià),包括靜態(tài)參數(shù)評(píng)估和綜合能力評(píng)估2個(gè)方面。靜態(tài)參數(shù)評(píng)估主要用于基于訓(xùn)練方案的操作流程和設(shè)備參數(shù)設(shè)置的量化評(píng)估。綜合能力評(píng)估主要用于基于作戰(zhàn)想定的系統(tǒng)連通能力和網(wǎng)絡(luò)可靠性的評(píng)估,即參訓(xùn)人員首先解決合理運(yùn)用各類(lèi)通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)指定戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的各節(jié)點(diǎn)間“聯(lián)得上”的問(wèn)題,其次根據(jù)參訓(xùn)人員的通信組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)和戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用能力評(píng)估其對(duì)通信系統(tǒng)“抗得住”問(wèn)題的處理能力,綜合能力評(píng)估一般采用量化考核和專(zhuān)家評(píng)價(jià)2種方式綜合評(píng)判參訓(xùn)人員的考核效果。

1.2.10 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要用于完成系統(tǒng)用戶(hù)注冊(cè)、登錄、權(quán)限分配和時(shí)鐘同步控制等功能。

1.2.11 輔助訓(xùn)練

輔助訓(xùn)練通過(guò)提供單裝設(shè)備操作手冊(cè)、常用通信組織方案、網(wǎng)絡(luò)攻防和通信對(duì)抗知識(shí)等幫助文檔,實(shí)現(xiàn)參訓(xùn)人員的自學(xué)習(xí)過(guò)程。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

為真實(shí)模擬C3I系統(tǒng)作戰(zhàn)指揮過(guò)程,模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中所涉及的指揮、情報(bào)、武器、電子對(duì)抗和保障平臺(tái)可能分散在多個(gè)地點(diǎn),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),節(jié)點(diǎn)間存在大量的信息交互。同時(shí)隨著新型武器平臺(tái)和保障要素的加入,模擬訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)能方便地實(shí)現(xiàn)新增成員的“即插即用”,使系統(tǒng)具有互操作性強(qiáng)、可重用性強(qiáng)和可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。為滿(mǎn)足上述要求,采用高層體系結(jié)構(gòu)(HLA)[2,3]的仿真技術(shù)框架來(lái)保證各種仿真應(yīng)用間的互連、互通和互操作性。

C3I模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中一般需要設(shè)置白、紅、藍(lán)三方分別擔(dān)任控制中心、防御方和攻擊方?？紤]到通信對(duì)抗條件下對(duì)地形、氣象和電磁環(huán)境的依賴(lài)性大于兵力因素,因此藍(lán)方作為攻擊方由訓(xùn)練控制中心扮演,訓(xùn)練時(shí)通過(guò)公布環(huán)境參數(shù),實(shí)施網(wǎng)絡(luò)攻擊和人工干預(yù)迫使紅方防御人員采取技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)手段實(shí)施防御。紅方聯(lián)邦成員按照作戰(zhàn)指揮編制進(jìn)行劃分,包括戰(zhàn)役集團(tuán)、基地指揮所、旅指揮所、營(yíng)指揮所、連指揮所和武器平臺(tái)。訓(xùn)練控制中心、訓(xùn)練評(píng)估中心和數(shù)據(jù)中心分別負(fù)責(zé)訓(xùn)練方案發(fā)布、信息采集,訓(xùn)練效果評(píng)估和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等工作。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。紅方聯(lián)邦成員可根據(jù)訓(xùn)練需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)增減,在不改變指控、通信系統(tǒng)核心訓(xùn)練模塊的基礎(chǔ)上,通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整武器平臺(tái)聯(lián)邦成員的屬性參數(shù),使系統(tǒng)適應(yīng)不同武器型號(hào)的作戰(zhàn)訓(xùn)練需要。

圖1 基于HLA的C3I模擬訓(xùn)練系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)運(yùn)行流程

C3I模擬訓(xùn)練系統(tǒng)按照單裝,多裝組合,通信、指控系統(tǒng)合成訓(xùn)練,綜合組網(wǎng),全要素訓(xùn)練和對(duì)抗訓(xùn)練6個(gè)階段開(kāi)展模擬訓(xùn)練,其中單裝、多裝組合訓(xùn)練的訓(xùn)練內(nèi)容主要集中在一個(gè)指揮所內(nèi)部,可由聯(lián)邦成員各自獨(dú)立完成訓(xùn)練任務(wù);通信、指控系統(tǒng)合成訓(xùn)練,綜合組網(wǎng)訓(xùn)練需要完成多個(gè)聯(lián)邦成員間的信息交互;全要素訓(xùn)練和對(duì)抗訓(xùn)練需要提供武器平臺(tái)接口,訓(xùn)練控制中心在下發(fā)訓(xùn)練方案或作戰(zhàn)想定時(shí),應(yīng)同時(shí)下發(fā)情報(bào)、地形、氣象和電磁環(huán)境等信息,參訓(xùn)人員根據(jù)上述信息合理選擇通信裝備,設(shè)計(jì)組網(wǎng)方案,采取戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)手段提高通信的可靠性。全要素條件下的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖2所示。

圖2 全要素條件下的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)運(yùn)行流程

4 結(jié)束語(yǔ)

C3I全要素模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是以各級(jí)指揮中心的指控、通信裝備訓(xùn)練為核心,充分考慮情報(bào)、武器平臺(tái)與指揮中心的信息交互以及地形、氣象和電磁環(huán)境對(duì)指揮通信系統(tǒng)的影響,通過(guò)開(kāi)展通信和網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗訓(xùn)練,增強(qiáng)參訓(xùn)人員應(yīng)對(duì)真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,靈活組織裝備運(yùn)用的實(shí)戰(zhàn)能力。系統(tǒng)采用基于HLA的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),具有良好的系統(tǒng)可擴(kuò)展性,為開(kāi)展多兵種聯(lián)合訓(xùn)練奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。模擬訓(xùn)練系統(tǒng)已應(yīng)用于對(duì)指控、通信專(zhuān)業(yè)指揮、技術(shù)軍官/號(hào)手的模擬訓(xùn)練,訓(xùn)練效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單裝備、單系統(tǒng)訓(xùn)練方法,使受訓(xùn)對(duì)象對(duì)C3I系統(tǒng)的信息動(dòng)態(tài)處置能力和對(duì)抗能力得到了提升。

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