作戰(zhàn)仿真想定描述語言及描述規(guī)范綜述

徐享忠，熊 君，王嘉銘

(1.陸軍裝甲兵學院演訓中心，北京100072；2.陸軍裝甲兵學院研究生大隊，北京100072)

1 引言

由于軍事問題的復雜性，往往都需要根據(jù)研究目的，由軍事人員擬制相應的軍事想定來限定邊界條件，以聚焦研究范圍。軍事想定描述層級及粒度受限，并不能直接用以驅(qū)動裝備體系對抗仿真進行初始化。仿真技術人員對軍事想定進行補充與細化，運用仿真想定編輯工具，生成仿真初始數(shù)據(jù)集，提供給裝備體系對抗仿真系統(tǒng)進行初始化。

軍事人員和仿真技術人員的知識背景各異，語言體系不同，在軍事問題的一致理解上往往存在障礙。仿真想定數(shù)據(jù)的準備、校核、管理和維護不直觀，非常繁瑣；在實際工作當中，經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏、重復或者不一致、錯誤等問題，技術人員不得不經(jīng)過多輪次校正才能保證仿真想定數(shù)據(jù)的質(zhì)量滿足要求。實際上，仿真想定數(shù)據(jù)準備與校核是一項串行(難以同步)、復雜(數(shù)據(jù)一致性差、易于出錯)、時間密集(持續(xù)幾個人月)的工作，某種程度上已經(jīng)成為裝備體系對抗仿真的瓶頸之一。出現(xiàn)這種局面的很重要的一個原因，是裝備體系對抗仿真想定數(shù)據(jù)的描述方法及內(nèi)容缺乏科學合理的規(guī)范的指導。

陸軍領導機構(gòu)成立以來，“軍委管總，軍種主建，戰(zhàn)區(qū)主戰(zhàn)”新型體制優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，陸軍院校、試驗訓練基地大力發(fā)展模擬仿真條件體系，模擬訓練條件、作戰(zhàn)實驗條件頂層規(guī)劃與建設力度不斷加大，裝備體系對抗仿真系統(tǒng)異地互聯(lián)成為常態(tài)。其中，LVC仿真[1](Live，Virtual，and Constructive Simulation)技術可以對類型不同、地理分布的試驗場、演習場進行綜合集成，實現(xiàn)異構(gòu)資源的互聯(lián)互通互操作，成為裝備體系對抗的重要手段。這就對裝備體系對抗仿真想定數(shù)據(jù)管理提出了新的要求。

為加快仿真想定數(shù)據(jù)準備速度，提高仿真想定數(shù)據(jù)質(zhì)量，并促進仿真想定數(shù)據(jù)重用，學術界已在仿真想定概念、基于定制數(shù)據(jù)格式的仿真初始化、仿真想定描述語言及應用、仿真想定描述規(guī)范等方面，開展了諸多相關研究。

2 仿真想定相關概念剖析

2.1 軍事想定

通常所說的“想定”是“軍事想定”。北約(NATO)研究報告、我軍軍語均給出了定義。

定義1(想定)[2]：是在與所關注事件相關的規(guī)定時間范圍內(nèi)，對設想(或?qū)嶋H)的地域、環(huán)境、手段、目標與事件的描述。(北約研究報告，2010年)

此外，北約《指揮控制評估最佳實踐規(guī)范》[3]研究報告給出了類似定義。

定義2(想定)[4]：是按照訓練課題對作戰(zhàn)雙方的企圖、態(tài)勢及作戰(zhàn)發(fā)展情況進行設想和假定的演習文書，分為基本想定和補充想定，是組織、誘導軍事演習和作業(yè)的基本文書。(我軍軍語，2011年)

可見，與我軍軍語給出的定義相比，北約的定義更加注重要素描述；共同點則是，軍事想定一般只向下描述一到二級。例如，戰(zhàn)略級想定的分辨率到集團軍、戰(zhàn)役級想定的分辨率到師(旅)、團，戰(zhàn)術級想定的分辨率到連、排。

2.2 仿真想定

顯然，軍事想定不能直接滿足仿真程序初始化的需求。仿真想定源于軍事想定，又是對軍事想定的補充與細化。在仿真想定的基礎上，著眼重用性，又派生出“仿真想定片段”“仿真想定變體”等概念。

定義3(仿真想定)[5]：是對軍事想定中某時刻各元素的態(tài)勢及行動方案的具體描述。這種描述傳遞的是“現(xiàn)實”(即真實的態(tài)勢信息，例如參與行動的那些兵力)和“感知現(xiàn)實”(即基于情報而被認為是真實的態(tài)勢信息)。

定義4(仿真想定)[6]：1.對(包含初始條件在內(nèi)的)訓練的描述。它是會話數(shù)據(jù)庫中與單位和平臺編配、配置及任務區(qū)分相關的那些數(shù)據(jù)。2.為達成訓練目標，而施加給受訓對象或系統(tǒng)的重要事件的條件與時間線的初始集合。

定義5(仿真想定)[7]：是根據(jù)仿真目的、基于相應領域知識如軍事概念模型對擬仿真系統(tǒng)運行過程的具體設定。

定義6(仿真想定)[8]：是在軍事想定的基礎上，經(jīng)過二次開發(fā)，提供仿真執(zhí)行所需要的軍事想定相關初始數(shù)據(jù)和作戰(zhàn)行動過程腳本。

2.3 仿真想定片段

定義7(仿真想定片段)[5]：是仿真想定當中那些自包含的部分。

“仿真想定片段”概念，有助于促進仿真想定的結(jié)構(gòu)化描述，以及對仿真想定的特定部分進行更加靈活的使用。但該定義以及其它定義[9-10]存在循環(huán)定義的情況，“仿真想定”與“仿真想定片段”之間的界限不夠清晰。仿真想定片段可被看作是仿真想定的小型、理想上是自包含的部分，思想是將仿真想定區(qū)分為可重用的部件，并按需進行靈活組合。因此，仿真想定片段不應包含特定地理位置或類似信息。

定義8(仿真想定片段)[11]：是特定集合實體的事件與行為的可重用、臨時有序集合。

2.4 仿真想定變體

出于仿真設計的需要，經(jīng)常要基于仿真想定的不同變體進行執(zhí)行與分析。這些變體由通過參數(shù)(如，裝備數(shù)量，飛行高度)調(diào)整而得到。

定義9(仿真想定變體)[11]：是指出于實驗設計的需要，對孤立的參數(shù)進行調(diào)整而得到的想定。

現(xiàn)代條件下，裝備體系對抗仿真系統(tǒng)當中往往同時存在構(gòu)造仿真、虛擬仿真和真實仿真等形態(tài)，而且，這些仿真在地理上可能是異地分布、遠程交互的。需要方便地進行相關想定模塊的分發(fā)，并保證不同仿真成員初始化條件的一致性。結(jié)合現(xiàn)代裝備體系對抗仿真系統(tǒng)的特點，并綜合上述有關仿真想定的定義，本文給出面向裝備體系對抗的仿真想定如下定義。

定義10(面向裝備體系對抗的仿真想定)：是在軍事想定補充與細化的基礎上，對各種形態(tài)仿真初始邊界條件所做的結(jié)構(gòu)化、形式化、參數(shù)化、模塊化描述，目的是增強仿真想定及其模塊的重用性，快速、高效、一致地滿足裝備體系對抗仿真系統(tǒng)初始化的需求。

3 基于定制數(shù)據(jù)格式的仿真初始化

作戰(zhàn)仿真都離不開仿真想定數(shù)據(jù)準備。加拿大eNGENUITY公司(原VPI公司)開發(fā)的軍事想定工具與生成環(huán)境(Scenario Toolkit and Generation Environment，STAGE)、美國MAK 公司開發(fā)的VR-Forces、美國Ternion公司開發(fā)的FLAMES、法國Virtual Sim公司開發(fā)的vsTASKER等貨架產(chǎn)品都提供了專用想定編輯工具。

傳統(tǒng)的仿真想定數(shù)據(jù)編輯不夠直觀，不便于在仿真初始化時就發(fā)現(xiàn)問題。作戰(zhàn)邊界條件的輸入及調(diào)整完善往往需經(jīng)過5-7個輪次才能趨于穩(wěn)定，這部分工作占用了仿真想定數(shù)據(jù)準備80%以上的時間[12]。例如，對于實際持續(xù)1個月的戰(zhàn)役級想定，美國蘭德公司的聯(lián)合一體化應急模型(Joint Integrated Contingency Model，JICM)僅需運行2-3分鐘，適合于探索性分析(Exploratory Analysis，EA)，仿真想定數(shù)據(jù)準備時間卻短則幾個月(在已有相近想定數(shù)據(jù)集基礎上修改)、長則半年(從頭開始準備)[13]。美軍聯(lián)合作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)JWARS[14]的情形與此類似。

美陸軍啟動了指揮控制與仿真初始化系統(tǒng)(Army C4I and Simulation Initialization System，ACSIS)項目，試圖大幅壓縮想定數(shù)據(jù)準備時間。美陸軍近戰(zhàn)戰(zhàn)術訓練(Close Combat Tactical Training，CCTT)項目的指揮官演練初始化工具集(Commanders Exercise Initialization Toolkit，CEIT)，采用微軟PowerPoint建立想定，包含演練涉及的編制、實體和戰(zhàn)術態(tài)勢圖。2004年，半自動兵力(One Semi-Automated Forces，OneSAF)項目提出在仿真程序內(nèi)部和仿真程序之間重復使用想定的想法，導致了軍事想定定義語言(Military Scenario Definition Language，MSDL)的產(chǎn)生[15]。2005 年仿真互操作標準化組織(Simulation Interoperability Standards Organization，SISO)成立MSDL研究小組，負責對想定格式和內(nèi)容進行規(guī)范[16]。

4 仿真想定描述語言及應用

學術界普遍采用可擴展標記語言(eXtensible Markup language，XML)作為仿真想定的載體，影響最大的當屬仿真互操作標準化組織(Simulation Interoperability Standards Organization，SISO)于2008年發(fā)布、于2015年再次確認的MSDL 1.0[5]，CAE、IABG、SAAB和MITRE等大公司正推動MSDL走向2.0。MSDL具有獨立于仿真系統(tǒng)的特性，實現(xiàn)了仿真想定與仿真系統(tǒng)間的松耦合，提高了仿真想定的可重用性。

在基于仿真想定描述語言的仿真初始化方面：MATREX[17](Modeling Architecture for Technology，Research，and Experimentation，用于技術、研究與試驗的建模架構(gòu))將MSDL用于確保聯(lián)邦成員初始化的一致性；將任務式指揮系統(tǒng)中的作戰(zhàn)序列，從全球力量管理數(shù)據(jù)倡議(Global Force Management Data initiative，GFMDI)[18]格式，以MSDL為數(shù)據(jù)交換格式，導入仿真系統(tǒng)進行初始化，實現(xiàn)初始數(shù)據(jù)的有效分享；北約建模與仿真組織(NATO Modeling and Simulation Group，NMSG)啟動了想定初始化與執(zhí)行(Scenario INitialization and EXecution，SINEX)項目，綜合運用聯(lián)合作戰(zhàn)管理語言(Coalition-Battle Management Language，C-BML)和軍事想定定義語言(MSDL)來解決仿真想定數(shù)據(jù)準備的難題[19]。

國內(nèi)學者則提出“仿真想定標記語言(Simulation Scenario Markup Language，SSML)”[20]、“想定標記描述語言(Scenario Description Markup Language，SDML)”[21]等基于XML的仿真想定標記語言，以及基于XML的海軍作戰(zhàn)仿真想定設計[22-23]、基于SysML的作戰(zhàn)計劃可視化建模[24]、基于Petri網(wǎng)的全覆蓋想定生成[25]等方法，并研究了分布式作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)想定開發(fā)執(zhí)行的步驟[26]、基于XML的想定可重用[27]、基于MSDL和C-BML的想定形式化描述[28]、基于Web本體語言(Web Ontology Language，OWL)的仿真想定本體構(gòu)建[29]等技術。

5 仿真想定描述規(guī)范

北約與美軍開發(fā)了聯(lián)合協(xié)調(diào)、指揮與控制信息交換數(shù)據(jù)模型(Joint Consultation，Command and Control Information Exchange Data Model，JC3IEDM)、指揮與控制信息交換數(shù)據(jù)模型(Command and Control Information Exchange Data Model，C2IEDM)、全球力量管理數(shù)據(jù)信息交換模型(Global Force Management Data Information Exchange Model，GFMIEDM)，為仿真想定數(shù)據(jù)的規(guī)范化描述奠定了數(shù)據(jù)模型基礎。

仿真互操作標準化組織(SISO)采用XML Schema技術，于2018年制訂了MSDL Schema[30]，包含參戰(zhàn)方、編制、作戰(zhàn)環(huán)境、軍事設施、透明圖、戰(zhàn)術圖層和非戰(zhàn)爭軍事行動(Military Operations Other Than War，MOOTW)等9大要素，遵循美軍條令條例、美國軍用標準、國家標準以及國際標準。相關條令條例是：野戰(zhàn)手冊FM 3-0 《作戰(zhàn)》、FM 5-0 《陸軍計劃制訂與命令生成》、FM 100-7 《決定性力量——戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)中的陸軍》和聯(lián)合出版物JP 1-02《美國國防部軍事及相關術語詞典》，軍用標準是：《聯(lián)合協(xié)調(diào)、指揮與控制信息交換數(shù)據(jù)模型(JC3IEDM)》、MIL-STD 2525B《通用戰(zhàn)術符號接口標準》、北約《陸上系統(tǒng)軍隊標號》，國家標準是：國家圖像與測繪局《數(shù)據(jù)、地球橢球體、網(wǎng)格與網(wǎng)格坐標系》，國際標準是：XML、BOM(Base Object Model，基礎對象模型)、ISO 8601-1:2000(《信息交換中的日期與時間表示》，已被ISO 8601-1:2019取代)、ISO 3166:1993《國家及所轄地區(qū)代碼》。

MSDL Schema的優(yōu)點主要是：①提供了仿真想定的一種規(guī)范化、結(jié)構(gòu)化、形式化的表達方法，可以為仿真想定描述提供指導；②架構(gòu)合理，具有良好的擴展性。MSDL Schema中的數(shù)據(jù)分為數(shù)據(jù)字典、簡單數(shù)據(jù)類型、復雜數(shù)據(jù)類型、公共屬性等不同層次，并運用“包含”機制，引入JC3IEDM的描述規(guī)范以及BOM的modelID元素，避免重復定義。MSDL Schema的不足主要是：①內(nèi)容非常龐雜，包含9個復雜數(shù)據(jù)類型和102個簡單數(shù)據(jù)類型，9大要素有待整合優(yōu)化，用戶不易理解與運用；②對部隊序列、裝備裝載、平臺狀態(tài)、單兵任務分配等有關內(nèi)容的描述也不夠完善；③缺乏具體的操作順序和步驟，實際操作難度較高。

國內(nèi)研究方面：GJB 7854-2012[31]規(guī)定了作戰(zhàn)仿真想定的組成要素及其描述要求，但沒有給出形式化描述以及要素的約束關系；GJB 7878-2012[32]著眼陸軍合同戰(zhàn)術訓練演習想定數(shù)據(jù)通用要求，提出了針對性、實用性、準確性、前瞻性等4個描述原則，規(guī)定了演習想定數(shù)據(jù)的內(nèi)容與描述要求，但主體內(nèi)容仍是非結(jié)構(gòu)化描述；GJB 9364-2018[33]采用XML規(guī)定了電子對抗作戰(zhàn)仿真想定數(shù)據(jù)交換格式，但要素內(nèi)容仍是數(shù)據(jù)庫格式。文獻[34]梳理了仿真想定生成的內(nèi)容抽取和表達的現(xiàn)狀，而未能提出仿真想定描述規(guī)范；文獻[35]給出了MSDL與C-BML相結(jié)合的復雜電磁環(huán)境想定描述通用規(guī)范，但缺乏有效性檢驗；文獻[36]對軍用仿真發(fā)展趨勢進行了展望，指出了MSDL與C-BML在促進仿真系統(tǒng)與指揮信息系統(tǒng)語義互操作方面的重要性。

6 結(jié)束語

已有研究主要存在如下局限性：①大多未提供仿真想定結(jié)構(gòu)化描述，或者提供的結(jié)構(gòu)化描述沒有突出作戰(zhàn)計劃等著點內(nèi)容。②大多未能提供仿真想定描述規(guī)范，或者提供的仿真想定描述規(guī)范過于復雜且不符合我國我軍實際。③對時間、坐標、空間位置等基本元素的描述不一致，不便于仿真程序統(tǒng)一處理。④對仿真想定元數(shù)據(jù)的描述不夠，對使用時間間隔(相對時間)來描述軍事行動重視不夠，不便于仿真想定重用。

針對面向裝備體系對抗的仿真中，仿真想定數(shù)據(jù)準備時間長、質(zhì)量不容易保證、缺乏重用機制等問題，下一步，將在已有研究基礎上，著重圍繞仿真想定數(shù)據(jù)體系構(gòu)成、仿真想定數(shù)據(jù)描述規(guī)范以及仿真想定數(shù)據(jù)管理機制展開相關研究。