分布式海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)的設(shè)計(jì)

魏 東，李 偉，楊 斌

(海軍航空大學(xué)，山東 煙臺(tái) 264001)

0 引 言

虛擬現(xiàn)實(shí)具有直觀性、可控性和再現(xiàn)性的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于教育、醫(yī)療、建筑、商業(yè)、娛樂(lè)和軍事等領(lǐng)域。尤其在軍事領(lǐng)域，被廣泛應(yīng)用于院校教學(xué)、裝備使用和維護(hù)、軍事訓(xùn)練等各個(gè)方面，克服了軍事訓(xùn)練需要依托實(shí)際裝備、安全風(fēng)險(xiǎn)大、成本高、易受天氣影響等不利因素，取得了顯著的軍事和經(jīng)濟(jì)效益。例如，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛行模擬器，能夠使飛行員在虛擬設(shè)備上熟練掌握飛機(jī)的裝備使用、飛行流程和危及到飛行安全的特情判斷和處置方法；某型艦船燃?xì)鈸趿靼迥M訓(xùn)練系統(tǒng)使艦面操作人員熟練操作流程、裝備維護(hù)和排故訓(xùn)練；雷達(dá)、艦船、導(dǎo)彈等虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)都能夠有效減少使用實(shí)裝進(jìn)行訓(xùn)練的時(shí)間，提高軍事訓(xùn)練效益，對(duì)提升部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力有著極大的幫助。

但是，目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有能夠滿(mǎn)足進(jìn)行海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)訓(xùn)練的虛擬訓(xùn)練平臺(tái)，作戰(zhàn)人員和指揮人員只能依靠軍事演習(xí)或者實(shí)兵對(duì)抗獲取實(shí)際協(xié)同作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。而采用這種方式，軍事裝備損耗大，油料、彈藥等消耗量高，導(dǎo)致軍事訓(xùn)練成本高，組織多兵種協(xié)同作戰(zhàn)的次數(shù)也受到限制；同時(shí)受到場(chǎng)地地形、人員安全和演習(xí)規(guī)則等因素的限制，僅能由導(dǎo)演指揮部依據(jù)一定的規(guī)則對(duì)各武器裝備和作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)效果做出評(píng)估，并不能客觀公正地評(píng)判作戰(zhàn)效果，因此在一定程度上制約了協(xié)同作戰(zhàn)意識(shí)和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力的培養(yǎng)效果，也限制了協(xié)同作戰(zhàn)理論的研究和驗(yàn)證。因此，對(duì)構(gòu)建分布式海軍多兵種虛擬訓(xùn)練平臺(tái)進(jìn)行研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)的功能需求

現(xiàn)代海軍作戰(zhàn)是多兵種的協(xié)同作戰(zhàn)，具有軍兵種多元化、戰(zhàn)場(chǎng)空間多維化、作戰(zhàn)樣式多樣化、戰(zhàn)場(chǎng)信息共享化的特點(diǎn)。作戰(zhàn)兵種突破了過(guò)去單一兵種作戰(zhàn)樣式，涉及到艦船、潛艇、飛機(jī)、雷達(dá)、導(dǎo)彈、電子干擾、陸戰(zhàn)隊(duì)等多個(gè)兵種，武器裝備也需要多個(gè)甚至上百個(gè)作戰(zhàn)人員協(xié)同操縱，多兵種協(xié)同作戰(zhàn)必須在作戰(zhàn)目標(biāo)明確、行動(dòng)統(tǒng)一的原則下，各軍兵種作戰(zhàn)單元形成有效的作戰(zhàn)體系，才能夠充分發(fā)揮作戰(zhàn)單元的最大效能。因此，海軍多兵種聯(lián)合訓(xùn)練平臺(tái)需要在縱向上實(shí)現(xiàn)裝備使用模擬訓(xùn)練、兵種(分隊(duì))戰(zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練；橫向上實(shí)現(xiàn)多兵種協(xié)同戰(zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練和多兵種聯(lián)合戰(zhàn)役模擬訓(xùn)練4個(gè)功能。

1.1 武器裝備使用模擬訓(xùn)練

海軍現(xiàn)代武器多為大型裝備，除部分裝備(如飛行模擬器)只有1個(gè)作戰(zhàn)崗位外，大多數(shù)具備多個(gè)作戰(zhàn)崗位，因此武器裝備使用模擬訓(xùn)練以單機(jī)模擬器為基礎(chǔ)，用于武器操縱、維護(hù)、排故技能訓(xùn)練，并通過(guò)模擬器內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各個(gè)作戰(zhàn)崗位合成操作訓(xùn)練。單臺(tái)模擬器應(yīng)具有良好的沉浸感，設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要注重實(shí)體裝備的使用特性，其主要性能參數(shù)仿真要與實(shí)際裝備保持一致。

1.2 兵種(分隊(duì))戰(zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練

兵種(分隊(duì))戰(zhàn)術(shù)模擬器以多個(gè)武器裝備模擬訓(xùn)練單元為基礎(chǔ)，依托本地網(wǎng)絡(luò)聯(lián)為一體，用于作戰(zhàn)部隊(duì)內(nèi)部之間的戰(zhàn)術(shù)指揮、戰(zhàn)術(shù)協(xié)調(diào)、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用性訓(xùn)練或者新戰(zhàn)術(shù)、新戰(zhàn)法的驗(yàn)證和推廣、錘煉初級(jí)(分隊(duì))指揮人員和參謀人員的指揮作戰(zhàn)能力。訓(xùn)練時(shí)，可以分成“紅”“藍(lán)”雙方，緊貼實(shí)戰(zhàn)，設(shè)置實(shí)戰(zhàn)背景，進(jìn)行對(duì)抗性演練，也可以進(jìn)行單純的多個(gè)武器單元間的協(xié)同性戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。

1.3 多兵種合同戰(zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練

多兵種合同戰(zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練利用信息融合和實(shí)時(shí)交互，依托專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，將異地部署的各兵種(分隊(duì))戰(zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練有機(jī)地結(jié)合在一起，根據(jù)各部隊(duì)承擔(dān)的實(shí)際作戰(zhàn)任務(wù)，設(shè)置具有假想敵背景的訓(xùn)練課題為主要內(nèi)容，在“紅”“藍(lán)”指揮部指揮下，在指定假想作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)開(kāi)展實(shí)戰(zhàn)化的多兵種合同戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練，這種方式能夠有效增強(qiáng)作戰(zhàn)部隊(duì)之間、各軍兵種間協(xié)調(diào)作戰(zhàn)能力，鍛煉多兵種協(xié)同作戰(zhàn)指揮能力，錘煉初中級(jí)聯(lián)合指揮、參謀人員的指揮作戰(zhàn)能力，培養(yǎng)協(xié)同作戰(zhàn)的意識(shí)，查找、驗(yàn)證合同戰(zhàn)術(shù)中可能存在的問(wèn)題。

1.4 多兵種合同戰(zhàn)役模擬訓(xùn)練

多兵種合同戰(zhàn)役模擬訓(xùn)練以多兵種合同戰(zhàn)術(shù)模擬訓(xùn)練為依托，以戰(zhàn)役方向擔(dān)負(fù)的作戰(zhàn)任務(wù)為背景，在一定戰(zhàn)役地域內(nèi)以階段性作戰(zhàn)目標(biāo)為主要內(nèi)容，“紅”“藍(lán)”指揮各自所屬的多兵種部隊(duì)，開(kāi)展實(shí)戰(zhàn)化對(duì)抗性模擬演練，用于驗(yàn)證、完善想定作戰(zhàn)方案，同時(shí)錘煉中、高級(jí)指揮和參謀人員的指揮作戰(zhàn)能力，并為新軍事理論的驗(yàn)證和創(chuàng)新提供平臺(tái)。

2 海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)的設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

海軍多兵種虛擬訓(xùn)練平臺(tái)以分布在異地的武器(單兵)模擬器、指揮模擬訓(xùn)練器材為硬件基礎(chǔ)，通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)接入虛擬訓(xùn)練平臺(tái)，在控制軟件的調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)以虛擬作戰(zhàn)背景為訓(xùn)練環(huán)境的分布式協(xié)同作戰(zhàn)訓(xùn)練，完成武器(單兵)訓(xùn)練和兵種(分隊(duì))戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、合同戰(zhàn)術(shù)和合同戰(zhàn)役對(duì)抗模擬訓(xùn)練，系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 分布式海軍協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)的總體組成

2.2 多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練控制軟件

多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練控制軟件是核心應(yīng)用軟件，將分布在異地的各軍兵種仿真系統(tǒng)、模擬器和指揮控制系統(tǒng)組成一個(gè)完整的系統(tǒng)，圍繞訓(xùn)練背景任務(wù)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理、后勤評(píng)估、行為描述、毀傷評(píng)估、通信仿真和情報(bào)仿真等功能，并為模擬訓(xùn)練提供大規(guī)模、分布式、可靠穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

分布式海軍協(xié)同作戰(zhàn)虛擬平臺(tái)的模塊組成如圖2所示，除管理模塊外，每個(gè)模塊根據(jù)作戰(zhàn)實(shí)體類(lèi)別、功用、性能的不同由若干個(gè)模型組成。

圖2 分布式海軍協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)的主要模塊組成

2.2.1 管理模塊

管理模塊是虛擬訓(xùn)練平臺(tái)的任務(wù)設(shè)定模塊，用于視景生成和控制、實(shí)體接入、數(shù)據(jù)管理等，同時(shí)兼顧常規(guī)的導(dǎo)演部功能，負(fù)責(zé)虛擬訓(xùn)練背景的設(shè)置、演練規(guī)劃、兵力規(guī)模設(shè)置和戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)控。

2.2.2 后勤模塊

后勤模塊根據(jù)演練雙方提供的保障模式、方案和常規(guī)保障數(shù)據(jù)，利用聯(lián)合部署保障模型、運(yùn)輸模型、維修保障模型進(jìn)行解算，對(duì)在合同戰(zhàn)術(shù)模擬演練和多兵種聯(lián)合戰(zhàn)役模擬演練模式下的作戰(zhàn)保障能力進(jìn)行評(píng)估，以決定雙方兵力出動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間、連續(xù)作戰(zhàn)能力、戰(zhàn)損兵力補(bǔ)充能力。

2.2.3 行為模塊

行為模塊通過(guò)對(duì)武器(人員)實(shí)體行為、戰(zhàn)術(shù)行為建模，將人員自身行動(dòng)或?qū)ξ淦鞯牟倏v轉(zhuǎn)化為對(duì)平臺(tái)中的武器(人員)實(shí)體行為，對(duì)武器(人員)實(shí)體的單體行動(dòng)、戰(zhàn)術(shù)行為進(jìn)行模擬。

2.2.4 毀傷模塊

毀傷模塊根據(jù)攻擊時(shí)機(jī)、武器類(lèi)別、武器性能、被攻擊方的規(guī)避動(dòng)作、電磁干擾等因素，依據(jù)對(duì)應(yīng)的武器模型判別攻擊行為是否有效，并確定被攻擊方的毀傷程度。

2.2.5 通信和情報(bào)模塊

通信模塊利用通信裝備模型、自動(dòng)化指揮系統(tǒng)模型、數(shù)據(jù)鏈模型，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的指揮體系通信保障能力、設(shè)備通信和抗干擾能力進(jìn)行仿真。

情報(bào)模塊仿真依據(jù)雙方武器單元實(shí)體的類(lèi)型、位置、高度、戰(zhàn)術(shù)行為、干擾方式、抗干擾方式等信息，利用雷達(dá)、聲吶、海軍航空兵偵察監(jiān)視虛擬環(huán)境、無(wú)人機(jī)情報(bào)監(jiān)視偵察仿真環(huán)境和電磁干擾等模型對(duì)偵察單元獲取、處理情報(bào)的能力進(jìn)行仿真，以獲取戰(zhàn)場(chǎng)信息并匯總處理，形成接入實(shí)體從而對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行感知。

2.3 服務(wù)器分類(lèi)

服務(wù)器包括動(dòng)態(tài)虛擬服務(wù)器、靜態(tài)虛擬服務(wù)器、客觀態(tài)勢(shì)服務(wù)器和指揮態(tài)勢(shì)虛擬服務(wù)器。動(dòng)態(tài)虛擬服務(wù)器負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)虛擬現(xiàn)實(shí)任務(wù)和動(dòng)態(tài)虛擬數(shù)據(jù)管理；靜態(tài)虛擬服務(wù)器負(fù)責(zé)靜態(tài)虛擬現(xiàn)實(shí)任務(wù)和靜態(tài)虛擬數(shù)據(jù)管理；客觀態(tài)勢(shì)服務(wù)器用于存儲(chǔ)“紅”“藍(lán)”雙方真實(shí)的兵力部署、軍事調(diào)動(dòng)和兵力位置等不包含電子干擾、戰(zhàn)術(shù)(戰(zhàn)略)欺騙等在內(nèi)的真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息；指揮態(tài)勢(shì)服務(wù)器用于記錄“紅”“藍(lán)”通過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)技術(shù)偵察、戰(zhàn)斗得到的主觀戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和指揮作戰(zhàn)信息，這兩種信息可作為合同作戰(zhàn)訓(xùn)練的回放和講評(píng)。

2.4 作戰(zhàn)實(shí)體和指揮部實(shí)體

作戰(zhàn)實(shí)體是可接入虛擬訓(xùn)練平臺(tái)分布在異地的單機(jī)模擬器或戰(zhàn)斗人員。指揮實(shí)體根據(jù)部隊(duì)編制和分布而設(shè)置，可分為合同戰(zhàn)術(shù)指揮部實(shí)體和聯(lián)合戰(zhàn)役模擬指揮部實(shí)體，兩者的區(qū)別在于指揮權(quán)限和獲得的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息不同，其中戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息的獲得取決于指揮權(quán)限。

在組織模擬訓(xùn)練時(shí)，依據(jù)模擬訓(xùn)練的規(guī)模層次和指揮部實(shí)體在模擬訓(xùn)練中承擔(dān)的指揮任務(wù)，確定指揮部的類(lèi)別并設(shè)置指揮部的權(quán)限級(jí)別，以獲得不同的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息和指揮權(quán)限。在協(xié)同作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練中，指揮權(quán)限會(huì)出現(xiàn)移交或轉(zhuǎn)移的情況，例如負(fù)責(zé)指揮的武器單元被擊毀或原指揮部實(shí)體失去指揮能力時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則或演練信息進(jìn)行權(quán)限移交，但是獲得指揮權(quán)限的實(shí)體所獲得的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息會(huì)根據(jù)聯(lián)合演練實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

3 構(gòu)建分布式海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)訓(xùn)練平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)分析

海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)的實(shí)質(zhì)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建模擬訓(xùn)練器，通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在異地的單機(jī)模擬器整合為多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬平臺(tái)。在構(gòu)建平臺(tái)時(shí)，除保證時(shí)間同步、數(shù)據(jù)安全和負(fù)載平衡外，還需要從數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)接口、作戰(zhàn)效果評(píng)估和視景更新等方面進(jìn)行深層次的技術(shù)需求分析。

3.1 數(shù)據(jù)分類(lèi)和數(shù)據(jù)接口

在進(jìn)行多兵種戰(zhàn)術(shù)合同和多兵種聯(lián)合戰(zhàn)役模擬訓(xùn)練時(shí)，由于進(jìn)入平臺(tái)的實(shí)體較多且類(lèi)型不一，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)瞬息萬(wàn)變，平臺(tái)需要從各實(shí)體產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)中篩選出有效數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)不同類(lèi)型實(shí)體和任務(wù)運(yùn)行。但是平臺(tái)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的特征，即數(shù)據(jù)規(guī)模大，數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速度快，數(shù)據(jù)的種類(lèi)和來(lái)源呈現(xiàn)多樣性，數(shù)據(jù)內(nèi)容具有潛在價(jià)值，但是價(jià)值密度相對(duì)較低。因此，需要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和篩選，最大程度上剔除冗余數(shù)據(jù)和噪聲數(shù)據(jù)，減少平臺(tái)內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，提高數(shù)據(jù)的價(jià)值密度，提高平臺(tái)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和可靠性。

按照數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)對(duì)象，將實(shí)體產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、作戰(zhàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)、作戰(zhàn)評(píng)估數(shù)據(jù)、作戰(zhàn)進(jìn)程和態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)的分類(lèi)和篩選

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)模擬器正常運(yùn)行的底層數(shù)據(jù)，包括作戰(zhàn)實(shí)體各系統(tǒng)產(chǎn)生的性能數(shù)據(jù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、排氣溫度、滑油溫度和壓力等，這些數(shù)據(jù)表示裝備各系統(tǒng)是否工作正常，對(duì)于判斷戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和作戰(zhàn)效果評(píng)估沒(méi)有直接的影響，可以直接存儲(chǔ)在本地服務(wù)器，用于單兵訓(xùn)練和裝備使用訓(xùn)練講評(píng)。

作戰(zhàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)指揮實(shí)體運(yùn)行的數(shù)據(jù)，主要包括作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)計(jì)劃和指令、武器裝備數(shù)量和作戰(zhàn)實(shí)體反饋的戰(zhàn)場(chǎng)信息等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)在平臺(tái)服務(wù)器上，在指揮實(shí)體和所屬作戰(zhàn)實(shí)體間進(jìn)行傳輸。

作戰(zhàn)評(píng)估數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)平臺(tái)對(duì)作戰(zhàn)效果進(jìn)行評(píng)估的數(shù)據(jù)，主要包括作戰(zhàn)實(shí)體位置、作戰(zhàn)實(shí)體戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作、攻擊武器類(lèi)別、攻擊時(shí)機(jī)、武器效能、作戰(zhàn)評(píng)估結(jié)果等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在平臺(tái)服務(wù)器和作戰(zhàn)單元間傳輸。

作戰(zhàn)進(jìn)程和態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)作戰(zhàn)進(jìn)程和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的數(shù)據(jù)，主要包括兵力分布、作戰(zhàn)進(jìn)程、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和利用作戰(zhàn)效果評(píng)估數(shù)據(jù)得出的攻擊模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在平臺(tái)服務(wù)器和作戰(zhàn)實(shí)體間進(jìn)行傳輸。

3.2 平臺(tái)數(shù)據(jù)接口的邏輯關(guān)系

海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)的接入實(shí)體具有多樣性，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也具有多樣性，且這些數(shù)據(jù)是平臺(tái)運(yùn)行的核心資源，需要在平臺(tái)和實(shí)體之間、實(shí)體和實(shí)體之間進(jìn)行傳輸。例如指揮實(shí)體和平臺(tái)之間傳輸?shù)淖鲬?zhàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)，作戰(zhàn)實(shí)體和平臺(tái)之間傳輸?shù)淖鲬?zhàn)評(píng)估數(shù)據(jù)；飛機(jī)作戰(zhàn)實(shí)體、艦艇作戰(zhàn)實(shí)體和平臺(tái)之間傳輸?shù)淖鲬?zhàn)評(píng)估數(shù)據(jù)在武器類(lèi)別、機(jī)動(dòng)動(dòng)作、戰(zhàn)術(shù)、武器效能等方面不盡相同，因此需要對(duì)平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行設(shè)計(jì)。平臺(tái)數(shù)據(jù)接口邏輯的關(guān)系模型如圖4所示。

圖4 平臺(tái)數(shù)據(jù)接口邏輯關(guān)系模型

數(shù)據(jù)采集模塊采集接入實(shí)體產(chǎn)生的各類(lèi)原始數(shù)據(jù)，存入本地服務(wù)器，按照驅(qū)動(dòng)類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)接口模塊將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器，由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行加工，將形成的數(shù)據(jù)提供給相應(yīng)實(shí)體。

3.3 作戰(zhàn)毀傷效果評(píng)估

海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)為了準(zhǔn)確評(píng)估武器的毀傷性能，達(dá)到模擬訓(xùn)練的真實(shí)性，需要建立各種武器的毀傷模型；同時(shí)，在平臺(tái)進(jìn)行毀傷評(píng)估時(shí)，還需要根據(jù)作戰(zhàn)實(shí)體的結(jié)構(gòu)和組成，建立作戰(zhàn)實(shí)體的不同部位毀傷規(guī)則，并參考攻擊實(shí)體和攻擊目標(biāo)提供的作戰(zhàn)評(píng)估數(shù)據(jù)，進(jìn)行毀傷效果評(píng)估。

例如機(jī)載導(dǎo)彈(破片式戰(zhàn)斗部)進(jìn)行空戰(zhàn)時(shí)的毀傷評(píng)估流程，如圖5所示。

圖5 機(jī)載導(dǎo)彈(破片式戰(zhàn)斗部)毀傷評(píng)估

攻擊實(shí)體發(fā)射導(dǎo)彈后，目標(biāo)實(shí)體會(huì)做出相對(duì)的規(guī)避動(dòng)作或干擾操作，可依據(jù)導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)性能模型、導(dǎo)彈的制導(dǎo)方式和抗干擾模型、載荷性能模型，確定目標(biāo)規(guī)避動(dòng)作效果和干擾效果；然后結(jié)合攻擊實(shí)體提供的速度、高度、飛行狀態(tài)、發(fā)射時(shí)機(jī)和發(fā)射距離，評(píng)估對(duì)導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，再參照目標(biāo)的飛行狀態(tài)、高度和速度等因素，確定導(dǎo)彈相對(duì)目標(biāo)飛行速度，判定導(dǎo)彈和目標(biāo)交會(huì)場(chǎng)，可由部位毀傷準(zhǔn)則依據(jù)交會(huì)場(chǎng)和毀傷模型，確定擊中部位和要害部位類(lèi)型，對(duì)毀傷實(shí)際效果進(jìn)行評(píng)估。

對(duì)作戰(zhàn)毀傷效果進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估(以破片式導(dǎo)彈和飛機(jī)為例)應(yīng)當(dāng)遵循以下毀傷評(píng)估準(zhǔn)則：

(1) 對(duì)交會(huì)場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)彈的引信探測(cè)和信號(hào)處理過(guò)程時(shí)間約定為0；

(2) 交會(huì)場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)和導(dǎo)彈均做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；

(3) 導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部引爆后，行程的殺傷性毀傷元作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；

(4) 對(duì)于毀傷元的運(yùn)動(dòng)范圍和毀傷分布應(yīng)在武器試驗(yàn)數(shù)據(jù)內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)選擇；

(5) 對(duì)不同型號(hào)飛機(jī)，應(yīng)根據(jù)其位置、設(shè)備布局位置等信息確定毀傷效果系數(shù)；

(6) 依據(jù)交會(huì)場(chǎng)信息確定受攻擊位置，并依據(jù)毀傷效果系數(shù)進(jìn)行毀傷效果評(píng)估。

假設(shè)命中飛機(jī)艙段的破片數(shù)服從泊松分布，則：

(1)

式中：()表示飛機(jī)第艙段收到第破片場(chǎng)的破片平均數(shù)。

則毀傷艙段的概率為：

(2)

式中，為第艙段在第破片場(chǎng)攻擊下的毀傷概率。

則由全概率公式可得出，導(dǎo)彈全部破片場(chǎng)(1≤≤)對(duì)第段艙段的毀傷概率數(shù)學(xué)模型為:

(3)

式中：為整數(shù)。

3.4 視景仿真

海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)可利用Multigene Creator軟件構(gòu)建三維視景，但是在真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，參戰(zhàn)人員通過(guò)各種偵察手段獲得的信息，尤其是通過(guò)無(wú)人機(jī)、電子偵察設(shè)備等所獲得的戰(zhàn)場(chǎng)信息，由于存在電子干擾、電子欺騙、戰(zhàn)術(shù)偽裝、戰(zhàn)術(shù)欺騙、自然氣象條件等干擾因素，所獲得的戰(zhàn)場(chǎng)信息的真實(shí)性并不是完整真實(shí)的，具有一定的“虛假性”。視景仿真流程如圖6所示。

圖6 視景仿真流程

在加入輕度霧霾天氣氣象干擾因素后，輸出的仿真圖，如圖7所示。

圖7 輕度霧霾氣象條件下視景仿真圖

4 結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)和分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)模擬訓(xùn)練器材體系化發(fā)展，是未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展方向。將分布在異地的模擬訓(xùn)練器材利用分布式網(wǎng)絡(luò)整合成海軍多兵種協(xié)同作戰(zhàn)虛擬訓(xùn)練平臺(tái)，能夠更好地貼近“協(xié)同作戰(zhàn)”、“對(duì)抗性”和“實(shí)戰(zhàn)化”，滿(mǎn)足未來(lái)海軍軍事訓(xùn)練、多兵種協(xié)同作戰(zhàn)和協(xié)同作戰(zhàn)指揮人才培養(yǎng)的需求，有利于促進(jìn)海軍軍事訓(xùn)練向著集約化方向發(fā)展。與此同時(shí)，利用平臺(tái)的復(fù)盤(pán)講評(píng)，能夠?qū)υ谀M訓(xùn)練中應(yīng)用的新作戰(zhàn)理論和新戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行探討完善，促進(jìn)海軍新軍事理論和新戰(zhàn)術(shù)的研究和發(fā)展。