摘要：為滿足體系仿真的大場景和精細(xì)化需求，探索了一種將任務(wù)級(jí)與交戰(zhàn)級(jí)仿真平臺(tái)異構(gòu)互聯(lián)的方法。在該體系仿真異構(gòu)互聯(lián)方法中，依托現(xiàn)有仿真平臺(tái)總體架構(gòu)，重點(diǎn)構(gòu)建功能層中間件，通過Socket通信形成數(shù)據(jù)交互服務(wù)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理流程;根據(jù)業(yè)務(wù)需要開展總體功能設(shè)計(jì)，采集、同步傳輸仿真數(shù)據(jù);并設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)、開展結(jié)果分析，驗(yàn)證方法的可行性，任務(wù)級(jí)平臺(tái)為交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)提供大場景行動(dòng)命令，交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)為任務(wù)級(jí)平臺(tái)提供小場景的精細(xì)化仿真，該設(shè)計(jì)方法滿足了全方位、多角度的聯(lián)合作戰(zhàn)背景下旅級(jí)規(guī)模的仿真分析要求。

　　關(guān)鍵詞：推演平臺(tái);異構(gòu)互聯(lián);任務(wù)級(jí)交戰(zhàn)級(jí);并行實(shí)驗(yàn)

　　引言

　　武器裝備正向設(shè)計(jì)的需要和軍事需求的增長，指引著武器裝備作戰(zhàn)系統(tǒng)研究呈日益復(fù)雜化趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，滿足了武器裝備現(xiàn)代化的論證、研制、驗(yàn)證需求3]。作為國防建設(shè)必不可少的環(huán)節(jié)，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開展復(fù)雜武器系統(tǒng)體系仿真的研究越來越受重視。

　　復(fù)雜武器系統(tǒng)體系仿真主要包括武器裝備仿真和作戰(zhàn)體系仿真兩大部分。武器裝備仿真是面向武器平臺(tái)級(jí)的工程仿真，如結(jié)構(gòu)、電磁仿真等。本文側(cè)重研究體系級(jí)仿真，即作戰(zhàn)體系仿真技術(shù)，由仿真建模、支撐系統(tǒng)與平臺(tái)、應(yīng)用等構(gòu)成的綜合性技術(shù)。作戰(zhàn)體系仿真分為如下個(gè)層次8]：1)戰(zhàn)役級(jí)仿真：聯(lián)合戰(zhàn)役或軍種戰(zhàn)役層次的仿真;2)任務(wù)級(jí)仿真：面向聚合的仿真，通常以連或排為最小顆粒度的體系對(duì)抗;3)交戰(zhàn)級(jí)仿真：合同戰(zhàn)術(shù)或分隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)層次的仿真，為單裝單兵體系對(duì)抗。

　　本文為實(shí)現(xiàn)任務(wù)級(jí)和交戰(zhàn)級(jí)仿真推演平臺(tái)的各自優(yōu)勢(shì)、補(bǔ)齊短板弱項(xiàng)，設(shè)計(jì)開發(fā)了面向交戰(zhàn)級(jí)任務(wù)級(jí)平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互功能，開展基于交戰(zhàn)級(jí)任務(wù)級(jí)平臺(tái)的并行體系對(duì)抗研究，即任務(wù)級(jí)為交戰(zhàn)級(jí)仿真提供大場景行動(dòng)命令，交戰(zhàn)級(jí)為任務(wù)級(jí)提供小場景的精細(xì)化仿真，二者互為補(bǔ)充。結(jié)合虛構(gòu)的渡海登陸作戰(zhàn)背景，設(shè)計(jì)體系對(duì)抗仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證本文成果可成功應(yīng)用于全方位多角度聯(lián)合作戰(zhàn)背景下的旅規(guī)模登陸作戰(zhàn)仿真。

　　1任務(wù)級(jí)-交戰(zhàn)級(jí)體系仿真平臺(tái)異構(gòu)互聯(lián)開發(fā)

　　1.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　1.1.1系統(tǒng)架構(gòu)

　　任務(wù)級(jí)交戰(zhàn)級(jí)體系仿真平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)，是在遵循相關(guān)構(gòu)建原則、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則和協(xié)議的條件下，根據(jù)聯(lián)合軍事背景和作戰(zhàn)需求來規(guī)范和制導(dǎo)構(gòu)建的一種頂層設(shè)計(jì)。系統(tǒng)從技術(shù)體系層面自底向上分為數(shù)據(jù)資源、基礎(chǔ)設(shè)施、邏輯層、功能層和應(yīng)用層。

　　其中：數(shù)據(jù)資源層主要提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及交換支撐，依據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，主要建設(shè)武器裝備數(shù)據(jù)庫、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范數(shù)據(jù)庫、模型資源庫等;基礎(chǔ)設(shè)施層為建設(shè)項(xiàng)目的平臺(tái)服務(wù)和上層應(yīng)用系統(tǒng)提供物理設(shè)備支撐，主要包括計(jì)算資源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等;功能層針對(duì)異構(gòu)平臺(tái)的并行實(shí)驗(yàn)功能，為交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)接口、任務(wù)級(jí)平臺(tái)接口和數(shù)據(jù)傳輸中間件;應(yīng)用層為依托仿真引擎和交互接口，形成運(yùn)行在一個(gè)統(tǒng)一框架下應(yīng)用服務(wù)，具備開展各模塊對(duì)抗推演等的應(yīng)用模式。

　　1.1.2數(shù)據(jù)處理流程

　　根據(jù)業(yè)務(wù)需要，構(gòu)建數(shù)據(jù)處理流程，梳理任務(wù)級(jí)與交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)的消息轉(zhuǎn)發(fā)交互的邏輯關(guān)系。由mq傳輸層、ocket、DP鏈接協(xié)議，ProtoBuf數(shù)據(jù)格式Thread線程為主要支持。工具由Visualtudio開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)交戰(zhàn)級(jí)消息邏輯到中間件任務(wù)級(jí)的指令下發(fā)，最終完成任務(wù)級(jí)交戰(zhàn)級(jí)的實(shí)施互聯(lián)。

　　1.2總體功能設(shè)計(jì)

　　1.2.1功能組成

　　基于交戰(zhàn)級(jí)仿真引擎，接入任務(wù)級(jí)仿真引擎數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合登陸作戰(zhàn)仿真。主要由交戰(zhàn)級(jí)仿真引擎、交戰(zhàn)級(jí)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)中間件、任務(wù)級(jí)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)中間件、任務(wù)級(jí)與外部數(shù)據(jù)交互中間件組成。

　　1.2.2交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)交互功能設(shè)計(jì)

　　平臺(tái)交互功能包括數(shù)據(jù)采集模塊和仿真數(shù)據(jù)同步服務(wù)模塊。

　　1.2.2.數(shù)據(jù)采集模塊交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)開始想定推演后啟動(dòng)實(shí)時(shí)采集推演過程數(shù)據(jù)，并寫入推演過程數(shù)據(jù)記錄文件，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)：位置、速度、毀傷等。打擊數(shù)據(jù)：彈藥消耗量、彈藥命中率、摧毀目標(biāo)數(shù)量等。機(jī)動(dòng)數(shù)據(jù)：機(jī)動(dòng)時(shí)間、機(jī)動(dòng)速度、機(jī)動(dòng)距離等。偵察數(shù)據(jù)：目標(biāo)發(fā)現(xiàn)數(shù)量、目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離、目標(biāo)發(fā)現(xiàn)率等。

　　1.2.2.2仿真數(shù)據(jù)同步服務(wù)模塊交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)開始想定推演后，實(shí)時(shí)監(jiān)測任務(wù)級(jí)平臺(tái)推演過程實(shí)體狀態(tài)記錄文件，根據(jù)文件內(nèi)容更改交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)內(nèi)實(shí)體狀態(tài)。任務(wù)級(jí)平臺(tái)推演過程實(shí)體狀態(tài)記錄文件，是由交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)中間件，接收到任務(wù)級(jí)仿真數(shù)據(jù)后，與本地?cái)?shù)據(jù)比較，找出差異項(xiàng)，更新到文件中。

　　1.2.3任務(wù)級(jí)平臺(tái)交互功能設(shè)計(jì)

　　1.2.3.1二維仿真推演模塊以本文實(shí)驗(yàn)為例，任務(wù)級(jí)平臺(tái)對(duì)旅級(jí)規(guī)模的聯(lián)合登陸作戰(zhàn)行動(dòng)進(jìn)行二維仿真，涵蓋了航渡輸送、火力打擊、超越登陸、垂直登陸等行動(dòng)。因其對(duì)登陸艦卸載、泛水編波、通過障礙場等行動(dòng)的仿真顆粒度較粗。因此由交戰(zhàn)級(jí)承擔(dān)其中一個(gè)營，這些行動(dòng)的細(xì)化仿真。

　　1.2.3.2數(shù)據(jù)采集模塊任務(wù)級(jí)平臺(tái)開始想定推演后，啟動(dòng)實(shí)時(shí)采集推演過程數(shù)據(jù)，并發(fā)送給外部數(shù)據(jù)交互中間件，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括實(shí)體位置、速度和毀傷，采集后由中間件推送給任務(wù)級(jí)平臺(tái)。

　　2仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析

　　設(shè)計(jì)仿真推演實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證異構(gòu)平臺(tái)數(shù)據(jù)交互效果。實(shí)驗(yàn)想定以渡海登陸為背景，紅方任務(wù)涵蓋先期火力打擊、海上航渡、海上投送、泛水編波、搶灘登陸和鞏固擴(kuò)大登陸場等階段，藍(lán)方任務(wù)包括防空警戒、火力反制和反登陸等任務(wù)，作戰(zhàn)規(guī)模為旅級(jí)對(duì)抗。任務(wù)級(jí)平臺(tái)仿真全部作戰(zhàn)階段，但由于裝備模型與環(huán)境實(shí)體模型交互能力較弱，且仿真顆粒度較粗，交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)仿真的是戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作較多的場景，如泛水編波、搶灘登陸和鞏固擴(kuò)大登陸場等階段。

　　基于UDP協(xié)議和SOCKET套接字形式，實(shí)現(xiàn)任務(wù)級(jí)平臺(tái)與交戰(zhàn)級(jí)平臺(tái)通信的接口，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信，實(shí)施傳輸關(guān)聯(lián)模型實(shí)體的經(jīng)緯坐標(biāo)、高程、毀傷情況等信息。通過本文實(shí)驗(yàn)，可依托仿真結(jié)果數(shù)據(jù)開展體系評(píng)估，如作戰(zhàn)能力、效能和體系貢獻(xiàn)率評(píng)估等15]。具體為，由體系仿真全階段的結(jié)果數(shù)據(jù)評(píng)估任務(wù)完成程度，支撐能力評(píng)估;設(shè)計(jì)多方案對(duì)比，改變裝備行進(jìn)速度等變量，評(píng)估非裝備替換解決方案對(duì)結(jié)果影響;在當(dāng)前構(gòu)建的仿真體系中，可加入或替換新裝備，評(píng)估其對(duì)體系貢獻(xiàn)率的影響。

　　3結(jié)論

　　為發(fā)揮多層級(jí)仿真平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)、補(bǔ)齊短板弱項(xiàng)，本文探索性研究了體系級(jí)仿真平臺(tái)的異構(gòu)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)平臺(tái)對(duì)抗實(shí)體的時(shí)空同步，共享數(shù)據(jù)和環(huán)境模型等資源，設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程。并通過設(shè)計(jì)旅級(jí)對(duì)抗實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了異構(gòu)平臺(tái)的并行交互能力。本文為不同層級(jí)異構(gòu)平臺(tái)的深度耦合，做出了有益的探索工作。

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　　作者：王珣，高亮，魏永勇，李廣運(yùn)，張?zhí)熨n