引言
随着信息技术的快速发展和战争形态的深刻变革,陆军网络信息体系装备作战试验仿真系统的设计与实现成为提高陆军装备作战效能的关键。传统的陆军装备作战试验往往受限于场地、时间、资源等因素,难以全面、真实地模拟实战环境。而基于LVC(Live, Virtual, Constructive)的仿真技术则能够有效地解决这些问题,为陆军网络信息体系装备作战试验提供更为逼真、灵活的仿真环境。因此,本文旨在研究基于LVC的陆军网络信息体系装备作战试验仿真系统的设计,以提高陆军装备作战试验的仿真水平和能力。
1 LVC仿真技术及其在陆军网络信息体系装备作战试验中的应用价值
LVC仿真技术是一种将实装、虚拟仿真和构造仿真相结合的仿真方法,具有高度的逼真性、灵活性和可扩展性。在陆军网络信息体系装备作战试验中,LVC仿真技术的应用具有以下价值:一是提高试验效率,通过LVC仿真,可以在试验条件不变的情况下,短时间内模拟大量实战场景,开展大量仿真试验,提高试验效率。二是降低试验成本,LVC仿真技术可以充分利用现有资源,减少实装试验所需的人力、物力和财力投入,降低试验成本。三是增强试验安全性,虚拟仿真和构造仿真可以避免实装试验中的安全隐患,保障试验人员的生命安全。四是提高试验逼真度,LVC仿真技术可以模拟实战环境中的各种复杂因素,提高试验的逼真度和可信度。
2 基于LVC的陆军网络信息体系装备作战试验仿真系统设计
2.1 设计原则
在设计基于LVC的陆军网络信息体系装备作战试验仿真系统时,应遵循以下原则。
2.1.1 场景逼真,贴近实战
仿真系统应尽可能逼真地模拟实战环境,包括战场环境、装备性能、作战流程等,系统设计的初衷是面向陆军网络信息体系装备,且为装备作战试验与评估提供参考,因此,设计要紧贴陆军网络信息体系装备作战试验的需求,着眼实际,满足装备作战试验场景逼真性要求。
2.1.2 运用灵活,运行合理
陆军网络信息体系装备,种类多样、型号繁多,仿真系统应具有良好的灵活性,能够适应不同场景、不同装备、不同作战任务的仿真需求。同时要求仿真系统能够处理大量数据运行,满足多样本仿真的需要,且要运行稳定,以便规模较大仿真体系试验的运用
2.1.3 便于升级,易于扩展
仿真系统应具有良好的可扩展性,能够随着技术的发展和战争形态的变化进行升级和改进,系统要易于扩展,预留接口,以便LVC仿真的实现和操作。
2.1.4 安全可靠,便于操作
仿真系统应确保试验人员的生命安全,避免发生安全事故。仿真系统界面应该满足多种人员操作需求,使军队人员和专业技术人员均能够熟练操作,界面和操作设计应做到初始配置简便,观察控制方便,试验结果和数据分析直观。
2.2 设计思路
根据仿真系统需求,按照模块化和分布式的设计思想,在构建功能完备且灵活开放的陆军网络信息体系装备作战试验仿真系统的装备仿真模型的基础上,实现包含想定编辑作业、行动规划、仿真及运行控制、态势显示和分析评估等功能的“陆军网络信息体系装备作战试验仿真系统”,并预留数据接口,为开展体系试验仿真、人在环仿真推演提供扩展空间。
该系统的设计及应用主要分为6步:需求分析、系统设计、仿真初始数据设定、仿真运行、仿真数据处理和仿真评估。每一步的输入均为上一步的输出,同时有是否符合任务要求的校验,如不符合则对此前步骤进行检查,具体流程如图1所示。
图1 仿真系统总体设计思路
2.3关键技术
2.3.1 计算机生成兵力技术
计算机生成兵力(CGF)是一种技术,提供了作战仿真中的各种对抗及协同兵力,以人机相结合的方式提高仿真应用的对抗性。它利用计算机在虚拟仿真战场环境中生成和控制武器装备和人员等作战实体,这些实体可以自动地对作战仿真环境中的事件和状态做出反应,并且不需要外部干预。通过一定的人的行为建模,这些实体能够自主地参与虚拟战场的作战,并为参演者提供作战对手或友军支援。这种技术的目的是为了增加虚拟战场境中仿真作战实体的数量,提高虚拟战场环境的复杂度与多变性,同时有效地降低作战试验的费用。
2.3.2 多源数据集成技术
多源数据集成技术(MDI)是一种将来自不同来源、不同格式、不同精度的数据整合到一个统一的实体中进行处理和分析的技术。在现代社会中,数据的来源和格式非常多样化,包括传感器数据、数据库数据、日志数据等,这些数据往往以不同的格式存储和传输,且其质量和精度也可能存在差异。因此,如何有效地整合这些数据,提高数据利用率和分析精度,成为了数据处理领域的重要问题。
2.3.3 虚实数据融合网络仿真技术
集团军规模战场信息网络试验训练中,由于实装车辆和半实物平台数量有限,通常采用虚实结合的方式进行装备编组,在系统中就具有实装车辆、半实物平台、模拟器平台、虚拟节点四类装备平台节点,需要根据实时生成的网络拓扑和仿真性能结果进行虚实数据融合。采用统一的虚实接口数据采集和仿真结果分发协议,实现战场信息网仿真,通过构建实-实、实-虚、虚-虚的数据融合仿真通道,支持实装车辆、半实物平台、模拟器平台、虚拟节点的接入,实现虚实数据融合的网络仿真,满足大规模的战场信息网仿真环境要求。
2.3.4 人机交互技术
人机交互技术(Human-Machine Interaction, HMI)是指通过合理的界面设计和交互方式,使用户能够方便地操作和控制仿真系统,从而提高系统的可操作性、实用性和用户体验。HMI技术旨在打破人机之间的障碍,使得人们可以直观地理解和控制复杂的系统,并通过人类感官和认知的方式与计算机进行交互。HMI技术的应用范围非常广泛,包括但不限于工业自动化、交通运输、医疗保健、娱乐等领域。通过科学、合理的HMI设计,可以提高系统的稳定性、安全性、可靠性和效率,从而为用户带来更好的使用体验和效果。
2.3.5 数据挖掘和智能分析技术
数据挖掘和智能分析技术(DAIA)是一种利用计算机科学、统计学、人工智能等多学科知识对大量数据进行分析、挖掘和处理的技术。在仿真领域中,通过对仿真过程中产生的大量数据进行挖掘和分析,可以提取有价值的信息,为决策提供支持和参考。
2.4 实现方法
2.4.1 需求分析
明确仿真系统的需求,包括仿真场景、装备类型、作战任务等。
2.4.2 场景设计
据需求分析结果,设计逼真的战场环境和装备模型。
2.4.3 系统开发
利用相关技术和工具,开发仿真系统的各个功能模块。
2.4.4 系统集成与测试
将各功能模块进行集成和测试,确保仿真系统的稳定性和可靠性。
3 结论与展望
本文研究了基于LVC的陆军网络信息体系装备作战试验仿真系统的设计原则、系统架构、关键技术和实现方法,并通过案例分析验证了所设计仿真系统的有效性和可行性。实践表明,基于LVC的仿真技术为陆军网络信息体系装备作战试验提供了更为逼真、灵活的仿真环境,提高了试验效率和逼真度。
参考文献
[1]汤再江,徐享忠.指挥信息系统与作战仿真系统互操作研究综述[J].系统仿真学报;2015,05,13.
[2]LVC仿真技术综述[J].周玉芳,余云智,翟永翠.指挥控制与仿真,2010(04)
[3]作战仿真及其发展[J].贾连兴,单维峰.2006系统仿真技术及其应用学术交流会,2006(08)