海军武器装备体系对抗仿真系统研究_荆涛

第14卷第12期 系 统 仿 真 学 报 Vol. 14 No. 12 2002年12月 JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION Dec. 2002

文章编号：1004-731X (2002) 12-1635-03

海军武器装备体系对抗仿真系统研究

荆 涛，丁晓明

（海军装备论证研究中心，北京100073）

摘 要：海军武器装备体系对抗仿真系统是以提高海军武器装备宏观论证质量和效率为目的，以武器装备体系结构优化、作战效能评估为主要研究内容的仿真系统。该系统由模型管理分系统、战术推演分系统、战役仿真分系统、综合评估分系统、演示汇报分系统和数据管理分系统六部分组成。本文提出了系统的建设思路和仿真结构，论述了各分系统的主要功能和特点，并对系统与宏观论证研究之间的对应关系进行了分析。

关键词：体系对抗仿真; 武器装备体系; 海军; 效能评估 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

The Research on the Naval Weapon and Equipment System-of-systems

Operational Simulation System

JING Tao, DING Xiao-ming

(Navy Research Center, Beijing 100073, China)

Abstract：The Naval Weapon and Equipment System-of-systems (SoS) Operational Simulation System primarily focuses on the structure optimization and the effectiveness evaluation of naval weapon and equipment SoS, for the purpose of improving the quality and the efficiency of naval weapon and equipment integrated demonstration. The system consists of the model-management subsystem, the tactical exercise subsystem, the campaign-simulation subsystem, the integrated evaluation subsystem, the demonstration subsystem, and the data--management subsystem. This paper puts forward the conceptual design and the simulation architecture of the system, discusses the main functions and characteristics of each subsystem, and analyses the corresponding relation between the system and the integrated demonstration.

Keywords：system-of-systems operational simulation; weapon and equipment system-of-systems; navy; effectiveness evaluation

引 言1

随着军用高技术的迅猛发展以及作战理论的不断变革，未来战争的体系对抗特征越来越明显。海军武器装备体系构建得是否科学合理高效可靠，将直接关系到海军武器装备的综合作战能力和经费的投向投量。作为对海军武器装备体系进行系统性、针对性和超前性论证研究的有效手段，海军武器装备体系对抗仿真系统的建设已成为海军武器装备发展建设之路的现实需要和必然趋势。

涵盖了全军其它各个军种，并且海军不同兵种以及兵种之间的作战思想、作战原则以及未来联合作战对海军及海军各兵种的要求等存在较大的差别。而现有的技术储备和现实的紧迫需求之间存在较大的矛盾，因此需要探询符合实际情况又能够基本满足需要的建设思路。

依据分层建模的设计思想，我们将海军武器装备体系对抗仿真系统划分为战役层、战术层和交战层三个层次，不同层次的问题由不同层次的仿真系统来完成。

(1) 战役层次

战役层次上需要重点解决的问题包括两个方面：一是检验现有武器装备体系对不同战役样式的适应能力；二是为了达成作战目的，我们需要什么样的武器装备体系。只有解决上述问题，才能对武器装备体系方案的调整进行评估，才能够实现多方案选优，从而满足武器装备体系优化研究的需求。由此可见，能否提高战役层次仿真系统的运行效率是能否实现上述目标的关键。考虑到战役周期通常比较长，因此必须设法实现闭环的超实时仿真，并且需要回避战术层次的细节问题。

(2) 战术层次

1 系统建设的思路

海军武器装备体系对抗仿真系统是以提高海军武器装备宏观论证质量和效率为目的，以武器装备体系结构优化、作战效能评估为主要研究内容的仿真系统。在理想情况下，我们需要开发一个一体化变分辨率的、能够满足上述需求的仿真系统。但是由于海军兵力结构十分复杂，装备类型基本

收稿日期：2001-11-27 修回日期：2002-04-27

作者简介：荆 涛(1968-), 男, 山东龙口人, 助理研究员, 研究方向为作战模拟系统建设与海军武器装备体系效能评估方法; 丁晓明(1949-), 男, 山东诸城人, 高工, 研究方向为海军武器装备宏观论证与科研管理。

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战术层次上需要重点解决的问题包括两个方面：一是武器装备的作战效能评估；二是武器装备的作战使用研究。由于海军作战样式、作战原则存在多样性以及满足新装备作战使用研究的需要，要求战术层次的仿真系统在使用上要十分灵活，既能够适应不同的作战样式，体现不同的作战原则，又能够对作战原则进行创新。这就需要战术层次的仿真系统既能够进行超实时仿真，又能够进行实时仿真，并且需要采用战术推演的模式，将论证研究人员纳入到仿真系统中。

(3) 交战层次

交战层次需要重点解决的问题是能够提供高层次仿真模型所需要的各类基础数据。为此，交战层次的仿真模型要具有完备性，即交战层次的仿真模型应能基本覆盖海军装备的主要交战和任务形式。我们强调仿真模型的完备性远远超过模型计算的准确性，原因是交战层次仿真模型所需要的数据，特别是敌方装备的准确数据，往往无从获得，只能根据掌握的情况进行设定。因此在实际应用过程中，模型计算结果通常只能作为参考数据，需要经过定性分析的校验。但如果仿真模型不具有完备性，则失去了参考的基础。

以上三个层次的仿真系统之间保持功能和使用上的相对独立性，可针对不同层次、不同性质的论证研究进行单独或联合使用。战役层次将战术层次的仿真结果作为基本数据单元来使用，不再仿真具体的战术过程，以保证战役层次的运行效率。同样，战术层次将交战层次的仿真结果作为基本数据单元来使用，并且在使用前需要经过研究人员定性分析的校验。各系统在运行过程中不进行实时的数据交换，而非实时的数据交换则通过网络和共享数据库来完成。

（CGF）的设计思想，开发了一些包含智能仿真实体的交战模型。目前模型管理分系统包含三十余个基础模型，能够基本满足涵盖了海军主要装备的作战计算等方面。

2.2 战术推演分系统

战术推演分系统通过对战场环境、作战指挥和作战行动过程的描述以及兵力管理、信息查询等功能的实现，完成从战役过程中抽象出来的典型战术行动的图上推演。战术推演分系统在整个体系对抗仿真系统中起到了承上启下的作用，一方面为模型管理分系统中的基础交战模型提供战术背景，并通过采集基础模型提供的数据，为海军武器装备的作战效能评估、作战使用研究以及重点型号装备的作战需求研究提供支持；另一方面，战术推演分系统产生的数据又是战役仿真分系统所必需的。

战术推演分系统的研究重点是突出“灵活性”。为此，系统采用时间步推进的离散事件仿真机制，并采用分布式的实时或超实时运行模式。系统借鉴了VPI公司STAGE软件的设计思想，为用户提供了十分灵活的战术想定生成功能以及推演进程的断点保存、回放功能，能够保证论证研究人员对不同战场环境下的不同战术行动进行图上推演或对拟制的战术行动方案进行检验。

2.3 战役仿真分系统

战役仿真分系统是在模型管理分系统和战术推演分系统的支持下，通过兵力需求分析和作战效能分析为海军武器装备宏观论证提供支持。该系统包括两个子系统：一是兵力需求分析子系统，其主要功能是在满足战役指标的前提下，确定海军武器装备的体系结构；二是作战效能分析子系统，其主要功能是对现有武器装备体系完成战役任务的能力进行检验。

战役仿真分系统的研究重点是突出“高效性”。为此，系统采用事件步推进的离散事件仿真机制，并采用单机闭环超实时仿真的运行模式。同时该系统中还包含一些数据处理和统计分析模型，以提高系统对战役仿真结果的分析与综合能力。

2 系统的仿真结构

针对以上的系统建设思路，海军武器装备体系对抗仿真系统（以下简称“体系对抗仿真系统”）由模型管理分系统、战术推演分系统、战役仿真分系统、综合评估分系统、演示汇报分系统和数据管理分系统六个分系统组成。每个分系统在研究重点上各有侧重。

2.1 模型管理分系统

模型管理分系统的研究重点是突出“完备性”，主要包含以下两个方面：

(1) 模型管理分系统既具有管理功能，又具有应用功能。管理功能包括完成各类基础交战模型的模型存储管理、模型分组管理和模型运行管理；应用功能就是直接为海军装备的作战效能评估提供支持。

(2) 模型管理分系统包含的基础模型应能基本涵盖海军装备的主要交战和任务形式，以满足战术推演分系统和战役仿真分系统对基础数据的需求。同时，每一个基础模型具有一定的独立应用功能。

在基础模型的设计上，我们借鉴了计算机生成兵力

2.4 综合评估分系统

根据海军装备宏观论证的特点，我们认为对武器装备体系的评估应包含以下三个层次：第一层的任务是在指定的战役样式下，针对战役仿真分系统一次仿真过程中使用的武器装备体系的可行性进行评估。该层次的评估以统计分析为基础、以满足战役要求为目的，最终生成满足该战役样式的备选方案。第二层的任务是在指定的战役样式下，在第一层次评估产生多个备选方案的基础上，增加经济可行性、技术可行性等指标，然后对备选方案的评估和优化。其结果是辅助生成针对该战役样式的武器装备体系方案。第三层的任务是在第二层次评估的基础上，针对不同战役样式的武器装备

第14卷第12期 荆 涛, 等：海军武器装备体系对抗仿真系统研究 体系方案进行评估和优化，从而能够辅助生成在不同程度上适应不同战役样式的武器装备体系方案。

第一层次评估由战役仿真分系统来完成，综合评估分系统重点完成第二、第三层次的评估。在评估方法上，第二层次评估采用数据包络分析（DEA）方法对各备选方案的相对有效性进行评价；第三层次评估则采用决策分析方法来最终确定武器装备体系方案。

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们已开发了体系对抗仿真系统的原型系统，并在实际应用中取得了很好的效果。

3 系统与宏观论证的对应关系

在海军武器装备宏观论证研究领域，我们通常采用“安全环境与威胁判断→战役战术想定拟制→作战模拟检验与装备作战能力评估→作战结果综合与分析→体系方案需求可行性分析→体系建设结论与建议→研究成果演示汇报”的基本研究思路。

在安全环境与威胁判断方面，数据管理分系统和战术推演分系统通过军事、政治、经济、技术、文化、外交、地缘环境、海洋地理信息等方面资料和数据的检索与综合，为战略格局研究和战略威胁判断提供必要的支持；在威胁判断的基础上，战役仿真分系统和战术推演分系统将辅助重点方向上战役战术想定的拟制，并在数据管理分系统和模型管理分系统的支持下，通过战术推演、战役仿真、武器装备效能评估以及作战结果的综合与分析，完成对海军武器装备体系结构的检验并提出相应的体系结构需求方案；综合评估分系统在考虑经济可行性、技术可行性等因素的基础上，对需求方案的各个备选方案进行评估，并最终提出满足主要作战样式的海军武器装备体系结构；在完成体系方案需求可行性分析的基础上，撰写研究报告，提出海军武器装备体系建设的结论与建议，并在演示汇报分系统的支持下向有关部门汇报课题的主要研究成果。

2.5 演示汇报分系统

演示汇报分系统是根据体系对抗仿真系统的原型系统在实际应用过程中的需求而提出的。其主要任务是将体系对抗、评估的过程以形象、直观的形式展现出来。目前，演示汇报分系统的主要功能包括：（1）支持战术推演过程的记录和回放，并采用三维、假三维地理信息模型代替海军专用地理信息模型，采用象形军标代替标准的军用标号；（2）能够将战术推演分系统和战役仿真分系统的实时推演和仿真过程转换为多媒体影像文件，使得体系对抗仿真系统的整个仿真过程能够嵌入到商用多媒体制作系统（如Authware）生成的多媒体文件中，从而使演示汇报过程更加紧凑、流畅。

2.6 数据管理分系统

体系对抗仿真系统中的数据类型十分复杂，不但包括与作战直接相关的数据类型，同时还包括用于辅助战略威胁判断的军事、政治、经济、技术、文化、外交、地缘环境等方面的资料，并且数据的需求量也很大，因此开发相对独立的数据管理分系统是十分必要的。各分系统与数据库之间复杂的接口关系以及应用过程中频繁的数据交互，需要我们采用简洁、高效的数据接口方式。为此，我们已将所有模型的数据接口方式由ODBC方式转换为ADO方式。其优点是界面简洁、移植方便、开发效率高。

为了检验系统仿真结构在原理和技术上的可行性，我

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5 结论

本仿真器可以对自动化船舶中的主机及其控制系统进行仿真，配合模拟屏上的控制曲线，流程、工况和故障显示具有直观形象的效果。学生实习和船员培训的实践表明：该系统功能丰富，操作方便，工作可靠是船舶主机及其控制系统学习和实践的有效手段，已经产生了很好的社会效益与经济效益。

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