基于STAGE平台的海军作战仿真设计

合集下载

基于HLA的潜艇作战仿真平台设计与实现

基于HLA的潜艇作战仿真平台设计与实现

基于HLA的潜艇作战仿真平台设计与实现
史扬;肖明彦;陆铭华;吴金平
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2010()9
【摘要】建立了集潜艇装备仿真、反潜CGF仿真、武器对抗仿真、海洋环境仿真为一体的潜艇作战模型体系,采用HLA仿真体系结构构建了完整的潜艇作战分布式仿真平台,系统提供有效的仿真数据收集、存储及分析功能,可以在"虚拟战场环境"中开展对抗条件下的潜艇作战效能评估、作战使用方法研究等工作,系统通过扩展接口可与其他非HLA仿真系统互连从而扩展了研究范围。

【总页数】4页(P2106-2109)
【作者】史扬;肖明彦;陆铭华;吴金平
【作者单位】海军潜艇学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于HLA的多平台协同制导作战仿真系统设计与实现
2.基于HLA的装备作战保障仿真设计与实现
3.基于HLA的无人机作战仿真系统设计与实现
4.基于EJB和HLA的潜艇作战仿真系统设计与实现
5.一种基于HLA的防空作战仿真框架设计与实现
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

军事分析仿真评估系统海军指挥控制模型设计

军事分析仿真评估系统海军指挥控制模型设计
总第 280 期
2017 年第 10 期
舰 船 电 子 工 程 Ship Electronic Engineering 舰 船 电 子 工 程
Vol. 37 No. 10 19
军事分析仿真评估系统海军指挥控制模型设计
2 赵鑫业 1,

孙光明 1

栋2
烟台 264001)
(1. f military simulation analysis and evaluation system combines the simulation system with the
How to establish a real and reliable Naval Command Control(C2)model has become an important task in the design of military sim⁃ the function of command and control model, focusing on the command and control behavior of command node and the organization of of the command and control model knowledge base,the decision support system and the fuzzy expert system,so that the system of decision-making can make full use of expert experience,but also the use of existing mathematical models,which embodies the command and control models in the military simulation analysis and evaluation system. knowledge base Key Words TP391 characteristics of qualitative and quantitative analysis. Finally,some suggestions are put forward for the modeling of other military command and control,military simulation analysis and evaluation system,navy command and control model,

基于鱼雷武器的作训仿真系统设计与研究

基于鱼雷武器的作训仿真系统设计与研究

基于鱼雷武器的作训仿真系统设计与研究鱼雷作为一种重要的水下武器系统,在海战中扮演着重要的角色。

为了提高鱼雷的实战能力和水面舰艇的水下作战能力,设计和研究基于鱼雷武器的作战仿真系统是非常必要的。

本文将从系统设计和研究两个方面进行阐述。

首先,基于鱼雷武器的作战仿真系统的设计是一个很重要的环节。

系统设计需要从整体上考虑作战仿真的目标和功能,并制定相应的系统体系结构。

鱼雷作战仿真系统需要包括以下几个主要模块:鱼雷系统模块、舰艇模块、海底地形模块、雷达与声纳模块、作战指挥模块等。

鱼雷系统模块是整个仿真系统的核心部分,包括鱼雷发射、导引、制导等关键技术,可以通过虚拟技术对鱼雷的性能进行模拟和评估。

舰艇模块是鱼雷作战仿真系统中的另一个重要组成部分,可以对水面舰艇的航行、指挥、战术等进行模拟和评估。

海底地形模块可以对水下地形进行三维建模,并与鱼雷系统模块和舰艇模块相结合,实现真实环境下的作战仿真。

雷达与声纳模块可以对水面舰艇和鱼雷进行探测和定位,为作战提供信息支持。

作战指挥模块可以对作战进行规划、指挥和评估,实现对整个作战过程的监控和控制。

其次,基于鱼雷武器的作战仿真系统的研究也是一个关键的方向。

研究需要重点考虑鱼雷系统的性能优化、舰艇与鱼雷的联合作战、作战规划与决策等问题。

首先,研究可以通过仿真来优化鱼雷的发射、导引和制导等技术参数,提高鱼雷的精确度和杀伤能力。

其次,研究可以建立鱼雷与舰艇的联合作战模型,探索鱼雷与舰艇之间的配合方式,提高作战效能。

最后,研究可以在作战仿真系统中加入作战规划与决策模块,通过优化作战方案和决策过程,提高作战指挥的能力。

总的来说,基于鱼雷武器的作战仿真系统的设计和研究对于提高鱼雷的实战能力和水面舰艇的水下作战能力具有重要意义。

通过合理的系统设计和深入的研究,可以提高鱼雷系统的性能和水下作战的效能,提高水下作战的实战能力。

这对于提高我国海军的整体战斗力,维护海上安全和国家利益具有重大影响。

基于虚拟仿真的海洋装备设计研究

基于虚拟仿真的海洋装备设计研究

基于虚拟仿真的海洋装备设计研究海洋,这片占据地球表面约 71%的广阔领域,蕴含着无尽的资源和奥秘。

随着人类对海洋探索和利用的不断深入,海洋装备的设计与研发变得愈发重要。

虚拟仿真技术的出现,为海洋装备的设计带来了全新的思路和方法,极大地提升了设计的效率和质量。

虚拟仿真技术,简单来说,就是通过计算机创建一个虚拟的环境,在这个环境中模拟真实世界的各种物理现象和过程。

在海洋装备设计中,它能够帮助设计师在计算机中构建出装备的模型,并在虚拟的海洋环境中对其进行性能测试和优化。

传统的海洋装备设计过程通常依赖于物理样机的制造和实地测试。

这不仅需要耗费大量的时间和资金,而且一旦设计出现问题,修改和调整的成本也非常高昂。

而虚拟仿真技术则可以在设计的早期阶段就对装备的性能进行评估和预测,从而及时发现问题并进行改进,大大缩短了设计周期,降低了成本。

在海洋装备的结构设计方面,虚拟仿真技术可以精确地模拟装备在海洋环境中的受力情况。

比如,船舶在航行过程中会受到海浪、海风等多种力的作用,通过虚拟仿真,可以分析这些力对船舶结构的影响,从而优化船舶的结构设计,提高其强度和稳定性。

对于海洋装备的动力系统设计,虚拟仿真同样具有重要意义。

它可以模拟不同的动力输出和传动方式在海洋中的表现,帮助设计师选择最优的动力方案。

例如,在设计一艘新型的海洋科考船时,可以通过虚拟仿真来比较不同类型的发动机、螺旋桨组合的性能,以确定最节能、高效的动力配置。

此外,虚拟仿真技术在海洋装备的操控性和舒适性设计方面也发挥着重要作用。

通过模拟船员在船上的工作和生活环境,以及船舶在不同海况下的操纵响应,可以对船舶的布局、驾驶台设计等进行优化,提高船员的工作效率和生活质量。

以深海探测器为例,由于深海环境极其复杂和恶劣,对探测器的性能要求极高。

利用虚拟仿真技术,可以模拟深海的高压、低温、黑暗等极端条件,对探测器的外壳材料、密封性能、电子设备的可靠性等进行测试和优化。

在设计过程中,还可以通过虚拟仿真让设计师直观地了解探测器在深海中的工作状态,提前发现潜在的问题,避免在实际应用中出现故障。

海上作战方案推演系统仿真模型体系研究磁

海上作战方案推演系统仿真模型体系研究磁

Vol.36No.812舰船电子工程ShipElectronicEngineering总第266期2016年第8期海上作战方案推演系统仿真模型体系研究磁孙光明1 王大志2(1.海军大连舰艇学院作战软件与仿真研究所 大连 116018)(2.91550部队第220所 大连 116026)摘 要 分析了海上作战仿真模型的分类。

给出了构建海上作战仿真模型体系的分阶段建模方法。

提出了基于构件思想的海上作战仿真模型体系建设思路,并给出了模型库的设计与实现方法。

关键词 海上作战仿真;模型体系;分阶段建模;参数化建模中图分类号 TP391 DOI:10.3969/j.issn.1672‐9730.2016.08.004SimulationModelArchitectureofMarineWarSituationDeducingSystemSUNGuangming1 WANGDazhi2(1.OperationSoftwareandSimulationResearchInstitute,DalianNavalAcademy,Dalian 116018)(2.220Institute,No.91550TroopsofPLA,Dalian 116026)Abstract Themodelclassificationofnavycampaignsimulationisanalyzed.Amulti‐phasemodelingmethodfornavycampaignsimulationmodelarchitectureisprovided.Amodelingmethodbasedonsoftwarecomponentideasisraised,andthedetailedmethodfordesigninganddevelopingisprovided.KeyWords navycampaignsimulation,modelarchitecture,multi‐phasemodeling,parametricmodelingClassNumber TP3911 引言随着海军装备信息化建设工作的不断发展和作战指挥决策系统在部队日常训练中的深入使用,部队对作战指挥决策系统提出了新的要求,不仅要求系统辅助其解决“干什么”和“怎么干”的问题,还要解决“这样干,行不行”的问题。

舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术

舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术

第42卷第3期2020年6月指挥控制与仿真CommandControl&SimulationVol 42㊀No 3Jun 2020文章编号:1673⁃3819(2020)03⁃0081⁃06舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术王述运1,杨继坤2,柴守权1,岳付昌1(1.海军航空大学,山东烟台㊀264001;2.中国人民解放军92493部队,辽宁葫芦岛㊀125001)摘㊀要:为满足舰载机对海作战能力快速形成和体系对抗训练模式转变的急需,立足于海军实战化训练实践,明确舰载机对海作战典型任务场景和流程,解构开展作战训练的主要特点,深入分析训练仿真系统建设的需求和策略,结合系统建设提出了训练仿真系统的总体框架设计㊁功能模块设计和数学模型设计,并开展仿真流程和调用关系的研究,从想定与仿真控制㊁兵力行为模型支撑㊁基于LVC实时交互㊁导调裁决与评估等四个方面探讨了关键技术的实现途径,为舰载机对海作战训练的顶层设计和创新研究提供技术支撑㊂关键词:舰载机;对海作战;训练仿真;环境构建;关键技术中图分类号:V271 4+92;E926 392㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀DOI:10.3969/j.issn.1673⁃3819.2020.03.015TrainingSimulationDesignandKeyTechnologyforAnti⁃shipCombatofCarrier⁃basedAircraftWANGShu⁃yun1,YANGJi⁃kun2,CHAIShou⁃quan1,YUEFu⁃chang1(1.NavalAviationUniversity,Yantai264001;2.92493TroopsofPLA,Huludao125001,China)Abstract:Inordertomeettheneedsofthecarrier⁃basedaircraftanti⁃shipforceconstructionrequirementsandtraininggen⁃erationmode,basedonthepracticaltrainingreform,themission,appliesscene,trainingcharacteristicandconstructionde⁃mandaresystematicallyanalyzed.Combinedwithsystemconstruction,thegeneralframework,functionalmoduleandmathe⁃maticalmodelisproposed,includingsimulationprocessandinteractionrelationship.Onaccountofrealizationmethod,thescenarioandcontroltechnology,forcebehaviorsupportmodeltechnology,real⁃timeLVCtechnology,guidanceandevaluationtechnologyarediscussed.Theresearchprovidestheoreticalsupportsforanti⁃shipcombattrainingofcarrier⁃basedaircrafttesttopdesignandinnovationresearch.Keywords:carrier⁃basedaircraft;anti⁃shipcombat;trainingsimulation;environmentconstruction;keytechnology收稿日期:2019⁃09⁃28修回日期:2019⁃11⁃09作者简介:王述运(1972 ),男,山东高密人,硕士研究生,高级工程师,研究方向为模拟训练和飞行仿真㊂杨继坤(1985 ),男,博士,工程师㊂㊀㊀舰载机是航母编队夺取制空权和制海权的核心力量,主要担负肃清空域㊁压制防空㊁打击敌空中高价值目标㊁攻击敌水面舰艇㊁实施对陆空中遮断等任务㊂随着航母编队装备体系技术的革新和作战能力的提升,我军更加重视和强化以舰载机为基点的对海突击力量建设,相关研究主要集中在舰载机选型㊁机载反舰武器配备㊁舰载机编队力量编成㊁战术攻击阵位的配置㊁预警机/电子战飞机的配合,以及反舰作战能力评估等领域㊂当前,关于作战仿真的研究可大致划分为基于体系框架的理论方法构建和基于兵力实体的具象建模两大类,但从研究主体看,舰载机对海作战仿真的研究比较匮乏㊂同时,针对舰载机的训练仅仅停留在单一系统㊁单一受众㊁单一模拟器的环节㊂而美军早已把训练模式从基于单平台㊁单系统的个人训练拓展到以任务执行为核心的整体性训练,其组织方式㊁仿真系统㊁实施策略㊁环境构设和体系评估等方面均值得我军借鉴[1]㊂随着装备体系手段逐步丰富㊁强度日益增强,在仿真架构动态变化㊁快速建模技术㊁多分辨率自适应等方面,对传统仿真技术提出了巨大挑战,促使新的仿真技术不断涌现㊂同时,随着战斗力生成方式的转变和实战化训练能力的提升,基于体系的舰载机对海作战训练理念和方法将逐步走向实践,致使相关条件建设和总体规划成为必然㊂本文立足舰载机对海作战能力提升,根据典型任务流程,系统分析舰载机对海作战特点和训练需求,提出训练仿真系统构建的总体设计与关键技术,为航母舰载机分布式训练实践提供技术支撑㊂1㊀舰载机对海作战训练仿真需求1 1㊀典型任务流程受任务属性㊁敌我实力㊁战场态势㊁作战环境等因素共同制约,舰载机主要作战样式可分为连续对海突击和集中对海突击㊂航母的主要任务是保障舰载机的起降和指挥引导,根据实际作战需求,将舰载机的作业区域从远到近划分为任务区㊁引导区㊁待机区㊁进场区和着舰区㊂舰载机对海作战的典型流程可分为甲板作业流程82㊀王述运,等:舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术第42卷和空中作战流程,按照逻辑顺序包括[2⁃3]:挂弹㊁热机㊁滑跃起飞㊁空中集结㊁引导出航㊁引导交接㊁攻击行动㊁效果评估㊁返航㊁敌我识别㊁进近管理㊁马歇尔等待㊁下滑道飞行㊁钩索㊁逃逸复飞㊁一站式保障,待下一个甲板作业周期重新起飞,如果发生战损即刻拉入机库进行维修作业,如图1所示㊂图1㊀舰载机对海作战流程1 2㊀作战训练主要特点分析舰载机对海作战的固有特征决定其训练仿真系统呈现以下特点:1)海空一体决定协同要求高㊂舰载机作战环境复杂㊁跨度大㊁机动性强㊁对象多元,对训练协同开展的影响因素众多;2)体系联动决定导调控制难㊂舰载机对海作战是态势㊁指控㊁打击㊁保障等综合集成的任务体系,参训装备多㊁人员多㊁环节多,按照典型流程,训练实施需要要素间实现紧密耦合联动;3)虚实结合决定技术难度高[4]㊂开展此类训练,完全实兵实装的方式成本高㊁风险大,充分利用基于LVC的技术体制是有效的途径,实装与仿真训练系统相融合,信息交互㊁态势共享等技术难度高;4)探索性强决定创新要求高㊂舰载机对海打击训练兼顾战法创新和部队训练的双重任务,必须在训练进程中强化创新意识,找到薄弱环节,不断反馈装备建设和战术战法改进㊂1 3㊀训练仿真系统建设需求及策略系统应能够满足闭环舰载机对海作战训练仿真所需,仿真对象应包括舰载战斗机㊁机载雷达㊁空舰导弹㊁反辐射导弹㊁制导炸弹和普通航弹㊁航空兵指挥系统㊁航空保障系统㊁编队作战指挥系统等㊂流程分辨率到平台级,数据分辨率到武器级㊂主要解决以下几方面的军事需求:1)运用飞行模拟器模拟舰载机起降过程,用以训练飞行员的驾驶技术;2)运用航空保障系统模拟器模拟对舰载机的指挥引导㊁起降监控,用以训练LSO和塔台指挥员的起降指挥控制能力;3)模拟航指系统㊁预警机指挥引导流程,用以训练航空兵指挥员㊁预警机指挥员对舰载机的引导能力;4)模拟舰载机对敌水面舰艇的跟踪识别㊁导弹打击过程,训练飞行员的实战能力;5)模拟区域防空群指对舰载机的归航识别㊁进近引导,训练舰机指挥员的态势感知能力㊂鉴于舰载机训练仿真系统组成复杂㊁地位重要㊁体系贡献突出㊁实现技术难度大㊁各方高度关注,其建设策略主要包括:1)使命牵引㊁能力递进㊁分步实现;2)资源统筹㊁虚实合成㊁综合集成;3)注重流程㊁强化态势㊁体现感知㊂2㊀舰载机对海作战训练仿真系统2 1㊀总体架构设计本文按照航母编队作战指挥仿真顶层设计要求,继承相关子系统研制成果,充分考虑舰载机对海作战训练需求,采用网络化㊁服务化技术,实现 一网六域 的应用架构设计,逻辑上由通信支撑网㊁资源管理服务域㊁想定生成域㊁导调控制域㊁环境构设域㊁训练执行域和认知评估域组成㊂架构上可进一步分为仿真资源第3期指挥控制与仿真83㊀层㊁支撑层和应用层[5],如图2所示㊂图2㊀仿真体系架构㊀㊀资源层㊂在联合训练环境构建支撑平台的框架下,通过通信支撑网将基础数据㊁计算存储㊁时空基准㊁安全保密㊁态势感知等资源连接形成的泛在网络,开展数据的实时交互㊁计算处理㊁联合分发㊂资源管理服务域通过对各类资源以及用户身份的联网共享㊁组网运用,提供体系化的资源管理和资源服务㊂支撑层㊂通过分布式交互中间件实现资源层和应用层的逻辑连接,集成与仿真训练相关的软件㊁数据㊁服务和界面㊂为应用层提供想定生成应用注册㊁导调控制组合交互㊁环境构设资源集成等应用服务,为训练执行和认知评估提供基础数据服务[6⁃7]㊂应用层㊂构建各类训练对象系统,包括飞行员起降训练㊁LSO引导训练㊁对海作战训练㊁舰长对空防御训练㊁航空兵指挥引导训练等㊂2 2㊀功能模块设计作战想定与剧情生成模块[8⁃9]主要从训练用户角度出发,提供舰载机对海作战任务的典型任务场景,包括任务筹划㊁模型编译㊁模型校验㊁想定生成㊁兵力生成㊁虚实环境初始生成㊁想定推演等子模块,具体承担任务背景和要求描述㊁参训人员装备体系构成㊁战场态势描述㊁对抗威胁条件设置㊁规则战术库装订等活动,最终通过计算机兵力与剧情生成,进行方案推演,评估训练实施计划的合理性和可行性㊂训练运行控制与管理模块主要从训练监管角度出发,为训练以及训练仿真的有效开展提供运行保障,主要包括导调控制㊁红蓝模拟㊁交战裁决㊁训练代理㊁分布管理㊁模型调用和行为支撑等子模块,具体从白方视角承担红蓝双方对抗行为监视㊁战术效果裁决㊁进程控制等工作,从训练管理视角开展训练仿真代理㊁分布式训练组织实施㊁具体训练评判准则制定等工作㊂目标特性与环境构设模块主要从假想敌的角度出发,解决以往训练对手不真㊁环节逼真度不高等问题㊂其主要包括LVC集成环境㊁模拟器㊁战术对抗环境㊁电磁干扰环境㊁气象水文环境㊁平台机动㊁目标探测等子模块,能够为舰载机对海作战提供海战场背景下所需复杂电磁㊁岛岸背景㊁海杂波㊁快速海面目标等环境,以及虚实合成的解决方案㊂数据采集与云端处理模块主要从训练产生的大量数据出发,解决数据采集㊁存储㊁计算㊁显示㊁维护和挖掘等难题,为开展训练评估做基础准备㊂主要包括数据订购分发㊁边缘计算㊁高性能计算㊁分布存储㊁综合显示㊁复盘支持和分析评估等子模块[10],数据类型涉及84㊀王述运,等:舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术第42卷距离㊁方位㊁精度等格式化数据和视频㊁图像等非格式化数据㊂2 3㊀数学模型框架设计舰载机的作战使命和航母的特殊起降环境,对出动回收㊁飞行安全㊁指挥引导㊁效能评估等OODA环节有极为严苛的要求㊂鉴于此,本文提出由出动回收模型㊁指挥引导模型㊁预警探测模型㊁交战过程模型㊁弹道与毁伤模型㊁辅助决策模型构成的舰载机对海作战训练仿真模型框架,如图3所示㊂图3㊀数学模型组成框架㊀㊀出动回收模型利用工程模拟器解决舰载机运动㊁起降姿态㊁过载控制㊁座舱模拟㊁视景观测等构造模型,建立一整套气动力数据库和控制率参数,模拟舰尾流㊁低空紊流和舰面流场条件下的起降性能;利用数字仿真解决航母运动㊁起飞与着舰系统㊁甲板几何㊁甲板作业等虚拟模型,与舰载机相关模型进行交互㊂指挥引导模型利用航空管制㊁航空兵指挥与预警机等等效模拟器,通过数据链和语音建立与舰载机任务执行的交互关系模型㊂预警探测模型通过建立雷达方程㊁引入外部信息源接口,解决信息保障和目标识别问题㊂交战过程模型需要实时解算飞机航线㊁高度㊁航向和攻击角等要素,装订导弹飞行参数,准实时计算载机和导弹的突防概率㊂弹道与毁伤模型利用实验室资源实时计算导弹发射后直至命中目标过程中,导弹弹道仿真和目标易损性仿真㊂辅助决策模型解决典型的战术决策问题㊂2 4㊀训练仿真流程设计根据舰载机对海作战训练特点和要求,考虑设计空间㊁随机因素㊁训练层级和能力形成等因素,形成基于 训练要素识别㊁任务场景构建㊁红蓝战术映射㊁层次对抗训练㊁智能导调裁决 的业务流程,如图4所示㊂其中,训练要素识别是开展相关研究的基础,针对不同训练要素,任务想定不同,构成的装备体系也有区别,要素识别主要是对训练历程㊁对象㊁阶段和目标的界定;任务场景构建主要为整个训练仿真设定一个脚本,具体包括使命任务㊁环境构设㊁方案生成㊁态势模拟等步骤;红蓝战术映射通过双方的仿真模型交互,将宏观的能力和规则映射为可操作的战术和行动[11⁃12];层次对抗训练实现基于实装㊁半实物和虚拟构造系统的浸入性㊁分布式训练;智能导调裁决利用基于智能体的算法对整个训练任务进行规划和仿真控制,运用空间域模型进行数据分析处理㊂图4㊀训练仿真业务流程图3㊀系统关键技术3 1㊀想定与仿真控制技术联合训练环境的构建势必带来动用实兵多㊁组织效率低㊁周期不可控等问题,必须在任务开展前进行反第3期指挥控制与仿真85㊀复推演,实现基线想定目标,并逐步扩展能力边界㊂主要涉及想定演示推演技术㊁时空一致性控制技术和数据过滤匹配技术等㊂演示推演技术模拟在给定试验条件下,进行兵力行动和信息交互等关键环节的预演,发现方案缺陷,预估训练效果,进一步提出资源需求,采用基于插件的模型编辑和想定编辑动态生成技术,解决当前普遍采用人工计算㊁领域专家研讨的方式㊂时空一致性控制技术,采用时间自治策略,部分时戳和前瞻量设计,通过合理划分实时粒度,解决联合试验环境所集成的资源信息交互的时间异步性,控制资源协调运行㊁虚实仿真时空一致㊂数据过滤匹配技术主要采用基于区域㊁网格和排序三种数据过滤匹配算法,解决无效数据对上层应用的干扰,开展云端数据的自适应计算,减少批量数据的处理压力,提高传输效率㊂3 2㊀兵力行为模型支撑技术为支撑本仿真训练系统众多实体的行为控制和交战规则,以及虚实融合环境下的实时㊁准实时㊁非实时交互,提出了包含零编程资源封装与建模㊁基于规则的决策建模㊁虚实兵力互感互抗等兵力行为模型支撑技术㊂零编程资源封装与建模技术采用基于协议模板的内嵌式动态数据包编解码,解决用户在资源封装过程中的零编程和装备接口零修改的问题,能够按照统一模式对舰载机对海作战仿真训练资源进行描述㊁封装和转换,其协议识别㊁自动解析等关键环节对实时性要求较高㊂基于规则的决策建模采用认知域建模技术,利用使命任务㊁作战能力㊁威胁态势等条件空间与位置队形㊁战术决策㊁火力控制等命令空间的映射,解决蓝方兵力行为的智能性㊁灵活性等问题,经过多次训练形成想定库㊁规则库㊁战术库㊂虚实兵力互感互抗技术通过增强现实技术,将虚兵的状态和行为信息通过信号注入或辐射传感等手段传输给实兵上的虚实融合终端,实现实兵感知虚兵;虚兵通过相应的发布与订购策略能够自动完成对实兵的感知;实兵通过虚实融合终端向虚兵发送攻击参数,在虚兵上完成弹道和毁伤仿真,发布虚兵毁伤信息,完成实兵对虚兵的抗击;虚兵依据发布与定购机制能够直接与实兵代理成员进行对抗交互㊂3 3㊀基于LVC实时交互技术对抗训练仿真的重点技术实现途径是真实㊁虚拟㊁构造资源的异构集成,在时空一致的条件下,满足动态组合㊁按需介入㊁相互操作的要求,其基础和核心是多分辨率融合技术㊁实时交互技术以及异构互联技术等[13]㊂联合多分辨率邦联技术,采用一体化框架将体系级低分辨率模拟系统和实体级高分辨率模拟系统集成在一起,其中,体系级提供整个战场空间画面,实体级负责对试验空间内单个平台实体的战术行为进行仿真,并能够实现按需选择和更改㊂实时交互技术采用时间同步和事件调度策略,综合利用中间件技术㊁数据分发技术㊁数据传输技术㊁云计算技术,实现解耦条件下的模型快速响应,满足异类㊁分布式部署资源的映射交互㊂异构互联技术主要解决仿真训练领域异构集成问题,包括仿真数据㊁模型㊁系统㊁环境等集成,一般采用分系统独立并行开发㊁逻辑靶场基础平台统一加载㊁多个分系统同步控制的综合集成技术,关键技术涉及自动加载部署方案规划㊁基于协同仿真技术㊁任务资源本地和远程操控等㊂本系统典型资源以及模拟效果如图5所示㊂图5㊀训练仿真效果图3 4㊀导调裁决与评估支持技术训练仿真系统基于红蓝双方的对抗,产生一系列的数据㊁响应和效果,需要指挥控制系统进行采集㊁分析和处理,主要包括导调控制与交战裁决㊁复盘评估等核心技术㊂导调控制与交战裁决技术需重点开展信息互联互通接口标准研究,进行信息共享设计,打通试训战的指挥信息链路,实现红㊁蓝㊁白差异化信息服务,利用便携式和固定式裁决终端,实现录取设备㊁测量设备㊁环构设备等数据快速融合和判读,包含自适应数据采集技术㊁认知辅助控制模型和快速智能判决算法研究等㊂复盘评估技术主要对训练仿真过程中各类兵力行动㊁关键事件㊁导调控制㊁打击效果运用数字化手段进行回放和追溯,并采用基于能力和基于任务两个维度进行指挥控制㊁机动㊁火力打击㊁全维防护㊁电子对抗㊁86㊀王述运,等:舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术第42卷综合保障等方面的评估,主要能够支持数据关联复盘㊁过程复盘㊁同步复盘㊁协同分析和综合评估等工作㊂4㊀结束语本文系统研究了舰载机对海作战训练仿真系统设计与关键技术,明确了系统建设的需求,提出了初步设计方案,探讨了关键技术途径㊂该系统涵盖了舰载机对海作战从起降㊁引导㊁指挥㊁打击㊁评估等各个环节,训练受众覆盖飞行员㊁LSO㊁舰长㊁航空兵指挥人员等,采用基于LVC集成的技术体制,实现异构训练资源的体系集成,能够为舰载机对海作战训练㊁战法研究和流程改进提供有效的手段㊂下一步将进一步细化仿真粒度,提高关键事件的实装接入和响应感知程度㊂参考文献:[1]㊀田永亮,王永庆,熊培森,等.面向战斗机云作战的构造仿真平台架构[J].北京航空航天大学学报,2019,43(8):51⁃57.[2]㊀柯鹏,徐成林,柳松杨,等.舰载机起降过程中飞行员响应的视镜仿真[J].系统仿真学报,2019,31(1):59⁃65.[3]㊀张豪,郑茂,初秀民,等.舰载机高强度作业流程仿真研究[J].舰船科学技术,2019,41(6):147⁃154.[4]㊀王宗杰,侯学隆,罗木生.舰载机对海突击仿真模型框架设计[J].指挥控制与仿真,2017,39(5):76⁃80.[5]㊀陈嘉勋,肖兵,刘凤增.基于Agent的建模与仿真技术在军事系统中的应用综述[J].飞航导弹,2019,29(3):65⁃69.[6]㊀贺荣国,杨继坤.水面舰艇设计定型试验项目规划与实施研究[J].装备学院学报,2016,27(4):68⁃71.[7]㊀徐享忠,杨建东,郭齐胜.作战仿真试验理论体系研究[J].装甲兵工程学院学报,2018,32(2):98⁃103.[8]㊀刘万洪.航母战斗群通信作战应用及对抗策略分析[J].舰船电子对抗,2015,38(1):58⁃63.[9]㊀杨继坤,王娜,肖飞.航母编队体系作战试验设计与评估[J].指挥控制与仿真,2019,41(4):91⁃98.[10]尹肖云,皱强,冯佳晨.航母舰载机反舰作战能力评估分析[J].火力与指挥控制,2017,42(12):40⁃45.[11]张翠侠,周新,方冰.红蓝双方攻防仿真建模技术[J].指挥信息系统与技术,2012,3(6):10⁃14.[12]杨继坤,张传有,常秀丰.海军试训蓝军体系建设与运用研究[J].现代防御技术,2017,45(2):22⁃28.[13]张灏龙,谢平,赵院.体系对抗仿真面临的挑战与关键技术研究[J].计算机仿真,2019,36(5):1⁃5.(责任编辑:张培培)。

FSM在海军作战仿真CGF中的应用

FSM在海军作战仿真CGF中的应用

FSM在海军作战仿真CGF中的应用
刘小玲;潘巨辉
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2007(24)8
【摘要】计算机兵力生成(CGF)是现代作战模拟仿真中的一项重要内容,特别是在对抗条件下,CGF还必须具有战术决策能力,知道如何根据当前的战场态势,按照己方的作战原则,动态更新自身的行为.文章结合海军对海突击作战的特点,将有限状态自动机(FSM)与行为规则相结合来实现对抗条件下CGF的行为仿真,该方法已运用到对海突击作战仿真软件中,应用表明:该方法可以较真实地仿真红蓝方的行为,具有相当的战术决策能力,取得了良好的效果,也为该系统后期基于Agent的行为仿真提供了一种行为规则表示方法.
【总页数】4页(P24-27)
【作者】刘小玲;潘巨辉
【作者单位】上海海事大学信息工程学院,上海,200135;海军装备研究院航空所,上海,200436
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.56
【相关文献】
1.模型库管理系统理论在海军航空兵作战仿真系统中的应用 [J], 潘长鹏;严建钢;唐金国
2.海军作战仿真系统界面设计中人类因素策略的应用 [J], 马炳星
3.作战仿真中CGF群体行军建模研究 [J], 徐文超;薛青;林敏;张国辉
4.城市作战仿真中CGF Agent战术路径规划 [J], 彭辉;贺毅辉;姜峰;王勇
5.基于GBB技术海军作战仿真中水下探测和水声对抗设计与实现 [J], 王幸军; 唐晨
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

一种支持作战仿真开发的仿真、集成与建模高级框架

一种支持作战仿真开发的仿真、集成与建模高级框架

一种支持作战仿真开发的仿真、集成与建模高级框架摘要:本文分析并对比国内外作战仿真技术的发展现状,介绍了一种支持作战仿真开发的仿真、集成与建模高级框架(AFSIM),它是一种用于模拟和分析作战环境的软件工具,支持评估军事战略和战术决策的有效性。

同时该软件提供了完整的仿真环境模型(包括战斗平台模型、武器系统模型、机载传感器系统模型、通信系统模型以及环境效应模型等),具备快速便捷的建立作战仿真环境的能力。

AFSIM能够为建设高效能的作战仿真系统提供一种新的设计思路与方法。

关键词:作战仿真;仿真、集成与建模高级框架;集成开发环境;可视化工具An advanced framework for simulation, integration and modelingthat supports the development of combat simulationDongting jiang, Xiaofeng yan, ning LiNaval Armament Department, Chengdu, Sichuan 610000Abstract:This paper analyzes and compares the development statusof combat simulation technology at home and abroad, and proposes an Advanced Simulation, Integration and Modeling Framework (AFSIM) to support the development of operational simulation, which is a software tool for simulating and analyzing the operational environment and supporting the evaluation of the effectiveness of military strategyand tactical decision-making. At the same time, the software providesa complete simulation environment model (including combat platform model, weapon system model, airborne sensor system model, communication system model and environmental effect model, etc.), withthe ability to quickly and conveniently establish a combat simulation environment. AFSIM can provide a new design idea and method forbuilding high-performance combat simulation systems.Keywords:Combat simulation;Advanced framework for simulation、integration and modeling; Integrated development environment;isualtool11引言随着现代作战信息化与智能化演进,传统的针对单一兵种或单一平台进行建模分析的作战仿真只能对单一兵种间的单兵作战或单一平台的模拟,无法实现多元战场环境中涉及到的不同兵种以及先进武器、战斗机、舰船等的多机协同作战的模拟。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

・作战模拟与仿真基于ST AGE平台的海军作战仿真设计Ξ冯伟强 徐冬梅 陆勤夫ΞΞ(海军指挥学院 210016)摘 要:随着仿真技术的发展,仿真在军事领域的作用和所带来的效益日益突出。

如何充分地利用仿真技术,提高作战实验的手段并推动军事理论的发展,是作战仿真人员面临的一个挑战。

文章介绍了一个较先进的作战仿真平台———ST AGE,它提供了各种工具和框架产生定制的应用仿真程序,缩短了建立复杂作战仿真系统所需的时间。

文章还基于ST AGE平台设计实现了一个海军编队防空作战仿真模型。

关键词:海军 仿真平台 作战仿真1 概 述随着计算机、通信和软件技术的发展,仿真在军事、工业和经济等领域的作用日渐突出。

尤其在军用仿真方面,更是体现了明显的军事和经济价值。

目前军用仿真主要应用于武器系统的评估、研发和采购,作战训练,战术实验和军事理论研究等三大方面。

在海湾战争和波黑战争中,美军事先都运用仿真手段对打击目标和作战预案进行论证,取得了很好的效果。

本文将介绍ST AGE平台在海军战术分析方面的应用,并构建一个基于ST AGE的海军水面舰艇编队防空作战的仿真实例。

ST AGE是加拿大E NGE NUITY(原名为VPI)公司推出的一种用于建立实时作战仿真环境的软件工具。

在这个实时的环境中,用户可以加入飞机、舰船、坦克、导弹和地面目标等实体,并通过战术手段(如侦察、通信、交战、破坏)进行实体间的交互作用,实现对作战过程的仿真。

它以图形方式给用户提供了使用方便的作战仿真环境,使用户可定义交互式战术场景,并建立复杂的战术仿真系统。

本文首先介绍ST AGE的基本构成和功能,然后探讨如何利用ST AGE提供的开发接口来扩展其功能以更好地符合仿真人员的需要,最后构建一个仿真实例。

2 战术仿真平台ST AGE的体系结构ST AGE由三部分组成,分别为数据库编辑器DE,仿真引擎SI M和开发工具包DK。

各部分相互关系如图1所示。

数据库编辑器(DE):在仿真准备阶段,用DE来构建战术想定中的各作战单元,然后在仿真运行阶段由仿真引擎(SI M)来运行这一作战想定,输出一个不断推进的作战态势。

作战想定中的各作战单元存储在场景数据库中。

在准备阶段和运行阶段,DE都通过态势显示窗口S AD(Situation Awareness Display)来向用户提供态势显示。

收稿日期:2002-04-06ΞΞΞ东南大学计算机系 210018仿真引擎(SI M):它是ST AGE的“心脏”,包括实体管理,模型管理,场景管理和实时控制器。

模型管理主要有物理环境管理,实体仿真管理和系统管理三大类,如图2所示。

仿真引擎根据模型运算推动战场态势的变化实现仿真目的。

仿真引擎与DE交互场景和实体信息,通过状态显示窗口显示并对得到的用户干预做出反应。

仿真引擎可通过DIS,H LA或共享内存作为与外部仿真系统的接口。

开发工具包(DK—Development K it):DK提供一个开发接口DI(Development Interface)和一组库函数。

使用DI,用户能修改仿真模型数据结构以使这些模型适合特殊的需要。

利用库函数和开发接口,用户可以开发适合自己需要的仿真模型或修改ST AGE内部已有的仿真模型。

3 扩展ST AGE实现仿真设计设计作战仿真系统时,如果研究的侧重点不同,则对武器装备和作战行动建模时的仿真粒度,考虑的参数和驱动模型也就不同。

如果重点研究武器装备性能对战术行动的影响,则对武器装备的建模应尽可能详尽;如果重点研究作战预案的可行性及可能达到的效果,则对武器装备的建模可以略粗,重点对作战单位的作战行动或任务空间概念模型(C M MS)作细致的描述。

总之,应根据各部分对总体仿真性能的影响程度来决定如何建模。

ST AGE所提供的数据结构和驱动模型不可能完全符合用户设计特定仿真系统的需要,因此用户应根据自己的需求来添加新的仿真模型。

扩展ST AGE主要通过三个途径来实现:利用DI扩充ST AGE内部模型的数据结构;增加ST AGE未提供的用户模块;对ST AGE提供的模块,如果用户认为仿真结果可信度不够,可以重新计算。

DI是一个图形化的数据结构编辑器,通过它,用户可以增加能满足自己仿真系统需要而ST AGE又未提供的参数,也可以增加新的实体模型或添加实体模型之间的关系。

如果仿真设计中需要考虑飞机的作战半径,续航能力等因素,那么飞机的模型需要计算飞机携载的油料和不同飞行状态下油料的消耗等参数。

这些参数ST AGE并未提供,就需要用户通过DI在飞机模型中添加。

当然,对于用户增加的模型参数或构造的模型,需要用户自己构建驱动模块来配合工作,ST AGE提供了所需的接口机制。

如:对于ST AGE提供的某模型,如果用户认为功能不够或可信度不够,可以自行开发,并以回调函数(callback function)的方式在ST AGE的仿真模型中注册。

当SI M使用到该模型时,将调用用户自己开发的模型函数,如图3所示。

4 编队防空作战仿真设计海军水面舰艇编队防空作战仿真的主要仿真对象是编队对空中来袭目标的防御,来袭目标包括飞机和反舰导弹。

在本例中,主要考虑携带反舰导弹的轰炸机。

设攻击方为蓝方,拥有各种机载手段,防御方为红方,拥有防空作战的各种手段。

红方编队信息的获取主要靠自己的舰载设备,以外部信息为辅。

建立编队防空作战仿真的目的在于评估防空作战预案的可行性和武器装备的性能。

因此,我们重点对武器装备的性能和作战平台的行动方案进行建模仿真。

期望得到在现有的武器装备条件下,如何合理采取行动方案,包括目标分配、火力运用、队形变换等,以期最大限度地发挥武器装备的性能。

(1)对武器装备性能的仿真首先利用ST AGE构建编队防空作战仿真中涉及的各类武器装备的模型及其参数,在编队防空战术仿真中,根据实际组成,主要考虑了以下模型:水面舰艇、飞机、导弹、雷达、火炮和电子干扰。

其中水面舰艇又可细分为驱逐舰、护卫舰、导弹艇和辅助船等等。

其中水面舰艇主要考虑以下参数:①动力性能指标,包括最小速度、最大速度、加速度、减速度、旋转半径等;②截面因子,该参数用于仿真该实体被各种控制手段发现的可能性,分为雷达因子、声纳因子、目测因子和红外因子;③防御能力,包括对导弹的防御能力和对鱼雷的防御能力;平台受损之后对其能力的影响,这种影响程度可根据实际装备确定,比如设定50%受损可导致武器系统失灵,60%受损可导致动力系统失灵,80%受损导致沉没等等;④携载的武器系统,不同类型的舰艇配载不同的武器类型和数量,如导弹的类型和数量、火炮的类型和数量等等。

武器装备的性能参数由该武器装备的作战模型来建立;⑤配备传感装备,如雷达、声纳和红外探测等,具体的性能参数可由对应的作战模型建立;⑥装备的干扰措施,干扰措施分为普通干扰和电子对抗。

普通干扰有金属碎箔(用于干扰雷达)、噪声、烟火等;电子干扰有雷达干扰和红外干扰两种。

可分别对具体的干扰措施设定性能。

⑦设定编队成员,所添加的成员可与该舰形成作战编队。

编队成员的性能和具体队形可以根据编队任务来设定。

以上参数的框架结构是ST AGE提供的,用户可以很方便地输入对应参数来建立武器平台的模型。

如有特殊需要而ST AGE未提供的参数,用户可以通过在DI中构建修改已有的武器平台结构来达到要求。

当然,对于用户自己设计的参数,在仿真过程如何使用,如何与其他参数和仿真态势发生关联,也是需要用户考虑的问题。

对于飞机、导弹、雷达、火炮和电子干扰等武器装备,也通过上述方法建立模型并设定参数。

(2)对作战预案的仿真作战预案在实施时将转化为编队中各成员兵力的具体任务和行动,为对兵力的行动进行仿真,必须对兵力的任务行动做具体的一致性描述,也即各种兵力的任务空间概念模型,它依赖于兵力的任务、作战规则、武器系统和装备。

对于兵力任务行动的仿真将在ST AGE提供的script(脚本描述语言)的基础上来实现。

编队防空通常分为三个区域:在编队防空火力外的远程防御,编队区域防御和末端防御。

远程防御主要由掩护航空兵实施;编队区域防御是由编队内具有区域防御能力的护航舰艇来实施,这些护航舰艇有一个指挥中心协调,本文将考虑舰艇上的雷达性能、导弹发射架的类型、导弹的数目和编队所属舰只的相互协调能力等因素;末端防御是指来袭导弹突破前两个阶段后,被攻击舰使用近程导弹、火炮和电子干扰抗击的阶段。

下面就后两个阶段编队区域防御和末端防御的行动进行仿真。

编队防空需要各成员之间密切协同,使武器装备的性能发挥最大作用,利用ST AGE提供的行动脚本功能可以对编队和所属成员的战斗行动和相互协同进行建模。

水面舰艇编队(也指编队指挥中心)行动脚本的算法如下:①判断有无探测到的空中目标,同时也可向所属编队成员下达对空搜索任务;②遍历每一个被探测到的目标(包括编队成员上报的信息),判断其属性、运动方向和机动要素,若为敌方航空兵目标,进入③;若为来袭导弹,转入④;③将编队调整为防空队形,对所属成员下达防空任务并分配目标,进入导弹攻击范围即可攻击;④如被探测到目标为来袭导弹,判断导弹的距离,在进入末端防御前,向所属成员下达协助抗击任务,并对各个成员分配目标,对来袭导弹实施导弹抗击;⑤如果来袭导弹突破舰空导弹防御已进入末端防御范围,则实施近程导弹、火炮抗击和电子干扰;编队中的成员则根据编队指挥中心下达的任务当前的态势,执行对应的任务脚本(mission script),任务脚本有对空搜索、协助抗击等等。

在对武器装备性能和作战预案建立模型并赋予内容后,运行ST AGE的SI M仿真引擎,通过DE的态势显示窗口S AD可以实时观察仿真运行过程。

可以修改武器装备性能的参数和采取不同的作战预案,以达到战法分析检验的目的。

整个仿真过程中还可通过记录和播放输出摘要评审结果,更好地达到战术分析的目的。

参考文献1 Virtual Prototypes Inc.ST AGE Developer’s G uide(V3.0).2 Virtual Prototypes Inc.ST AGE T echnical Overview.。

相关文档
最新文档