装甲兵模拟训练系统体系架构*

韩志军，孙少斌，张仁友，杨和梅

（装甲兵学院，安徽 蚌埠 233050）

装甲兵模拟训练系统体系架构*

韩志军，孙少斌，张仁友，杨和梅

（装甲兵学院，安徽 蚌埠 233050）

近年来，装甲兵模拟系统建设和模拟化训练有了长足的发展，但仍然存在缺乏顶层规划、标准不一、资源不共享、模块不重用、体系不完整等诸多问题。基于体系工程建设理念，探索了装甲兵模拟训练系统体系架构，主要考虑了顶层设计，重点放在了系统的组成结构、相互关系，从总体上把握体系的整体功能、需要解决的问题，采取的技术路线。实践表明，体系架构独立于系统的具体实现技术，保证了各组成部分可以通过重用、重组等方式来适应不同阶段、不同目标和领域的装甲兵模拟训练需求，提高了系统的利用效率，降低了模拟训练系统的开发成本。

装甲兵，模拟训练平台，模拟训练系统，体系架构

引言

科学、先进的训练手段，是实现训练目的的桥梁，是提高部队训练效益的“催化剂”。随着新一代装甲兵训练法规的颁布实施，模拟化训练的重要性越来越受到广泛的重视，并已成为装甲兵军事训练的重要组成部分。模拟化训练需要模拟训练系统作为基本支撑，模拟训练系统（平台）已经成为我军装甲兵训练必不可少的装备。

基于体系结构的系统开发已经成为当前通用的工程实践的一部分，没有一个好的、实用性强的体系结构，就没有一种系统化建设大规模的系统或系统之系统的机制［1］。从总体上统筹规划装甲兵模拟训练的通用平台、基本功能、基础资源、应用系统等的设计、开发和应用，构建装甲兵模拟训练系统体系架构，探索装甲兵模拟训练系统体系建设的方法，实施系列化、成体系的系统建设途径，成为当前我军装甲兵广泛开展模拟化训练迫切需要解决的重要任务。

1 装甲兵模拟训练系统体系架构的必要性

随着科学技术特别是信息技术的迅猛发展，使得信息化条件下的战争，不再单纯是火力与火力的较量，而是体系与体系的对抗，战场上各作战实体、作战单元以及作战要素有机融合成了一个整体，进而加剧了现代战争的复杂性［2］。当前，我军装甲兵部队正处于向信息化发展的重要军事转型期，总体上看，信息系统和信息化武器装备建设仍处于初级阶段，部队现有武器装备、训练环境、训练管理手段等方面的信息化水平还不符合基于信息系统体系作战训练的要求，严重制约了基于信息系统的体系作战训练的开展，已经阻滞了装甲兵体系作战能力的生成。

以往，装甲兵模拟训练系统（平台）的研制开发存在产品单一、器材不配套、制式不标准、项目形不成系列等诸多问题，其重要原因是没有把它作为一项体系工程来进行。要有效提高装甲兵部队训练的综合效益，促进战斗力的快速生长，就必须运用体系思想研制开发装甲兵模拟训练系统。有了综合集成的装甲兵模拟训练系统体系结构，装甲兵模拟训练系统就可以从分散的、为单一目的而建的专用型系统走向标准化、网络化的通用型系统，可为充分满足对装甲兵作战模拟训练的各方面的军事需求奠定坚实的技术基础。

体系结构方法能够使顶层设计“画出来”、“说清楚”、“看明白”，是目前国内外大型复杂系统建设普遍采用的体系设计方法［3］。体系结构方法适用于从事作战指挥、规划计划、建设管理、系统设计、技术研发和系统维护等工作的各类人员，它能够为需求论证、总体设计、验证评估提供统一规范的方法，为指挥人员、技术人员之间的沟通提供“共同语言”，使所开发的系统可拓展、可集成、可重组，从而提高系统的集成融合水平。

装甲兵模拟训练系统体系结构的确立对现代装甲兵作战训练意义重大，也是一项复杂的系统工程［4］。随着计算机处理能力的快速发展，系统性能已不再是制约模拟系统设计的主要因素。随着作战问题复杂程度的增加，单纯依靠某个系统已不能满足基于信息系统的体系作战能力生成的需要，因此，装甲兵模拟训练系统体系结构研究的重点已经转移到如何更好地解决系统之间的互连、互通、互操作问题上来，以保证不同的系统可以为系统的装甲兵综合模拟训练总目标协同工作。

2 装甲兵模拟训练系统体系架构

2.1 指导思想

以科学发展观为指导，以加快转变战斗力生成模式为主线，以提升信息化条件下装甲兵基于信息系统的体系作战能力和装甲兵遂行多样化军事任务能力为目标，紧紧围绕信息化条件下联合作战中装甲兵的使命任务，以陆军机械化信息化复合式发展及装甲兵武器装备建设为牵引，按照统一的体系结构和技术标准进行科学整体规划［5］。在功能构件开发与利用上，采取分部件开发，进行综合集成运用的思路与策略；在建模理念与路线上，采用面向服务以实体为中心的多层次行为建模，采用分工协作走工程化的技术路线；在信息资源建设上，采用目标有限、工作有序的工作方法，推动信息资源建设与模拟训练系统应用滚动发展的模式。

2.2 结构组成与层级关系

装甲兵模拟训练系统体系主要由基础信息资源、模拟训练应用功能模块、仿真支撑平台、体系服务与管理系统和模拟仿真系统等部分组成。其技术框架视图如图1所示。

图1 装甲兵模拟训练系统体系结构—技术视图

基础信息资源和应用功能模块是整个体系的最底层，也是基础层，它包含了装甲兵模拟训练系统所需的基础功能模块、数据库、模型库和规则库等，对数据、模型、规则进行集中存储和统一管理。基础层使数据库、模型库和规则库中的各种数据采用一致的界面和接口与应用系统进行交互，为体系的上层部分提供有效数据和通用功能，是整个体系架构的根基。

仿真支撑平台是中间层，是整个体系架构的核心，包括专业仿真模块、通用仿真模块和资源管控模块等，为装甲兵模拟训练提供战场环境、武器与兵力平台和作战行为控制等模拟训练的要素和基础环境与条件。仿真支撑平台降低了系统的耦合性，可以较好地支持应用层功能的快速变化，提高了模块的重用性和整个系统的开发效率，增强了体系的扩展性。仿真支撑平台具有桥接集成的能力，能够实现各种异构仿真系统的集成，包括DIS系统、基于HLA的模拟系统、并行仿真系统、各类装甲装备模拟器、半实物仿真系统、实际武器装备等。

体系服务与管理系统是最高层，也是体系架构的关键，根据系统或子系统功能需求，在基础信息资源、应用功能模块、仿真支撑平台支持的基础上，通过综合集成战场环境、武器装备、军事行为等建模与仿真模块，按需装配相应的模拟训练系统功能构件，组装成满足实际需求的各类装甲兵模拟训练应用系统。

2.3 主要建设内容

2.3.1 基础信息资源

基础信息资源，主要包括：基本的格式化的信息资源、信息资源管理与服务部件、开发的模块单元和功能插件、模拟训练应用资源等。

基本的格式化信息资源，是分别采用数据、模型、规则等知识形态对装甲兵作战使命空间实体、实体属性、实体行为及其交互关系的形式化的描述与抽象；信息资源管理与服务部件，主要实现对数据、模型、规则等不同的格式化信息资源的组织、存储、运行、管理、控制、服务等功能模块的集成体，是格式化数据、模型、规则等信息资源的管理与服务单元与交互应用接口标准；开发的模块单元和功能插件，是以往开发可移植或可继承开发使用的模块单元，或由第三方开发提供的功能插件等可支持开发、提高开发效益、节约开发资源的相关内容；模拟训练应用资源，主要是指支撑模拟化训练相关的想定、组织方案、导调方案、评估实施方法等。

2.3.2 仿真支撑平台

仿真支撑平台，主要包括：战场环境仿真系统、武器装备仿真系统、作战行为仿真系统、通用仿真引擎系统、系统互联桥接系统、仿真资源管控系统等。其组成如图2所示。

其中，战场环境仿真系统主要功能是进行战场数字化与二维态势显示、三维实体建模与战场可视化等；武器装备仿真系统，是开发“人在回路”操作的各类武器装备模拟器材、构建虚拟武器装备与作战力量单元实体的仿真、实现实际武器装备的信息采集与部分信号的控制等；作战行为仿真系统，主要功能是进行军事抽象与描述、军事表达与行为建模、作战规则抽取、行为仿真等；通用仿真引擎系统，主要包括物理引擎，图形渲染引擎，声音引擎等。物理引擎通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式来计算运动、旋转和碰撞反映。系统互联桥接系统，是真实仿真、虚拟仿真和构造仿真等不同仿真系统互联与管控中枢。仿真资源管控系统是仿真资源管控调度中心，能合理调度基础信息资源内容和模拟训练应用模块功能，有效分配基础信息资源和应用功能。

图2 仿真支撑平台组成图

2.3.3 模拟训练应用功能模块

模拟训练应用功能模块，是指挥作业系统、模型解算系统等构建与应用的单元模块，是受训人员、施训人员进行组织实施模拟化训练时的基本功能。可以根据模拟训练的应用层次、训练内容、组训形式等具体需要，构建相应模拟训练系统时所需功能模块单元（或系统），是组织与实施模拟训练的基本应用的综合集成。

模拟训练应用功能模块主要包括：地形与环境分析、文电编辑与管理、要图标绘与传输、战术计算机辅助决策、信息处理与上报下达、态势分析与综合研讨、协同仿真与态势融合等功能模块单元。

2.3.4 装甲兵模拟仿真系统

装甲兵模拟仿真系统，从仿真手段方面可以分为真实仿真系统、虚拟仿真系统和构造仿真3类［6］。从装甲兵战斗力能力形成角度可以分为重要单元操作模拟训练系统、装甲兵主要专业技能模拟训练系统、装甲兵战斗乘员协同模拟训练系统、装甲机械化部队战术（对抗）模拟训练系统、装甲兵作战指挥与辅助决策模拟训练系统等。其具体分类如下页图3所示。

2.3.5 体系服务与管理系统

体系服务与管理系统，主要包括：规划与设计系统、监视与导控系统、数据采集系统、评估分析系统，是装甲兵模拟训练系统体系的重要组成部分，支持模拟训练的规划与设计、监视与导控、数据采集、评估分析等全过程。体系服务与管理系统，能够为模拟训练规划和设计提供友好设计操作界面；能够对真实仿真、虚拟仿真和构造仿真的全过程进行监视，能够远程控制和调理模拟训练的进程；能够完整且条理清晰地采集来自基础数据及方案数据的静态数据、模型输出的动态数据、模拟过程中输入的人工数据等3类数据以保证能够有效进行模拟训练的分析、评估及回放模拟过程等。

图3 装甲兵3类仿真系统分类图

3 装甲兵模拟训练系统体系建设方法

架构装甲兵模拟训练系统体系是一项系统工程，是装甲兵信息化建设的基础性工作和重要内容，上级机关、科研院所、兵工企业、部队基地等部门，应该用系统的观点和方法去分析现实问题，从整体上进行规划，分单位分层次逐步推进，综合运用各种技术，以寻求体系建设目标的最优化。

3.1 宏观统筹规划，确保持续发展

装甲兵模拟训练系统体系是由多个复杂要素组合的整体。如果不能从整体上做好规划，保持各部分与整体协调一致，那么整体就难以产生正的组合效应。以往装甲兵模拟训练系统的开发各自为政、缺乏整体规划，致使系统难以组合成统一协调的整体，这从反面告诫人们，研制开发装甲兵模拟训练系统体系必须从宏观上注重统筹规划，保持持续发展。

3.2 发挥人才优势，引领技术方向

当前，科学技术迅猛发展，武器装备型号更替的周期越来越短，而新装备受经费等诸多因素的限制，很难在短期内配发到院校，一般只能对院校训练装备进行部分改装。同样，作为模拟器材，随着武器装备的更新和换代，其性能也需要更新和扩展。如何保持模拟器材技术上的先进性及时应对教学、训练的变化，延长使用寿命，具有可持续发展的能力，应该引起科研院所人员的高度重视。

3.3 依据军工实力，系统系列配套

随着科学技术的发展、尤其是计算机技术的发展，模拟技术日新月异，模拟器材的发展呈现性能高、规模大、更新快的势态，随之而来的是经费的急剧增加。较好的性价比是装甲兵模拟训练系统在院校教学、部队训练推广应用占有一席之地的重要条件。因此，研制开发装甲兵模拟训练系统也要突出这一特色。所以，只有充分发挥军工生产实力，开发经济实用的装甲兵模拟训练系统，才有市场、才有生命力，这已被多年来装甲兵模拟训练系统开发应用的成功事实所证明。

3.4 注重部队应用，提升训练效益

军事训练是生成和提高战斗力的基本途径，加快转变战斗力生成模式，形成基于信息系统的体系作战能力，要求军事训练要有新突破、新发展。模拟训练信息化含量高，集约化组训便利，在提升训练质量效益方面具有传统训练手段难以比拟的优势，代表着信息化条件下军事训练的发展趋势。推进装甲兵部队军事训练转变、加快转变战斗力生成模式，应当把装甲兵模拟训练系统体系建设作为重要抓手，在深化模拟训练实践中加快部队体系作战能力的生成步伐。

3.4.1 加强信息化条件下装甲兵模拟训练体系理论建设

在我军现有基础上成系统成体系开展模拟训练，改进军事训练的方法手段，借以提升训练质量效益，已成为推动训练创新发展的一种必然选择。生成体系作战能力要求进行体系化的训练，开展体系化训练，最突出的是加快军事训练由“单一型”向“整体型”，由“要素型”向“体系型”转变。成系统成体系开展模拟训练，一方面，便于用模拟的方法还原体系作战中各系统之间和系统内部的连接过程，实现平台互联、信息互通、行动互动，探索完善体系作战能力生成的系统结构。另一方面，有利于部队改进训练编组，优化组训形式和组训流程，建立起与训练手段相匹配的训练方法，使训练模式更加符合体系作战能力系统增效和耦合扩能的需要，最终实现作战能力的融合倍增。

在大力发展装甲兵信息化模拟训练系统的同时，要紧紧围绕信息化模拟训练系统如何配置、如何运用、如何与现有训练体系接轨、如何与新的训练内容体系匹配、运用时机等问题，深入研究，重点实验，全面规范，形成便于装甲兵部队指战员操作运用的信息化模拟训练法规体系、指导理论体系，使信息化模拟训练装备在配发部队的同时，相应的训练法规、操作使用规范、理论指导教材等一同配发部队，确保信息化模拟训练装备能够快速为部队提升作战能力服务，也为加快我军装甲兵信息化模拟训练步伐创造条件。

3.4.2 构建符合信息化条件下训练特点的装甲兵模拟训练体系

成体系开展模拟训练，需要着眼推进人、武器装备与信息系统的有机融合，按照主战装备模拟练技能、打基础，作战指挥模拟练指挥、强谋略，战场综合仿真模拟练整体、促联合的总体要求，逐步构建装甲兵武器装备操作、作战指挥和战术演习“三位一体”的模拟训练体系［7］。

3.4.3 建立开展装甲兵成体系模拟训练的配套制度机制

成体系推开模拟训练，是信息化条件下军事训练一项全新的实践探索，涉及建、用、管、保等诸多方面，需要及早配套相关的制度法规，从顶层设计到建设运用上给予具体明确，为装甲兵部队模拟训练规范化建设和常态化运行提供制度保证。着重要建立组织领导机制、建立配套建设机制、建立管理运行机制、建立科学评估机制。

4 结 论

在统一的体系架构和技术标准下，全盘筹划装甲兵模拟训练的通用平台、基本功能、基础资源、应用系统等的设计、开发和应用，并通过实现基础资源标准化、功能组合动态化、模拟系统系列化、服务管理体系化等功能，对于推动我军装甲兵模拟系统建设以及提升模拟化训练效益，具有重要的现实意义和应用价值。

［1］张宝珍.美国国防部自动测试系统体系架构研究［C］//第十七届全国测试与故障诊断技术研讨会.北京:中国计算机自动测量与控制技术协会，2008.

［2］李宏权，邓桂龙.战役训练模型服务体系与技术方法［M］.北京:国防工业出版社，2012.

［3］国防科学技术大学信息系统与管理学院.体系结构研究［M］.北京:军事科学出版社，2011.

［4］花传杰.装甲兵军事训练仿真技术及应用［M］.北京:解放军出版社，2004.

［5］张仁友，韩志军.装甲兵模拟训练系统需求分析与体系构建研究［R］.蚌埠:装甲兵学院，2010.

［6］王 燕，王 晔，鲍 伟.美军模拟训练装备体系建设及其对我启示［J］.长缨，2008，29（9）：17-18.

［7］钟 波.成系统成规模推开模拟训练需要把握的问题［J］.华北军事，2012（1）：35-37.

Architecture of Armored Force Simulation Training Systems

HAN Zhi-jun，SUN Shao-bin，ZHANG Ren-you，YANG He-mei
（Armored Force Institute，Bengbu 233050，China）

The simulation system construction and simulation training of armored forces have made great progress over recent years，yet there still remain problems such as lacking top level planning，none unified standard，unshared resources，un-reusable modules，and none integrity architecture to be solved. Focused on the top level design，the architecture of armored force simulation training system is explored based on architectural engineering.The design of the architecture is mainly focused on the composition of the system，the correlation of each component，the overall functions of the architecture，the problems need to be solved and the technological route to adopt.The practical result shows that the architecture is independent to concrete implementation and suitable for different phrase，varietal domains and targets of armored force simulation training by reusing and reassembling different modules.Thus it can greatly enhance the application efficiency and decrease the developing cost of simulation training system.

armored force，simulation training platform，simulation training system，system architecture

TP391.9

A

1002-0640（2014）09-0023-05

2013-07-18

2013-09-20

武器装备科研基金资助项目（ZJKY09035）

韩志军（1976- ），男，河南漯河人，博士，讲师。研究方向：计算机仿真。