面向体系对抗的平行训练理论方法研究

董志明

(装甲兵工程学院科研部， 北京 100072)

面向体系对抗的平行训练理论方法研究

董志明

(装甲兵工程学院科研部， 北京 100072)

摘要：针对传统按计划推演、激光模拟对抗等形式实兵演练难以达到信息化条件下实战化体系对抗训练要求的问题，按照“实装层-半实物层-虚拟层”思路，提出并阐述了面向体系对抗的平行训练基本理论，构建了“1个空间、2个网络、3个平行层”的平行训练系统基本框架，论证提出了平行训练的组织运行模式，可为陆军数字化部队实战化体系对抗训练提供理论指导和技术支撑。

关键词：实战化训练； 体系对抗； 平行训练； 平行系统

随着现代科学技术的不断发展，武器装备的信息化、体系化特征日益突出，基于信息系统的体系作战能力已成为战斗力的基本形态，形成并提高基于信息系统的体系作战能力已成为军队建设和军事训练的根本出发点和落脚点。实践习主席提出的强军目标，要建设一支能打仗、打胜仗的过硬军队，部队训练必须向实战化聚焦。因此，加强实兵实装体系对抗训练，加快向实战化训练转型，已成为陆军数字化部队当前面临的最为迫切的问题。

目前，部队实战化组训形式主要有网上指挥对抗、实兵对抗演习、实弹检验等，实兵实装对抗多采用“全激光对抗、网络化裁决”的方式，这些组训模式缺乏必要的体系对抗要素，难以实施连贯的对抗动作，不能满足实兵实装体系对抗的基本要求，究其原因，主要还是没有先进的技术手段作支撑。因此，需要探索一种将实际的训练场地、武器装备接入到虚拟化的战场空间中，将实际和虚拟的战场、装备、人员融为一体的体系对抗训练手段，达到体系对抗要素基本齐全、实兵实装对抗动作连贯、训练环境和条件接近实战、导调评估后台实时、组训方式灵活多样等实战化训练基本要求。

1现状分析

1.1“基地化、模拟化、网络化”训练情况

我军模拟训练手段建设起步于20世纪70年代末，经历了80年代的研制突破和快速发展，90年代开始全面推广使用，目前装备模拟器研制生产已经基本实现了体制化，各军兵种武器装备配发部队都会配套相应的模拟训练器材，以有效提高训练质量、节约训练资源。20世纪90年代末,计算机网络普及，网络化模拟训练系统逐步成为红蓝双方对抗训练的有效手段。21世纪初，随着数字化部队时代的到来，体系对抗训练要求网络化和模拟化手段进一步融合，较为典型的代表是装甲兵工程学院研制的陆军数字化部队模拟训练系统。该系统从2010年开始建设，经过不断改进完善，具备了炮、装、工、化、通信、侦察、电子对抗、后装保障等各兵种专业要素，涵盖了军、师、团、营等各级指挥所，形成一个以指挥信息系统为纽带，集指挥控制装备模拟器、作战装备模拟器以及虚拟兵力于一体的大型“人在环”仿真系统，可以承担数字化部队战术对抗、指挥信息系统运用等联网训练任务。

基地化训练是实战化对抗训练的重要平台，具有实战化演练环境、信息化导调控制、集约化资源保障、专业化蓝军系统等特点优势，其典型代表是近年来在朱日和训练基地组织的“跨越”系列实兵对抗演习。为了提高实战化训练水平，陆军部队构建了以导控评估、模拟交战、环境构设和信息支撑4个分系统为主体，基地化、模拟化、网络化相结合的训练环境，为组织实兵对抗演练提供了信息化水平较高的组训手段。其中：导控评估分系统按照自主对抗、临机导调、自动裁决、系统评估的要求，实现了导调控制、裁决评估等功能；模拟交战分系统实现了全程激光对抗、数据信息自动反馈的功能；环境构设分系统实现了实战化环境布置、复杂电磁环境生成和水文气象环境模拟；信息支撑分系统运用光纤、无线宽带等技术构建了无缝连接的训练场宽带通信网络，采集图像、视频等信息，全面监控对抗行动，全方位提高了信息处理和评估决策的能力[1]。

1.2美国空军“红旗”演习模式

美国空军“红旗”演习是西方国家中最具实战特色的空中演习，是一种较为典型的虚实交互式实兵实装对抗演习，也是美国空军战术部队进行战术训练的最高形式。演习主要内容是根据一次主要战役以及前10天的情况进行设计，科目包括夺取空中优势、空中打击、封闭性空中支援，以及与这些任务相结合的电子战、空中搜索救援、空中补给和空中预警等。演习目的是对美空军现役、后备役部队以及盟国空军进行实战条件下的空战训练，以提高空军战斗机部队的战备水平以及空勤人员的技战术水平和生存能力[2]。

目前，“红旗-阿拉斯加”演习是技术水平最为先进的一种“红旗”演习模式，其主要由联合太平洋阿拉斯加测试场系统(Joint Pacific Alaska Range Complex, JPARC)来支撑运行。该系统以试验与训练支撑体系结构(Test and Training Enabling Architecture，TENA)作为异构实体交互体制，在地面和空中预警机上运行演习导调控制系统和虚拟战场系统，将不同国家、不同体制的武器系统接入JPARC(包括盟国各种类型的作战飞机、防空系统,以及俄制雷达系统、防空系统等)，通过数据采集系统实时采集各参战武器系统的状态数据，并通过JPARC的宽带数据传输系统(微波、光纤等)实时传送到虚拟战场空间，由不同空基和地面平台产生的信息在战场中创建了一个虚拟战场场景，这个虚拟战场空间主要是提供交互、毁伤计算，并实时影响演习装备的数据，由于在空战期间被“击毁”的飞机必须离开演习，因此它们不会对其余的演习参与者产生影响。JPARC系统结构如图1所示。

图1　JPARC系统结构

1.3主要差距

我国陆军“基地化、模拟化、网络化”训练手段建设已得到长足发展，但与美军先进的训练模式和手段相比，还存在一定差距，主要表现在以下方面：

1) 实兵实装体系对抗训练组织模式难以满足实战化要求。目前，我国陆军虽然基本具备了“基地化、模拟化、网络化”相结合的训练模式，但还没有从真正意义上实现三者融合，难以实现虚实交互的体系对抗训练模式；而且，当前组织的实战化体系对抗训练演习主要还是按计划推演，大量、频繁地使用导调力量来推进演习进程，导致演习按剧本推进的痕迹太过明显，对抗训练过程不连贯，实战化水平大打折扣。

2) 虚实同步的陆军部队体系对抗训练支撑技术存在较大差距。我国陆军在异构系统交互技术、陆战场高精度仿真技术、精确定位技术、虚实融合与交互技术等方面都存在差距，部分体系要素难以融入体系对抗训练，不能达到陆军数字化部队体系对抗虚实同步交互的要求。

3) 依靠导调人员采集数据、判断情况的导控评估分系统难以满足信息化训练需求。目前，部队实兵实装体系对抗训练导调控制主要依靠导调人员通过监控观察、现场处置等方式，采集战场数据、处置临机情况、评估对抗结果、主导演习进程，而导控评估分系统以网络传输、视频监控、信息采集输入/输出、数据统计分析等功能为主，采集数据、判断情况的功能很少。在这种导控评估方式下，由于导调人员参与过多，很多信息通过人员等统计输入系统，从而导致系统难以实时融入演习进程，数据积累量小，质量不高，评估结果主观性强，难以满足实时体系对抗需求。

2平行训练基本理论

2.1平行系统方法

平行系统(Artificial system,Computational experi-ments,Parallel execution, ACP)方法由中科院自动化所王飞跃教授于2004年提出[3]，是解决复杂系统的建模、分析、控制及组织管理等问题的新思路与方法论。ACP方法利用复杂系统建模、体系仿真、智能控制等理论方法，构建与实际系统平行的人工系统;采用计算实验方法在人工系统中进行各类实验;通过平行执行、演化逼近和反馈控制，对实际复杂系统进行模拟、试验、分析与控制。

首先，ACP方法通过人工系统或人工社会建模方法在计算机中建立虚拟的复杂系统；其次，在人工社会或人工系统的基础上，利用复杂系统计算实验方法研究与设计各类真实环境下的复杂社会行为与行动实验，对复杂系统的各种影响因素进行“量化”分析和估计；最后，复杂系统平行执行方法将虚拟复杂系统与实际系统进行同步推进和相互补充分析，对二者之间的行为进行平行控制与管理，通过对各自未来发展和演化状况的“借鉴”和“预估”，相应地调节实际系统的管理与控制方式，完成复杂系统的计算实验与平行执行的一体化[4-5]。

2.2平行训练概念

平行训练(Parallel Training, PT)是指部队在“实装层-半实物层-虚拟层”相结合的平行训练系统支撑下，融合“基地化、模拟化、网络化”3种模式优势，依托信息化装备体系开展的虚实结合的实战化体系对抗训练。

研究平行训练基本理论，重点要掌握以下相关概念：

1)平行训练系统。平行训练系统按照ACP理论要求构建实装层、半实物层、虚拟层3个平行层，综合运用装备实时状态采集、无线宽带传输、定位和虚拟战场环境等技术，将实装层和半实物层装备体系对抗状态信息投影到虚拟战场空间，与虚拟层装备共同形成红蓝双方模拟对抗，将对抗效果信息回传并实时展现在实装层和半实物层的装备上。平行层及其概念基本示意如图2所示。

图2　平行层及其概念基本示意

2) “基地化、模拟化、网络化”3种模式融合。平行训练要基于特定的战术训练场，主要原因是在平行训练系统构建阶段，需要建立一个与真实战场空间相一致的虚拟战场空间，为3个平行层同步做好战场环境数据基础；平行训练中还需要构建一个有线和无线相结合的导调控制宽带网络，以保证平行层之间数据传输的实时性；平行训练中可以接入半实物模拟器和虚拟兵力，以作为实装体系的有力补充。因此，平行训练是融合了“基地化、模拟化、网络化”3种模式优势的一种全新训练模式。

3) 信息化装备体系和实战化体系对抗。“平行训练”概念中提到的“依托信息化装备体系”是指：平行训练需要建立在信息化基础上，需要部队具备构建初级战术互联网的能力。半实物层和虚拟层具备大量的侦察情报、电子对抗、通信和指挥控制等模拟(虚拟)装备，用来构建各级指挥所或补充相关力量，与实装层装备构成完整的装备体系，能够通过桥接技术构建虚实融合的战术互联网。而且这些半实物模拟器(虚拟装备)配备了实装战术指控软件和相关业务软件，能与实装层指控软件互联互通，因此，战术互联网交互信息可以在虚拟战场空间中实时显示，并可以被导调控制系统实时采集，为实战化的体系对抗做好了指挥信息系统准备。

综上所述，平行训练主要是构建一个与真实战场空间同步的虚拟战场空间，将真实战场实际装备实时地投影到虚拟战场空间中，在虚拟战场中构建完善的对抗体系，由虚拟战场同步处理真实训练场难以处理的火力打击、装备战损、效能评估等动作和状态信息，并将体系对抗计算的结果反馈到实际战场，实时控制战场行动和进程，同步评估训练水平，从而实现实兵实装体系对抗训练。

2.3平行训练的作用意义

平行训练理论方法的提出为陆军数字化部队实战化对抗训练提供了有力的理论指导和有效的技术支撑，平行训练可以很好地解决以往部队训练中实装难以真正“对抗”，演习评估裁决难以实时进行，模拟训练、导调控制和真实战场难以融合一体等难题。平行训练理论方法的提出是军事训练技术手段的一次跃升，是对“基地化、模拟化、网络化”认知的升华，是对目前实战化训练较为有效的一种手段，是战术级实兵实装体系对抗训练的高级状态，特别接近实战化训练状态。

平行训练理论方法还为装备体系需求论证、作战试验、作战运用等研究提供了一种有力的支撑。战争的代价极大，在真实世界中对其面临的问题难以进行重复的实验，有限的演习也具有非常大的难度和不可操控性。平行训练及其系统将实际装备无缝连接到虚拟战场中，能在一定程度上推进军事学从定性分析向定量计算的跃升，从而突破战争难以进行实验研究的困境。

可以预想，平行训练战场空间将成为未来军事实验、试验的主要环境，在这个环境中，部队指战员可以进行实战化、体系化训练，军事研究人员可以进行装备体系需求论证、作战试验等研究，作战研究人员可以进行新型作战概念演示论证、战法方案论证评估等研究。

3平行训练系统组成

平行训练系统是平行训练理论方法的主要支撑，进行平行训练的关键是构建平行训练系统。

3.1总体结构

平行训练系统的总体结构可以用“1个空间、2个网络、3个平行层”来概括，如图2所示。其中：“1个空间”是指实际训练场与虚拟战场要逼真同步，将实际战场投影到虚拟战场中，实际装备、半实物模拟装备和虚拟兵力也要投影到虚拟战场中，形成一个虚拟作战空间，这是平行训练系统的核心；“2个网络”是指导调控制网络和战术互联网络，导调控制网络负责导调、实装采集信息、战场效果显示等信息的联通，战术互联网络主要用于作战信息联通，2个网络互相独立、互不干涉；“3个平行层”是指实装层、半实物层和虚拟层3个平行层，在训练中，实际装备集中在实装层，所有的训练人员主要集中在实装层和半实物层，虚拟层主要是为了完善装备体系对抗生成虚拟兵力，导调控制和管理人员集中在虚拟层的操作上。

3.2系统构成

面向体系对抗的平行训练系统主要由战术互联网接入系统、实装对抗效果模拟系统、半实物模拟装备系统、虚拟战场仿真系统、导调控制与评估系统等组成，如图3所示。

图3　平行训练系统总体结构

3.3关键技术

平行训练系统的关键技术包括虚实战场空间同步、异构系统交互体系结构、战术互联网虚实融合、导调控制与评估、虚拟兵力生成以及作战仿真等。由于后3个技术相对成熟，本文不再赘述，因此笔者主要研究前3个关键技术。

3.3.1虚实战场空间同步技术

虚实战场空间同步是平行训练系统的核心技术，主要是为了保证真实战场环境及实际装备实时投影到虚拟战场空间中，并保证状态信息实时更新，使2个战场同步推进。该技术主要涉及真实战场和虚拟战场精度控制、陆战场卫星定位与相对定位融合、战术训练场有线网络和无线网络无缝隙宽带传输以及实际装备状态信息实时采集与传输等关键技术。

3.3.2异构系统交互体系结构技术

异构系统交互主要是在实装系统、半实物模拟系统、作战仿真系统、指挥信息系统、导调控制与评估系统等多种异构系统之间，构建统一的体系架构和数据标准，形成一个能够实现数据同步交互的综合环境，从而实现异构系统之间综合互操作、数据重用、功能组合等目的，以逼真、经济、高效的方式完成基于信息系统的体系作战所要求的实战化训练任务。参照美军TANA和仿真系统中较为成熟的高层体系结构(High Level Architecture, HLA)技术标准，该技术主要研究公共对象模型和公共网关技术，实现数据互通、操作互通。

3.3.3战术互联网虚实融合技术

战术互联网虚实融合主要是将实装战术互联网、半实物仿真战术互联网和虚拟兵力战术互联网相互连接，目的是实现参训装备指挥体系之间的数据互通。当实装战术互联网与半实物仿真战术互联网融合互通时，主要采用一个中继接力节点来实现；当实装战术互联网与虚拟兵力战术互联网融合互通时，主要采用虚拟交互网关来实现。虚实融合的战术互联网如图4所示。

图4　虚实融合的战术互联网

4平行训练的组织运行模式

平行系统运行主要有学习与培训、实验与评估以及控制与管理3种类型。平行训练中的实装层和半实物层可以认为是平行系统中的人工系统；虚拟战场空间可以认为是计算实验；真实战场和虚拟战场是同步执行、平行推进的，可以认为是平行执行。因此，平行训练系统符合平行系统的所有特性，可以采用平行系统的运行管理模式来实现。平行训练的组织运行模式属于控制与管理型，以平行执行为主，实际军事系统与虚拟战场空间可以实时地平行互动、相互借鉴，以完成对复杂军事系统的有效控制、管理与指挥。

平行训练的参训装备和人员分布在不同的战场空间中，直瞄对抗装备和人员主要部署在实装层，间瞄(或不可视)对抗装备和人员一般部署在半实物层，其他处于训练从属地位的装备和人员则可以安排在虚拟层。3个平行层的装备和人员形成红蓝双方，各自具有较为完善的装备体系，它们虽然处于不同类型的装备、战场中，但是逻辑上处在同一时间和空间的战场中，而且感受上也相似地处在同一时间和空间的战场中，它们之间可以互相联系、相互配合、互相对抗。由于3个平行层处在同一逻辑空间中，因此在时间逻辑上也是一致的，只是在真实空间中互相平行。平行训练组织运行模式如图5所示。

图5　平行训练组织运行模式

在陆军部队体系对抗训练中，平行训练特别适合训练战场前沿突击装备战术部队、分队的指战员，如装甲兵、陆军航空兵等。根据体系对抗训练目的和投入的实装实兵规模不同，平行训练可以有多种组织模式，包括地面突击兵种战术对抗训练、多兵种合成战术对抗训练、战术部队体系对抗训练等，每种训练都由虚拟层补齐体系要素，让参训人员始终处于一个体系对抗的演练环境中。

5结论

面向体系对抗的平行训练模式是部队实战化训练的一个里程碑，它将“基地化、模拟化、网络化”融合为一体，是战术级实兵实装体系对抗训练的高级形式，能够满足陆军数字化部队实战化训练要求，对形成和提升基于信息系统的体系作战能力具有十分重要的现实意义。平行训练及其系统可以推广到各军兵种和战区训练基地，并结合专门的蓝军部队、信息化训练场地建设逐步构建形成，建设相对方便快捷，有利于大规模推广，能够极大地提高部队实战化水平。

参考文献：

[1]安卫平．从朱日和再出发，把握“关键”打胜仗[J]．现代军事, 2015, (2): 26-33．

[2]百度百科．红旗军演[EB/OL].[2015-09-15]．http://wapbaike.baidu.com/view/1692342.htm

[3]王飞跃．人工社会、计算实验、平行系统:关于复杂社会经济系统计算的讨论[J]．复杂系统与复杂性科学, 2004, (4): 12-20．

[4]王飞跃．平行系统方法与复杂系统的管理和控制[J]．控制与决策, 2004, 19(5): 485-489．

[5]王飞跃．面向赛博空间的战争组织与行动：关于平行军事体系的讨论[J]．军事运筹与系统工程, 2012, 26(3): 5-10．

(责任编辑: 尚彩娟)

Study on Theory and Methods of Parallel Training for System-of-System Combat

DONG Zhi-ming

(Department of Science Research, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract：In view of the traditional planned deduction, and other forms of laser simulated combat exercises, it is difficult to achieve military equipment system under the condition of information against the actual combat training requirements. In accordance with the “actually object layer, half real object layer, virtual layer” ideas, the author puts forward and discusses the basic theory of parallel training for System-of-System (SoS) combat, and constructs the “one space, two networks, three parallel layers” basic framework of parallel training system. This paper puts forward the organization operation mode of parallel training, which provides a theoretical guidance and technical support for SoS combat training of the digital army forces.

Key words:actual combat training；System-of-System (SoS) combat；parallel training；ACP

文章编号：1672-1497(2016)01-0063-06

收稿日期：2015-11-15

基金项目：军队科研计划项目

作者简介：董志明(1977-)，男，副教授，博士。

中图分类号：E251; TP391.9

文献标志码：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2016.01.013