基于任务级-交战级体系仿真平台的并行实验

　　摘要：为满足体系仿真的大场景和精细化需求，探索了一种将任务级与交战级仿真平台异构互联的方法。在该体系仿真异构互联方法中，依托现有仿真平台总体架构，重点构建功能层中间件，通过Socket通信形成数据交互服务，设计数据处理流程;根据业务需要开展总体功能设计，采集、同步传输仿真数据;并设计仿真实验、开展结果分析，验证方法的可行性，任务级平台为交战级平台提供大场景行动命令，交战级平台为任务级平台提供小场景的精细化仿真，该设计方法满足了全方位、多角度的联合作战背景下旅级规模的仿真分析要求。

　　关键词：推演平台;异构互联;任务级交战级;并行实验

　　引言

　　武器装备正向设计的需要和军事需求的增长，指引着武器装备作战系统研究呈日益复杂化趋势。计算机仿真技术应用领域的不断拓宽，满足了武器装备现代化的论证、研制、验证需求3]。作为国防建设必不可少的环节，利用计算机仿真技术开展复杂武器系统体系仿真的研究越来越受重视。

　　复杂武器系统体系仿真主要包括武器装备仿真和作战体系仿真两大部分。武器装备仿真是面向武器平台级的工程仿真，如结构、电磁仿真等。本文侧重研究体系级仿真，即作战体系仿真技术，由仿真建模、支撑系统与平台、应用等构成的综合性技术。作战体系仿真分为如下个层次8]：1)战役级仿真：联合战役或军种战役层次的仿真;2)任务级仿真：面向聚合的仿真，通常以连或排为最小颗粒度的体系对抗;3)交战级仿真：合同战术或分队战术层次的仿真，为单装单兵体系对抗。

　　本文为实现任务级和交战级仿真推演平台的各自优势、补齐短板弱项，设计开发了面向交战级任务级平台的实时数据交互功能，开展基于交战级任务级平台的并行体系对抗研究，即任务级为交战级仿真提供大场景行动命令，交战级为任务级提供小场景的精细化仿真，二者互为补充。结合虚构的渡海登陆作战背景，设计体系对抗仿真实验，验证本文成果可成功应用于全方位多角度联合作战背景下的旅规模登陆作战仿真。

　　1任务级-交战级体系仿真平台异构互联开发

　　1.1总体结构设计

　　1.1.1系统架构

　　任务级交战级体系仿真平台的体系结构，是在遵循相关构建原则、技术标准、规则和协议的条件下，根据联合军事背景和作战需求来规范和制导构建的一种顶层设计。系统从技术体系层面自底向上分为数据资源、基础设施、逻辑层、功能层和应用层。

　　其中：数据资源层主要提供数据存储及交换支撑，依据相关的数据标准规范，主要建设武器装备数据库、标准规范数据库、模型资源库等;基础设施层为建设项目的平台服务和上层应用系统提供物理设备支撑，主要包括计算资源、数据存储设备、通信网络设施等;功能层针对异构平台的并行实验功能，为交战级平台接口、任务级平台接口和数据传输中间件;应用层为依托仿真引擎和交互接口，形成运行在一个统一框架下应用服务，具备开展各模块对抗推演等的应用模式。

　　1.1.2数据处理流程

　　根据业务需要，构建数据处理流程，梳理任务级与交战级平台的消息转发交互的逻辑关系。由mq传输层、ocket、DP链接协议，ProtoBuf数据格式Thread线程为主要支持。工具由Visualtudio开发，实现了根据交战级消息逻辑到中间件任务级的指令下发，最终完成任务级交战级的实施互联。

　　1.2总体功能设计

　　1.2.1功能组成

　　基于交战级仿真引擎，接入任务级仿真引擎数据，实现联合登陆作战仿真。主要由交战级仿真引擎、交战级数据传输服务中间件、任务级数据传输服务中间件、任务级与外部数据交互中间件组成。

　　1.2.2交战级平台交互功能设计

　　平台交互功能包括数据采集模块和仿真数据同步服务模块。

　　1.2.2.数据采集模块交战级平台开始想定推演后启动实时采集推演过程数据，并写入推演过程数据记录文件，数据内容包括：实时状态数据：位置、速度、毁伤等。打击数据：弹药消耗量、弹药命中率、摧毁目标数量等。机动数据：机动时间、机动速度、机动距离等。侦察数据：目标发现数量、目标发现距离、目标发现率等。

　　1.2.2.2仿真数据同步服务模块交战级平台开始想定推演后，实时监测任务级平台推演过程实体状态记录文件，根据文件内容更改交战级平台内实体状态。任务级平台推演过程实体状态记录文件，是由交战级平台数据传输服务中间件，接收到任务级仿真数据后，与本地数据比较，找出差异项，更新到文件中。

　　1.2.3任务级平台交互功能设计

　　1.2.3.1二维仿真推演模块以本文实验为例，任务级平台对旅级规模的联合登陆作战行动进行二维仿真，涵盖了航渡输送、火力打击、超越登陆、垂直登陆等行动。因其对登陆舰卸载、泛水编波、通过障碍场等行动的仿真颗粒度较粗。因此由交战级承担其中一个营，这些行动的细化仿真。

　　1.2.3.2数据采集模块任务级平台开始想定推演后，启动实时采集推演过程数据，并发送给外部数据交互中间件，数据内容包括实体位置、速度和毁伤，采集后由中间件推送给任务级平台。

　　2仿真实验设计和结果分析

　　设计仿真推演实验，验证异构平台数据交互效果。实验想定以渡海登陆为背景，红方任务涵盖先期火力打击、海上航渡、海上投送、泛水编波、抢滩登陆和巩固扩大登陆场等阶段，蓝方任务包括防空警戒、火力反制和反登陆等任务，作战规模为旅级对抗。任务级平台仿真全部作战阶段，但由于装备模型与环境实体模型交互能力较弱，且仿真颗粒度较粗，交战级平台仿真的是战术动作较多的场景，如泛水编波、抢滩登陆和巩固扩大登陆场等阶段。

　　基于UDP协议和SOCKET套接字形式，实现任务级平台与交战级平台通信的接口，实现了异构平台的数据通信，实施传输关联模型实体的经纬坐标、高程、毁伤情况等信息。通过本文实验，可依托仿真结果数据开展体系评估，如作战能力、效能和体系贡献率评估等15]。具体为，由体系仿真全阶段的结果数据评估任务完成程度，支撑能力评估;设计多方案对比，改变装备行进速度等变量，评估非装备替换解决方案对结果影响;在当前构建的仿真体系中，可加入或替换新装备，评估其对体系贡献率的影响。

　　3结论

　　为发挥多层级仿真平台的优势、补齐短板弱项，本文探索性研究了体系级仿真平台的异构互联，实现了异构平台对抗实体的时空同步，共享数据和环境模型等资源，设计业务流程。并通过设计旅级对抗实验，验证了异构平台的并行交互能力。本文为不同层级异构平台的深度耦合，做出了有益的探索工作。

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　　作者：王珣，高亮，魏永勇，李广运，张天赐