hla體系框架下的戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理模擬訓(xùn)練

hla體系框架下的戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理模擬訓(xùn)練

戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)與軟件的發(fā)展現(xiàn)狀在未來(lái)的信息條件下，為了爭(zhēng)奪戰(zhàn)場(chǎng)電腦化中的電腦化權(quán)，雙方必須在有限的區(qū)域和空間內(nèi)廣泛使用信息設(shè)備、武器和系統(tǒng)。戰(zhàn)場(chǎng)電腦化環(huán)境復(fù)雜，頻率需求急劇增加，供需矛盾突出，院電影額、才和系統(tǒng)的地位和重要性日益突出。因此,大力加強(qiáng)戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理訓(xùn)練,提高戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理的能力與水平顯得十分重要。為此,美國(guó)、德國(guó)、以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)部門或軍方都已研發(fā)了一些相關(guān)的電磁頻譜管理系統(tǒng)或軟件,有些且在實(shí)際的戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)踐中得到了應(yīng)用。我軍在這方面也做了大量的工作,也相繼開發(fā)了一些相關(guān)的戰(zhàn)場(chǎng)頻管系統(tǒng)或軟件,在日常的頻管執(zhí)勤維護(hù)和在幾次重大的軍事演習(xí)中均得到了廣泛的應(yīng)用,對(duì)于提高戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理能力,高效利用戰(zhàn)場(chǎng)頻率資源發(fā)揮了重要作用。然而,由于各類軍用用頻裝備,如預(yù)警雷達(dá)、無(wú)線電臺(tái)等各種武器信息裝備的核心用頻參數(shù)屬于嚴(yán)格保密的內(nèi)容,因此不可能在平時(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理訓(xùn)練中頻繁開機(jī),以防敵偵測(cè)。即使在一些軍事演習(xí)中,在各類的戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)或軟件中,某些關(guān)鍵的用頻參數(shù)仍然被要求使用脫密數(shù)據(jù)。另一方面,現(xiàn)有的一些戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)或軟件更多是側(cè)重于對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的電磁頻譜進(jìn)行管控和處置,很難滿足平時(shí)部隊(duì)訓(xùn)練和院校教學(xué)的需要。因此,我們的研究目的就是利用HLA技術(shù)框架,研發(fā)一套能夠較真實(shí)模擬信息化條件下復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境,靈活使用各種假想用頻數(shù)據(jù),靈活轉(zhuǎn)換各類頻管訓(xùn)練想定,適合頻管部隊(duì)日常訓(xùn)練、訓(xùn)練基地組織演習(xí)和院校教學(xué)培訓(xùn)的分布式的戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理訓(xùn)練模擬系統(tǒng),以提高各類戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理人員的業(yè)務(wù)技能和知識(shí)水平,提高信息化條件下戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜的綜合管控能力。1基于時(shí)域的數(shù)字視頻訓(xùn)練模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想基于HLA的戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理訓(xùn)練模擬系統(tǒng)是一個(gè)分布式的、主要用于軍隊(duì)各類頻管人員日常頻譜管控模擬訓(xùn)練的訓(xùn)練模擬系統(tǒng),其總體設(shè)計(jì)思想主要包括以下四個(gè)方面。(1)建立模擬訓(xùn)練環(huán)境系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)基于HLA\RTI技術(shù)體制,模擬訓(xùn)練的前端與模型計(jì)算分析后端分布配置,根據(jù)不同的作業(yè)企圖和模擬想定,在導(dǎo)調(diào)席位的統(tǒng)一導(dǎo)控下,靈活轉(zhuǎn)換作業(yè)條件和調(diào)整作業(yè)信息,為不同的作業(yè)人員提供相應(yīng)的模擬訓(xùn)練環(huán)境。(2)開放的模擬數(shù)據(jù)輸入接口系統(tǒng)在總體上強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的開放性和可擴(kuò)展性,提供開放的模擬數(shù)據(jù)輸入接口,可以根據(jù)不同模擬訓(xùn)練的需要,將其它相關(guān)系統(tǒng)軟件輸出的用頻參數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,作為系統(tǒng)的模擬數(shù)據(jù)輸入。(3)系統(tǒng)提供了模擬數(shù)據(jù)輸入接口考慮到某些模擬訓(xùn)練和演習(xí)、特別是基地訓(xùn)練演習(xí)時(shí)的具體軍事需求,系統(tǒng)提供模擬器的數(shù)據(jù)輸入接口,可以實(shí)時(shí)的將各類頻譜監(jiān)測(cè)模擬器的模擬用頻數(shù)據(jù)輸入到模擬系統(tǒng)中來(lái),營(yíng)造更加逼真和貼近實(shí)戰(zhàn)的模擬訓(xùn)練環(huán)境。(4)rti的運(yùn)行支撐環(huán)境考慮到系統(tǒng)的特殊需要,例如戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)量大且實(shí)時(shí)性要求高的問(wèn)題,模擬器的接入問(wèn)題,軍事文電系統(tǒng)的通信問(wèn)題等等,必須對(duì)傳統(tǒng)的RTI進(jìn)行必要的封裝和擴(kuò)展,構(gòu)建一個(gè)綜合的運(yùn)行支撐環(huán)境,以支持模擬訓(xùn)練的實(shí)際需要。這種擴(kuò)展的以RTI為核心的綜合運(yùn)行支撐環(huán)境被稱之為E-RTI(ExtendedRTI)。2指揮作業(yè)成員戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的聯(lián)邦結(jié)構(gòu)如圖1所示,共包括指揮作業(yè)成員、導(dǎo)調(diào)控制成員、電磁態(tài)勢(shì)成員、事件報(bào)告成員、分析計(jì)算成員、數(shù)據(jù)記錄成員、模擬頻譜監(jiān)測(cè)成員七個(gè)聯(lián)邦成員。其中,指揮作業(yè)成員、導(dǎo)調(diào)控制成員、電磁態(tài)勢(shì)成員和事件報(bào)告成員四個(gè)成員配置在前臺(tái),為模擬訓(xùn)練提供可視化的用戶界面,屬于前端聯(lián)邦成員。分析計(jì)算成員、數(shù)據(jù)記錄成員和模擬頻譜監(jiān)測(cè)成員配置在后臺(tái),為模擬訓(xùn)練提供模型計(jì)算與分析評(píng)估提供必要的支撐,屬于后端聯(lián)邦成員。在所有七個(gè)聯(lián)邦成員中,指揮作業(yè)成員主要用于戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理與控制的組織計(jì)劃作業(yè),根據(jù)訓(xùn)練想定制訂各類用頻方案,根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)和事件報(bào)告實(shí)時(shí)處置各類用頻沖突。在本系統(tǒng)中,為了更大程度的滿足模擬訓(xùn)練的需求,指揮作業(yè)成員可以根據(jù)實(shí)際需求分別設(shè)置多個(gè)不同的指揮作業(yè)席位,原則上不超過(guò)8個(gè)。導(dǎo)調(diào)控制成員主要用于系統(tǒng)運(yùn)行的綜合導(dǎo)調(diào)與控制,不但可以為不同的指揮作業(yè)席位設(shè)置不同的權(quán)限與作業(yè)條件,還可以根據(jù)模擬訓(xùn)練的要求設(shè)定仿真運(yùn)行的起始時(shí)間、截止時(shí)間、仿真步長(zhǎng),啟動(dòng)、暫停、斷點(diǎn)保存、斷點(diǎn)繼續(xù)或結(jié)束模擬進(jìn)程。此外,也可以根據(jù)模擬的進(jìn)程,實(shí)時(shí)下達(dá)干預(yù)命令,人為調(diào)整頻譜管控模擬訓(xùn)練的作業(yè)條件,以增強(qiáng)模擬訓(xùn)練的針對(duì)性。電磁態(tài)勢(shì)成員主要用于顯示實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)綜合電磁態(tài)勢(shì)和電磁頻譜用頻情況,它不但是對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)綜合頻譜占有情況的可視化展示,而且為指揮作業(yè)成員提供擬制和調(diào)整各類用頻方案提供直觀依據(jù),同時(shí)也為導(dǎo)調(diào)控制成員實(shí)施隨機(jī)導(dǎo)控提供幫助。此外,為了方便受訓(xùn)人員的作業(yè),也可在指揮作業(yè)成員上附加特定的電磁態(tài)勢(shì)顯示模塊。事件報(bào)告成員主要用于在模擬訓(xùn)練過(guò)程中提供實(shí)時(shí)的各類事件報(bào)告,配合電磁態(tài)勢(shì)成員一起為指揮作業(yè)成員和導(dǎo)調(diào)控制成員實(shí)施隨機(jī)干預(yù)與情況處置提供更加及時(shí)和量化的依據(jù)。同時(shí),所有的事件報(bào)告均要被完整記錄,以作為時(shí)候訓(xùn)練分析與講評(píng)的基本依據(jù)之一。分析計(jì)算成員作為系統(tǒng)最為核心的成員之一,主要用于綜合分析指揮作業(yè)成員所完成的各類用頻方案,包括保護(hù)方案、指配方案、分配方案、管制方案、征用方案等,并結(jié)合戰(zhàn)場(chǎng)地理、氣象、時(shí)間等各類自然環(huán)境數(shù)據(jù),對(duì)各類用頻數(shù)據(jù)包括模擬頻譜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算,最終構(gòu)建歸一化的戰(zhàn)場(chǎng)綜合電磁態(tài)勢(shì)。數(shù)據(jù)記錄成員主要用于將所有在模擬訓(xùn)練過(guò)程中的各類主要數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,以用于訓(xùn)練分析與講評(píng)。數(shù)據(jù)記錄成員是對(duì)RTI數(shù)據(jù)記錄的一個(gè)擴(kuò)展,它不但要記錄各類通過(guò)RTI收集到的數(shù)據(jù)信息,同時(shí)還要記錄諸如事件報(bào)告、文電通信等主要數(shù)據(jù)信息。模擬頻譜監(jiān)測(cè)成員主要用于模擬各種頻譜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),為整個(gè)模擬系統(tǒng)提供最主要的數(shù)據(jù)支持。該成員主要分為兩大類,一類是頻譜監(jiān)測(cè)模擬器成員,主要是考慮在某些特定的訓(xùn)練條件下,可以使用頻譜監(jiān)測(cè)模擬器來(lái)代替真實(shí)的頻譜監(jiān)測(cè)設(shè)備。另一類是相關(guān)系統(tǒng)映射成員,主要是指一些相關(guān)的系統(tǒng)或軟件,如某些軍兵種的訓(xùn)練模擬系統(tǒng),經(jīng)過(guò)一定的接口轉(zhuǎn)換,可以將其用頻情況直接輸入到本模擬系統(tǒng)中來(lái)。在最基本的情況下,本成員可以僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的用戶界面,允許手工輸入各類模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。3數(shù)據(jù)處理流程在基于HLA的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,FOM/SOM的設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的核心,它主要用于定義聯(lián)邦執(zhí)行和聯(lián)邦成員的交互數(shù)據(jù),是HLA應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)FOM/SOM最主要的內(nèi)容之一就是設(shè)計(jì)對(duì)象類與交互類。設(shè)計(jì)對(duì)象類和交互類實(shí)際上就是確定各個(gè)聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)信息流和控制信息流,各聯(lián)邦成員通過(guò)發(fā)布其它聯(lián)邦成員感興趣的對(duì)象類和交互類,訂購(gòu)自己所需要的對(duì)象類和交互類,來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)邦成員之間的信息交換和互操作。為此,在本模擬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)中,首先必須分析和明確各種數(shù)據(jù)信息的分類和流向。在本系統(tǒng)中,這些數(shù)據(jù)信息流和控制信息流主要包括導(dǎo)調(diào)控制數(shù)據(jù)信息流、指揮作業(yè)數(shù)據(jù)信息流、分析結(jié)果數(shù)據(jù)信息流、模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息流和電磁態(tài)勢(shì)信息流五類,其數(shù)據(jù)信息流向及相互關(guān)系如圖2所示。其中,導(dǎo)調(diào)控制數(shù)據(jù)信息流是由導(dǎo)調(diào)控制成員發(fā)出,用來(lái)控制和協(xié)調(diào)其它所有成員在統(tǒng)一的模擬環(huán)境與時(shí)鐘下仿真運(yùn)行。指揮作業(yè)數(shù)據(jù)信息流是指受訓(xùn)人員所完成各類頻管方案及突發(fā)情況處置措施的相關(guān)數(shù)據(jù)信息,其數(shù)據(jù)信息除了經(jīng)過(guò)分析計(jì)算成員分析計(jì)算后或直接傳送至電磁態(tài)勢(shì)成員融入戰(zhàn)場(chǎng)綜合電磁態(tài)勢(shì)外,還要反饋至導(dǎo)調(diào)控制成員以供實(shí)時(shí)監(jiān)控,相關(guān)的時(shí)間報(bào)告信息要傳送至事件報(bào)告成員實(shí)時(shí)顯示,相關(guān)的所有主要指揮作業(yè)數(shù)據(jù)信息也都要被數(shù)據(jù)記錄成員完整記錄。模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息流是從模擬器或映射成員實(shí)時(shí)采集的各類原始用頻數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)信息除了經(jīng)過(guò)分析計(jì)算成員分析計(jì)算后或直接傳送至電磁態(tài)勢(shì)成員融入戰(zhàn)場(chǎng)綜合電磁態(tài)勢(shì)外,最主要的是傳送至指揮作業(yè)成員,為受訓(xùn)人員提供最基礎(chǔ)的作業(yè)依據(jù),自然,其數(shù)據(jù)信息也應(yīng)當(dāng)被數(shù)據(jù)記錄成員完整記錄。分析結(jié)果數(shù)據(jù)信息流主要是對(duì)模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息流和指揮作業(yè)數(shù)據(jù)信息流進(jìn)行綜合分析計(jì)算,分析結(jié)果一方面要傳送至電磁態(tài)勢(shì)成員和事件報(bào)告成員融入綜合電磁態(tài)勢(shì)和生成相關(guān)事件報(bào)告,一方面也要反饋至指揮作業(yè)成員供受訓(xùn)人員視情處置,同樣,其數(shù)據(jù)信息也應(yīng)當(dāng)被數(shù)據(jù)記錄成員完整記錄。電磁態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)信息流是指已融合的戰(zhàn)場(chǎng)綜合電磁態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)信息,除了自身的可視化展現(xiàn)外,還要反饋至導(dǎo)調(diào)控制成員和指揮作業(yè)成員,為訓(xùn)練導(dǎo)控和指揮作業(yè)提供直觀的、實(shí)時(shí)的操作依據(jù)。通過(guò)分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息流向及相互邏輯關(guān)系,結(jié)合戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理的內(nèi)容及其流程,可以確定本系統(tǒng)主要的對(duì)象類主要包括頻管兵力類Force_Entity、武器裝備類Equip_Entity(主要指用頻裝備)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類Monitor_Data、電磁態(tài)勢(shì)類EM_Situation和事件報(bào)告類Event_Report,如表1所示;交互類主要包括導(dǎo)控信息類Control_Info、作業(yè)方案類Operation_Plans和分析計(jì)算結(jié)果類Analysis_Results,如圖2所示。此處要說(shuō)明的是,表中的對(duì)象類和交互類的相關(guān)屬性和內(nèi)容描繪只是實(shí)際系統(tǒng)的少部分內(nèi)容,屬于簡(jiǎn)單示例性質(zhì)。4系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)信息流分析本文通過(guò)分析系統(tǒng)需求,首先確立了戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想,然后重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的聯(lián)邦結(jié)構(gòu)及聯(lián)邦成員進(jìn)行了設(shè)計(jì)與描述,最后通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)信息流