基于HLA的水面舰艇作战仿真系统研究
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总 第 ２ ３期 ６ ２１ 年第 ９ ０１ 期
计算机 与数字工程
Ｃｏ ｕ ｅ ｍｐ ｔｒ＆ Ｄｉｉ ｌ ｇｎ ｅｉｇ ｇｔ ａ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ
Ｖｏ． ９Ｎｏ ９ １３ ．
４９
基 于 ＨＬ 的 水 面 舰 艇 作 战 仿 真 系统 研 究 Ａ
宋 辉 周 晶 邹 文萌
大连 １６１） １０ ８ （ 海军大连舰艇学 院训 练部
完全适应未来战争要求 ， 尤其在高科技战争条件下 ， 作 分散在各地 的兵力 以及其 它仿 真设 备连 接为 一个 整 战样式 多 、 反应时 间短 、 战争强度 大 ， 人员训 练水平 高 体 ， 形成一个在时间和空间上一致的综合环境 ， 实现平
低将直 接影响 战争 的胜 负 。为全 面 提升水 面 舰艇 部
关 键词 分布式仿真 ；高程体系结构 ； 行支撑系统 ； 运 模拟训练
Ｔ ３１ Ｐ ９ 中 图分 类 号
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｎａｖ ａ ｆ ｒ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ａｌＷ ｒ ａ ｅ Ｓ ｍ ｌ ｔｏ ｙ ｔ ｍ Ｂａｓ ｄ ｏ ｉ ｈ Ｌｅ ｅ ｃ ｔ ｃ ｕｒ ｅ ｎ Ｈ ｇ ｖ ｌＡｒ ｈｉｅ ｔ ｅ
队训 练水平 ， 开展真实 环境条件 和作战压力 下 的对抗 性模拟训练极 为重要［ 。受 多种 因素 的制约 ， 战模 １ ］ 作 台与环境之 间、 平台与平 台之 间、 环境与环境之间 的交 互作用和相互影响ｌ 。 ＿ ３ ］
拟训练 系统 的研发一 定程度上 滞后于 实装系统 ， 主 其
战术态势 ｌ管 理与 ｌ
ｌ ｌ
推 模块 ｌ 系 ｌ 演 监控 统
武器攻击
模 块
ｌ
ＨＬ Ａ运行时间基准 系统
ｌ
作战信息 记录系统
ｌ
态 势与战场 环境生 成系统
ｌ
作战效能 评估 系统
ｌ
ｌ
蓝 方使用 导 弹 、 导炸 弹对 红 方 实 施 攻 击 ， 方 对 制 红
出一种 基 于 ＨＬ 分 布式 仿 真 技 术 的水 面 舰 艇 作 Ａ 战训 练仿 真 系统 ， 岸基 、 下 、 中 、 面 、 将 水 空 水 电磁 多 种对 现代 海 战参 战兵力 有机 融合 ， 同构成 旨在 提 共 高 水面舰 艇作 战训 练 水 平 一体 化 作 战模 拟 训 练 系
５ Ｏ
宋
辉 等 ： 于 ＨＬ 的水 面舰 艇 作 战仿 真 系 统研 究 基 Ａ
第 ３ ９卷
为促 进海 军水 面舰 艇部 队训 练水 平 的提 升 ， 本文 提
测识 别 、 火力 分 配 、 备使 用 、 武 打击 效 果 评估 等 一 系
列 对抗行为 ， 行为穿 插 （ 同时 ） 循环 进行 。本 各种 或 、
统， 实现 不 同层次 的作 战协 同训 练 。 同时 系统 对训 练 效果进 行 自动成 绩记 录 、 定 ， 现训 练 科学 化 、 评 实
系统主要就 对这 些 活 动进 行具 体 实现 ， 即能够 模 拟
双 方对抗兵 力 的机 动 、 测 、 击等 行 为 ， 时对 训 探 攻 同 练过程进行 全 程记 录 、 分析 、 评估 ， 出训 练 中 的问 找 题 ， 进训练水平 提高 。系统结 构 图如 图 １ 促 所示 。
ｌ挥自 Ｊ 系动 ｌ 指 统 化
ｌ
统 一化 和 自动化 ， 少 因 实装 训 练 带 来 的场 地 、 减 装 备 损耗 、 人员 保 障 、 录评估 等 方面 的 限制 ， 生 良 记 产 好 的军 事效 益 和 经 济效 益 。按 照作 战 训 练任 务 来
分， 系统 主要 应满 足 以下作 战形 式训 练需求 ： １ ）对 海攻击 。红 方 为水 面舰 艇 、 机 或潜 艇 ， 飞 蓝 方为水 面舰 艇 。红方 根据 实 际作 战环 境 ， 利用 导 弹、 火炮 和鱼 雷对 蓝方 水面舰 艇进 行攻 击 ； ２ ）对 空防御 。红 方 为 水 面舰 艇 ， 方 为 飞机 。 蓝
３ ５ 系统信 息交 互模块 ．
范 由规 则 （ ｕｅ 、 Ｒ ｌ）对象 模板 （ ＯＭＴ）运 行 支撑 系统 、
（ ＴＩ三 部 分 组 成【 。规 则 规 范 了联 邦 成 员 应 遵 Ｒ ） ＿ ５ ］ 循 的基 本原 则 ； 象 模 板 提供 ＨＬ 对 Ａ对 象 一 种 标 准
格 式 ， 述 了联邦 成员 间进 行交 互 的共 享 信息 和单 描 个 成员 加入 时对 其它 成员 的信 息需 求 ， 以及它 能 够 提 供 给其 它 联 邦 的信 息 。Ｒ 是 ＨＩ 接 口规 范 ＴＩ Ａ 的具体 实现 ， 使 仿 真 应 用 与 底层 通 讯 相分 离 ， 它 为
Ｓ ｎ ｉ Ｚｈ ｕ Ｊ ｎ Ｚｏ ｅ ｍｅ ｇ ｏ ｇ Ｈｕ ｏ ｉｇ ｕＷ ｎ ｎ （ ｐ ． ｏ ａｎ ｎ Ｄｅ ｔ ｆＴｒ ｉ ｉ ｇ，Ｄａ ｉｎ Ｎａ ａ ａ ｅ ，Ｄａ ｉｎ １ ６ １ ） ｌ ｖ ｌＡｃ ｄ ｍｙ ａ ｌ １ ０ ８ ａ
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ＨＩ Ｈｉｈ Ｌ ｖ ｌ ｃ ｉ ｃｕｅ 于 １ ９ Ａ（ ｇ ｅ ｅ Ａｒｈｔ ｔｒ ） ｅ ９ ６年 ８
月 由美 国 国 防 部 完 成 基 础 定 义 ， ０ ０年 ９月 被 ２０ ＩＥ Ｅ Ｅ接受 为标 准 ＿ 。ＨＩ 是一 个 可 重 用 的 用 于 ４ ］ Ａ 建 立基 于分 布式仿 真 部件 的软 件构 架 和 功能 集 ， 支 持 由不 同仿 真部 件组 成 的复杂 仿 真 。ＨＩ 体 系规 Ａ
４ ）联 合 作 战 。将 上 述Βιβλιοθήκη Baidu三种 样 式 融 合 一 体 ， 实
现 多兵种 、 多样式 对抗 。
作 战环境 与兵 力生成模块 应具 有舰艇 模拟训 练
计 划和多层 次作战任务生 成 ， 合海 战场 环境 、 综 舰艇 实兵和虚 拟舰 艇 配合 兵 力 （ ＧＦ 、 练 信 息 的生 成 Ｃ ）训 及 驱动 ； （ ） 单舰 艇 作战模 拟训练 模式 设置 与控 制 ； 舰
ＣＩｓ ａ ｓ Ｎｍ ｎ ｍｒ ＴＰ３ 】 ｌ ９
１ 引 言
随着信 息 作战需求 牵引 ， 化 传统训 练方式 已不 能
用 协调一致 的结构 、 标准 、 协议 和数据库 ， 过 网络将 通
分 布在各地 的仿真设备 互联并交互作 用 ， 同时 由人 参
与交互作用 的一种 综合环境 ［ 。它 以网络为基 础 ， ２ ］ 将
３ 基 于 ＨＩ 的仿 真 系统 结构 Ａ
３ １ ＨＩ 概 述 ． Ａ
艇战术对抗 模 拟训 练 模式 设 置 与控 制 ； 艇 合 同战 舰
术模拟训 练模 式设 置 与控 制 ； 战场 战术 态 势推 演 海 与监控 ； 战能力 、 作 训练效果 的评估等 主要功能 。
３ ４ 作 战 系统 的训 练模 块 ．
来 袭飞 机进 行抗击 ；
圉匡． 网 …
图 １ 系 统 结 构 图
３ ）对潜攻击 。蓝 方为潜艇 ， 红方 为水 面舰艇 、 飞
机或潜艇 。红方使用深水炸弹 、 反潜鱼雷攻击蓝方 ， 蓝
方机动规避并施放水声对抗器材或深弹进行 防御 ；
３ ３ 战场 环境 与兵 力 生成 模块 ．
舰艇作 战系统 包括传感 器子 系统 、 信 子系统 、 通 作战指挥 子 系统 、 器 控 制子 系 统 、 武 导航 子 系 统 、 武 器火控子 系 统等 ， 成分 层分 布 式 网络 系 统 。当舰 构 艇协 同作 战训 练 时 ， 舰艇 分 别 接收 作 战训 练 服务 各 仿真 系统 的信息 ， 完成 感知 、 指挥 、 控制 、 战 等训练 交 功能 ， 同时输 出系统 的状 态信息和运行 信息 。
２ 系统 需 求分 析
水 面舰 艇作 战训 练 仿 真 系统 是 一 个 体 系 结 构
复杂、 软硬件 密集 、 时性 要求 高 的大 型人 机 系 统 。 实
要原因是多平台仿真系统通信不畅， 难以开展多战位、
多平 台协 同战术对 抗模拟训 练 。分布式仿 真 （Ｉ） ＣＳ采 Ｉ
收稿 日期 ：０ １年 ３月 １日， 回 日期 ：０ １ ４ ５日 ２１ 修 ２１年 月 作者简介 ： 辉 ， ， 宋 男 硕士 ， 副教授 ， 研究方 向： 故障诊断 、 战仿真 。周 晶 ， ， 作 男 硕士 ， 讲师 ， 研究方 向 ： 式识别 与智能 模 系统 。邹文萌 ， ， 男 硕士 ， 高级工程师 ， 研究 方向 ： 战模 拟。 作
摘
要
反应时 间短 、 战斗强度大 、 作战样式多是未来高科技条件下海 战的重 要特 点 ， 作战人员训练水平高低将直接影
响战争 胜负 ， 传统训 练方式已不能完全适应未来战争需求 。将基 于高程体 系结 构 的网络构架引入水 面舰艇作 战仿真 系统 ， 使 多战位、 多舰 型、 多平 台有机融合 ， 构建数据无障碍实 时交互 的多任 务 、 多层次作 战仿 真系统。应用 实践 结果 表明 ： 在较大 规模 网络节 点环境下 ， 系统运行稳定 ， 数据通 信可靠 ， 能够较好 的满 足水 面舰艇战斗人员训练需求 。
ｍｏ ｅ ｎ ｎ ｖ ｌｗａ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｄ ｒ ａ ａ ｒ ａ ｅ ｕ ｄ ｒｃ ｍｐ ｅ ｌ ｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｎ ｉ ｎ ｎ ，ｐ ｒ ｏ ｎ ｌ ｒ ｉ ｉ ｇ ｑ ａ ｉｙｗｉ ｉｅ ｔｙ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｌｘ ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｅ ｖ ｒ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｎ ｅ ａ ｎ ｎ ｕ ｌ ｌ ｄ ｒ ｃ ｌ ｌ ｅ ｃ ｈ ｅ ｕ ｔ ｃ ｏ ｔ ｔ ｌ ｎ
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４９
基 于 ＨＬ 的 水 面 舰 艇 作 战 仿 真 系统 研 究 Ａ
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完全适应未来战争要求 ， 尤其在高科技战争条件下 ， 作 分散在各地 的兵力 以及其 它仿 真设 备连 接为 一个 整 战样式 多 、 反应时 间短 、 战争强度 大 ， 人员训 练水平 高 体 ， 形成一个在时间和空间上一致的综合环境 ， 实现平
低将直 接影响 战争 的胜 负 。为全 面 提升水 面 舰艇 部
关 键词 分布式仿真 ；高程体系结构 ； 行支撑系统 ； 运 模拟训练
Ｔ ３１ Ｐ ９ 中 图分 类 号
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队训 练水平 ， 开展真实 环境条件 和作战压力 下 的对抗 性模拟训练极 为重要［ 。受 多种 因素 的制约 ， 战模 １ ］ 作 台与环境之 间、 平台与平 台之 间、 环境与环境之间 的交 互作用和相互影响ｌ 。 ＿ ３ ］
拟训练 系统 的研发一 定程度上 滞后于 实装系统 ， 主 其
战术态势 ｌ管 理与 ｌ
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ｌ
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出一种 基 于 ＨＬ 分 布式 仿 真 技 术 的水 面 舰 艇 作 Ａ 战训 练仿 真 系统 ， 岸基 、 下 、 中 、 面 、 将 水 空 水 电磁 多 种对 现代 海 战参 战兵力 有机 融合 ， 同构成 旨在 提 共 高 水面舰 艇作 战训 练 水 平 一体 化 作 战模 拟 训 练 系
５ Ｏ
宋
辉 等 ： 于 ＨＬ 的水 面舰 艇 作 战仿 真 系 统研 究 基 Ａ
第 ３ ９卷
为促 进海 军水 面舰 艇部 队训 练水 平 的提 升 ， 本文 提
测识 别 、 火力 分 配 、 备使 用 、 武 打击 效 果 评估 等 一 系
列 对抗行为 ， 行为穿 插 （ 同时 ） 循环 进行 。本 各种 或 、
统， 实现 不 同层次 的作 战协 同训 练 。 同时 系统 对训 练 效果进 行 自动成 绩记 录 、 定 ， 现训 练 科学 化 、 评 实
系统主要就 对这 些 活 动进 行具 体 实现 ， 即能够 模 拟
双 方对抗兵 力 的机 动 、 测 、 击等 行 为 ， 时对 训 探 攻 同 练过程进行 全 程记 录 、 分析 、 评估 ， 出训 练 中 的问 找 题 ， 进训练水平 提高 。系统结 构 图如 图 １ 促 所示 。
ｌ挥自 Ｊ 系动 ｌ 指 统 化
ｌ
统 一化 和 自动化 ， 少 因 实装 训 练 带 来 的场 地 、 减 装 备 损耗 、 人员 保 障 、 录评估 等 方面 的 限制 ， 生 良 记 产 好 的军 事效 益 和 经 济效 益 。按 照作 战 训 练任 务 来
分， 系统 主要 应满 足 以下作 战形 式训 练需求 ： １ ）对 海攻击 。红 方 为水 面舰 艇 、 机 或潜 艇 ， 飞 蓝 方为水 面舰 艇 。红方 根据 实 际作 战环 境 ， 利用 导 弹、 火炮 和鱼 雷对 蓝方 水面舰 艇进 行攻 击 ； ２ ）对 空防御 。红 方 为 水 面舰 艇 ， 方 为 飞机 。 蓝
３ ５ 系统信 息交 互模块 ．
范 由规 则 （ ｕｅ 、 Ｒ ｌ）对象 模板 （ ＯＭＴ）运 行 支撑 系统 、
（ ＴＩ三 部 分 组 成【 。规 则 规 范 了联 邦 成 员 应 遵 Ｒ ） ＿ ５ ］ 循 的基 本原 则 ； 象 模 板 提供 ＨＬ 对 Ａ对 象 一 种 标 准
格 式 ， 述 了联邦 成员 间进 行交 互 的共 享 信息 和单 描 个 成员 加入 时对 其它 成员 的信 息需 求 ， 以及它 能 够 提 供 给其 它 联 邦 的信 息 。Ｒ 是 ＨＩ 接 口规 范 ＴＩ Ａ 的具体 实现 ， 使 仿 真 应 用 与 底层 通 讯 相分 离 ， 它 为
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４ ）联 合 作 战 。将 上 述Βιβλιοθήκη Baidu三种 样 式 融 合 一 体 ， 实
现 多兵种 、 多样式 对抗 。
作 战环境 与兵 力生成模块 应具 有舰艇 模拟训 练
计 划和多层 次作战任务生 成 ， 合海 战场 环境 、 综 舰艇 实兵和虚 拟舰 艇 配合 兵 力 （ ＧＦ 、 练 信 息 的生 成 Ｃ ）训 及 驱动 ； （ ） 单舰 艇 作战模 拟训练 模式 设置 与控 制 ； 舰
ＣＩｓ ａ ｓ Ｎｍ ｎ ｍｒ ＴＰ３ 】 ｌ ９
１ 引 言
随着信 息 作战需求 牵引 ， 化 传统训 练方式 已不 能
用 协调一致 的结构 、 标准 、 协议 和数据库 ， 过 网络将 通
分 布在各地 的仿真设备 互联并交互作 用 ， 同时 由人 参
与交互作用 的一种 综合环境 ［ 。它 以网络为基 础 ， ２ ］ 将
３ 基 于 ＨＩ 的仿 真 系统 结构 Ａ
３ １ ＨＩ 概 述 ． Ａ
艇战术对抗 模 拟训 练 模式 设 置 与控 制 ； 艇 合 同战 舰
术模拟训 练模 式设 置 与控 制 ； 战场 战术 态 势推 演 海 与监控 ； 战能力 、 作 训练效果 的评估等 主要功能 。
３ ４ 作 战 系统 的训 练模 块 ．
来 袭飞 机进 行抗击 ；
圉匡． 网 …
图 １ 系 统 结 构 图
３ ）对潜攻击 。蓝 方为潜艇 ， 红方 为水 面舰艇 、 飞
机或潜艇 。红方使用深水炸弹 、 反潜鱼雷攻击蓝方 ， 蓝
方机动规避并施放水声对抗器材或深弹进行 防御 ；
３ ３ 战场 环境 与兵 力 生成 模块 ．
舰艇作 战系统 包括传感 器子 系统 、 信 子系统 、 通 作战指挥 子 系统 、 器 控 制子 系 统 、 武 导航 子 系 统 、 武 器火控子 系 统等 ， 成分 层分 布 式 网络 系 统 。当舰 构 艇协 同作 战训 练 时 ， 舰艇 分 别 接收 作 战训 练 服务 各 仿真 系统 的信息 ， 完成 感知 、 指挥 、 控制 、 战 等训练 交 功能 ， 同时输 出系统 的状 态信息和运行 信息 。
２ 系统 需 求分 析
水 面舰 艇作 战训 练 仿 真 系统 是 一 个 体 系 结 构
复杂、 软硬件 密集 、 时性 要求 高 的大 型人 机 系 统 。 实
要原因是多平台仿真系统通信不畅， 难以开展多战位、
多平 台协 同战术对 抗模拟训 练 。分布式仿 真 （Ｉ） ＣＳ采 Ｉ
收稿 日期 ：０ １年 ３月 １日， 回 日期 ：０ １ ４ ５日 ２１ 修 ２１年 月 作者简介 ： 辉 ， ， 宋 男 硕士 ， 副教授 ， 研究方 向： 故障诊断 、 战仿真 。周 晶 ， ， 作 男 硕士 ， 讲师 ， 研究方 向 ： 式识别 与智能 模 系统 。邹文萌 ， ， 男 硕士 ， 高级工程师 ， 研究 方向 ： 战模 拟。 作
摘
要
反应时 间短 、 战斗强度大 、 作战样式多是未来高科技条件下海 战的重 要特 点 ， 作战人员训练水平高低将直接影
响战争 胜负 ， 传统训 练方式已不能完全适应未来战争需求 。将基 于高程体 系结 构 的网络构架引入水 面舰艇作 战仿真 系统 ， 使 多战位、 多舰 型、 多平 台有机融合 ， 构建数据无障碍实 时交互 的多任 务 、 多层次作 战仿 真系统。应用 实践 结果 表明 ： 在较大 规模 网络节 点环境下 ， 系统运行稳定 ， 数据通 信可靠 ， 能够较好 的满 足水 面舰艇战斗人员训练需求 。
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