CN113781856A - 一种联合作战武器装备运用训练仿真系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种联合作战武器装备运用训练仿真系统及其实现方法，该系统包括基础设施层、仿真资源层、仿真平台层和仿真应用层。仿真资源层包括数据库、模型库、规则库、想定库和作业信息库，仿真平台层包括仿真运行引擎、仿真可视化引擎、想定作业引擎及仿真资源访问接口，仿真应用层包括仿真动态推演工具、交互式作业工具、运用方案评价工具、想定编辑工具、态势显示工具、资源管理工具和用户管理工具。本发明提供的联合作战武器装备运用训练仿真系统可集成各种类型的装备体系应用仿真，使该训练仿真系统具有较好的可移植性、可重用性和可扩展性，通过模拟不同武器装备不同环境下的运用情况，产生近似实战的装备运用训练效果，沉浸感大大增强。

Description

一种联合作战武器装备运用训练仿真系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，特别是涉及一种联合作战武器装备运用训练仿真系统及其实现方法。

背景技术

联合作战武器装备运用是一个突出装备与作战相结合的新领域，是联合作战力量运用的基础性工作，对武器装备发展论证具有重要的牵引性作用。随着我军武器装备建设的发展，新型信息化武器装备陆续装备部队，对联合作战指挥员与高级参谋人员的武器装备运用能力提出了新的更高要求，如何系统培养和训练其的武器装备运用能力，使其在未来信息化联合作战中科学运用我军武器装备能打仗、打胜仗，已成为我军面临的一个重大现实问题。因此，联合作战武器装备运用训练手段研究具有重要的军事应用前景。

武器装备运用只有放在贴近现代战争的复杂战场环境下，通过真设作战目标、真训复杂环境、真用武器装备，开展实战化武器装备运用，才能对武器装备运用战法进行实战化检验和评估，才能有效增强实战化的武器装备运用训练效果。但是，在联合作战武器装备运用训练模式方面，目前还缺少与其相配套的联合作战武器装备运用实战化训练手段，受训人员缺乏对联合作战武器装备体系运用直观的感受，与提高联合作战武器装备体系运用能力的训练要求还有一定差距。

军用仿真技术因其安全性、经济性、可重复性、可调整性和可预测性，被认为是指导国防建设的重要方法，已成为研究战争和参与战争不可或缺的实践手段。特别是在战役层次模拟训练方面，通过最大限度地营造逼真的战场环境，模拟未来战争的各种可能情况，使受训者在虚拟战争时空中最大限度地贴近实战训练，提高处理战场各种情况的能力，大大增强训练的效果，有效节省训练的资源，避免了过去人工演习、想定作业等方式的不足。

美国等军事强国十分重视仿真技术在装备训练中的应用，成立了专门负责研制、开发、管理仿真系统(器材)以及支持仿真训练的执行部门——美军国家仿真中心，并且成立了多种级别和各种类型的作战仿真实验室，其中典型的武器装备体系仿真系统有JWARS(Joint Warfare System，联合作战系统、EADSIM(ExtendedAir Defense Simulation，扩展防空作战系统)、STORM(Synthetic Theater Operations Research Model，联合战区作战研究模型)、CEM(Concepts Evaluation Model，概念评估模型)、JSIMS(Joint SimulationSystem，联合仿真系统)和JICM(Joint Integrated Contingency Model，联合一体化应急作战模型)，上述仿真系统为美军武器装备体系运用评估与分析提供了强大的仿真实验平台支撑。

发明内容

本发明目的是提供一种联合作战武器装备运用训练仿真系统及其实现方法。该系统以联合作战武器装备体系化运用为背景，对未来作战战场环境、作战行动、作战目标以及武器装备作战能力等进行描述和模拟，通过人机交互式作业、武器装备运用方案评估、武器装备运用效果仿真推演、全要素全过程复盘推演，使指挥员得到近似实战实装的高度模拟化训练，验证武器装备运用方案的可行性和有效性，优化、决策武器装备运用方案，从闭合循环式训练中熟练掌握武器装备技战术性能，熟悉武器装备运用流程，探索武器装备运用的规律和方法，查找武器装备运用存在的主要问题，提出改进和优化的对策，启发新的武器装备运用思想，形成更科学的武器装备运用概念和方案，从而提高联合作战武器装备运用训练的效果，提升指挥员武器装备运用能力，为指挥员联合战役作战力量运用筹划奠定武器装备运用基础。

本发明的技术解决方案：

一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，该系统包括基础设施层、仿真资源层、仿真平台层和仿真应用层；

所述基础设施层用于支持联合作战武器装备运用仿真训练系统的软、硬件环境以及网络基础平台；

所述仿真资源层用于存储联合作战武器装备作战运用仿真训练系统运行所需的资源信息，为联合作战武器装备作战运用仿真训练系统提供底层数据支持；

所述仿真平台层用于为武器装备运用仿真提供基础的、公共的支撑环境，为武器装备运用仿真的运行提供支撑服务；

所述仿真资源层与所述仿真平台层通过标准化访问和控制接口，实现仿真资源和仿真平台的集成；

所述仿真应用层是仿真系统集成运行以及与用户进行交互和仿真表现的仿真应用工具集，用于支持资源和用户管理、作业想定编辑生成、受训人员装备运用作业，动态展现多目标、多装备、大场景的装备运用态势，在线评价装备运用方案，回放学员装备运用方案制定过程，生成武器装备体系结构。

进一步的，所述仿真资源层包括数据库、模型库、知识库、想定库和作业信息库；

所述数据库，用于存储装备运用作业中静态数据资源和动态数据资源；所述静态数据资源包括装备信息和目标信息；所述动态数据资源是仿真过程所产生的中间数据信息，为最后的方案生成和方案回放提供数据支持；

所述模型库，用于存储武器装备模型资源和目标模型资源；所述的武器装备模型资源包括武器装备的作战行为模型和武器装备的三维仿真模型；所述的目标模型资源包括目标作战行为模型和目标三维仿真模型；

所述知识库，用于存储武器装备运用知识；所述的武器装备运用知识是经过军事专家经验、战例和演习经验分析、提炼，按照知识库约定的表示方法编码完成的数据结构；

所述想定库，用于存储典型的联合作战武器装备运用作战想定；所述的联合作战武器装备运用作战想定是按照训练课题对作战双方的企图、态势以及作战发展情况的设想和假定；

所述作业信息库，用于集中归档受训人员的历史作业数据和作业方案文档。

进一步的，所述所述的仿真平台层包括仿真运行引擎、仿真可视化引擎、想定作业引擎及仿真资源访问接口。

所述仿真运行引擎，用于为武器装备运用仿真的运行提供支撑服务；

所述仿真可视化引擎，用于控制和管理三维战场环境渲染和装备运用效果的可视化表现，支撑多尺度的装备运用仿真推演；

所述想定作业引擎，用于为装备运用作业提供支撑；

所述仿真资源访问接口，用于将资源层访问接口进行封装，为上层模块访问各种仿真资源提供统一的、面向对象的资源访问接口，屏蔽资源层数据的变化，提高仿真系统可重用性。

进一步的，所述的仿真运行引擎包括时间推进管理模块、事件调度管理模块、仿真实体管理模块、仿真数据管理模块和仿真运行控制模块；

所述时间推进管理模块，用于对各仿真事件在时间的推进协同进行管理和控制，保证仿真事件之间因果关系的正确性；

所述事件调度管理模块，用于对仿真事件队列进行管理，并根据事件调度机制完成仿真事件调度；

所述仿真实体管理模块，用于对仿真过程中各仿真实体的全生命周期进行管理；

所述仿真数据管理模块，用于采集、加工和分发仿真过程中所产生和运行的数据；

所述仿真运行控制模块，用于对仿真流程的有序运行进行管理和控制。

进一步的，所述仿真可视化引擎包括视点控制模块、仿真场景显示模块、推演管理模块和态势显示模块；

所述视点控制模块，用于实时计算显示模式下按仿真事件配置管理视点数据；

所述仿真场景显示模块，用于实时生成逼真的联合作战武器装备运用三维战场场景，对武器装备运用三维战场场景实时渲染和三维仿真实体的生成控制，对地形进行多分辨率大范围显示，实施三维场景的管理和动态调度；

所述推演管理模块，用于对受训人员拟制的武器装备运用方案进行多方式实时仿真演示。

所述态势显示模块动，用于态展现武器装备体系的错综复杂的信息交互关系以及武器装备体系和目标体系之间的多域能量交互关系。

进一步的，所述想定作业引擎包括交互作业模块、建模支持模块、想定生成模块、作业管理模块、规则管理模块和推理评估模块；

所述交互作业模块，用于支持设置作业想定、作业评价准则和作业环节，支持受训人员在线查询装备和目标信息、制定装备运用作业方案和构建装备体系；

所述建模支持模块，用于支持装备实体的属性描述、行为描述和显示模型构造；

所述想定生成模块，用于根据应用层想定编辑生成联合作战武器装备运用作业想定，并自动验证想定的一致性和有效性；

所述作业管理模块，用于管理作业基本信息、受训人员作业情况、受训人员作业方案；

所述规则管理模块，用于支持装备运用知识的编辑、校核和保存；

所述推理评估模块，用于根据装备作战运用机理，按照分层分类的思想，建立一套较为完备的单装备运用、军兵种多装备协同运用、多领域装备联合运用的武器装备运用规则体系，构建装备运用知识推理引擎，实现对受训人员装备运用方案验证评估。

进一步的，所述建模支持模块由装备性能模型、装备行为模型和显示模型三部分构成；

所述装备性能模型，用于描述武器装备或目标，对武器装备或目标的所有信息及行为进行抽象表达；

所述装备行为模型，用于描述武器装备的动作行为；所述动作行为包括装备的运用动作、装备的演示动作；

所述显示模型，用于形象直观地展示装备体系运用的过程和结果。

进一步的，所述想定生成模块的实现方法为：

对想定系统模块进行初始化；

生成新的想定配置文件，或从想定数据库中选择已配置好的想定文件；

对新的想定配置文件或从想定数据库中选择的已配置好的想定文进行想定编辑，得到想定文件的结构化文档；

当得到想定文件的结构化文档达到用户的预先设想的目标，则保存想定文件。

进一步的，所述仿真应用层包括仿真动态推演工具、交互式作业工具、运用方案评价工具、想定编辑工具、态势显示工具、资源管理工具和用户管理工具；

所述仿真动态推演工具，用于按照运用时间序列动态推演验证装备运用效果，并能回放学员装备运用单个装备运用、阶段装备运用以及整体方案制定过程，生成武器装备体系结构；

所述交互式作业工具，是受训人员实施装备运用作业的主要平台，用于在虚拟仿真环境中实施联合作战装备运用作业；

所述运用方案评价工具，用于对受训人员的单装备运用方案、军兵种多装备协同运用方案和多领域装备联合运用方案进行在线评估；

所述想定编辑工具，用于按照作业需求，自由设定作业背景，创建并发布作业想定、删除作业想定、修改作业想定、验证作业想定有效性；

所述态势显示工具，用于采取三维虚拟仿真手段，动态展现多目标、多装备、大场景的装备运用态势；

所述资源管理工具，用于对各类仿真资源进行有效管理；

所述用户管理工具，用于对用户信息和权限进行管理。

本发明还提供了上述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统的实现方法，包括以下步骤：

所述联合作战武器装备运用训练仿真系统接收作业任务和系统初始参数；

所述联合作战武器装备运用训练仿真系统根据所述作业任务生成作业想定，想定编辑工具辅助管理员将训练和研究的问题转化成完整的规范化描述脚本，并完成相应的仿真资源准备工作；

接收受训人员根据作业任务按照联合作战装备运用流程基于交互式作业工具拟定的人机装备运用对抗和装备运用方案；

运用方案评价工具根据所述作业任务、装备运用方案、装备作战性能、目标特性和战场环境，基于推理评估模块的装备运用规则推理引擎对受训人员的装备运用方案进行在线评估；

仿真动态推演工具对所述装备运用方案进行解析，基于装备运用时间序列对装备运用方案中各仿真实体的运动和交互过程进行三维仿真推演，对装备运用方案进行动态分析；

待完成所有作业任务后，结束仿真作业，对装备运用方案进行存档，存入作业信息库。本发明与现有技术相比具有的有益成果：

(1)采用基于“资源+通用仿真平台+应用”的总体架构技术，构建了联合作战武器装备运用训练支持服务环境，建立了面向武器装备体系运用的仿真支撑平台，依托通用仿真平台的功能模块和系统资源库中的各类模型与数据，通过灵活配置，集成各种类型的装备体系应用仿真，使联合作战武器装备运用训练仿真系统具有较好的可移植性、可重用性和可扩展性。

(2)联合作战武器装备运用训练仿真系统提供基于规则的智能化方案想定作业引擎，支持动态、系统的装备运用规则管理，实现装备运用规则的快速智能化检索，规则库和推理机制具有一定的扩展性。

(3)联合作战武器装备运用训练仿真系统支持装备、目标、战场环境等多种三维仿真实体模型及场景模型，通过构建灵活、可重构的仿真可视化引擎，对场景中模型的驱动和控制，动态显示战场态势，可模拟不同武器装备不同环境下的运用情况，产生近似实战的装备运用训练效果，沉浸感大大增强。

附图说明

图1为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的总体架构图；

图2为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的实现流程图；

图3为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的想定生成模块实现图；

图4为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的建模支持模块实现图；

图5为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的规则管理模块实现图。

具体实施方式

为了使本发明的构造以及特点能够更好地被理解，以下将结合附图进行详细说明。

图1为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的总体架构图，包括基础设施层、仿真资源层、仿真平台层和仿真应用层。

其中，所述基础设施层是支持联合作战武器装备作战运用仿真训练系统的软、硬件环境以及网络基础平台，包括操作系统、Visual Studio等系统软件开发环境，My SQL数据库系统，OpenGL、QT、Vega Prime等可视化支撑软件，存储及网络设备、安全及容灾设备。

所述仿真资源层存储仿真系统运行所需的资源信息，是仿真系统构架中被集成的对象，为仿真系统提供底层数据支持，包括数据库、模型库、规则库、想定库和作业信息库。通过分层标准化的集成策略，所有仿真资源按照统一的标准和规范进行开发，以资源库的形式进行统一管理，通过标准化访问和控制接口，实现仿真资源和仿真平台的集成。

所述的数据库存储装备运用作业中涉及的静态数据资源和动态数据资源。所述的静态数据资源包括装备的技战术性能、装备的部署位置、装备平台与弹药等装备信息以及目标的基本情况、自然属性、目标特性等目标信息。所述的动态数据资源是仿真过程所产生的中间数据信息，为最后的方案生成和方案回放提供数据支持。

所述的模型库存储武器装备模型资源和目标模型资源。所述的武器装备模型资源包括装备性能模型、装备行为模型和装备显示模型。所述的目标模型资源包括目标性能模型、目标行为模型和目标显示模型。

所述的规则库存储武器装备运用规则。所述的武器装备运用规则是经过军事专家经验、战例和演习经验分析、提炼，按照规则库约定的表示方法编码完成的数据结构。

所述的想定库存储典型的联合作战武器装备运用作战想定。所述的联合作战武器装备运用作战想定是按照训练课题对作战双方的企图、态势以及作战发展情况的设想和假定。

所述的作业信息库集中归档受训人员的历史作业数据和作业方案文档。

所述仿真平台层为武器装备运用仿真提供基础的、公共的支撑环境，是整个仿真系统的核心，包括仿真运行引擎、仿真可视化引擎、想定作业引擎及仿真资源访问接口。

所述仿真运行引擎为武器装备运用仿真的运行提供支撑服务，对各仿真事件在时间的推进协同进行管理和控制，对仿真事件队列进行管理，并根据事件调度机制完成仿真事件调度，对仿真过程中各仿真实体的全生命周期进行管理，采集、加工和分发仿真过程中所产生和运行的数据，对仿真流程的有序运行进行管理和控制。具体的，所述仿真运行引擎包括时间推进管理模块、事件调度管理模块、仿真实体管理模块、仿真数据管理模块和仿真运行控制模块。所述的时间推进管理模块对各仿真事件在时间的推进协同进行管理和控制，保证仿真事件之间因果关系的正确性。所述的事件调度管理模块对仿真事件队列进行管理，并根据事件调度机制完成仿真事件调度。所述的仿真实体管理模块对仿真过程中各仿真实体的全生命周期进行管理。所述的仿真数据管理模块采集、加工和分发仿真过程中所产生和运行的数据。所述的仿真运行控制模块对仿真流程的有序运行进行管理和控制。

所述仿真可视化引擎控制和管理三维战场环境渲染和装备运用效果的可视化表现，支撑多尺度的装备运用仿真推演，包括视点控制模块、仿真实体显示模块、推演管理模块和态势处理模块，实时对武器装备运用三维战场场景实时渲染和三维仿真实体的生成控制，对地形进行多分辨率大范围显示，实施三维场景的管理和动态调度，对视点进行动态管理，对受训人员拟制的武器装备运用方案进行多方式实时仿真推演。具体的，所述的视点控制模块对三维虚拟场景视点进行动态管理。仿真实体显示模块实时生成逼真的联合作战武器装备运用三维战场场景，对武器装备运用三维战场场景实时渲染和三维仿真实体的生成控制，对地形进行多分辨率大范围显示，实施三维场景的管理和动态调度。推演管理模块对受训人员拟制的武器装备运用方案进行多方式实时仿真演示，包括单装备运用仿真推演、多装备协同运用仿真推演和装备体系结构仿真展示。所述的单装备运用仿真推演模拟不同武器装备在不同战场环境下对不同目标的武器装备运用效果。所述的多装备协同运用仿真推演根据装备运用过程数据基于时间序列将多装备协同运用过程通过可视化仿真的形式动态呈现。态势处理模块动态展现武器装备体系的错综复杂的信息交互关系以及武器装备体系和目标体系之间的多域能量交互关系。

所述想定作业引擎为装备运用作业提供支撑，包括交互作业模块、建模支持模块、想定生成模块、作业管理模块、规则管理模块和推理评估模块，支持设置作业想定、作业评价准则和作业环节，支持模块支持装备实体的属性描述、行为描述和三维模型构造，生成联合作战武器装备运用作业想定，管理作业基本信息、受训人员作业情况和作业方案，支持受训人员在线查询装备和目标信息、制定装备运用作业方案、构建装备体系等作业任务，对受训人员装备运用方案验证评估。其中，所述的交互作业模块支持设置作业想定、作业评价准则和作业环节，支持受训人员在线查询装备和目标信息、制定装备运用作业方案、构建装备体系等作业任务。所述的建模支持模块支持装备实体的属性描述、行为描述和三维模型构造。所述的想定生成模块根据应用层想定编辑生成联合作战武器装备运用作业想定，并自动验证想定的一致性和有效性。所述的作业管理模块管理作业基本信息、受训人员作业情况、受训人员作业方案。所述的规则管理模块对知识的获取、添加、修改、校核和应用等进行管理。所述的推理评估模块根据装备作战运用机理，按照分层分类的思想，建立一套较为完备的单装备运用、军兵种多装备协同运用、多领域装备联合运用的武器装备运用规则体系，构建装备运用规则推理引擎，实现对受训人员装备运用方案验证评估。

所述的仿真资源访问接口将资源层访问接口进行封装，为上层模块访问各种仿真资源提供统一的、面向对象的资源访问接口，屏蔽资源层数据的变化，提高仿真系统可重用性。

所述仿真应用层是仿真系统集成运行以及与用户进行交互和仿真表现的仿真应用工具集，包括仿真动态推演工具、交互式作业工具、运用方案评价工具、想定编辑工具、态势显示工具、资源管理工具和用户管理工具，支持资源和用户管理、作业想定编辑生成、受训人员装备运用作业，动态展现多目标、多装备、大场景的装备运用态势，在线评价装备运用方案，回放学员装备运用方案制定过程，生成武器装备体系结构。

具体的，所述的仿真动态推演工具依据装备规则推理和规则体系，按照运用时间序列动态推演验证装备运用效果，并可回放学员装备运用单个装备运用、阶段装备运用以及整体方案制定过程，生成武器装备体系结构，系统展示武器装备体系和目标体系之间的全域多维匹配交互制约关系，形成一个三维全局性装备运用体系图。

所述的交互式作业工具是受训人员实施装备运用作业的主要平台，根据作业目标特性、各运用阶段任务要求以及地理、水文等战场环境情况，在虚拟仿真环境中实施联合作战装备运用作业，逐步完成装备运用方案，掌握各型装备在不同目标、不同环境、不同任务要求下的适用性。

所述的运用方案评价工具对受训人员的单装备运用方案、军兵种多装备协同运用方案和多领域装备联合运用方案进行在线评估。

所述的想定编辑工具可按照作业需求，自由设定作业背景，创建并发布作业想定、删除作业想定、修改作业想定、验证作业想定有效性。

所述的态势显示工具采取三维虚拟仿真手段，动态展现多目标、多装备、大场景的装备运用态势。

所述的资源管理工具对各类仿真资源进行有效管理，包括仿真资源的录入、更新、检索、删除等管理操作。

所述的用户管理工具对受训人员、管理员等用户信息和权限进行管理，包括用户信息的录入、更新、检索、删除、权限设置等管理操作。

本发明还提供了一种联合作战武器装备运用训练仿真系统实现方法，具体实施如下，包括：

(1)仿真训练任务开始，创建联合作战武器装备运用训练仿真系统，初始化仿真系统数据结构，发送作业任务和系统初始参数给各仿真模块。

(2)根据作业任务生成作业想定，想定编辑工具辅助管理员将训练和研究的问题转化成完整的规范化描述脚本，并完成相应仿真资源准备工作。

(3)受训人员根据作业任务，按照联合作战装备运用流程，基于交互式作业工具开展人机装备运用对抗和装备运用方案拟制。

(4)运用方案评价工具根据作业任务、装备运用方案、装备作战性能、目标特性和战场环境，基于推理评估模块的装备运用规则推理引擎对受训人员的装备运用方案进行在线评估。

(5)仿真动态推演工具对装备运用方案进行解析，基于装备运用时间序列对装备运用方案中各仿真实体的运动和交互过程进行三维仿真推演，对装备运用方案进行动态分析。

(6)待完成所有作业任务后，结束仿真作业，对装备运用方案进行存档，存入作业信息库。

图2为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的实现流程图。用户通过交互式作业工具人机交互界面制定装备运用方案，仿真运行控制模块对系统进行初始化，装载装备运用想定，控制推理评估模块、仿真数据管理模块、仿真实体管理模块和时间推进管理模块协同运行。推理评估模块根据装备运用规则库和模型库对用户制定的运用方案进行在线推理评估，并将评估结果发送给仿真数据管理模块进行系统处理。仿真实体管理模块主要是在仿真运行控制模块的控制下，管理各类实体的实体管理类，通过实体的创建、销毁和配置，为仿真数据管理模块提供模型实体。仿真数据管理模块在仿真运行控制模块的控制下，管理仿真中的各种数据，对仿真数据、实体模型、评估结果、运用方案进行解析，通过数据库对仿真数据进行管理，调用实体管理模块初始化各种实体对象，为时间管理模块和事件管理模块提供仿真数据。时间推进管理模块提供时间推进管理策略，根据仿真数据和仿真运行控制，通过调用时间管理回调函数，执行具体的仿真逻辑，控制仿真实体的推进。事件调度管理模块提供事件调度管理策略，对装备运用仿真事件进行队列管理和冲突消解。通过时间推进管理和时间调度管理，为视点控制和仿真实体显示提供事件队列。视点控制模块实时计算显示模式下可按仿真事件配置管理视点数据，包括视点距离和方位、相对参考对象的偏移等视点数据。仿真场景显示模块主要是对三维显示模型进行管理，实现显示模型的创建、查询、复制、删除等功能，对声音、视频、二维图像、三维图形等多媒体信息的管理和显示、播放，根据仿真数据和视点数据，基于Vega Prime和OpenGL标准三维显示库，对仿真场景、仿真实体和仿真事件过程进行三维动态绘制，显示模型运动轨迹、空间姿态的定位和约束，对三维显示模型进行精确高效的实时碰撞检测，生成逼真的特殊效果，如爆炸产生的火焰特效、烟雾特效等，支撑推演管理模块和态势显示模块大规模三维视景的真实感显示用户的装备运用方案。

图3为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的想定生成模块实现图。成功登陆系统主界面后，进入想定系统模块，系统首先进行初始化。随后提示用户是否生成新的想定配置文件。如果不选择新生成，则可以从想定数据库中选择已经存在的想定文件，加载到想定编辑模块进行下一步的编辑。不管是新建的想定文件，还是从资源库中调出的已经存在的想定文件，经过想定编辑后，自动生成想定文件的结构化文档。如果满足用户的需求，则说明想定配置已经达到了用户的预先设想的目标，则保存想定文件。否则，再返回想定编辑模块对想定文件作进一步的修改。显示功能在编辑想定的过程中实现，而想定保存到想定数据库在新建想定之后，想定文件编辑的过程中，及生成想定的结构化文档后都可以进行。

图4为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的建模支持模块实现图。每个实体模型由装备性能模型、装备行为模型和显示模型三部分构成。性能模型为描述武器装备/目标的最顶层模型，是对装备/目标所有信息及行为的抽象表达。性能模型中的数据包括装备/目标的类型、型号、基本介绍(文字、图片、视频)、配置地域、性能参数、当前状态、关联的显示模型、关联的行为模型等。行为模型描述了武器装备的动作行为，包括装备的运用动作、装备的演示动作。仿真运行引擎对装备行为进行控制，驱动行为模型动作。显示模型用于形象直观地展示装备体系运用的过程和结果。显示模型中的数据包括：装备二维图标、装备三维模型、装备演示动画。装备二维图标是装备形象直观的标识，如用于在地形图上标示装备布置地域等。装备三维模型用于全方位展示装备外形。装备演示动画以三维动画的形式演示装备运用过程。

图5为本发明联合作战武器装备运用训练仿真系统的规则管理模块实现图。在装备体系运用过程中充分考虑装备性能、环境因素和体系协同等条件。从实际装备运用条件中抽取规则，建立装备体系运用规则库，在此基础上实现基于规则的推理分析和决策支持。规则库主要由目标匹配类规则、性能约束类规则、环境匹配类规则、装备配合类规则、体系运用类规则和评估分析规则构成。规则管理模块以交互式方式将各种装备运用规则编辑入库，作为推理的基础。用户在编辑新装备运用规则时，首先选择规则的类型，指定适当的元规则，然后通过图形界面编辑装备运用规则。系统通过形式化编译器将规则进行形式化描述，经过合法化检查后，将规则保存到规则库中。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，所述系统包括基础设施层、仿真资源层、仿真平台层和仿真应用层；

所述基础设施层用于支持联合作战武器装备运用仿真训练系统的软、硬件环境以及网络基础平台；

所述仿真资源层用于存储联合作战武器装备作战运用仿真训练系统运行所需的资源信息，为联合作战武器装备作战运用仿真训练系统提供底层数据支持；

所述仿真平台层用于为武器装备运用仿真提供基础的、公共的支撑环境，为武器装备运用仿真的运行提供支撑服务；

所述仿真资源层与所述仿真平台层通过标准化访问和控制接口，实现仿真资源和仿真平台的集成；

所述仿真应用层是仿真系统集成运行以及与用户进行交互和仿真表现的仿真应用工具集，用于支持资源和用户管理、作业想定编辑生成、受训人员装备运用作业，动态展现多目标、多装备、大场景的装备运用态势，在线评价装备运用方案，回放学员装备运用方案制定过程，生成武器装备体系结构。

2.根据权利要求1所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，所述仿真资源层包括数据库、模型库、知识库、想定库和作业信息库；

所述数据库，用于存储装备运用作业中静态数据资源和动态数据资源；所述静态数据资源包括装备信息和目标信息；所述动态数据资源是仿真过程所产生的中间数据信息，为最后的方案生成和方案回放提供数据支持；

所述模型库，用于存储武器装备模型资源和目标模型资源；所述的武器装备模型资源包括武器装备的作战行为模型和武器装备的三维仿真模型；所述的目标模型资源包括目标作战行为模型和目标三维仿真模型；

所述知识库，用于存储武器装备运用知识；所述的武器装备运用知识是经过军事专家经验、战例和演习经验分析、提炼，按照知识库约定的表示方法编码完成的数据结构；

所述想定库，用于存储典型的联合作战武器装备运用作战想定；所述的联合作战武器装备运用作战想定是按照训练课题对作战双方的企图、态势以及作战发展情况的设想和假定；

所述作业信息库，用于集中归档受训人员的历史作业数据和作业方案文档。

3.根据权利要求1所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，所述所述的仿真平台层包括仿真运行引擎、仿真可视化引擎、想定作业引擎及仿真资源访问接口；

所述仿真运行引擎，用于为武器装备运用仿真的运行提供支撑服务；

所述仿真可视化引擎，用于控制和管理三维战场环境渲染和装备运用效果的可视化表现，支撑多尺度的装备运用仿真推演；

所述想定作业引擎，用于为装备运用作业提供支撑；

所述仿真资源访问接口，用于将资源层访问接口进行封装，为上层模块访问各种仿真资源提供统一的、面向对象的资源访问接口，屏蔽资源层数据的变化，提高仿真系统可重用性。

4.根据权利要求3所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，

所述仿真运行引擎包括时间推进管理模块、事件调度管理模块、仿真实体管理模块、仿真数据管理模块和仿真运行控制模块；

所述时间推进管理模块，用于对各仿真事件在时间的推进协同进行管理和控制，保证仿真事件之间因果关系的正确性；

所述事件调度管理模块，用于对仿真事件队列进行管理，并根据事件调度机制完成仿真事件调度；

所述仿真实体管理模块，用于对仿真过程中各仿真实体的全生命周期进行管理；

所述仿真数据管理模块，用于采集、加工和分发仿真过程中所产生和运行的数据；

所述仿真运行控制模块，用于对仿真流程的有序运行进行管理和控制。

5.根据权利要求3所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，

所述仿真可视化引擎包括视点控制模块、仿真场景显示模块、推演管理模块和态势显示模块；

所述视点控制模块，用于实时计算显示模式下按仿真事件配置管理视点数据；

所述仿真场景显示模块，用于实时生成逼真的联合作战武器装备运用三维战场场景，对武器装备运用三维战场场景实时渲染和三维仿真实体的生成控制，对地形进行多分辨率大范围显示，实施三维场景的管理和动态调度；

所述推演管理模块，用于对受训人员拟制的武器装备运用方案进行多方式实时仿真演示；

所述态势显示模块动，用于态展现武器装备体系的错综复杂的信息交互关系以及武器装备体系和目标体系之间的多域能量交互关系。

6.根据权利要求3所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，

所述想定作业引擎包括交互作业模块、建模支持模块、想定生成模块、作业管理模块、规则管理模块和推理评估模块；

所述交互作业模块，用于支持设置作业想定、作业评价准则和作业环节，支持受训人员在线查询装备和目标信息、制定装备运用作业方案和构建装备体系；

所述建模支持模块，用于支持装备实体的属性描述、行为描述和显示模型构造；

所述想定生成模块，用于根据应用层想定编辑生成联合作战武器装备运用作业想定，并自动验证想定的一致性和有效性；

所述作业管理模块，用于管理作业基本信息、受训人员作业情况、受训人员作业方案；

所述规则管理模块，用于支持装备运用知识的编辑、校核和保存；

所述推理评估模块，用于根据装备作战运用机理，按照分层分类的思想，建立一套较为完备的单装备运用、军兵种多装备协同运用、多领域装备联合运用的武器装备运用规则体系，构建装备运用知识推理引擎，实现对受训人员装备运用方案验证评估。

7.根据权利要求6所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，

所述建模支持模块由装备性能模型、装备行为模型和显示模型三部分构成；

所述装备性能模型，用于描述武器装备或目标，对武器装备或目标的所有信息及行为进行抽象表达；

所述装备行为模型，用于描述武器装备的动作行为；所述动作行为包括装备的运用动作、装备的演示动作；

所述显示模型，用于形象直观地展示装备体系运用的过程和结果。

8.根据权利要求6所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，

所述想定生成模块的实现方法为：

对想定系统模块进行初始化；

生成新的想定配置文件，或从想定数据库中选择已配置好的想定文件；

对新的想定配置文件或从想定数据库中选择的已配置好的想定文进行想定编辑，得到想定文件的结构化文档；

当得到想定文件的结构化文档达到用户的预先设想的目标，则保存想定文件。

9.根据权利要求1所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统，其特征在于，

所述仿真应用层包括仿真动态推演工具、交互式作业工具、运用方案评价工具、想定编辑工具、态势显示工具、资源管理工具和用户管理工具；

所述仿真动态推演工具，用于按照运用时间序列动态推演验证装备运用效果，并能回放学员装备运用单个装备运用、阶段装备运用以及整体方案制定过程，生成武器装备体系结构；

所述交互式作业工具，是受训人员实施装备运用作业的主要平台，用于在虚拟仿真环境中实施联合作战装备运用作业；

所述运用方案评价工具，用于对受训人员的单装备运用方案、军兵种多装备协同运用方案和多领域装备联合运用方案进行在线评估；

所述想定编辑工具，用于按照作业需求，自由设定作业背景，创建并发布作业想定、删除作业想定、修改作业想定、验证作业想定有效性；

所述态势显示工具，用于采取三维虚拟仿真手段，动态展现多目标、多装备、大场景的装备运用态势；

所述资源管理工具，用于对各类仿真资源进行有效管理；

所述用户管理工具，用于对用户信息和权限进行管理。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种联合作战武器装备运用训练仿真系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述联合作战武器装备运用训练仿真系统接收作业任务和系统初始参数；

所述联合作战武器装备运用训练仿真系统根据所述作业任务生成作业想定，想定编辑工具辅助管理员将训练和研究的问题转化成完整的规范化描述脚本，并完成相应的仿真资源准备工作；

接收受训人员根据作业任务按照联合作战装备运用流程基于交互式作业工具拟定的人机装备运用对抗和装备运用方案；

运用方案评价工具根据所述作业任务、装备运用方案、装备作战性能、目标特性和战场环境，基于推理评估模块的装备运用规则推理引擎对受训人员的装备运用方案进行在线评估；

仿真动态推演工具对所述装备运用方案进行解析，基于装备运用时间序列对装备运用方案中各仿真实体的运动和交互过程进行三维仿真推演，对装备运用方案进行动态分析；

待完成所有作业任务后，结束仿真作业，对装备运用方案进行存档，存入作业信息库。

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