電子信息裝備試驗戰情管理軟件的設計方法*

劉東玉，周含冰，胡然

(中國人民解放軍63880部隊，河南 洛陽 471003)

0 引言

電子信息裝備試驗戰情設計及戰情管理是電子信息裝備仿真試驗系統設計與實現過程中需要解決的一項關鍵技術，它規定了仿真的初始態勢和整體試驗計劃，是仿真試驗系統的基礎[1]。戰情是仿真試驗的基本依據和數據來源，但用于仿真試驗的戰情又不同于傳統意義上的軍事想定，它不但要包含軍事想定的內容，還要包含對仿真實體的描述，如裝備技術狀態，試驗環境等。隨著仿真技術在軍事領域的廣泛應用和不斷發展，戰情的描述已成為仿真需求描述的主要手段。

軍事地理信息系統(military geographic information system，MGIS)是面向全軍的通用軍事地理信息系統基礎平臺，為軍事應用系統提供通用的軍用數字地圖、地理信息的應用與開發工具。MGIS為二次開發用戶提供了功能豐富的應用開發包，以便用戶基于MGIS構建自己的應用系統，以它為平臺可為戰情設計與管理提供準確且高效的支持。

1 電子信息裝備試驗戰情庫設計

1.1 電子信息裝備試驗戰情基本概念

電子信息裝備試驗戰情是指一系列符合戰場態勢配置原則及反映電子對抗雙方戰術運用原則的數據集合，主要包括對抗雙方的裝備、部署及行動方案等。具體來說，戰情包括對抗雙方投入使用的電子裝備、采取的電子干擾措施、部署位置、工作參數、開關機時間、各平臺運動軌跡等信息。戰情的實質是仿真序列中按時間順序發生的各種事件，如武器裝備的出現與消失、工作狀態的改變、位置的變化等，它不僅定義了初始試驗態勢，而且是仿真過程中試驗態勢變化的依據[2]。

1.2 電子信息裝備試驗戰情基本構成與規格要求

電子信息裝備試驗戰情按照應用領域可分為戰術級戰情、功能級戰情和仿真戰情。其中戰術級戰情是指電子戰裝備工作方式及作戰使用特點、裝備在整個作戰體系中的作用和協同方式等；功能級戰情是指電子戰行動基本態勢、配置情報和交戰過程演示，可為試驗方案設計、仿真戰情設計提供參考；仿真戰情針對具體的應用系統，為在電子信息裝備試驗、訓練和仿真中形成逼真的動態電磁環境提供所需戰情數據[3]。

電子信息裝備試驗戰情主要構成要素如下：

(1) 戰情基本信息

包括戰情類型、戰情描述、裝備描述、戰術及行動方案、任務階段等戰情基本信息。通過戰情基本信息可以方便用戶快速地查找到某一戰情。

(2) 環境信息

戰場環境數據主要分為2類，一類是與戰情環境有關的地圖信息、氣象信息及電磁環境信息等；另一類是戰場點位數據，如機場、地空導彈陣地和高炮陣地等。

(3) 試驗單元數據

試驗單元數據包括裝備的一般信息(型號、所屬平臺、初始位置等)、裝備參數(型號、出現時刻、工作狀態、持續時間、技術參數等)。

(4) 任務數據

任務是指試驗單元為完成某一作戰使命而采取的行動。任務一般由時間描述、空間描述和參試單元描述組成。時間描述主要確定任務的開始、結束時間；空間描述指定任務的試驗范圍和目標；參試單元描述主要確定完成試驗任務的參試單元。

(5) 裝備方案數據

裝備方案數據主要描述試驗單元所需配備的裝備類型、裝備型號及數量等信息。裝備基本信息可從電子信息裝備戰技指標數據庫中獲取。

(6) 平臺及武器系統信息

平臺及武器系統信息包括平臺航跡信息(型號、位置、速度)、平臺技術狀態變化、武器系統參數變化信息等。其中，平臺基本信息可從電子信息裝備戰技指標數據庫中獲取。

(7) 平臺路徑數據

平臺路徑數據主要描述平臺所需運動的路徑，如航線、機動路徑等。主要包括路徑編號、節點序號、節點坐標和節點屬性等。平臺路徑數據可以從基礎地理數據中直接獲取，如選擇一條道路作為試驗單元的機動路徑。

(8) 目標信息

包括目標的型號、位置、速度等。

(9) 軍標符號數據

軍標符號數據主要是戰情可視化編輯的基礎，試驗單元通常都會以軍隊標號表示。軍標符號采用MGIS的軍標庫數據。

1.3 電子信息裝備試驗戰情庫主要內容

對戰情基本構成要素進行組合后形成戰情庫，具體內容包括：

(1) 戰情基本信息

包括戰情類型、戰情描述、裝備描述、戰術及行動方案等。

(2) 環境信息

與戰情環境有關的地圖信息、氣象信息及電磁環境信息等。

(3) 平臺及武器系統作戰信息

包括平臺航跡信息(型號、位置、速度)、平臺技術狀態變化、武器系統參數變化信息等。

(4) 電子對抗裝備作戰信息

包括裝備的一般信息(型號、所屬平臺、初始位置等)、裝備參數(型號、出現時刻、工作狀態、持續時間、技術參數等)。

(5) 目標信息

包括目標的型號、位置、速度等。

戰情庫設計時除描述必要的試驗背景如綜合戰場、自然環境外，要求對試驗過程描述得更明確、更詳細，包括裝備部署、裝備編配、參數設置、機動路徑及航路、指揮控制、通信等，要求設定仿真約束條件。輸入的內容多，類型復雜，而且通常是不同的仿真應用對同一想定內容最終量化的參數也不同，這就要求戰情庫數據結構設計必須是面向對象的，易擴展、可伸縮，能夠滿足以上各種信息參數的靈活輸入與修改。

2 戰情管理軟件設計

2.1 總體設計

電子信息裝備試驗戰情管理軟件具有以下基本功能[4]：

(1) 戰情編輯

新建、打開、編輯、保存戰情。以試驗區域地圖為背景，進行戰情編輯，包括選擇參試裝備，設置裝備位置、運動軌跡、工作參數、開關機時間等。

(2) 戰情展現

在電子地圖上顯示建立的戰情，并能夠通過人工及簡單的規則對戰情數據進行校驗和推演。

(3) 戰情輸出

能夠將戰情輸出為通用的XML文件或仿真試驗系統專用數據庫文件。

電子信息裝備試驗戰情管理軟件的總體結構如圖1所示。

戰情數據的來源是各類戰情資料，需依照戰情描述規范進行原始資料標準化處理，通過戰情編輯軟件入庫。戰情的用戶為各類仿真試驗系統，為仿真試驗系統戰情設計提供直接的數據支持，可通過數據交換的方式進行戰情數據共享。MGIS是實現戰情管理的基礎平臺，可基于MGIS進行戰情數據可視化編輯與顯示。戰情管理軟件需要其他數據庫的支持，其中基礎地理數據庫和軍標符號數據庫是MGIS的數據，可為軟件提供地理數據和軍標符號的支持；電子信息裝備戰技指標數據庫存放了大量的電子信息裝備的戰技指標數據，可為戰情中裝備的參數設置提供直接數據支持[5]。

電子信息裝備試驗戰情管理軟件業務流程圖[6]如圖2所示。

圖1 電子信息裝備試驗戰情管理軟件總體結構Fig.1 Overall structure of electro-information equipment test scenario management software

圖2 電子信息裝備試驗戰情管理軟件業務流程圖Fig.2 Business process of electro-information equipment test scenario management software

2.2 MGIS支撐平臺

電子信息裝備試驗戰情管理軟件是基于MGIS開發的，該系統能夠提供通用的數字地圖、地理信息的應用與開發工具，以它為平臺可為仿真戰情制作提供準確且高效的支持。

MGIS能夠為戰情編輯與管理提供良好的底圖背景和標圖支持。擁有強大的電子地圖顯示與操作功能是MGIS的突出功能之一，大范圍地形圖無縫漫游顯示，多比例尺地圖自動切換，地圖數據分層控制，完備的軍標庫制作與管理，靈活的軍標標繪等功能，能夠很好地控制屏幕地圖的可視化效果，所見即所得地將戰情的內容標繪在數字地圖上。

2.3 戰情存儲要求

戰情的存儲結構由如下4個要素組成：戰情基本信息、指揮關系結構、試驗單元、試驗過程[7-8]。

戰情基本信息是戰情的基礎單元，主要用于描述戰情基本信息、功能級相關屬性。

指揮關系結構是進行試驗和訓練時想定的作戰編成之間的指揮關系結構。明確指揮關系結構可以有助于掌握所要戰情的信息流向，有助于認清試驗過程的信息生產、處理過程。

試驗單元是指揮機構指揮與控制的實體單元，試驗單元可以是電子信息裝備、武器平臺，也可以是裝備的集合，是仿真的實體基本組成部分。

試驗過程是試驗單元軍事行動過程，是仿真實體的行為、動作。

(1) 戰情基本信息

戰情基本信息的描述規范如下：

<戰情基本信息>∷=<戰情說明><用途><功能><接口描述><補充說明>

(2) 指揮關系結構

指揮關系結構描述規范主要包括指揮機構屬性、組成、狀態、交互等4部分，其描述表示為如下4個單元組：<指揮機構名稱>∷=<屬性><組成><功能><交互>

(3) 試驗單元描述規范

主要包括裝備實體屬性、組成、功能、狀態以及參數設置。其描述規范表示為如下5個單元組：<裝備實體>∷=<屬性><組成><功能><狀態><參數設置>

(4) 試驗過程描述規范

以基于事件的試驗過程描述方法為基礎，把試驗過程中的信息流動狀態，用事件序列將整個試驗過程串聯起來。事件是指試驗實體在執行作戰任務時對足以促使其作出反應的這一情況的簡稱。事件瞬間發生并顯現該事件的特征，在試驗過程中，事件往往由信息激勵，并顯現出參試裝備的狀態變化[9]。

2.4 戰情編輯

戰情編輯功能以MGIS為支撐，以標準標繪庫為依托，按照戰情描述的要求，支持戰情的GIS標繪，包括點線面以及標繪符號的可視化編輯等。

戰情編輯是一個典型的人機交互過程，需要地理信息系統的底層支持，包括電子地圖、軍事標繪、信息查詢、地形分析與量算等功能。

戰情的生成需要反復調整和編輯。一方面，系統需要有大量工具支持用戶對輸出內容增、刪、改，包括文本和圖形；另一方面，未經過任何校驗的想定數據很可能存在錯誤，系統應能夠提供簡單直觀的手段，對輸入的某些錯誤進行檢查和提示。

實現戰情設計最大程度滿足不同用戶的需求關鍵在于戰情庫數據結構的靈活設計與組織。采用“模板”描述對象，對象包括想定本身、戰場環境、試驗實體等可進行分類的任何概念，模板約定了描述一類對象的一組參數，并規定了參數的名稱、標題、類型等。模板是在大量實踐總結的基礎上建立的，模板中的對象屬性相對固定，有高度的代表性和概括性，模板采用XML文件進行存儲和編輯。

戰情編輯的仿真試驗單元屬性的輸入設計也采用模板的思路。每個單元均可通過基本屬性集、空間屬性集、任務屬性集、特征屬性集的組合完成描述。其中空間屬性可通過軍標標繪的過程輸入，基本屬性可通過調用裝備戰技指標數據庫數據獲得[10]。任務屬性包括航(路)線和目標，系統中航(路)線被單獨定義為一類對象，可采用模板實現對其路徑編號、折點序號、坐標、屬性等統一描述，航(路)線與實體通過“添加動作”功能實現關聯，該設計方法可方便實現實體與航(路)線多對一的關系。實體編組、裝備編配、作戰對象、指揮控制等信息則主要通過模板的形式統一描述，不同的仿真系統應用不同，最終體現出對實體特征屬性描述不同，通過模板的實體輸入編輯窗口以樹狀結構實現實體的靈活編組[11]。

2.5 戰情展現

戰情展現是戰情設計結果的直觀展示，能夠將戰情庫數據顯示到MGIS電子地圖上，并具備簡單的戰情推演能力，通過運行戰情，預覽戰情初始規劃，便于及時修正錯誤，達到檢驗想定合理性的目的。戰情推演功能可有效避免因為想定數據錯誤造成仿真系統運行不正確的情況，也為仿真系統運行前介紹敵我態勢、兵力部署、裝備部署、試驗計劃等提供了生動的手段[12]；另外，對已有戰情進行修改后另存也是快速生成新戰情的有效方法。

2.6 戰情輸出

戰情輸出方式有2種：一是將想定以統一的格式輸出，如XML文件，仿真用戶根據需求對XML文件進行轉換后導入到仿真試驗系統中；二是建立針對某仿真應用的想定輸出，如系統將想定結果按照某仿真試驗系統初始化要求輸出若干數據庫表(戰場環境描述表、裝備部署描述表、裝備技術狀態設置表)完成初始態勢的加載。

3 結束語

本文提出了基于MGIS的電子信息裝備試驗戰情管理軟件的設計思路，分析了戰情數據的組成、戰情庫的結構，提出了戰情描述規范和存儲要求，并設計了軟件的功能組成。本文設計的戰情管理軟件主要適用于對靜態戰情的管理，戰情的數據來源為情報，通過對戰情規范化處理后編輯入庫，并進行展現和簡單推演，最終目的是為仿真試驗系統提供戰情數據支持。

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