基于多視圖的雷達兵某型整體訓練系統需求分析

胡 駿，閆抒升，許 誠，申正義

(空軍預警學院，湖北 武漢 430019)

0 引 言

20世紀90年代以來，各科研院所和軍事院校相繼研制開發了一批指揮訓練信息系統，這些系統廣泛應用于院校戰役戰術教學、部隊戰術指揮訓練和其他演訓活動，為提高部隊首長機關指揮能力發揮了重要作用。但是由于認知程度、開發經驗和技術水平等原因，原有的指揮訓練信息系統還存在諸多問題[1-2]。對于雷達兵部隊整體訓練而言，原有的雷達兵戰術訓練系統無法實現雷達兵全要素、全功能、全過程的模擬訓練，當前雷達兵旅首長機關只能在有限的條件下開展簡單的流程、程序訓練，不能滿足部隊開展實戰化訓練的需求。急需開發一套覆蓋兵種各個崗位、各型裝備的、高效的、與實戰條件接近的模擬訓練平臺。

通常認為，訓練系統的建立包括訓練需求分析、滿足該需求的選項調查，以及發展一套有效且高效的解決方案[3]。前期的系統設計實踐證明，系統建設的首要任務就是對系統進行需求分析。需求獲取是確定和理解系統需求開發中不同用戶的需求和限制信息收集過程，是系統設計實現和建設方案的基礎，是溝通用戶和系統研發人員之間的橋梁，對系統開發人員具有指導作用。但同時，需求獲取也是軍事信息系統需求開發中最困難、最關鍵、最易出錯的環節，需求分析的合理性關系到系統的整個研發過程以及最終效果。通過科學的需求分析，全面準確地獲取信息化條件下系統的客觀能力需求，可有效促進訓練系統研制，為系統設計、開發和應用打下堅實的基礎[4-5]。目前，針對該類訓練系統的需求分析，國內外文獻較少，為此，本文運用基于多視圖的需求工程方法對雷達兵某型整體訓練系統進行需求分析，為該訓練系統的設計研發提供支撐。

1 基本概念

1.1 整體訓練

部隊開展集成訓練通常是在駐地完成基礎訓練、專業訓練和簡單戰術訓練的基礎上所進行的綜合性、檢驗性的整體訓練，主要方式是綜合演練、指揮所演習和實兵演習[6]?！犊哲娷娛掠柧毚缶V(雷達兵訓練)》原大綱中將這門綜合課程稱為戰術訓練，2018年新大綱將其拓展為“整體訓練”。其定義為：整體訓練是以建制單位作戰能力形成為核心，按照一定的作戰編組結構形式，在一定的戰術背景條件下所進行的軍事實踐活動。

1.2 雷達兵某型整體訓練系統

該型整體訓練系統是雷達兵部隊組織實施軍事訓練的手段和工具。是以“人在回路”的分布式交互仿真技術為支撐，以雷達兵“五化”思想為指導，采用統一的標準、協議將各分系統有機地聯接起來，形成涵蓋雷達兵部隊指揮軍官、參謀軍官、指令員、操縱員等各個專業崗位的整體協同訓練平臺。填補雷達兵部隊在復雜電磁環境下開展整體模擬訓練的空白，構建指揮訓練的新模式，在雷達兵部隊具有極大的推廣應用價值和軍事訓練效益。

1.3 需求分析

需求分析主要任務是以文檔形式展現解決用戶“問題”的過程，通俗地講，即對用戶所需要的“系統”在功能性、目的性、應用性以及可靠性等方面進行深入剖析[7-8]。雷達兵該型訓練系統的需求分析，是對遂行雷達兵軍事行動或者達到軍事目標，要求系統應具備的條件或能力的分析。

1.4 基于多視圖的需求工程方法

基于多視圖的需求工程方法學最早出現在分布式軟件需求工程領域，它的基本思想是“分而治之”，從不同人員對研究對象不同關注點的認識出發，將一個復雜的問題分解為很多相對獨立的小問題，通過建立這些小問題及其相互關系的模型來分析和設計對象?；诙嘁晥D的需求工程方法學既能較方便地反映各類相關人員的需求，又易于形成對目標系統需求的整體描述。目前，復雜信息系統的體系架構框架大多采用基于多視圖的需求工程方法學[9]?；诙嘁晥D的雷達兵某型整體訓練系統需求分析是指分別從不同角度提出和描述該訓練系統的需求。按照主體類型劃分為軍事用戶、系統分析員、技術人員這三類人員[10]。由于不同人員對目標系統有不同的需求視角，而這些不同的需求要素之間是相互聯系、相互影響的，本文從系統優化的角度，采用基于多視圖的需求工程方法學對該整體訓練系統的需求進行整合和描述，如圖1所示。

圖1 基于三維視角的雷達兵某型整體訓練系統需求描述

體系結構框架是軍事信息系統體系結構描述的規范,為理解、比較和集成體系結構提供統一標準[11]。為了便于系統開發、設計人員更好地理解我們的設計需求，促進系統內部的關聯性和體系結構的兼容性，采用體系結構描述方法來分析該型訓練系統需求。對于該型整體訓練系統的體系框架，我們從軍事人員、系統分析員、技術人員3個視角入手，將需求分為軍事需求、系統需求和技術需求3類，構建包含軍事需求視圖、系統需求視圖、技術需求視圖的需求描述體系框架，如圖2所示。通過對系統軍事需求視圖、系統需求視圖、技術需求視圖等系統需求的分析建模，可為后續的體系結構論證和系統建設提供研究模型和理論基礎[12]。

圖2 基于多視圖的系統需求描述體系框架

如圖2所示，基于多視圖的雷達兵某型整體訓練系統需求描述體系框架中的3個視圖以及視圖中的需求產品具有復雜而嚴密的邏輯關系，彼此之間相互影響、相互制約。下面從以上3個視圖分別對系統進行需求建模。

2 軍事需求分析

軍事需求視圖主要描述為完成訓練使命而擔負的作戰任務、面對的作戰對象、實施的作戰活動以及它們之間的關系等。首先，依據系統要產生的訓練效益，提出系統建設的使命任務，在此基礎上建立指揮體制需求模型，明確系統所支持的訓練對象、訓練內容、訓練模式等內容，再進行業務能力分析。

雷達兵某型整體訓練系統的建設應為雷達兵部隊各個崗位、各型裝備的整體模擬訓練提供系統平臺，能為各雷達兵部隊提供指揮、戰術、裝備運用和情報分析等訓練功能，可實現不同訓練科目、不同訓練人員的一體化、成建制訓練，可增強訓練內容的針對性，訓練環境的逼真性，訓練組織的時效性，實現訓練(人員、時間、內容、效果)的集約化。解決原有訓練系統無法實現雷達兵部隊全要素、全功能、全過程的模擬訓練，只能在有限的條件下開展簡單的流程、程序訓練的難題。

2.1 訓練對象分析

雷達兵部隊整體訓練的訓練對象覆蓋了指揮軍官、參謀軍官、指令員、操縱員等各個專業崗位。包括：(1)指揮軍官訓練：指揮員是軍事行動中掌握指揮職權的人員，主要是提高指揮員的分析判斷敵情、定下作戰決心、擺兵布陣和組織指揮等能力。(2)參謀軍官訓練：參謀人員是負責參謀業務工作的機關人員，主要是提高各項參謀業務水平以及輔助指揮員組織與協調控制部隊的能力。(3)作戰人員訓練：作戰人員包括雷達指令員、操縱員等各個戰斗崗位，主要目的是提高崗位技能水平[13]。

雷達兵某型整體訓練系統應能根據人員層次、專業的不同選擇不同的側重和步驟展開訓練，探索信息化條件下聯合作戰規律和主要對手作戰特點，培育官兵戰斗精神。能夠構建復雜電磁環境，滿足雷達兵部隊在復雜電磁環境下開展整體模擬訓練的需求。針對首長機關一套作戰班子開展指揮推演及空情保障模擬訓練，對參謀人員進行參謀業務知識和參謀技能培訓，對作戰人員開展理論學習、裝備操作以及戰法演練等訓練。旨在全面提高指揮員的分析判斷能力、指揮協同能力、臨機應變能力以及單位整體作戰能力。

2.2 訓練內容分析

雷達兵部隊整體訓練內容主要包括指揮訓練，分為作戰籌劃、戰斗指揮演練指揮所開設與接替指揮、戰斗值班等級轉進等內容?？涨楸Ｕ嫌柧毎ㄗ鲬鹬笓]、情報獲取、識別判斷、上報分發、情報協同等。演習演練圍繞戰備拉動、綜合演練、參加體系對抗、聯合作戰、非戰爭軍事行動等內容實施全要素、全過程訓練，包含分析判斷、組織指揮、情況處置、戰斗協同等多項內容。

雷達兵某型整體訓練系統應當實現以上訓練內容的“全覆蓋”，參照軍事訓練大綱，滿足雷達兵全要素、全功能、全過程模擬訓練的要求，能針對雷達兵旅首長機關一套作戰班子開展指揮推演及空情保障模擬訓練，檢驗提高首長機關作戰籌劃和組織指揮能力，并且應能夠進行訓練拓展，完成以往由于裝備承擔戰備值班想訓卻無法組織的訓練科目。

2.3 訓練方式方法分析

雷達兵部隊的整體訓練，一般根據人員的不同層次，遵循“由淺入深、循序漸進”的原則，通常按照理論學習、戰術研究、編組作業、綜合演練的方法步驟進行，在訓練日計劃內或者戰斗值班時實施，或結合演習演練進行，主要采取圖上作業、想定推演、模擬演練等方式開展。主要訓練方法包括：(1)崗位見習與跟班學習;(2)值班訓練;(3)模擬訓練;(4)演習演練;(5)軍事學術研究。這就要求該型整體訓練系統應具備專業理論學習、作戰指揮技能訓練、戰法訓法研練等功能，能同時滿足至少一個雷達兵旅人員的整體訓練，應能在縱向上實現與實裝/模擬器橋接系統、上級模擬訓練中心，橫向上和雷達站綜合訓練系統、雷達模擬器的互聯互通和數據、模型資源共享，嵌入上級模擬訓練基地和模擬訓練體系。系統體系建設設想如圖3所示。依托該整體訓練系統，能在同一基本想定背景下，進行模擬訓練或對抗性比武，在網絡條件允許下，還可實現異地遠程模擬訓練。

圖3 雷達兵某型整體訓練系統體系建設設想圖

3 系統需求分析

系統需求視圖主要描述為有效地支持作戰使命、任務和作戰活動的完成，目標系統應具備的系統特征或必須達到的物理條件。該型整體訓練系統需求主要包含3類需求產品：系統功能需求,系統結構需求,系統性能需求。

3.1 系統功能需求

系統功能是指系統為實現預定目標和滿足特定使用需求所表現出的特有作用和能力。根據新時代雷達兵部隊整體訓練的訓練特點、訓練對象和內容及訓練流程等軍事需求分析，利用基于活動的需求建模方法分析出雷達兵某型整體訓練系統功能需求[14]，系統功能需求體系如圖4所示，包括訓練管理、安全防護、基礎功能、通用功能和專用功能。

圖4 雷達兵某型整體訓練系統功能需求體系

(1) 基礎功能

包括了訓練資源存儲和管理、想定制作與推送、數據通信與協議轉換、態勢顯示4個方面功能。

(2) 通用功能

包括導調控制、環境構設、指揮控制、推演引擎、數據采集、訓效評估等功能。

(3) 專用功能

(a) 雷達兵旅訓練專用功能：應當滿足軍事訓練大綱訓練需求，可在雷達兵旅開展軍官、士官的指揮協同訓練。為雷達兵部隊開展整體訓練提供系統平臺，研制完成后可推廣至全部雷達兵旅級單位使用。

(b) 雷達情報終端：能接收雷達站、雷達中心站上報的雷達情報，也能下發情報數據、綜合雷達探測參數進行目標數據解算，在模擬的雷達操作界面上顯示，并向上級情報機構上報空情。能夠模擬各型號雷達的戰斗操作過程，包括常用的監控操作和錄取操作。

(4) 安全防護功能

安全防護是訓練系統信息安全保密的重要環節，系統應當具備設備資料防盜、網絡信息保密防護、人員出入管理等功能。安全防護系統的設計應當能為模擬訓練專用網絡提供符合軍兵種計算機信息系統安全保密防護規范的安全防護功能。

(5) 訓練管理功能

訓練管理功能主要包括訓練組織人員、訓練管理人員、訓練評估人員、系統運維人員對系統的運用。

3.2 系統軟件結構需求

系統軟件設計應當圍繞模擬訓練基本過程的不同階段特點來考慮需求[15]。在本系統中，我們采用基于過程的需求建模方法對系統結構需求進行建模，按照訓練準備、訓練實施、訓練分析3個階段的基本任務，首先設計出總體結構，然后將各階段要實現的功能劃分成一個個相對獨立的功能模塊，同時設計好模塊之間的接口，再進行各功能模塊的設計。系統軟件體系結構如圖5所示。

圖5 基于過程的雷達兵某型整體訓練系統軟件體系結構圖

3.3 系統性能需求

根據雷達兵部隊部署分散、空情復雜以及雷達兵部隊整體訓練的特點，分析出雷達兵某型整體訓練系統性能需求，包括兵力容量、顯示容量、通信接口、協議等多項指標。如表1所示。

表1 雷達兵某型整體訓練系統性能需求

此外，由于參訓人員層次水平的差異，該訓練系統應具有較強的容錯能力，在操作人員出現誤操作的情況下，仍能保持穩定工作，不出現致命性、導致系統崩潰的BUG。

4 技術需求分析

技術需求視圖描述系統在開發和建設過程中在技術和維護等方面的需求，主要包括需求產品采用的技術標準、技術運用等方面的描述。雷達兵某型整體訓練系統主要需解決架構體系、計算機生成兵力(CGF)、異構系統互聯等重難點技術問題,充分發揮現有的技術優勢，解決制約系統建設的瓶頸問題，提高系統建設質量。

4.1 基于B/S的多層架構體系

以往教學訓練系統設計大都采用C/S結構，該結構具有交互性強、存取安全、響應速度快、利于大量數據處理的優勢，但該結構存在程序開發不靈活、兼容性差、開發成本高、維護和管理難度較大的問題[16]。而B/S架構采取瀏覽器請求，服務器響應的工作模式，參訓單位可以通過瀏覽器訪問服務器平臺上面的數據，這些數據可以是服務器自己產生的或者從其它系統獲取的[17]，這就很好的解決了C/S結構開發成本高、維護和管理難度大的問題?；贐/S的多層架構體系采用“平臺+構件”的技術架構，當需要擴展增加新功能時，只需像搭積木一樣往上插接即可實現，如圖6所示。根據雷達兵部隊點多面廣的實際，雷達兵某型整體訓練系統的架構體系建設比較適合采用B/S多層架構，利于與上級相關系統、裝備、設備以及部隊的數據交互，實現與上級訓練中心的數據中心服務器聯通，符合全軍統建的要求。

圖6 基于B/S的技術架構

4.2 CGF技術

計算機生成兵力(CGF)是指由計算機生成的仿真實體，能通過模擬人類作戰行為自主地對虛擬戰場環境中的事件和狀態做出反應[18-19]。在雷達兵某型整體訓練系統中，CGF用于生成虛擬兵力，構建訓練環境，具有和雷達裝備基本一致的探測效能和情報處理功能[20]。包括了兵力任務規劃、兵力實體模型解算、兵力實體導調、兵力體系指揮等分系統，能依據訓練想定，具體規劃訓練中兵力實體的具體編成；根據仿真引擎推送的目標數據、戰場環境數據自動生成復雜電磁環境下的預警裝備模型探測效能，自動上報兵力實體狀態和工作參數，生成雷達情報；響應導調指令和指揮命令，實時變更實體狀態、工作參數，并執行相應的戰術動作；對各類預警探測裝備模型的探測效能、戰技指標和戰術運用規則進行存儲和建模，為指揮人員提供決策依據。

4.3 異構系統互聯技術

針對當前雷達兵部隊模擬訓練系統與實裝系統無法直接嵌入的難題，研究運用實裝/模擬橋接技術的路徑。該技術系統主要包括信息采集編碼單元、雷達VGA視頻記錄儀和信息解碼控制中心，視頻監控信息編碼傳輸設備、ADS-B信息編碼傳輸設備、光電信息編碼傳輸設備以及信息管理中心等。目標是實現模擬訓練系統與雷達實裝基于公共信息總線的數據交互，實現異構系統間數據融合對接和接口協議轉換，將實裝作戰訓練數據轉換、注入模擬訓練系統，實現典型戰術戰法、裝備作戰運用等特定訓練過程在模擬器(系統)上的再現與訓練。通過雷達實裝和模擬器橋接模塊，可以將實裝雷達的原始視頻型號、空情數據接入其雷達模擬分系統，將雷達站情報組網系統的實裝情報接入其指揮模擬訓練分系統，從而實現戰訓同步，其中實裝戰斗人員的空情數據還可以用于訓練人員的訓練成績分析比對。

5 結束語

針對當前雷達兵部隊缺乏整體訓練平臺的問題，通過分析整體訓練的特點及定位，按照軍事訓練大綱和實戰化軍事訓練的要求，提出研發一套集導調控制、環境仿真、旅級指揮、站級指揮、雷達模擬器于一體的整體訓練系統。運用基于多視圖的需求分析方法對系統的軍事需求、系統功能需求、技術需求進行了分析，為軍事人員與系統開發人員、技術人員提供了溝通的橋梁，對雷達兵某型整體訓練系統建設具有重要的應用價值，同時對其他軍兵種模擬訓練系統的建設也有一定的參考價值。