基于平行控制的LVC训练导调控制方法

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0引言目前,陆军部队正积极开展基于信息化条件下的体系作战训练。运用LVC 训练仿真系统可实现部队在高逼真的战场环境中组织训练,可以不受时间、空间、人力、物力的限制进行持续反复训练,从而有效检验装备和人员的真实训练水平,大幅提升陆军合成部队体系化作战能力[1-2]。
导调控制系统是支撑LVC 仿真训练的控制枢纽,是实现人机交互的重要平台,也是提高组训效率的核心模块。其功能主要是对LVC 仿真训练系统的运行进行管理和控制,以白方视角对红蓝双方对抗训练过程进行调理干预,确保训练的各个环节按照预定的作战进程和作战设想有效高效运行[3]。在LVC 训练仿真系统的导调控制方面,国内外对其体系结构、功能模块、运行流程等内容有较为深入的研究[4-7],但对导调控制方法还缺乏相应探索。传统的导调控制方法主要是根据训练想定和导调方案,按照红蓝对抗训练进程及态势发出导调信息或干预命令,其导调结果是“一次性”的、不可以更改的。对于组训者来说,无法检验其导调措施的合理性和正确性;对于参训者而言,导调指令缺乏训练针对性和指向性。
本文运用平行控制理论,创新LVC 训练导调控制方法,通过大量科学的导调控制计算实验,形成最优导控方案措施,从而实现部队对抗训练效益的最大化,达到实战化练兵要求。
1平行控制理论
平行控制理论框架下的ACP 方法体系包括人工系统(Artificial Systems )、计算实验(Computing Experiments )和
平行控制(Parallel Control )[8]
。其基本原理和方法可以描述为综合考虑多方面因素,利用复杂系统建模、体系仿真、智能控制等理论方法,构建与实际系统平行的人工系统,采
用计算实验方法在人工系统中进行各类实验,通过平行执行、演化逼近和反馈控制,对实际复杂系统进行模拟、训练、分析、控制。数字电视手机
人工系统是实际系统的映射,通常采用基于代理的建模技术实现。人工系统的行为属性应尽量与实际系统相一致,而对于同一外部事件的触发,二者都应有一致或者相近的响应。
计算实验是将实际系统的输入信息同步到人工系统,然后驱动其运行,并进行数据实验和验证。通过在人工系统内部的实验验证,进一步了解掌握输入信息对实际系统的影响。
平行控制是在ACP 方法的基础上,实现人工系统与实际系统之间的平行交互。其核心思想是针对复杂系统,构造实际系统与人工系统并行互动的平行系统,从而借助人工系统使得复杂问题简单化,以此实现对复杂系统的控制与管理。
2LVC 训练系统2.1系统组成
隔离端子LVC 训练系统由导调控制分系统、虚拟战场仿真分系统、LVC 中间件、LVC 训练实体组成。
导调控制分系统。是整个LVC 训练系统的指挥控制中心,用于对训练的全过程进行导调控制,并对系统的环境设置与运行进行监控和管理。
虚拟战场仿真分系统。为受训对象提供可视化感知环境,根据训练内容需要,为组训者、受训对象提供各类与训练相关信息的战场环境显示。
LVC 中间件。在LVC 训练系统中,导控席位、实装、模拟器等人操作的席位称之为“实兵”,虚拟兵力称之为“虚兵”。LVC 中间件就是采用“网关”的方式,实现“实兵”与
“虚兵”的之间交互信息的转换和传输,达成LVC 三类资——————————————————————KKS689
—作者简介:冯斌(1987-),男,山西吕梁人,在读硕士研究生,主要
研究方向为装备作战仿真。
基于平行控制的LVC 训练导调控制方法
LVC Training Modulation Control Method Based on Parallel Control
冯斌FENG Bin ;谭亚新TAN Ya-xin ;张国垒ZHANG Guo-lei
(陆军装甲兵学院,北京100072)
(Academy of Army Armored Forces ,Beijing 100072,China )
摘要:对于LVC 训练仿真系统,需要精准高效的导调控制方法对对抗双方进行实时导调和干预,以提高训练效益。分析平行控制
理论的基本概念和LVC 训练系统组成及导调控制流程,基于ACP 方法构建LVC 训练人工系统,分析计算实验对导调控制的作用,创新平行控制的LVC 训练导调控制方法并设计平行执行的导调控制流程。
Abstract:For the LVC training simulation system,accurate and efficient guidance and modulation control method is needed to conduct real-time guidance and modulation intervention for the opposing parties in order to improve the training efficiency.The basic concept of parallel control theory,the composition of LVC training system and the guidance and modulation control process are analyzed.Based on the ACP method,the LVC training artificial system is constructed.The effect of co
mputational experiment on the guidance and modulation control is analyzed.Parallel control LVC training guidance and modulation control method is innovated and parallel execution guidance and modulation control process is designed.
关键词:LVC 训练;导调控制;人工系统;计算实验;平行控制Key words:LVC training ;guidance and modulation control ;artificial systems ;computational experiments ;parallel control 中图分类号:TP391.9;E91文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2021)11-0188-03
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Value Engineering
源的无缝互联互通互操作。
LVC训练实体。包括实兵实装、模拟器、以及虚拟兵力三个类类型,为训练提供模拟对抗支持。
2.2导调控制流程
在训练准备阶段,导调控制分系统根据训练方案和想定要求,完成LVC训练系统检测,完成训练规划、加载各类训练资源,完成红蓝双方兵力和战场环境初始化。在训练实施阶段,依据导调方案,综
合训练进程及对抗态势,适时对红蓝双方进行调理干预,及时对双方作战行动效果进行裁决,并实时监视双方综合态势和采集训练导调数据,保证训练有序推进。在训练总结阶段,根据需求对训练过程或某一阶段进行回放,完成复盘分析评估总结工作[9]。
3LVC训练导调控制系统平行控制
3.1LVC训练人工系统的构建
基于体系作战的LVC训练系统,既有实兵实装要素,还有半实物(模拟器)要素,也有数字虚拟要素。构建与之平行的人工系统,主要是将LVC训练系统中各个要素映射到虚拟战场空间中。本文区分LVC训练实体、战场环境、作战效果等三个内容对LVC训练系统进行构建。
3.1.1LVC训练实体
LVC训练实体主要包括实兵实装(L)、模拟器(V)、虚拟兵力等三种类型。其中实兵实装和模拟器可以通过基于agent建模的方法将其映射到虚拟战场,而虚拟兵力则可以直接复制[10]。根据LVC训练系统中模拟粒度要求,可以将每个单兵(战斗班)、每辆坦克(坦克排)、每个模拟器(模拟战术单元)定义为一个agent。每个agent都被赋予相应的战术动作、作战协同等属性,能够自主完成所担负的作战任务,并对战场环境的变化做出迅速反应,具有代理的基本特征。LVC训练系统中的每一类训
练实体在虚拟战场中都有一个相对应的agent,以保证训练方案中任何L、V、C三种类型的实体组合都能迅速的映射到虚拟战场空间。
3.1.2战场环境
虚拟战场环境是LVC训练系统中作战训练环境的再现、主要包含地形地物、交通道路、气象水文、电磁环境和人文环境等。通过战场环境建模方法对虚拟战场环境进行构建,高逼真度的还原实际作战训练环境。并在其中部署环境感应传感器,实时获取相关数据传输到虚拟战场环境,调整环境参数确保虚拟战场环境与实际作战训练环境保持高度一致。在虚拟战场中,也可以自定义某些环境的变化,以观察战场环境的变化对作战训练所带来的影响。
3.1.3作战效果
LVC训练系统中,各类兵力兵器的作战效果都是以模拟仿真的形式进行评估裁决。在虚拟战场中,可以将各类实体采取行动后的侦察效果、打击效果等模型计算结果输入虚拟战场系统,保证各类agent的作战效果与实际系统中各类实体的作战效果实时一致。
3.2计算实验对导调控制的作用
在LVC训练中,主要有两种导调方式[4]。一种是计划导调,按照导调方案计划在训练过程中适当的时
间、适当的环节发送导调命令,引导红蓝双方按照训练对抗方案的态势要求行动;另一种是随机导调(实时导调),根据双方兵力战损及态势发展情况,实时进行干预,以使得对抗训练的效益最大最优化。但这两种方式都是事先研究筹划的导调方案或措施,只能人为预估其导调结果。在训练准备和实施阶段对导调方案和措施缺乏有效的评估和验证手段。尤其是随机导调,红蓝对抗态势瞬息万变,对组训者和导控人员实时导调能力提出较高要求,但其导调方法往往存在人为主观性强、结果不可控性大、不精准不科学的问题。
在构建的LVC训练人工系统中,计算实验过程具有可重复执行、成本低、效益高、超实时的特点[11],可为实际系统中导调控制的评估验证提供有力的手段支撑,从而极大提高LVC训练导调的科学性和精确性。
在LVC对抗训练的全过程,计算实验对导调控制的作用如下[10]:
3.2.1训练前对导调方案进行优化
在训练准备阶段,根据训练计划和想定方案,在不同作战时节,在人工系统中配置生成与实际系统同时节等量的兵力兵器和一致的战场环境,通过多次大量重复的计算实验,对每个作战时节导调措施进行评估,检验其是否能达到预期导调目的,最后形成优化后的导调方案。
3.2.2训练中对导调效果进行预判
计量罐在训练实施阶段,对抗双方兵力数量及战场态势变化非常快,导调效果的预判非常重要,直接关系到对抗结果的走向,也会影响到双方对抗训练的效益。将某一时刻某一态势下实际系统中红蓝双方兵力及行动的输出作为人工系统的输入,利用人工系统的超实时计算实验预判战场态势的发展方向。针对需要导调干预的情形,将可能采取的导调命令先下达给人工系统的各训练实体,并通过计算实验预判导调效果,确保在实际系统中各类导调措施精准科学有效。
3.2.3训练后对导调工作进行总结
在训练总结阶段,主要是对训练过程中导调控制问题进行总结分析。逐个问题在人工系统中进行计算实验复盘,帮助组训者和导控人员到问题根源,从而进一步优化导调方案和验证导调措施的精准性和科学性。
3.3LVC训练导调控制的平行执行
3.3.1LVC训练导调控制的执行方式
人工系统与LVC训练实际系统的执行方式分为三种[11],如表1所示。
完全不执行。是指将人工系统与LVC训练实际系统之间的通信交互连接完全切断,成为两个独立的分系统。这种方式主要是在训练前根据训练想定各个作战时节的初始兵力及战场环境,通过人工系统的
大量计算实验,调整优化导调方案。也可以在训练结束后,将训练各阶段采集数据输入人工系统,高倍速推演复盘导调方案。这种方式避免实际系统运行周期长的问题,可以在较短时间内完成导调方案的评估优化和总结分析。
青铜旋塞阀部分执行,也称部分平行执行。是指根据导调方案要求选择人工系统中特定的训练实体代理与LVC训练实际系统中相对应的训练实体进行连接,部分进行通信交互。而两个系统中其他实体均不进行通信交互。这种方式减少系统运行期间人工系统中代理与实际系统中训练实体的大负荷通信,减轻系统整体的网络通信压力,适用于训练
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中对某一作战时节某一作战局部的导调措施进行实验评估。
完全执行,也称完全平行执行。是指将人工系统与LVC训练实际系统中的各个训练实体或代理训练实体一一对应相连,建立实时通信交互。在人工系统与LVC训练实际系统输入相同的红蓝对抗训练初始状态和战场环境参数,训练中实时通信获取各种数据。根据两个系统输出结果的差异性,不断修正人工系统模型和调整计算实验流程,以保持人工系统与实际系统的高度一致[12-13]。按照人工系统计算实验评估的导调命令,在两个系统中平行执行,以验证导调命令的精确性和科学性。这种方式构建与实际理实体的
问题,
参考文献[1]
综述[J]. [2]
技术研究[3]
计与实现[4]
系统研究[5]
图1LVC训练导调控制的平行执行流程

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