Fonte: Journal of System Simulation
Autores: Qiu Zhiming, Li Heng, Zhou Yufang, Qing Duzheng
Resumo
No futuro, armas e equipamentos de alta tecnologia, operações de combate e ambientes de campo de batalha se tornarão cada vez mais complexos. Baseando-se nas condições técnicas de simulação existentes e nos recursos de treinamento de simulação, construindo equipamentos e sistemas de treinamento de simulação em rede, sistemáticos e inteligentes e realizando sistemas o treinamento de simulação de confronto é a chave para aliviar a alta O treinamento em equipamentos técnicos é uma maneira eficaz de gastar muito dinheiro e ter recursos limitados, e é a principal maneira de melhorar a qualidade e o nível do treinamento. Este artigo resume e analisa o estado de desenvolvimento e as tendências de tecnologias como arquitetura de sistema de simulação, modelagem de simulação, simulação de força azul e simulação de sistema de informação que são focados no campo de treinamento conjunto. Sistemas típicos como o sistema de treinamento, o aplicativo e eficácia do "exercício de larga escala 2021" dos EUA, com foco na melhoria do nível das capacidades reais de treinamento de simulação de combate sob condições de confronto do sistema, da perspectiva das tendências tecnológicas e realização de engenharia, apresentou 5 pontos valiosos As direções de pesquisa em questão podem fornecer referência para engenheiros e técnicos nesta área.
Palavras-chave
simulação ; sistema de treinamento ; LVC(live virtual constructive) ; arquitetura
introdução
Os países ocidentais desenvolvidos representados pelos Estados Unidos sempre deram grande importância à aplicação da tecnologia de modelagem e simulação no campo do treinamento, e a consideram um "multiplicador de benefícios militares e financeiros" [1] e "uma das principais tecnologias que afetam a segurança e a prosperidade nacional." . Desde a década de 1970, o Departamento de Defesa dos EUA investiu muitos recursos humanos, materiais e financeiros no campo do treinamento de simulação, estabeleceu uma organização especial de liderança, gerenciamento e coordenação, estabeleceu um grande número de laboratórios de combate e formulou uma série de especificação de padrões de modelagem e simulação [2], especialmente um grande número de sistemas de simulação foram desenvolvidos. Após quase 40 anos de investimento contínuo, eliminação e renovação e melhoria contínua, os Estados Unidos formaram uma estratégia abrangente que abrange diferentes campos (terra, mar, ar, espaço, eletricidade e rede), diferentes níveis (estratégia, campanha, táticas, tecnologia) e métodos diferentes. (Simulação real de soldado/instalação, simulação de dedução, simulação virtual) e um sistema de simulação de treinamento de combate relativamente completo para diferentes propósitos promoveram efetivamente a transformação e construção de seu exército e a melhoria de sua eficácia de combate . Estudar a aplicação da tecnologia de simulação no campo do treinamento é um meio eficaz para melhorar o efeito do treinamento de simulação e economizar dinheiro.
1 Desenvolvimento de tecnologia de simulação
Atualmente, as tecnologias de simulação focadas no campo de treinamento conjunto incluem principalmente arquitetura de simulação, tecnologia de modelagem de simulação, tecnologia de simulação do exército azul e tecnologia de simulação de sistema de informação.
1.1 Arquitetura de Simulação
De meados da década de 1980 até o início da década de 1990, os países estrangeiros estudaram principalmente arquiteturas de simulação distribuída, como SIMNET, protocolo de simulação de nível agregado (ALSP) e simulação interativa distribuída (DIS). Em 1995, com base no DIS, o Departamento de Defesa dos EUA lançou a arquitetura de alto nível (HLA) para modelagem e simulação. Com o aprofundamento da aplicação do HLA, alguns de seus problemas começaram a ser destacados, os Estados Unidos propuseram "arquitetura habilitadora de teste e treinamento (teste e arquitetura habilitante de treinamento, TENA)". Em 2007, o Escritório de Modelagem e Simulação do Departamento de Defesa dos EUA propôs a arquitetura LVC (construtiva virtual ao vivo) que combina construção virtual ao vivo [3].
1.1.1 Arquitetura de Simulação Interativa Distribuída
A Simulação Interativa Distribuída (DIS) é "um ambiente abrangente no qual dispositivos simulados espalhados em vários locais são interconectados e interoperáveis por meio de redes locais e redes de longa distância usando uma estrutura, padrão, protocolo e banco de dados coordenados" [4]. Com base na rede Ethernet TCP/UDP, o DIS conecta simuladores man-in-the-loop dispersos, forças geradas por computador e outros equipamentos de simulação como um todo para formar um ambiente abrangente que é consistente no tempo e no espaço e realiza plataformas (aeronaves , Mísseis, navios, tanques) e o ambiente (terreno, atmosfera, oceano), interação e interação plataforma-a-plataforma e ambiente-a-ambiente, e por meio de serviços de cálculo estimado (DR), para alcançar a situação de treinamento entre os nós participantes é consistente no tempo e no espaço [5]. Os estágios iniciais do DIS focaram principalmente na pesquisa de simulação virtual. Atualmente, os Estados Unidos adotam o sistema de treinamento padrão DIS, incluindo o treinamento tático abrangente do Exército dos EUA, o sistema de combate tático conjunto da Marinha, o treinamento tático da força de combate e exercícios sintéticos no campo de batalha.
1.1.2 Modelagem e simulação de arquitetura de alto nível
A fim de realizar a integração de vários sistemas de simulação, como simulador de sistema em tempo real em nível de plataforma baseado no padrão de protocolo DIS, sistema de simulação de combate em nível de agregação baseado no padrão ALSP, sistema de simulação de guerra eletrônica e sistema C4I real em um sistema interativo distribuído ambiente abrangente, 1995 O Departamento de Defesa dos Estados Unidos propôs a Arquitetura de Alto Nível de Modelagem e Simulação (HLA) [6]. A arquitetura usa middleware de simulação RTI dedicado para fornecer seis tipos de serviços, incluindo gerenciamento de federação, gerenciamento de declaração, gerenciamento de objeto, gerenciamento de propriedade, gerenciamento de tempo e gerenciamento de distribuição de dados, para realizar a interação de informações entre os nós de treinamento e para formular o modelo de modelo de objeto A especificação da interface interativa. O HLA suporta o desenvolvimento de princípios táticos e estratégicos de muitos para muitos em grande escala e simulação de exercícios, sistema de armas múltiplas, ataque de confronto e simulação de defesa e simulação de avaliação de desempenho de armas, simulação de confronto e simulação de treinamento de pessoal de diferentes granularidades e diferentes graus de agregação [7 ].
1.1.3 Arquitetura de habilitação de teste e treinamento
Como o HLA carece de especificações de desenvolvimento para modelos de simulação de granulação menor e é difícil atender aos requisitos do sistema em tempo real em termos de serviços de gerenciamento de tempo, o Departamento de Defesa dos EUA lançou o "Experiment and Training Use Energy Architecture (TENA)" [8 ], sua arquitetura é mostrada na Figura 1.
TENA otimiza o middleware da operação de simulação, melhora o mecanismo de comunicação, serviço de gerenciamento de tempo, etc., e pode suportar melhor o acesso de sistemas de tempo real. Ao mesmo tempo, modelos de objetos de radar padrão, modelos de objetos de GPS, modelos de objetos de plataforma, modelos de objetos de informações de localização no tempo-espaço, etc. foram adicionados para testes e treinamento nos EUA, conforme mostrado na Figura 2, com o objetivo de melhorar a aplicação da modelagem e simulação em testes e treinamento A interoperabilidade, reutilização e composição da tecnologia suportam totalmente os exercícios e treinamentos LVC dos EUA [9].
O TENA tem sido usado em vários projetos, como a capacidade de teste ambiental de missão conjunta dos Estados Unidos, teste de interoperabilidade e projeto de capacidade de avaliação, e o ambiente de teste distribuído de aplicativo de software C2 avançado da espaçonave estelar II.
1.1.4 Sistema de simulação estrutural virtual ao vivo
Sistema de simulação estrutural virtual ao vivo (LVC), L em LVC é o recurso de teste real composto de equipamentos instalados, V é o recurso de teste virtual gerado artificialmente, C é a combinação de recursos de teste reais e virtuais e LVC é o Simultâneo. tem 3 tipos de simulação: construção virtual ao vivo. A arquitetura de simulação hierárquica proposta no Simpósio de Interoperabilidade de Simulação de 2012 defende a realização da interoperabilidade da simulação LVC com base nas arquiteturas originais, como DIS, HLA e TENA. As arquiteturas de sistema atuais, como DIS, HLA e TENA, estão em um estado de coexistência [10].
No geral, os Estados Unidos continuam a melhorar a arquitetura do sistema de simulação de treinamento militar e a evoluir para oferecer suporte à biblioteca de modelos de precisão múltipla e à integração de ferramentas de simulação, interoperabilidade eficiente entre instalações de alcance de treinamento e requisitos de interoperabilidade de simulação real/virtual/estrutural entre domínios e capacidades, esforçar-se para alcançar uma integração profunda de vários equipamentos de informação e recursos de simulação, construir um espaço de simulação LVC contínuo e fornecer suporte para a pesquisa e desenvolvimento de sistemas complexos.
1.2 Tecnologia de modelagem de simulação
Os modelos de simulação podem ser divididos em modelos de mecanismo e modelos experimentais em termos de métodos de construção, e os modelos experimentais podem ser divididos em modelos empíricos e modelos de dados. O modelo de mecanismo é um modelo de simulação preciso estabelecido com base no mecanismo interno do objeto, processo ou mecanismo de transferência do fluxo de material, como equações de radar, etc., e tem a vantagem de fidelidade relativamente alta; o modelo empírico refere-se ao uso de fórmulas empíricas para a chave As vantagens são alta eficiência operacional e podem refletir a experiência e o conhecimento do pessoal de combate; o modelo de dados refere-se ao modelo de simulação que é extraído dos dados reais usando o método de mineração de dados, como o modelo de característica de erro de radar, etc., a vantagem é a alta fidelidade, próxima ao combate real [11]. Atualmente, no campo do treinamento militar, a modelagem de mecanismos e a modelagem de experiência são usadas principalmente, e a modelagem de dados raramente é usada.
Com o desenvolvimento da tecnologia inteligente, cada vez mais atenção tem sido dada à tecnologia de modelagem de dados, por um lado, o modelo de dados tem uma fidelidade próxima ao combate real [12] e, por outro lado, possui alta eficiência operacional. , simulação LVC e outros campos têm grande potencial de desenvolvimento. Em 2020, os Estados Unidos divulgaram a estratégia de dados do Departamento de Defesa [13], identificaram os dados como um ativo estratégico e esclareceram que o suporte conjunto à decisão de combate em todos os domínios, a análise de negócios e o suporte à decisão da liderança sênior são os três principais aplicativos direções da tecnologia de modelagem de dados e organizou uma série conjunta de projetos de suporte, como o suporte de dados conjuntos (JDS), são mostrados na Figura 3. Destina-se a usar os dados brutos maciços formados durante o processo de treinamento de exercícios para formar modelos de alta fidelidade e produtos de dados que podem ser usados nas áreas de desenvolvimento de conceitos de combate, inteligência de equipamentos, análise de negócios militares, etc., de modo a obter grandes - escalar as vantagens de combate e melhorar a eficiência do combate. O desenvolvimento da inteligência militar e a formação acelerada da eficácia do combate.
1.3 Tecnologia de simulação do Exército Azul
Com a aplicação, melhoria e inovação no campo da prática, a tecnologia de simulação do Exército Azul se desenvolveu vigorosamente e fez avanços em design de alto nível, métodos de construção e realização técnica.
No período embrionário, como estágio inicial, os Estados Unidos propuseram programas de treinamento como "top gun" e "red flag" para construir uma unidade tática inimiga imaginária terrestre, marítima e aérea em tempo integral; a União Soviética e o Japão também estabeleceram suas próprias forças inimigas imaginárias, formularam planos de desenvolvimento constantes e padrões e regulamentos relacionados. Esta etapa é alcançada principalmente pela implantação de unidades orgânicas para atuar como inimigos imaginários, construindo um grande número de instalações semelhantes ao campo de batalha real e coletando experiência e lições em combate real.Pertence à etapa de simulação física do exército azul.
No período de aprofundamento do desenvolvimento, à medida que tecnologias como combate a laser, avaliação de ameaças, exibição e controle do campo de batalha e simulação militar se tornam mais maduras, a construção de tropas imaginárias a partir do pensamento tático do oponente, ações táticas e meios de uso tornou-se o principal meio. Este estágio depende principalmente da tecnologia de simulação de computador para simular o estilo de combate do inimigo imaginário, regras táticas e processo de combate por meio de todos os elementos e processos para fornecer um modelo de oponente profissional para treinamento de exercícios.
No auge da aplicação, com o rápido desenvolvimento da tecnologia, a intensificação do combate assimétrico e a instalação contínua de novos equipamentos, a construção de forças inimigas imaginárias em vários países se desenvolveu rapidamente. Tornou-se uma nova tendência o uso de inteligência artificial métodos como raciocínio de conhecimento e aprendizado de reforço profundo para simular oponentes. Com base no JSBSim e no FlightGear de código aberto, os EUA construíram um ambiente de treinamento experimental de confronto de jogo (M&S), construíram uma força inimiga imaginária de avião inteligente e realizaram treinamento de confronto homem-máquina na competição de combate aéreo virtual Alpha Dogfight e usaram os resultados da simulação do ambiente do jogo para treinar o acompanhamento As capacidades de comando e controle de UAVs e aeronaves de combate alcançaram resultados muito bons [14].
1.4 Tecnologia de simulação de sistemas de informação
Na simulação de treinamento conjunto, a simulação do sistema de informação geralmente se refere à simulação de relacionamento de comando, relacionamento de suprimento, relacionamento de comunicação, fluxo de informações, etc. É o núcleo da simulação de sistema e é realizado principalmente em torno do anel OODA. O loop OODA é o ciclo de Observação, Orientação, Decisão e Ação. Geralmente, ele passou por três estágios: simulação de anel de informação única, simulação de anel de informação multicamada e simulação de anel de informação combinável dinâmica.
A simulação de loop de informação única é principalmente orientada para aplicações de simulação de sistema único e constrói equipamentos de percepção, cognição, tomada de decisão e ação correspondentes e modelos de plataforma em torno de um loop OODA independente para realizar a simulação de uma cadeia de efeito de nível tático.
A simulação de anel de informação multicamada é orientada principalmente para aplicações de simulação em nível de sistema. Em torno da estrutura de comando semelhante a uma árvore, ela simula sensores, sistemas de armas, armas, etc. em todos os níveis, de baixo para cima, e simula sistemas de comando e controle em todos os níveis, de cima para baixo. O processo de transmissão de informações, coleta e dispersão de dados e fusão de situação entre plataformas pode realizar a simulação de comando multinível e tarefas multifacetadas em operações conjuntas.
A simulação dinâmica de anel de informação combinável é orientada principalmente para a futura simulação de campo de batalha de guerra baseada em decisão, visando a simulação complexa de relacionamento no campo de batalha sob a combinação adaptativa de elementos operacionais, geração dinâmica de cadeias de ataque e coordenação entre domínios de armas de alto desempenho [15], conforme mostrado na Figura 4. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia inteligente não tripulada e a necessidade urgente de desenvolvimento de novos conceitos de combate, a tecnologia de simulação de loop de informação combinável dinâmica será uma importante tendência de desenvolvimento da futura tecnologia de simulação de sistema.
2 Aplicação de sistemas de treinamento estrangeiros típicos
2.1 Ambiente de treinamento normalizado da Marinha
A Marinha dos EUA construiu um ambiente de treinamento contínuo naval (NCTE) usando arquitetura de sistema e outras tecnologias relacionadas. (treinamento de equipe multimissão submarina, SMMTT), o dispositivo de treinamento de aeronave FAST, etc. são integrados para realizar a capacidade da frota de realizar treinamento abrangente no nível de treinamento do contrato no cais; ao mesmo tempo, NCTE construiu um campo de treinamento de três níveis nos Estados Unidos e bases no exterior, tem a capacidade de organizar LVC e outras forças multiformes para realizar treinamento de confrontação de rede em escala global.
2.1.1 Arquitetura
O NCTE adota de forma abrangente o gerenciamento de federação HLA, gerenciamento de declarações, gerenciamento de objetos, gerenciamento de propriedade, serviço de gerenciamento de distribuição de dados e serviço DR do DIS, e basicamente realiza o efeito da arquitetura TENA. É um sistema de treinamento típico baseado no conceito LVC. Sua arquitetura é mostrada na Figura 5, na qual o sistema de geração de força virtual conjunta JSAF fornece a capacidade de simulação de construir forças (C), e as forças simuladas (V) como navios de superfície, submarinos e aeronaves são simuladas e executadas no O software é conectado ao sistema para realizar o treinamento simulado de tropas reais, virtuais e estruturadas no mesmo ambiente de campo de batalha. Ao mesmo tempo, como um sistema de treinamento naval, o NCTE pode ser conectado ao sistema de capacidade de treinamento nacional conjunto (joint national training capacity, JNTC) [17] para realizar treinamento de simulação conjunta com outros serviços.
O NCTE usa DR para resolver o problema de consistência espaço-temporal da situação de treinamento entre os nós de treinamento participantes distribuídos em diferentes locais e combina o DDM para resolver o problema de controle de fluxo de comunicação de dados em cenários de treinamento de grande escala. O princípio técnico do DR é mostrado na Figura 6. O modelo DR é implantado localmente em cada nó de treinamento, e o desvio entre o resultado da extrapolação e o valor real da situação é avaliado em tempo real. Quando o desvio excede o limite definido, uma correção é prontamente notificada às informações do nó remoto, os nós remotos ajustam os parâmetros do modelo de extrapolação local e continuam a extrapolação com base nos parâmetros ajustados. Esta tecnologia é usada para resolver o problema da situação de treinamento assíncrono causada pela inconsistência do atraso da rede de comunicação entre os nós. Além disso, como as informações da situação original não precisam ser enviadas com frequência entre os nós participantes, as informações de sincronização (ou correção de parâmetros) da situação são enviadas apenas uma vez quando necessário, o que pode reduzir efetivamente o tráfego de comunicação da rede.
O NCTE acessa navios de guerra de superfície reais para participar do treinamento por meio do BFTT. O BFTT faz pleno uso da instalação do sistema de combate e resolve o problema de interação virtual-real da força instalada construindo um ambiente de treinamento de simulação de bordo dedicado para sensores, sistemas de comando e controle e sistemas de armas [18]. na Figura 7.
2.1.2 Tecnologia de modelagem de simulação
Com base na referência ao modelo de objeto da federação de referência da plataforma em tempo real, o NCTE adota a ideia básica do modelo de objeto e adota a tecnologia de modelagem de mecanismo para formar um conjunto de modelos básicos de objetos para modelagem e simulação de treinamento naval para apoiar a interoperabilidade entre os nós de treinamento . A coleção básica de modelos de objetos inclui 31 tipos de modelos, como entidades de simulação, lançadores, identificação de amigos ou inimigos, orientação de aeronaves, acústica subaquática, links de dados táticos, diagramas de situação pública, designadores de laser, defesa de mísseis balísticos e ambientes espaciais atmosféricos marinhos. Com base nos dados de combate reais compartilhados, a tecnologia de modelagem de dados é usada para simular equipamentos militares terrestres, marítimos, aéreos e outros relacionados para realizar a interação de forças virtuais e reais no campo de batalha e apoiar a simulação de várias operações de combate da Marinha dos EUA [ 19].
2.2 Sistema de Treinamento de Simulação de Combate Aéreo Inteligente "Alpha"
"Alpha" (Alpha AI) é um sistema inteligente de treinamento de simulação de combate aéreo desenvolvido em conjunto pela Universidade de Cincinnati e pelo Laboratório da Força Aérea [20]. O sistema usa muitas tecnologias de inteligência artificial, como raciocínio de conhecimento e aprendizado de reforço profundo para simular oponentes. Seu núcleo é usar o método de árvore fuzzy genética, por meio de pensamento lógico fuzzy semelhante ao humano, para gerar contramedidas em situações ofensivas e defensivas, como como ataque ativo e manobra de evasão em combate aéreo além do horizonte Estratégias táticas como planejamento de rotas de aeronaves, ataque com mísseis, seleção de armas, etc., para simular oponentes vermelhos. Construa uma força inimiga imaginária de avião inteligente e treine a adaptabilidade tática dos pilotos em um ambiente de simulação de jogo [21]. A estrutura do sistema é mostrada na Figura 8.
2.3 "Exercício de Grande Escala 2021" dos EUA
2021-08-03-17, sob a concepção geral e forte promoção do Departamento de Defesa dos EUA, a Marinha dos EUA organizou e implementou o "Exercício de Grande Escala 2021", envolvendo 3 comandos navais e 5 porta-aviões da Marinha dos EUA em 17 fusos horários ao redor do mundo O grupo de ataque inclui 36 navios de guerra de grande porte, incluindo porta-aviões, navios anfíbios e submarinos, e outros 50 navios participam do exercício por meio de uma rede virtual, com uma equipe de 25.000 pessoas[22]. Pela primeira vez, o exercício usou a tecnologia de treinamento de simulação LVC em grande escala, construiu um ambiente de treinamento de combate real abrangente entre serviços, teatros, frotas e global e realizou novos exercícios de conceito de combate (incluindo operações offshore em um ambiente de confronto), operações de base avançada expedicionária, etc.), exercícios de combate conjuntos aliados (incluindo operações conjuntas de porta-aviões dos EUA e da Grã-Bretanha, confronto militar dos EUA no Mar da China Meridional, ataque da Rússia aos aliados da OTAN no Báltico Região marítima, ataques cibernéticos em grande escala da China e da Rússia contra os EUA, etc.), testaram exaustivamente a nova estratégia militar dos EUA, novo conceito de combate, nova força de combate e novas táticas de combate. E novas capacidades de suporte logístico, etc.
Do ponto de vista técnico, a Marinha dos EUA fez pleno uso da arquitetura de tecnologia de simulação LVC neste exercício, integrando "sistemas instalados" transregionais (quase 100 navios de superfície da Marinha dos EUA), "sistemas virtuais" (mais de 70 simuladores de aeronaves ), " "Sistema de Construção" (CGF de força gerado por computador construído por 14 laboratórios de combate) foi integrado de forma abrangente para construir o ambiente de campo de batalha "de maior alcance e mais complexo" combinando virtual e real, indicando que os Estados Unidos fizeram novos avanços e conquistas em tecnologia de treinamento virtual e real entre domínios em larga escala. Desenvolvimento [23], manifestado especificamente em quatro aspectos:
(1) Estrutura de tecnologia de simulação LVC e tecnologia de suporte básico
Neste exercício, os Estados Unidos integraram recursos de treinamento LVC em 17 fusos horários nos Estados Unidos, Europa e Ásia-Pacífico com base no NCTE, construíram um ambiente de treinamento de combate global abrangente e real e concluíram as tarefas de exercício programadas, demonstrando totalmente a capacidade dos EUA Tecnologia de simulação LVC da Marinha e capacidades sólidas em rede e outras infraestruturas de informação, as principais tecnologias envolvidas incluem: arquitetura LVC-IA escalável, conjunto de especificações padrão de simulação LVC, middleware de simulação LVC de rede de área ampla de alto desempenho, alta segurança e alto desempenho largura de banda link de comunicação de simulação LVC (incluindo rede com fio/sem fio), etc.
(2) Tecnologia de geração de ambiente de simulação sintética de alta fidelidade
A tecnologia de geração de ambiente de simulação sintética refere-se ao uso de tecnologia de simulação virtual e real para integrar de forma abrangente o ambiente alvo do campo de batalha, o ambiente natural e o ambiente de interferência, de modo que os objetos testados/testados/treinados sejam imersos em um ambiente de combate de sistema complexo quase real. a capacidade de combate real é avaliada no ambiente de "o que você pratica é o que você luta" [24-25]. O ambiente de simulação sintética tem as características de alta fidelidade, escalabilidade, generalização, baixo custo e alto benefício. É uma nova tecnologia abrangente que os Estados Unidos estão se esforçando para desenvolver no campo do treinamento experimental. Seu efeito tecnologia de simulação em tempo real , tecnologia de fusão de alvo virtual-real multicanal/multicanal do sensor, tecnologia de mapeamento bidirecional virtual-real do ambiente espaço-tempo que suporta "mover o dispositivo real para o laboratório", etc. [26].
No exercício, o sujeito do exercício de conceito de combate marítimo distribuído usou essa tecnologia para gerar dinamicamente uma situação de ameaça no cruzador "San Jacinto", localizado na costa leste dos Estados Unidos, e injetá-la no navio norueguês "Aegis" a milhares de quilômetros afastado em tempo real, orientou suas operações simuladas e verificou a capacidade da Marinha dos EUA de gerar um ambiente de alvo virtual e real e alterar as condições reais do ambiente espaço-temporal no teste. Outros assuntos de treinamento, como negação do mar, penetração rápida de lançadores de foguetes, teste de disparo de veículos terrestres não tripulados, operações móveis do exército, etc., construíram um ambiente de alvo virtual e o injetaram no sistema de combate da Marinha dos EUA por meio de realidade virtual tecnologia de fusão para suportar exercícios de alta intensidade, alta densidade e em grande escala entre regiões e treinamento próximo ao combate real.
Da mesma forma, o ambiente de simulação conjunta (JSE) liderado pelo Departamento de Defesa dos EUA, o ambiente de treinamento sintético (STE) avançado pelo Exército e o ambiente de treinamento cibernético persistente (ambiente de treinamento cibernético persistente) adotado pelo exército cibernético PCTE), etc. ., também adotam o ambiente sintético baseado na tecnologia LVC para melhorar continuamente as capacidades militares em seus respectivos campos [27].
(3) tecnologia de modelagem de confronto de jogo inteligente
Usando tecnologias como modelagem inteligente de confronto de jogo, equipamento não tripulado e modelagem inteligente de cluster, para realizar a simulação de alta fidelidade da tomada de decisão do comportamento de combate do oponente do time vermelho e equipamento de combate autônomo inteligente e formar um time vermelho digital inteligente com recursos de confronto de jogo [28]. As principais tecnologias envolvidas incluem: tecnologia de planejamento de combate inteligente de equipe vermelha, tecnologia de simulação e modelagem de tomada de decisão de comportamento de combate de equipe vermelha, tecnologia de simulação inteligente de equipamento individual/grupo não tripulado [29], tecnologia de simulação colaborativa homem-máquina inteligente, etc. biblioteca de modelos de sistema de combate, estilo de combate, equipamento de combate e comportamento de combate.
Neste exercício, a Marinha dos EUA usou o poderoso poder de computação de 14 laboratórios de combate para construir uma força inteligente gerada por computador para simular adversários de ponta, como a China e a Rússia, e alcançar um jogo igualitário contra ambos os lados. , o Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA verificou pela primeira vez A capacidade de implantação rápida, capacidade de lançamento de mísseis e recursos de controle de fogo relacionados do veículo lançador de mísseis navio a navio verificaram a base técnica dos Estados Unidos nos campos de confronto de jogo inteligente simulação e combate autônomo de equipamentos não tripulados.
(4) Orientação abrangente de recursos de treinamento heterogêneos distribuídos em larga escala e tecnologia de controle
Visando os problemas em exercícios de larga escala, como "muitos tipos de equipamentos participantes do teste, grande quantidade, ampla área envolvida, relação de comando complexa e diversos links de comunicação", o recurso de treinamento de modelagem de metadados e tecnologia de gerenciamento unificado [30] , combinado com a segurança baseada em nuvem A tecnologia de orientação de treinamento [31], etc., realiza o gerenciamento e controle conjuntos e orientação conjunta do laboratório interno, campo de tiro e recursos de treinamento LVC. As principais tecnologias envolvidas incluem: tecnologia de gerenciamento unificado de recursos LVC heterogêneos, tecnologia de planejamento de treinamento de simulação conjunta inter-regional [32], tecnologia de orientação e controle rápidos em situação de campo de batalha em tempo real, tecnologia de orientação conjunta entre domínios e níveis cruzados, etc.
O gerenciamento eficiente de treinamento sempre foi uma das principais áreas técnicas nas quais os Estados Unidos se concentraram. Por exemplo, no sistema STE dominado pelo Exército dos EUA, o software de simulação de treinamento baseado em nuvem (TSS) e a ferramenta de gerenciamento de treinamento (TMT) são os principais componentes, suportando o rápido desenvolvimento do ambiente de treinamento. Construir e sincronizar o treinamento entre as geografias. Neste exercício de grande escala, a Marinha dos EUA usou a tecnologia de simulação conjunta LVC de grande escala inter-regional para organizar sucessivamente novos exercícios de conceito operacional, como operações marítimas distribuídas, operações offshore em um ambiente de confronto e bases avançadas expedicionárias, bem como o lançador de foguetes "Hippocampus". Mais de uma dúzia de exercícios em diferentes níveis de táticas estratégicas de campanha, como penetração rápida, operações de "negação do mar", cadeias de morte de ataque de precisão de longo alcance de ataque rápido e retração rápida e guerras de ponta contra a China e a Rússia[33] estabeleceram serviços cruzados, teatro cruzado, O ambiente de treinamento de combate real abrangente global entre frotas demonstra plenamente a poderosa orientação conjunta dos Estados Unidos e as capacidades abrangentes de gerenciamento e controle na organização de exercícios em larga escala.
3 Conclusão
A fim de melhorar o nível de habilidade do treinamento de simulação de combate real sob a condição de confronto do sistema, as seguintes direções de pesquisa podem ser focadas:
(1) Aprofundar a pesquisa sobre a arquitetura de simulação distribuída baseada em TENA e apoiar a construção do sistema LVC de treinamento conjunto
Com base na aplicação da arquitetura do sistema existente, fortalecer a pesquisa sobre a arquitetura do sistema de simulação distribuída baseada em TENA e melhorar a capacidade de suporte do treinamento de simulação LVC. A ênfase será colocada na tecnologia de middleware de operação de simulação distribuída, tecnologia de gerenciamento de distribuição de dados de treinamento e tecnologia de interoperabilidade de sistema de treinamento heterogêneo. Concentre-se em inovações em tecnologias-chave, como consistência de tempo-espaço da situação de treinamento, tecnologia de cálculo, controle de fluxo de dados de rede de comunicação de treinamento em larga escala e integração geral de sistemas de treinamento baseados em LVC.
(2) Fortalecer a pesquisa sobre tecnologia de modelagem de simulação baseada em mineração de dados para melhorar a fidelidade do modelo, proximidade com o combate real e eficiência operacional
Use dados de treinamento militar para realizar pesquisas sobre tecnologia de modelagem de simulação com base em mineração de dados para melhorar a fidelidade da simulação e o nível de treinamento de simulação. O foco está na tecnologia de construção do sistema de dados de combate no campo de batalha, na tecnologia de fusão de dados multimodais para mineração de conhecimento no campo de batalha e na tecnologia de construção do sistema de conhecimento baseado em dados de treinamento militar. Avanços importantes em pré-processamento de dados e análise de associação de dados, modelagem de visão global de dados de treinamento com base em rótulos de recursos, indicadores de avaliação e avaliação da qualidade dos dados de treinamento, fator experimental e design de nível com base em mineração de dados de treinamento, modelagem de características de destino com base em dados, data- baseadas em tecnologias-chave, como modelagem de conhecimento de medição de mineração.
(3) Aprofundar a pesquisa sobre a tecnologia de simulação do exército azul baseada em jogo inteligente
Com base na simulação de equipamentos do exército azul de alta fidelidade, realize pesquisas de simulação sobre comportamentos de jogo inteligentes, como estilos de combate do exército azul, regras táticas e processos de combate, e melhore o nível de treinamento de simulação das capacidades de combate do exército azul e mudanças de desenvolvimento. A ênfase é colocada na tecnologia de simulação geral do sistema do Exército Azul, na tecnologia de modelagem e simulação do sistema de informações de comando do Exército Azul, na tecnologia de modelagem da decisão de comando do Exército Azul, na tecnologia de geração da tomada de decisão inteligente do Exército Azul e a tecnologia de modelagem do gerenciamento de recursos do sistema de informação do Exército Azul. Avanços importantes serão feitos no projeto de arquitetura do sistema de simulação do exército azul evolutivo, modelagem do processo de combate, algoritmo de decisão de aprendizado de reforço profundo baseado em modelos de regras, construção do espaço de decisão de comando do exército azul, design de restrições de decisão de comando, tecnologia de orientação de avaliação de treinamento, e armas hierárquicas orientadas para tarefas, modelagem de gerenciamento e outras tecnologias-chave.
(4) Fortalecer a pesquisa em tecnologia de simulação de sistemas de informação dinâmicos e compostos para apoiar a dedução de novos conceitos operacionais
Para se adequar ao novo conceito operacional e à transformação do sistema de informação de comando em combate, bem como a complexa relação de informação na aplicação de equipamentos inteligentes não tripulados, a pesquisa em tecnologia de simulação de sistema de informação dinâmica e combinável deve ser acelerada. O foco será na futura tecnologia de construção de campo de batalha orientada para relações de comando e controle em rede, tecnologia inteligente de acionamento de integração de motores heterogêneos, tecnologia de construção de campos de batalha duplos baseada em dados sistemáticos e tecnologia de avaliação inteligente para centros de tomada de decisão. Os principais avanços são baseados em modelagem de relacionamento de comando de campo de batalha baseada em rede complexa, agendamento de simulação de campo de batalha de anel OODA dinâmico, operação de ligação em tempo ultra-real multi-heterogênea do motor, geração dinâmica e gerenciamento de rede de energia de computação com base no fluxo e refluxo do modelo, algoritmo inteligente correlação adaptativa e tecnologias-chave orientadas para o centro de tomada de decisão, como a construção do sistema de índice de avaliação e a avaliação inteligente da cadeia de efeitos do sistema inteligente orientada para o centro de tomada de decisão.
(5) Preste atenção à pesquisa sobre tecnologia de treinamento de simulação inteligente de equipamentos não tripulados com base na combinação de virtual e real e aumente a eficiência dos equipamentos de combate não tripulados
A fim de garantir que as forças de combate não tripuladas em rápido desenvolvimento e gradualmente equipadas possam coordenar e atuar como uma só no combate real e gerar poder de combate de forma rápida e eficiente, por meio da combinação de soldados virtuais e instalações reais, as forças de combate não tripuladas são realizadas para um único - uso de dispositivos, operações coordenadas e confronto simulado. A pesquisa sobre tecnologia de treinamento de simulação inteligente para equipamentos humanos ajudará as futuras forças de combate não tripuladas a exercer suas capacidades reais de combate em combate real. A ênfase será colocada no design da arquitetura do sistema de treinamento combinado virtual-real, na construção do ambiente de treinamento de simulação virtual-real combinado para equipamentos não tripulados, na avaliação de treinamento inteligente e na plataforma de suporte para treinamento de simulação combinada com/equipamentos não tripulados. Concentre-se em inovações em tecnologias-chave, como modelagem de simulação de diferentes tipos de equipamentos não tripulados, treinamento de evolução inteligente on-line de equipamentos não tripulados, combate cooperativo de equipamentos não tripulados virtuais e reais e simulação de confronto, simulação inteligente colaborativa homem-máquina, análise e avaliação de dados de treinamento de confronto simulado , etc
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