作战模拟技术发展分析

【摘 要】本文在简要介绍作战模拟技术的基础上归纳出目前四种典型的模拟方式；详细分析其中占主要优势的作战仿真，并介绍了四种美国先进作战仿真系统；最后提出作战模拟技术面临的四个发展趋势。

【关键词】作战模拟技术；作战仿真；作战仿真系统；发展趋势

0 引言

作战模拟技术在当前庞大而复杂的军事研究工作中有着重要的地位。《中国人民解放军军语》中有如下定义：“按照已知或假设的情况和数据，对作战过程仿效，主要包括实兵演习、沙盘作业或图上作业、兵棋博弈、计算机作战模拟等，通常用以研究、检验作战计划、评价武器装备效能、研究新作战理论等。”

当前信息化条件下战场情况瞬息万变，旧的战争经验已经很难用来指导新的战争。借助作战模拟技术能够将战场缩小化、简单化，并进行重复性的训练研究。钱学森曾经指出：“作战模拟方法实质上提供了一个‘作战实验室’，在这个实验室里，利用模拟的作战环境，可以进行策略和计划的实验，可以检验策略和计划的缺陷，可以预测策略和计划的效果，可以评估武器系统的效能，可以启发新的思想。”目前，世界各国尤其是发达国家已将作战模拟作为进行军事科学研究的主要手段。全文从作战模拟技术的演变、分类、典型的作战模拟技术、发展趋势四个方面详细介绍了作战模拟技术。可以预见，在未来的军事研究工作中，作战模拟技术将占有重要的一席之地。

1 作战模拟技术的演变

纵观历史，可以说作战模拟的发展伴随着战争的发展，只不过随着时代的不同，作战模拟采用的技术手段不同。

从最早的仅仅依靠逻辑上和几何上进行智力推演，到沙盘对抗。随着测绘技术的出现，沙盘对抗又有逐渐演变成在地图上进行战术思想的研究，即为地图推演。直至1811年，出现了由沙盘、地图、棋子和计算表模拟军队交战过程的兵棋（War Game），后将军事经验和时间概念引入其中，使之成为能表现实际战斗的有用形式。随后到20世纪初，各种作战模拟解析模型诞生，比较有名的有兰彻斯特方程、蒙特卡罗法模型等等，有些一直沿用至今。在定量化的手工作战模拟积累了大量的经验和战场原始数据后，计算机作战模拟逐渐产生。军事运筹学和系统工程理论以及计算机技术的不断发展，使得广泛使用了计算机、人机结合、定性与定量结合等技术的作战模拟在军事领域中广泛运用。至今，作战模拟已经向着集成化、智能化、网络化、规范化、虚拟化的方向发展[1]。

2 作战模拟技术的分类

作战模拟技术的分类方法很多，主要可以根据其模拟方式的差异以及模拟对象的不同进行划分[1-2]。

2.1 按照模拟方式分类

依据模拟方式的不同，作战模拟技术可以分为真实模拟、构造模拟和虚拟模拟三类，如图1：

图1

真实模拟是一种实况模拟，通常采用的是全人工或实物的模拟技术，如军事演习、装备实验、沙盘作业、图上作业等等。

构造模拟是一种自动化或半自动化的计算机模拟技术，如利用计算机生成兵力，按照给定的作战方案进行模拟。

虚拟模拟是一种混合型的模拟技术，如真实人员与CGF结合、真实装备与模拟器材结合、真实战场环境与虚拟战场环境结合等等“虚实结合”的模拟技术。

2.2 按照模拟对象分类

依据模拟对象的不同，作战模拟技术可以分为指挥训练模拟、作战分析模拟和武器装备模拟三类，如图2：

图2

指挥训练模拟的主要目的在于提高各类训练人员的指挥或训练水平。该方法倾向于通过构造各类CGF、作战行动模型和虚拟战场环境以及各类人机交互接口，对人员进行训练。借助这种方法能够使得人员在安全可控的条件下体验各种作战环境，在可重复推演的条件下对不同作战方式下的决策、指挥、技能进行体会。

作战分析模拟的主要目的在于通过模拟、分析、验证提高作战理论的合理有效性，比较决策或方案在各种作战背景或战场环境中的可能性，以及各类作战条令在不同作战背景下的适用性。该方法倾向于通过建立各种作战活动分析模型、方案计划及模拟环境，为人员提供各类作战方案和计划的优劣评估工具，并反复推演，从而对军事理论、作战决策、条令等进行研究分析。

武器装备模拟的主要目的在于研究、研制、确认武器转变的发展规划，提高武器装备的功能、性能及效能，减少实际实验的次数，为武器装备的研制、采办、发展、运用和改进提供依据。该方法倾向于通过构建武器装备、武器平台和武器系统的物理性能模型、几何模型、动力学模型、环境模型、作战模型以及系统模型等，基于作战模拟平台，为相关人员提供分析研究各类武器的概念、方案、功能及使用环境。

3 典型作战模拟技术分析

3.1 几种典型的作战模拟技术

战争具有很强的实践性特点，为了保持强大的国防军队力量，就必须以提高部队战斗力为目标，不断进行军事训练与军事研究工作。目前所采用的作战模拟方法主要可以归纳为四种：作战仿真、作战分析、实兵演习和实战检验。

（1）作战仿真。作战仿真是一种借助计算機仿真技术，由扮演作战双方指挥决策者的人员参与，没有真实兵力参加的作战模拟。在虚拟的战场上，尽量按照实际情况对交战双方的兵力、所处环境、武器装备进行配置部署，从而模拟实际作战的过程和结果。其主要用于对人的决策问题进行研究，适于对例如人的谋略、灵感、勇气和意志等这类不确定的、难以量化的因素进行实验分析。该模拟方法不注重单次胜负的结果，更关注造成这种结果的过程，通过多次反复的实验，得出稳定的实验结果。

（2）作战分析。作战分析是对作战过程的数学模型进行实验的一种科学研究方法，又称数学仿真实验方法。目前，基于纯数学模型的作战分析越来越少，作战分析方法逐渐融人其他方法中，为其他方法提供定量支持，或以其他方法的实验结果、经验为基础，构建数学模型来分析解决问题。这种方法能够定量地说明各种战法运用的结果，以及关键因素对战法运用结果的影响。

（3）实兵演习。实兵演习是在仿真的作战环境和条件下，真实兵力参与的军事活动，其目的不仅局限于训练部队或演练战法，更是对面向未来的作战概念进行检验和评估。实兵演习是进行作战模拟的有效方式，但同时也是最耗费物质财富和时间的模拟方式，因此，实兵演习通常主要是在战术层次和有限的战役层次上组织实施。

（4）实战检验。实战检验是检验部队战斗力最好的试金石，而且来自于实战的问题和数据最具真实性。美军各作战实验室都争取让其核心人员参加科索沃、伊拉克、阿富汗等近几场局部战争，获取第一手的资料，检验实验成果。此外，美军还经常通过以下途径达到实战检验的目的：一是，出售军火到热点地区，通过热点地区国家间进行的战争进行装备模拟。二是，参与盟军的作战行动或以维和部队的身份，通过现地环境进行专题检验。

3.2 作战仿真的优势

通过比较可以看出，上述四种作战模拟方式各有利弊，其适用范围、侧重点和条件局限性都有所不同。

对于实战检验这种模拟方法来说，当今世界的主题仍然是和平与发展，实战发生几率少，且一次实战带来的经费、周期更重要的是人员伤亡对于任何一个国家来说都不可承担。

实兵演习与实战检验类似，投入的人力、物力太大，且耗时长，并且大规模军事演习带有国际政治敏感性，受有关国际条约约束，对于与周边国家安全友好存在不利因素。

对于作战分析，纯数学分析虽能定量的得出结论，但捕获战斗动态因素难，无法解释那些尚未结合进模型中的现实因素，目前一般与其它作战模拟技术共同使用。

而相比于这三种作战模拟技术，作战仿真则显现出非常大的优势，概括起来主要有以下几点[4]：

（1）参训人员可以在逼真的虚拟战场上，对部队行动、战斗进程、毁伤情况、组织指挥等全过程进行体验，从而达到检验新战术技能或作战方案水平、评估武器装备的战斗效能、判别指挥员的谋略水平的目的。

（2）现代战争作战样式多样，战场环境瞬息万变，武器装备的造价保养费用更加昂贵，采用计算机仿真技术进行作战模拟在保证逼真形象的同时，能够大大节省人力、物力、财力的投入。

（3）利用计算机仿真技术，能够在进行作战模拟的同时，动态的显示战场态势。利用计算机技术能够在仿真过程中自动记录作战过程、进行统计分析、随时修改和调整作战方案等，更能在仿真结束后对其过程进行回放和重演，有利于对战场上各种复杂关系进行深入分析。

3.3 美军典型作战仿真系统介绍

随着作战仿真的优势逐渐显现，建立作战仿真系统已成为提高部队作战能力的有效手段。各国投入了大量的资源在作战仿真系统的研制工作中。其中美军对作战仿真系统的研究与应用一直处于世界的领先地位，目前已取得了一定的成功。

3.3.1 联合作战系统JWARS

JWARS是一个战役级作战仿真系统，其核心功能是支持联合作战分析与评估。它以联合作战为背景，综合了战争的主要领域，包括C4ISR、后勤、大规模杀伤武器、战区弹道导弹防御等。它能够提供三维战场空间、气象、后勤制约以及基于感知的指挥和控制等功能，可应用于作战计划的制定和执行、兵力评估研究、系统采办分析、作战新概念和新条令的形成与评估。2006年美军将其更名为联合分析系统JAS。

3.3.2 联合建模与仿真系统JMASS

JMASS是由美三军联合开发的、多军种通用的工程及交战级作战仿真体系结构和相关的工具集。JMASS主要包括三个部分：1模型标准，包含可重用的软件结构化模型和模型应用编程接口；2仿真支撑环境，包含仿真引擎、可视化开发工具、事后处理分析以及商业软件工具接口等；3模型库和资源库，包含本地模型和数据库，以及建模与仿真资源库。JMASS本身并不包含任何的模型和仿真应用，它只是为建模提供了公共的作战仿真结构，可以视之为仿真系统的软件支撑环境[5]。

3.3.3 联合战区级仿真系统JTLS

JTLS是一个多方参与、交互式、战区级仿真系统，可用于军事战略、作战计划和作战战果的分析和评估，并更多地应用于联合作战训练。JTLS系统包括了陆、海、空联合作战以及后勤、特种兵力、情报支援等领域（截止2014年，该系统的版本已升级至5.0版[7]）。JTLS拥有与美军若干实际C4ISR系统的接口，因此在训练与演习过程中，可以实现仿真系统与实际系统的联合。在每年一次的美日“尖刃”联合军事演习和美泰“金色眼镜蛇”联合军事演习中，JTLS均发挥着积极作用。

3.3.4 扩展型防空仿真系统EADSIM

EADSIM是美军最成熟、使用最广泛的任务级作战仿真系统之一。系统能够满足以C4ISR为中心的导弹战、空战、空间战以及电子战等作战样式的需求，应用领域涵盖作战方案分析与规划、武器装备论证与评估、军事训练与战法研究等。EADSIM是美军应用十分成功的仿真系统之一，目前它在全球的用户已经超过400个。该系统始终与仿真技术、战争环境、武器装备的发展变化保持同步，因而系統功能不断改进与完善，截止2014年，该系统的版本已升级至17.5版[8]。

4 作战模拟技术的发展趋势

近几年来，作战仿真技术发展迅速，但作战仿真系统的能力仍满足不了不断增长的军事需求，研究工作主要集中在以下几点[9]：

（1）统一各项标准。目前，不同部门的作战模拟工作都是独立开展，根据其各自需要，采用特有的体系结构和技术途径进行独力开发。因此应用单一，缺乏互操作性。统一仿真工作中的各项标准，如数据标准、体系标准等，是实现其互连互通的必要工作。

（2）借助网络技术提高资源利用率。网络的优势使得它可以作为作战模拟资源服务系统的重要基础。充分、准确地应用好以网络为核心的一系列现代信息技术能够大大提升工作效率。目前，借助网络进行各种资源共享已成为作战模拟发展的重要趋势。

（3）提高作战仿真系统的可靠性。模型的校核、验证与确认一直是作战仿真领域研究的重要问题。相对于一般仿真系统，作战仿真系统由于研究对象是复杂的军事活动，其本身就是一个复杂系统，因此，更要重视系统可靠性的研究工作。

（4）向联合作战发展。联合作战是未来战争的主要样式。不同军兵种进行作战模拟研究的时间、发展速度和规模相差较大，不能统一协调的进行联合作战模拟工作，不能适应当前的发展需求。为此，应当在军兵种分散研究的基础上，突出强调联合作战模拟研究工作。

5 结束语

当前庞大而复杂的军事训练及研究工作中，作战模拟起着越来越重要的作用。作战模拟技术多种多样，借助计算机仿真技术，作战模拟能够更加高效低耗的为军事工作进行服务。就目前的发展来看，未来要融合各项高新技术，提高作战模拟的效率，使其在统一、可靠的基础上，向着联合作战模拟方向发展，对提高我军整体战斗力具有重要意义。

【参考文献】

[1]张宏军.作战模拟系统概论[M].国防工业出版社，2012：3-9.

[2]邓红艳，等.作战仿真理论与实践[M].国防工业出版社，2013：9-11，198-212.

[3]唐忠，等.美军作战仿真系统综述[J].航天电子对抗，2014：2-3.

[4]王海军，等.美军作战实验室建设研究[J].指挥控制与仿真，2011：3-6.

[5]Daniel T. Maxwell. An Overview of The Joint Warfare System.dmaxwell@mitre[Z].org. July 2000.

[6]黄柯棣，刘宝宏，黄健，等.作战仿真技术综述[J].系统仿真学报，2004.

[7]Rolands & Associates Corporation. Release 5. 0 Status[EB/OL]. [2014-06-10]. http；///jtls/j-stat50. html.

[8]Teledyne Brown Engineering，Inc. Version 17.5 Release News[EB/OL]. （2013-10-30） [2014-06-10]http： // www. eadsim. com/EADSIM-V 17-5News.asp

[責任编辑：杨玉洁]

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