CN115061570B - 基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***及方法 - Google Patents
基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***及方法 Download PDFInfo
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Abstract
提供一种基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***，包括数据管理模块、想定生成模块、防空导弹模拟器、数据采集器、数据处理器、人机交互设备。还提供一种基于真实对抗数据的高逼真训练方法，包括过程复盘、对抗训练两个阶段。本发明前端采用真实对抗数据生成训练想定，保证训练场景和对手的逼真性；防空导弹模拟器采用与真实装备一致的作战软件，提高模拟仿真的逼真度；后端采用与真实装备一致的裁决评估环境，确保模拟对抗训练与真实对抗训练的效果一致性；命中结果实时干预想定生成模块，能够实现模拟对抗过程与真实对抗过程相一致。本发明大大提高训练效费比，解决了真实装备对抗过程无法重构的难题。
Description
技术领域
本发明属于训练领域，具体涉及一种基于基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***。
背景技术
在训练过程中，基于真实装备的训练由于涉及兵力要素多，经济成本大、协调难度高，所以组织实施机会少，训练中发现的问题也难以再开展重现验证，以此整体训练效益不高；模拟训练是一种经济高效的训练手段，具备易于组织实施、经济成本低、可反复训练等优势，但是，如何依托模拟仿真技术构建更加贴近实战对抗的训练环境仍旧是目前普遍存在的一个实际问题。这中间主要包含三个关键部分：前端想定的逼真性，防空导弹模拟器的逼真性，评估的真实客观性。前端想定，通常都是通过想定编辑软件人工或自动生成想定，宫斌等在“基于场景数据的电子对抗***模拟训练研究[J]”(舰船电子对抗，2019.08)中提出应用真实场景数据结合人工设定形成模拟训练数据，相比常规直接通过人工编辑想定产生的数据更加真实；防空导弹模拟器，当前主流的做法是基于对武器装备的关键功能、性能进行建模仿真的方式，可以获得与真实装备大致相似的训练效果；评估的真实客观性，模拟训练评估受限于各类仿真平台自身模型精准度限制，一般来说其评估相比真实对抗训练的要求要低一些。
上述三个关键部分，无论哪一部分不够真实，构建的对抗环境都无法贴近实战，训练效果都大打折扣。
发明内容
为解决对抗环境不够真实的问题，本发明提供一种基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***，包括数据管理模块、想定生成模块、防空导弹模拟器、数据采集器、数据处理器、人机交互设备；其中
数据管理模块接收人机交互设备的模式选择指令，进行过程复盘或对抗训练模式，对本地存储的真实对抗数据进行数据分析与匹配，过程复盘模式下输出对抗数据给人机交互设备，对抗训练模式下输出对抗数据给想定生成模块；
想定生成模块对数据管理模块输出的对抗数据进行静态筛选，根据任务需要从对抗数据中筛选出需要的数据，剔除地空抗击数据，输出空中目标数据；接收数据处理器送来的命中结果，以便对空中目标数据进行干预；
防空导弹模拟器的核心雷达软件、指控软件以及人机交互软件要求与实装保持一致，由此获得与真实装备一致的抗击训练效果；接收想定生成模块输出的空中目标数据，依据武器***工作原理进行人在回路的实时抗击训练，输出***工作数据；
数据采集器用于采集防空导弹模拟器的工作数据，按照依次产生的时间先后顺序添加时间标识，作为数据处理器的输入；
数据处理器用于接收数据采集器送来的采集工作数据，根据导弹与目标的遭遇距离分析判断，若弹目遭遇距离小于导弹杀伤半径判断为命中，否则判断为未命中，形成命中结果分别送给人机交互设备和想定生成模块；
人机交互设备用于将人的操作动作转化成控制指令输出给数据管理模块、想定生成模块、数据采集器；接收数据管理模块送来的对抗数据、想定生成模块送来的空中目标数据、数据采集器送来的采集工作信息、数据处理器输出的命中结果，将以上信息以图像和文字形式进行可视化显示。
还提供一种基于真实对抗数据的高逼真训练方法，该方法的工作流程是：
阶段一：过程复盘
步骤一：人工通过人机交互设备输入人机交互信息1，人机交互信息1包括①模式选择、②对抗数据选择、③开始复盘指令，依托人机交互软件将人的操作动作转化成机器语言，形成模式选择指令；
步骤二：数据管理模块接收到模式选择指令，运行在过程复盘模式下，读取本地存储的某一真实对抗数据，进行数据分析与匹配，输出对抗数据给人机交互设备；
步骤三：人机交互设备收到对抗数据，依托人机交互软件，将对抗数据转换成图像和文字形式，再现历史对抗场景，支撑过程复盘；
阶段二：对抗训练
步骤四：人工通过人机交互设备输入人机交互信息2，人机交互信息2包括①模式选择、②对抗数据选择、③开始对抗训练功能；依托人机交互软件将人的操作动作转化成机器语言，形成①模式选择指令送给数据管理模块，②静态筛选指令送给想定生成模块，③采集控制指令送给数据采集器；
步骤五：数据管理模块接收到来自人机交互设备的模式选择指令，运行在对抗训练模式下，读取本地存储的某一真实对抗数据，进行数据分析与匹配，输出对抗数据给想定生成模块；
步骤六：想定生成模块接收到来自人机交互设备的静态筛选指令，对来自数据管理模块的对抗数据进行数据静态筛选，形成空中目标数据分别送给防空导弹模拟器和人机交互设备；
步骤七：数据采集器接收到来自人机交互设备的采集控制指令，数据采集器开始工作；
步骤八：操作人员操作防空导弹模拟器开始工作，防空导弹模拟器接收到空中目标数据，依据武器***工作原理进行人在回路的实时抗击训练；
步骤九：数据采集器对防空导弹模拟器的***工作数据进行采集，并按照***工作数据依次产生的时间先后顺序添加时间标识，形成采集工作数据分别送给人机交互设备和数据处理器；
步骤十：数据处理器收到来自数据采集器的采集工作信息，根据导弹与目标的遭遇距离分析判断，形成命中结果分别送给人机交互设备和想定生成模块；
步骤十一：想定生成模块收到来自数据处理器的命中结果，对空中目标进行干预；
步骤十二：整个过程中，人机交互设备实时收到分别来自数据管理模块的对抗数据、想定生成模块的空中目标数据、数据采集器的采集工作数据、数据处理器的命中结果，依托人机交互设备软件，以图像和文字形式展示空中目标动态、防空导弹***工作情况、命中结果。
在本发明的另一个实施例中，对抗数据选取某一真实对抗数据。
在本发明的一个具体实施例中，模式选择指令包含模式选择、数据选择和开始复盘功能。
在本发明的另一个具体实施例中，数据采集器采集的防空导弹模拟器的工作数据包括雷达跟踪目标、导弹攻击数据。
在本发明的还一个具体实施例中，想定生成模块根据任务需要从数据管理模块输出的对抗数据中筛选出空中目标数据的位置、姿态、航向信息。
本发明从影响真实对抗训练环境的三个关键环节入手：采用真实对抗数据保证了前端想定的逼真性，采用与实装一致的软件***确保模拟训练***的逼真性，采用与实装一致的评估设备确保评估过程的客观真实性，以此构建基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***，大幅度提高对抗环境的真实性。
本发明的优点为：
(1)前端采用真实对抗数据生成训练想定，保证了训练场景和对手的逼真性；
(2)防空导弹模拟器采用与真实装备一致的作战软件，提高了模拟仿真的逼真度；
(3)后端采用与真实装备一致的裁决评估环境，确保了模拟对抗训练与真实对抗训练的效果一致性；
(4)命中结果实时干预想定生成模块，实现了模拟对抗过程与真实对抗过程相一致；
(5)提高了训练效费比，解决了真实装备对抗过程无法重构的难题。
基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***是一种高效快捷提高训练水平的方便路径，不受时间地点的限制，充分挖掘真实对抗数据的潜能，使其发挥最大训练效益。
附图说明
图1示本发明基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***组成框图；
图2示本发明基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***信息流图。
具体实施方式
本发明提出一种基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***，通过对真实对抗数据进行提取，重构生成历史真实对抗场景，作为防空导弹模拟器的训练想定，同时实装评估***中数据采集器和数据处理器应用到防空导弹模拟器的对抗评估中，构建与实际对抗过程完全一致的裁决评估环境。***主要包括数据管理模块、想定生成模块、防空导弹模拟器、数据采集器、数据处理器、人机交互设备等组成。
数据管理模块接收人机交互设备的模式选择指令，进行过程复盘或对抗训练模式，对本地存储的真实对抗数据进行数据分析与匹配，可参见(宫斌.基于场景数据的电子对抗***模拟训练研究[J].舰船电子对抗，2019.08)，过程复盘模式下输出对抗数据给人机交互设备，对抗训练模式下输出对抗数据给想定生成模块；
想定生成模块对数据管理模块输出的对抗数据进行静态筛选，根据任务需要从对抗数据中筛选出需要的数据，主要是空中目标数据的位置、姿态、航向等信息，剔除地空抗击数据，以上可参见(宫斌.基于场景数据的电子对抗***模拟训练研究[J].舰船电子对抗，2019.08)，输出空中目标数据；同时，也可以接收数据处理器送来的命中结果，以便对空中目标数据进行干预(命中即表明空中目标消失，未命中则空中目标不变)。
防空导弹模拟器属于防空导弹的模拟仿真训练装备，可参见(李尚生等.导弹模拟器研究现状与关键技术[J].兵工自动化，2017.06)，本发明对其核心雷达软件、指控软件以及人机交互软件要求与实装保持一致，可以获得与真实装备一致的抗击训练效果，同时，接收想定生成模块输出的空中目标数据，依据武器***工作原理(杨建军.地空导弹武器***概论[M].北京：国防工业出版社，2006：53)，进行人在回路的实时抗击训练，输出***工作数据。
数据采集器属于实装评估***组成部分之一，主要功能是采集防空导弹模拟器的工作数据，包括雷达跟踪目标、导弹攻击等关键数据，按照依次产生的时间先后顺序添加时间标识，为本领域惯用技术手段，不再累述，作为数据处理器的输入。
数据处理器属于实装评估***组成部分之一，接收数据采集器送来的采集工作数据，包括雷达跟踪目标、导弹攻击等关键数据，根据导弹与目标的遭遇距离分析判断，若弹目遭遇距离小于导弹杀伤半径判断为命中，否则判断为未命中，形成命中结果(命中或未命中)分别送给人机交互设备和想定生成模块。
人机交互设备用于将人的操作动作转化成控制指令输出给数据管理模块、想定生成模块、数据采集器；接收数据管理模块送来的对抗数据、想定生成模块送来的空中目标数据、数据采集器送来的采集工作信息、数据处理器输出的命中结果，将以上信息以图像和文字形式进行可视化显示。
本发明还提供一种基于真实对抗数据的高逼真训练方法，该方法的工作流程是：人工通过人机交互设备选择工作模式和交互信息，当选择过程复盘模式，数据管理模块对本地存储的真实对抗数据进行数据分析与匹配，输出对抗数据给人机交互设备，人机交互设备以图像和文字形式再现历史对抗场景，支撑对历史对抗过程的精准化复盘分析；当选择对抗训练模式，数据管理模块对本地存储的真实对抗数据进行数据分析与匹配，输出对抗数据送给想定生成模块，想定生成模块对对抗对数据进行静态筛选，剔除地空抗击数据，输出空中目标数据给防空导弹模拟器，防空导弹模拟器接收到空中目标数据后，进行人在回路的实时对抗训练，同时，依托数据采集器和数据处理器对整个对抗过程进行裁决评估，命中结果送给想定生成模块，以便定生成模块实时对空中目标数据进行干预；整个对抗过程及命中结果可以通过人机交互设备进行实时显示。具体如下，如图2所示。
阶段一(过程复盘)
步骤一：人工通过人机交互设备输入人机交互信息1，人机交互信息1包括①模式选择(过程复盘)、②对抗数据选择(选取某一真实对抗数据)、③开始复盘指令，依托人机交互软件将人的操作动作转化成机器语言，形成模式选择指令(包含模式选择、数据选择和开始复盘功能)；
步骤二：数据管理模块接收到模式选择指令，运行在过程复盘模式下，读取本地存储的某一真实对抗数据，进行数据分析与匹配(具体过程可参见宫斌.基于场景数据的电子对抗***模拟训练研究[J].舰船电子对抗，2019.08)，输出对抗数据给人机交互设备；
步骤三：人机交互设备收到对抗数据，依托人机交互软件，将对抗数据转换成图像和文字形式，再现历史对抗场景，支撑过程复盘；
阶段二(对抗训练)
步骤四：人工通过人机交互设备输入人机交互信息2，人机交互信息2包括①模式选择(对抗训练)、②对抗数据选择(选取某一真实对抗数据)、③开始对抗训练功能；依托人机交互软件将人的操作动作转化成机器语言，形成①模式选择指令送给数据管理模块，②静态筛选指令送给想定生成模块，③采集控制指令送给数据采集器；
步骤五：数据管理模块接收到来自人机交互设备的模式选择指令，运行在对抗训练模式下，读取本地存储的某一真实对抗数据，进行数据分析与匹配(具体过程可参见宫斌.基于场景数据的电子对抗***模拟训练研究[J].舰船电子对抗，2019.08)，输出对抗数据给想定生成模块；
步骤六：想定生成模块接收到来自人机交互设备的静态筛选指令，对来自数据管理模块的对抗数据进行数据静态筛选(具体过程可参见宫斌.基于场景数据的电子对抗***模拟训练研究[J].舰船电子对抗，2019.08)，形成空中目标数据分别送给防空导弹模拟器和人机交互设备；
步骤七：数据采集器接收到来自人机交互设备的采集控制指令，数据采集器开始工作；
步骤八：操作人员操作防空导弹模拟器开始工作，防空导弹模拟器接收到空中目标数据，依据武器***工作原理(杨建军.地空导弹武器***概论[M].北京：国防工业出版社，2006：53)，进行人在回路的实时抗击训练；
步骤九：数据采集器对防空导弹模拟器的***工作数据(包括雷达跟踪目标、导弹攻击等关键数据)进行采集，并按照***工作数据依次产生的时间先后顺序添加时间标识，形成采集工作数据分别送给人机交互设备和数据处理器；
步骤十：数据处理器收到来自数据采集器的采集工作信息，根据导弹与目标的遭遇距离分析判断，形成命中结果(命中或未命中)分别送给人机交互设备和想定生成模块；
步骤十一：想定生成模块收到来自数据处理器的命中结果，对空中目标进行干预(命中即表明空中目标消失，未命中则空中目标不变)；
步骤十二：整个过程中，人机交互设备实时收到分别来自数据管理模块的对抗数据、想定生成模块的空中目标数据、数据采集器的采集工作数据、数据处理器的命中结果，依托人机交互设备软件，以图像和文字形式展示空中目标动态、防空导弹***工作情况、命中结果。
Claims (6)
1.一种基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***，其特征在于，包括数据管理模块、想定生成模块、防空导弹模拟器、数据采集器、数据处理器、人机交互设备；其中
数据管理模块接收人机交互设备的模式选择指令，进行过程复盘或对抗训练模式，对本地存储的真实对抗数据进行数据分析与匹配，过程复盘模式下输出对抗数据给人机交互设备，对抗训练模式下输出对抗数据给想定生成模块；
想定生成模块对数据管理模块输出的对抗数据进行静态筛选，根据任务需要从对抗数据中筛选出需要的数据，剔除地空抗击数据，输出空中目标数据；接收数据处理器送来的命中结果，以便对空中目标数据进行干预；
防空导弹模拟器的核心雷达软件、指控软件以及人机交互软件要求与实装保持一致，由此获得与真实装备一致的抗击训练效果；接收想定生成模块输出的空中目标数据，依据武器***工作原理进行人在回路的实时抗击训练，输出***工作数据；
数据采集器用于采集防空导弹模拟器的工作数据，按照依次产生的时间先后顺序添加时间标识，作为数据处理器的输入；
数据处理器用于接收数据采集器送来的采集工作数据，根据导弹与目标的遭遇距离分析判断，若弹目遭遇距离小于导弹杀伤半径判断为命中，否则判断为未命中，形成命中结果分别送给人机交互设备和想定生成模块；
人机交互设备用于将人的操作动作转化成控制指令输出给数据管理模块、想定生成模块、数据采集器；接收数据管理模块送来的对抗数据、想定生成模块送来的空中目标数据、数据采集器送来的采集工作信息、数据处理器输出的命中结果，将以上信息以图像和文字形式进行可视化显示。
2.一种基于真实对抗数据的高逼真训练方法，该方法基于权利要求1所述的基于真实对抗数据的高逼真模拟训练***，其特征在于，该方法的工作流程是：
阶段一：过程复盘
步骤一：人工通过人机交互设备输入人机交互信息1，人机交互信息1包括①模式选择、②对抗数据选择、③开始复盘指令，依托人机交互软件将人的操作动作转化成机器语言，形成模式选择指令；
步骤二：数据管理模块接收到模式选择指令，运行在过程复盘模式下，读取本地存储的某一真实对抗数据，进行数据分析与匹配，输出对抗数据给人机交互设备；
步骤三：人机交互设备收到对抗数据，依托人机交互软件，将对抗数据转换成图像和文字形式，再现历史对抗场景，支撑过程复盘；
阶段二：对抗训练
步骤四：人工通过人机交互设备输入人机交互信息2，人机交互信息2包括①模式选择、②对抗数据选择、③开始对抗训练功能；依托人机交互软件将人的操作动作转化成机器语言，形成①模式选择指令送给数据管理模块，②静态筛选指令送给想定生成模块，③采集控制指令送给数据采集器；
步骤五：数据管理模块接收到来自人机交互设备的模式选择指令，运行在对抗训练模式下，读取本地存储的某一真实对抗数据，进行数据分析与匹配，输出对抗数据给想定生成模块；
步骤六：想定生成模块接收到来自人机交互设备的静态筛选指令，对来自数据管理模块的对抗数据进行数据静态筛选，形成空中目标数据分别送给防空导弹模拟器和人机交互设备；
步骤七：数据采集器接收到来自人机交互设备的采集控制指令，数据采集器开始工作；
步骤八：操作人员操作防空导弹模拟器开始工作，防空导弹模拟器接收到空中目标数据，依据武器***工作原理进行人在回路的实时抗击训练；
步骤九：数据采集器对防空导弹模拟器的***工作数据进行采集，并按照***工作数据依次产生的时间先后顺序添加时间标识，形成采集工作数据分别送给人机交互设备和数据处理器；
步骤十：数据处理器收到来自数据采集器的采集工作信息，根据导弹与目标的遭遇距离分析判断，形成命中结果分别送给人机交互设备和想定生成模块；
步骤十一：想定生成模块收到来自数据处理器的命中结果，对空中目标进行干预；
步骤十二：整个过程中，人机交互设备实时收到分别来自数据管理模块的对抗数据、想定生成模块的空中目标数据、数据采集器的采集工作数据、数据处理器的命中结果，依托人机交互设备软件，以图像和文字形式展示空中目标动态、防空导弹***工作情况、命中结果。
3.如权利要求2所述的基于真实对抗数据的高逼真训练方法，其特征在于，对抗数据选取某一真实对抗数据。
4.如权利要求2所述的基于真实对抗数据的高逼真训练方法，其特征在于，模式选择指令包含模式选择、数据选择和开始复盘功能。
5.如权利要求2所述的基于真实对抗数据的高逼真训练方法，其特征在于，防空导弹模拟器的***工作数据包括雷达跟踪目标、导弹攻击数据。
6.如权利要求2所述的基于真实对抗数据的高逼真训练方法，其特征在于，想定生成模块根据任务需要从数据管理模块输出的对抗数据中筛选出空中目标数据的位置、姿态、航向信息。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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