基于云架构的一体化联合训练仿真体系
齐和平1，丁 玮 2⋆，王学文1，田 川 1，侯海宏1
（1.北方自动控制技术研究所，太原 030006；2.军事科学院系统工程研究所，北京 100080）
摘 要： 因为现在的战争是联合作战，所以一体化联合作战训练系统已成为军工武器研制的必然趋势。介绍了国内外作战仿真技术的现状和发展趋势，提出了基于云架构的一体化联合作战支撑体系架构和关键技术，为全军作战训练系统提供有效的构建技术、方法和手段，以期推动我国军工武器研制技术的快速发展。
关键词： 试验训练使能体系结构（TENA），云平台，云-端，统一数据存储
0 引言
现代战争是信息化战争，信息主导成为制胜关键，体系对抗成为基本形态，精确作战成为主要方式，全域机动成为必备能力，网络空间成为崭新战场。新的战争制胜机理赋予了实战化训练新的本质内涵。
实战化训练主导形式是全系统全要素联合训练。全系统全要素联合训练，是依据作战任务，按照“作战要素全、作战单元全和作战系统全”的要求，将陆、海、空、天、电等各种作战力量高度融合的整体训练。联合训练是有机融合诸军兵种作战能力的高级训练形式，一体化联合训练需要引领各层次训练，聚合各类作战单元、各种作战要素，带动军事训练整体水平的提高。加强诸军兵种的联合训练，有利于将军队信息化建设中取得的潜在作战能力转化为实际战斗力，全面带动军事训练整体水平的提高。为适应大规模、广地域、多军兵种的联合训练需要，就需要将现有分散的各军兵种、各类型训练系统集成起来，就需要建立一体化联合作战［1］训练支撑体系。
联合作战训练支撑体系提供各军兵种联合训练系统所需的集成平台、训练仿真引擎、仿真资源库和工具集等软件构建，是训练系统开发的基础，能提高各类训练仿真系统互联互通互操作水平，是满足军队一体化模拟训练的需要。
1 国内外技术发展现状
1.1 国外仿真平台现状
国外现在使用较多的商业货架产品主要包括PRESAGIS系列产品、MAK系列产品和FLAMES等，军用工具主要为CSC、OneSAF、VBS等。Thales工具主要针对用户的二次开发需求，提供了军事仿真开发平台CSC（通用仿真核心平台），具备虚拟场景快速生成、动态地形生成、天候气象模拟、装备建模、动力学仿真、人物仿真、战场效果仿真等功能。
1.2 国内现状和差距
国家在“十二五”期间启动的若干训练仿真相关的研究课题，对作战训练仿真技术的研制起到了带动作用，作战训练仿真技术的整体水平得到了一定的提高。但目前国内的军用仿真训练工具和平台还是以引进居多，主要产品有:XSIM、DWK、VMS、VIRSPACE等。
目前，我国在仿真技术的开发和应用方面与国外先进军事强国还存在较大的差距。突出表现在以下方面:
1）尚无原创的仿真技术标准。如分布式交互仿真技术还是照搬美军的 HLA［2-4］、DIS、TENA 等标准。
规划与设计服务是利用网络和一体化联合训练仿真平台按需组织各种仿真资源，以提供用户各种建模与仿真服务的新的仿真模式。在安全体系的支持下，组训人员首先通过网络环境中的一体化联合训练仿真平台门户进行仿真任务需求的定义；然后平台便能按用户需求自动查找和发现所需平台资源及训练资源，并基于“服务”组合的方式按需动态构造一个虚拟训练云；进而将在一体化联合训练仿真平台对资源的动态管理下，进行网络化建模仿真系统的协同运行，完成训练仿真任务。
本文研究了针对票据关键区域的基于卷积神经网络的识别方法,对CNN网络结构进行了改进,提出了一种改进的适用票据内容定位的CNN网络。与传统CNN网络相比,本文提取出的多阶差分特征,与原图图像构成5通道图像特征,有效地挖掘了内在特征,并且结合卷积神经网络作为分类器,发挥了图像的多通道优势,使得输入数据包含更多的静态与动态特征,从而减少了加密处理的图像像素,提高了水印加密的计算效率。
数据环境，实现数据池化管理，支持对数据库信息的统一管理和访问，为结构化、非结构化和半结构化数据提供存储、访问、管理、分析等全生命周期服务。
2 基于云架构的一体化联合训练仿真体系
2.1 一体化联合训练仿真技术体系
随着技术的不断发展和联合作战训练要求的不断提高，训练仿真平台的一体化、虚实化、红蓝化已成为发展的必然趋势。对于一体化联合训练仿真体系这样一个复杂体系，在设计上如何“化繁为简”，构建一个运转高效的体系架构至为关键。在系统架构设计上，从“联合云”到“虚拟业务云”+“训练资源”的抽象逻辑结构，将各种服务和资源通过云端进行整合、匹配、规划为不同的训练系统，如下页图1所示。构建的一体化仿真平台，将公用功能集成于一个平台上供多个不同的项目二次开发使用，并使平台具有可扩展性、可组构性、可伸缩性的技术特点。
联合训练云［10-11］由地理上分布在全国各地的数据中心利用虚拟控制技术构成，为平台提供可用的资源池和信息服务、仿真服务等。训练资源包括实装、装备模拟器、半实物仿真设备等。训练资源指的是各种训练系统中用于组训的导调控制终端、运行管理终端，用于参训人员的各种模拟器、模拟指挥［12］和实装节点。
根据不同的训练任务，基于现有的训练资源，为用户进行作战训练准备以及执行作战训练提供定制的虚拟业务云平台，所有给用户展示的服务都基于虚拟云平台实现。利用训练云搭建的训练系统，以独占或者协作的方式运转，同时可以通过训练云平台了解到训练的整个进程和情况。
3）实兵实装尚不具备。在实兵训练方面，大量采用嵌入式模拟训练技术，既可以达到很高的逼真度，又可以进行有针对性的训练，而且可以大大节约训练成本［7］。但是实兵实装尚不具备“与生俱来”的嵌入式战术训练能力。
通过改变PP/PE改性材料的配比，来考察体系结晶温度对抗氧剂1010析出的影响。由于PP的结晶温度较PE的高，因此随着PP质量分数的提高，体系中高结晶温度的比重也就随之增加，从而体系的结晶温度也得到提高。图7(b)的表面反射红外结果表明，随着PP质量分数的提高，抗氧剂1010在1 740 cm-1处对应的特征吸收峰逐渐下降，且光泽度的下降程度逐渐变小(见表3)，表明抗氧剂1010的析出量明显减少。其原因是，随着PP的加入，样板在注塑冷却过程中，得以在较高的温度下就结晶固化下来，从而使抗氧剂1010的主要析出时间缩短，析出量明显减少(见图6(b))。
2.2 一体化联合训练仿真平台集成架构
系统集成架构划分为资源、基础环境、数据环境、服务环境和应用四层，其中基础环境、数据环境和服务环境构成联合训练云的架构，如图2所示。
云南水电资源优势突出，全省水电资源蕴藏量达1.04亿千瓦，已开发装机突破6200万千瓦，居全国第2位。全省电力装机总容量目前已突破9000万千瓦，以水电为主的清洁能源装机占全省发电装机比例达到82%，远高于全国平均水平的29%，清洁能源发电量占比93.6%，达国际一流水平。
图1 联合训练仿真平台技术体系架构
图2 平台集成架构
基础环境，通过对计算机资源、存储资源和网络资源的虚拟化，集中管理所有物理资源、虚拟化资源，构成统一的逻辑资源池；为各类联合训练系统提供云主机和系统托管服务，支持申请服务、恢复备份服务等；提供统一高效的计算存储、系统运维、容灾备份等服务。
4）缺乏云计算［7］和大数据等新型信息技术的应用。目前模拟训练系统在演练过程中产生大量数据，但是在对这些数据的采集、存储和处理过程中并没有用到云计算和大数据等技术［8-9］，以至于不能为监控和评估提供很好的数据支撑。
在想象中开始练琴之前，需要先读懂乐谱曲目中的所有谱面标记，以便选择具有针对性的练琴方式。其次，还要有意识地去分析作品的和声特点和曲式结构。最后，从曲目中最难的难点开始着手，如果是技巧型的难点，可以在想象中用不同的触键方式和不同的速度去弹奏。另外，在开始“想象练琴”之前，除了选择练琴的方式，还需要选择练习的步骤（如练习速度快慢等）。做完以上这些步骤，那么就可以正式开始“练琴”了。
2.3 关键技术
基于服务化理念的认识和理解，提出了云架构［8］的联合作战训练体系架构，架构的核心是一套通用的云架构软件、支撑联合训练的一些服务软件和管理工具等，并留出了用于接入实装系统的接口，架构之外的是各军兵种专业的作战训练服务。下面对在架构的搭建过程中需要注意的几个部分进行阐述。
58到家含着金钥匙，那是过去，而且也不是说含着金钥匙就一定成功，含着金钥匙失败的案例更多。创业不成功更符合逻辑，成功才是偶然。58到家从成立第一天开始就比较独立，很多投资人也是58到家的团队一个一个找来的，而不是像外界说的先找投资人再做事情。投资人投资58到家，是因为58到家的团队以及58到家领先的地位。
2.3.1 规划与设计服务
2）软件的水平参差不齐。当前对视景仿真［5］、虚拟现实［6］、网络仿真、军事仿真模型体系、虚拟化等技术的研究在理论上有一定的深度，已经开发出一些工具软件，但是，模型的逼真度和战场环境的沉浸感还有待提高。
2.3.2 运行管理服务
服务环境，分为核心服务和功能服务两个部分。核心服务提供各类服务开发、运行、集成功能，针对各种不同训练系统对部分服务高性能和高稳定性要求，提供高实时服务的支持。核心服务客户端作为“端”的基本安装环境，可以按照不同登陆身份，根据任务为用户从云端下载不同的训练平台信息环境。功能服务主要分为信息服务、仿真服务、导调管理服务和应用支撑服务4类。信息服务建立信息资源的共享和交换平台，提供信息发布、目录查找订阅推送、信息门户、信息聚合［13］、信息转换等一系列信息服务功能。仿真服务，提供训练仿真平台在仿真活动过程中所需的所有仿真相关服务，包含仿真引擎服务、视景引擎服务、仿真模型服务、仿真开发服务、仿真运行服务等主要服务，通过仿真开发服务构建标准化、模块化仿真模型，在仿真引擎服务与仿真运行服务支撑下，利用虚拟现实视景引擎，为一体化联合训练仿真提供仿真平台服务。导调管理服务主要用于为训练组织管理人员提供训练系统运行管理、导调控制等相关支持服务，包括系统规划设计、管理维护、运行监测、想定生成、分析评估［14-16］等主要服务。共性应用支撑服务提供军兵种指控软件服务、指挥所安装部署、软件版本管理和在线升级、二三维显示、并行计算框架等基础应用支撑功能。
运行管理服务系统是一体化联合训练仿真平台的技术保障系统，具有对训练云资源池的资源虚拟化、注册、分配、部署、监视等管理运营功能；能够对模拟训练系统提供运行监测服务，包括网络监测、节点监测、环境监测等功能。运行管理服务系统包括运行监测子系统和管理维护子系统，每个子系统通过操控终端依托联合训练云平台运行管理服务，供组训人员完成训练准备阶段的数据维护、软件维护等工作，训练中的节点管理、系统监测、网络监测等工作。
2.3.3 仿真引擎
虚拟业务云为用户提供各种通用及专用应用软件服务。当用户通过云终端发出软件服务请求后，在确认是安全用户及合法操作后，云将调取软件服务模块，完成虚拟机配置、平台配置、软件配置等操作，而后启动应用软件供用户操作使用。例如当用户提出训练想定生成服务请求后，呈现在用户眼前的就如同在个人终端上打开一个应用软件一样，只需输入必要的想定参数，虚拟训练云所提供的想定生成软件就会调用云中存储的我方以及敌方的情报信息进行分析和计算，而后得出想定方案提供给用户。
仿真引擎是训练仿真平台的心脏，是仿真平台中的所有仿真模型的调度中心，为整个模拟训练的开展提供高性能的、并行的动态驱动。仿真引擎包括视景、声音、物理、行为、人工智能和通信等六大核心引擎，提供时间管理、战场管理、事件管理和环境管理等仿真管理功能，调度各军兵种模型的运行和交互，完成对作战流程的仿真。
为降低CO2在合成气中比例，CaO强化的CO2捕集技术也在化学链气化、制氢、重整等工艺中被研究[23-24]。通常利用CaO对含碳原料气化的粗燃气进行CO2捕集，提升H2产率[25-26]。CaO强化的直接固体原料化学链气化相关研究较少。
2.3.4 仿真开发类工具
特别提示：本刊只接受给华中科技大学同济医学院附属同济医院单位转帐。目前如有非法机构冒充《中国康复》收取费用，多以个人名义要求转帐，请作者注意甄别，谨防上当受骗。
仿真开发类工具用在模拟训练系统开发阶段，用于系统体系结构模型设计，开发军事概念模型，构建虚拟战场环境模型，构建人员、装备、作战行为、军事行动等各种仿真模型，建立各种仿真参数模型；提供SDK二次开发接口，定制仿真驱动程序；提供测试工具，用于部署前的模型校核和验证，提供打包工具，完成部署。研发若干工具，具备以下功能，能根据训练需求，在安全体系的支持下，调用联合训练仿真平台相关的服务，按需组织各种仿真资源，进行优化配置，柔性重组，在训练云上快速构建出一个满足训练需求的模拟训练系统。
2.3.5 运行类工具
仿真运行类工具用在模拟训练系统运行阶段，在训练准备时，支撑组训人员进行训练规划［17-18］、组织，训练想定的编辑生成，训练初始化数据的下发，训练资源的部署；在训练实施过程中，用于训练过程的管理和控制，训练数据的监视、显示与采集，受训人员行动的裁决；在训练讲评阶段，辅助讲评人员进行训练数据回放、分析与评估。
首先，是对学生进行分层。根据学生之前的学习成绩、班主任建议等因素，综合评估，把学生分为A班，B班，原则上比例为1∶1。A班侧重提高，B班侧重基础。学生分层工作中最重要的是心理辅导，要向学生宣传正确的教育理念，疏导学生心理问题，避免学生出现自卑等负面情绪。
3 结论
借签国外作战训练的体系架构和标准，同时利用先进的民用技术，以期形成我国陆空天地海一体化联合作战训练体系和标准，研制相应平台、工具、设备和系统，全面提升作战训练系统的规划能力、构建能力、资源管理能力、评估能力、全方位监控能力等，使得作战训练仿真平台的技术达到国际先进水平，满足构建诸军兵种联合战役训练、军种战役训练、合同战术训练、分队战术训练、单兵战术训练及技术训练系统的需求。
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Analysis and Discussion about Simulation System of Integrated Joint Operational Training Based on Cloud Architecture
QI He-ping1，DING Wei2⋆，WANG Xue-wen1，TIAN Chuan1，HOU Hai-hong1
（1.North Automatic Control Technology Institute，Taiyuan 030006，China；2.Institute of Systems Engineering Academy of Military Science，Beijing 100080，China）
Abstract: Sincethe current system of operational training，so integrated joint operational training system has been the inevitable trend of the manufacture of weapons.This paper firstly introduces the current situation and development tendency of the operational simulation technology at home and abroad，then it puts forward the integrated joint operational support system based on the cloud architecture of our country，the comprehensive is provised and the key technology，method and tools for the whole army are built effectively and evluated，to push our manufacture technology of weapons forward fast.
Key words: Test and Training Enabling Architecture（TENA），cloud platform，cloud-client，uniform data storage
中图分类号： TJ01
文献标识码： A
DOI： 10.3969/j.issn.1002-0640.2019.04.014
引用格式: 齐和平，丁玮，王学文，等.基于云架构的一体化联合训练仿真体系［J］.火力与指挥控制，2019，44（4）:69-73.
文章编号： 1002-0640（2019）04-0069-05
收稿日期： 2018-04-12
修回日期： 2018-05-30
作者简介： 齐和平（1964- ），男，山西永济人，研究员级高级工程师。研究方向：指控总体。
通信作者： 丁 玮（1988- ），女，硕士。研究方向：信息科学技术。
Citation format: QI H P，DING W，WANG X W，et al.Analysis and discussion about simulation system of integrated joint operational training based on cloud architecture［J］.Fire Control&Command Control，2019，44（4）:69-73.
标签：试验训练使能体系结构(TENA)论文; 云平台论文; 云-端论文; 统一数据存储论文; 北方自动控制技术研究所论文; 军事科学院系统工程研究所论文;