1.本技术涉及模拟指挥训练技术领域，尤其涉及一种模拟指挥训练仿真系统及训练方法。


背景技术：

2.模拟指挥训练是考验指挥能力、检验作战方案、预估作战效果(效能)、优化分析作战计划及装备配置的重要技术手段。现有技术中曾经出现过使用电子屏幕实战训练系统对野战军战士和特警战士进行训练的例子，由于使用这样的训练系统通常需要投入非常大的资金资源、并且其模拟实际的战斗环境效果并不是非常好。因此，有必要打造一种智能化、科学化、先进化的模拟训练平台，并以模拟仿真技术为载体，结合训练方式的多样性、经济性、安全性及可重复性等特点进行模拟训练，来解决实战化训练因组织难、实施难等因素无法开展训练的情况，同时也可以有效提高作战指挥教学水平、学员指挥能力以及分队协同能力。


技术实现要素：

3.本技术实施例通过提供一种模拟指挥训练仿真系统及训练方法，解决了现有技术中针对实战化训练难以组织和实施的问题，实现了多样性、经济性、安全性以及可重复性的模拟指挥仿真训练。
4.本发明实施例提供了一种模拟指挥训练仿真系统，包括仿真模型模块和仿真数据资源模块；
5.所述仿真模型模块能够对模拟指挥训练仿真系统中的作战环境、红蓝双方各类武器装备、红蓝双方兵力机动以及红蓝双方火力行动、效果和损耗进行仿真；
6.所述仿真数据资源模块用于为所述模拟指挥训练仿真系统的运行提供基础资源、提供支持演练全过程所需的作业条件及数据，并且能够保存和分析模拟训练过程所产生的数据；
7.指挥训练人员能够基于客户端应用平台来实现对所述仿真模型模块和所述仿真数据资源模块的功能实现。
8.更进一步地，所述仿真模型模块包括环境仿真模块、资源仿真模块和物理仿真模块；
9.所述环境仿真模块用于对战场环境进行仿真模拟和逼真显示；
10.所述资源仿真模块用于对战场环境中物理行动实体的仿真；
11.所述物理仿真模块用于实现战场环境中运动学、动力学和物理效应仿真。
12.更进一步地，所述环境仿真模块包括地理环境仿真、天气环境仿真以及音效环境仿真；
13.所述地理环境仿真用于对战场环境中所有的训练地域进行仿真和逼真显示；
14.所述天气环境仿真能够对模拟指挥训练仿真系统中战场环境的所有天气、气候以
及气象参数进行仿真呈现；
15.所述音效环境仿真用于对所述指挥训练仿真系统中战场环境中所产生的所有声源的音效进行仿真呈现；
16.所述地理环境仿真、所述天气环境仿真以及所述音效环境仿真之间可以进行相互叠加，共同完成不同环境的仿真构建。
17.更进一步地，所述资源仿真模块包括兵力模型、普通群众模型、武器装备模型、车辆模型以及工事障碍；
18.所述兵力模型能够分析地形拓扑结构，在复杂的地理环境中前进，并能够对在所述指挥训练仿真系统中遇到的其他实体模型作出正确的动态反应；
19.所述普通群众模型以及所述工事障碍根据训练方案进行设置；
20.所述武器装备模型、所述车辆模型与所述兵力模型相结合后，所述兵力模型能够操控所述武器装备模型和所述车辆模型模拟出执行动作行为仿真；
21.所述资源仿真模块包含的各个模型可以动态地与障碍物或其他实体保持距离，避免碰撞。
22.更进一步地，所述物理仿真模块包括弹药仿真、导弹发射轨迹仿真、射击仿真、瞄准仿真、锁定仿真、命中仿真、毁伤仿真和爆炸仿真的物理效应仿真。
23.更进一步地，所述仿真数据资源模块包括基础资源模块、数字地图模块、三维场景模块和三维模型模块；
24.所述数字地图模块、所述三维场景模块和所述三维模型模块之间互交，并用于构建可视化的立体作战环境的三维gis环境，以实现三维场景的浏览、渲染功能；
25.所述基础资源模块用于对所述指挥训练仿真系统的应用提供由外部向系统内录入的基础支撑数据。
26.更进一步地，所述基础支撑数据包括基础数据和训练数据；
27.所述基础数据包括武器装备数据、战场环境数据、作战目标、军事规则；
28.所述训练数据包括训练过程数据、训练结果数据、评估指标数据、考核标准数据。
29.更进一步地，模拟指挥训练仿真系统还包括服务器系统和计算机终端；
30.所述仿真模型模块和所述仿真数据资源模块部署于所述服务器系统内，所述服务器系统为所述仿真模型模块和所述仿真数据资源模块的运行提供算力支撑；
31.所述计算机终端安装有客户端应用平台，所述指挥训练人员通过所述客户端应用平台实现与所述模拟指挥训练仿真系统的人机交互。
32.一种模拟指挥训练方法，包括如下步骤：
33.在所述模拟指挥训练仿真系统中设置训练任务场景、任务难度和任务目标；
34.红蓝对抗双方根据训练任务进行兵力配置、装备配置以及战术安排；
35.调用所述仿真模型模块和所述仿真数据资源模块仿真战场红蓝对抗双方对抗过程的兵力态势、行动态势、对抗效果态势、工作状态和参数；
36.基于对抗过程，并依据相应的作战评估指标体系，获取仿真训练结果。
37.更进一步地，所述根据训练任务对红蓝对抗双方进行兵力配置、装备配置以及战术安排之前还包括：
38.向模拟指挥训练仿真系统中导入数字地图，并结合三维场景和三维模型建立作战
的立体环境的三维gis环境，以真实的三维地形和地物代替抽象的地图符号，实现三维场景的浏览、渲染，并支持多种方式组合的浏览互交功能。
39.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
40.本发明实施例提供的一种模拟指挥训练仿真系统及训练方法，通过仿真模型模块模拟各种训练任务场景，训练人员可以基于客户端应用平台实现对所述仿真模型模块和所述仿真数据资源模块的功能的实现，在模拟场景下进行兵力组织、战术安排、模拟对抗直到完成任务目标，通过仿真数据资源模块存储用于作战训练的所有数据，该仿真系统通过调用仿真模型模块数据和仿真数据资源模块，提供协同训练功能，基于交战过程生成仿真统计结果，依据设定的作战评估指标体系，综合分析作战进程中各要素之间的相互关系，为作战指挥和行动协同评估验证提供依据。通过采用本发明的模拟指挥训练仿真系统及训练方法，有效解决了现有技术中针对实战化训练难以组织和实施的问题，实现了多样性、经济性、安全性以及可重复性的模拟指挥仿真训练。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本技术实施例提供的模拟指挥训练仿真系统结构框图；
43.图2为本技术实施例提供的仿真模型模块结构框图；
44.图3为本技术实施例提供的环境仿真模块结构框图；
45.图4为本技术实施例提供的仿真数据资源模块结构框图；
46.图5为本技术实施例提供的基础资源模块结构框图；
47.图6为本技术实施例提供的基础数据结构框图；
48.图7为本技术实施例提供的训练数据结构框图。
49.图标：1、服务器系统；11、仿真模型模块；111、环境仿真模块；1111、地理环境仿真；1112、天气环境仿真；1113、音效环境仿真；112、资源仿真模块；113、物理仿真模块；12、仿真数据资源模块；121、基础资源模块；1211、基础数据；12111、武器装备数据；12112、战场环境数据；12113、作战目标； 12114、军事规则；1212、训练数据；12121、训练过程数据；12122、训练结果数据；12123、评估指标数据；12124、考核标准数据；122、数字地图模块；123、三维场景模块；124、三维模型模块；2、计算机终端；21、客户端应用平台。
具体实施方式
50.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.如图1所示，本发明实施例提供的一种模拟指挥训练仿真系统，包括仿真模型模块11和仿真数据资源模块12；仿真模型模块11能够对模拟指挥训练仿真系统中的作战环境、
红蓝双方各类武器装备、红蓝双方兵力机动以及红蓝双方火力行动、效果和损耗进行仿真；仿真数据资源模块12用于为模拟指挥训练仿真系统的运行提供基础资源、提供支持演练全过程所需的作业条件及数据，并且能够保存和分析模拟训练过程所产生的数据；指挥训练人员能够基于客户端应用平台21来实现对仿真模型模块11和仿真数据资源模块12的功能实现。
52.具体的，本发明实施例提供的一种模拟指挥训练仿真系统，通过仿真模型模块11模拟各种训练任务场景，训练人员可以基于客户端应用平台21实现对仿真模型模块11和仿真数据资源模块12的功能的实现，在模拟场景下进行兵力组织、战术安排、模拟对抗直到完成任务目标，通过仿真数据资源模块12 存储用于作战训练的所有数据，该仿真系统通过调用仿真模型模块11数据和仿真数据资源模块12，提供协同训练功能，基于交战过程生成仿真统计结果，依据设定的作战评估指标体系，综合分析作战进程中各要素之间的相互关系，为作战指挥和行动协同评估验证提供依据。通过采用本发明的模拟指挥训练仿真系统及训练方法，有效解决了现有技术中针对实战化训练难以组织和实施的问题，实现了多样性、经济性、安全性以及可重复性的模拟指挥仿真训练。
53.如图2所示，仿真模型模块11包括环境仿真模块111、资源仿真模块112 和物理仿真模块113；环境仿真模块111用于对战场环境进行仿真模拟和逼真显示；资源仿真模块112用于对战场环境中物理行动实体的仿真；物理仿真模块113用于实现战场环境中运动学、动力学和物理效应仿真。
54.本实施例中，仿真模型模块11包括环境仿真模块111、资源仿真模块112 和物理仿真模块113，通过环境仿真模块111、资源仿真模块112和物理仿真模块113真实呈现训练场景，并通过服务器为整个系统的正常运行提供算力支撑，以保证各仿真模型模块11能够完成各种模型的运算和处理。
55.参考图3，具体的，环境仿真模块111包括地理环境仿真1111、天气环境仿真1112以及音效环境仿真1113；地理环境仿真1111用于对战场环境中所有的训练地域进行仿真和逼真显示，具体的，训练地域包括地貌、地形、道路、植被、水系、堑壕、掩体、人工障碍和建筑。
56.天气环境仿真1112能够对模拟指挥训练仿真系统中战场环境的所有天气、气候以及气象参数进行仿真呈现。
57.音效环境仿真1113用于对指挥训练仿真系统中战场环境中所产生的所有声源的音效进行仿真呈现，具体的，战场环境中所产生的声源包括发动机噪声、报警器声、开火声音、爆炸声音、履带运动噪声、下雨声音以及风的声音。
58.地理环境仿真1111、天气环境仿真1112以及音效环境仿真1113之间可以进行相互叠加，共同完成不同环境的仿真构建。
59.在实际应用当中，各环境仿真模块111之间可以进行相互叠加，共同完成不同环境的仿真构建；地理环境仿真1111主要对训练环境的地形、道路、水系、建筑等要素进行高精度的仿真和显示，具体可以包括地形的地质、植被、河流、湖泊、桥梁、坝体等地形地貌和堑壕、掩体、居民地和人工障碍物等设施；天气环境仿真1112能够对模拟环境的风、雨、雪、雾、能见度、温湿度、白昼、黑夜等天气气候参数进行仿真呈现，能够模拟处置过程中的气象条件及其变化过程；音效环境仿真1113能够仿真的战场声源包括发动机噪声、报警器声、开火声音、爆炸声音、履带运动噪声、下雨声音、风的声音等。通过上述仿真，可以真实地呈现出
战场训练的各种环境特征，使得模拟的场景更加贴近于现实，此外还可以提高训练方式的多样性、安全性以及可重复性。
60.作为本实施例的进一步改进，资源仿真模块112包括兵力模型、普通群众模型、武器装备模型、车辆模型以及工事障碍；兵力模型能够分析地形拓扑结构，在复杂的地理环境中前进，并能够对在指挥训练仿真系统中遇到的其他实体模型作出正确的动态反应；普通群众模型以及工事障碍根据训练方案进行设置；武器装备模型、车辆模型与兵力模型相结合后，兵力模型能够操控武器装备模型和车辆模型模拟出执行动作行为仿真；资源仿真模块包含的各个模型可以动态地与障碍物或其他实体保持距离，避免碰撞。
61.在实际应用当中，兵力模型能够自主分析地形拓扑结构，并能够在复杂的地理环境中前进，动态地与障碍物或其他实体保持距离，避免碰撞，可以根据遇到的实体结构作出正确的反映，例如，遇到建筑可以从建筑的门进入其内部、可以上下楼等；也可以根据指令作出相应的战术动作。
62.还可以将虚拟兵力模型与车辆模型、武器装备等模型相结合，可以实现红蓝双方对抗、决策、执行等虚拟兵力的行为模型，以模拟出战斗的基本动作、战术行动、战斗指挥等层次行为模型体系，进而实现虚拟兵力的战斗行为仿真。此外，通过设置车辆模型、武器装备模型、工事障碍等，还可以实现虚拟兵力作战、行动、上下车、卧倒、匍匐前进、隐蔽、射击等各类战术动作以及搜索目标过程的仿真。
63.作为本实施例的进一步改进，物理仿真模块113包括弹药仿真、导弹发射轨迹仿真、射击仿真、瞄准仿真、锁定仿真、命中仿真、毁伤仿真和爆炸仿真的物理效应仿真。
64.具体的，物理仿真模块113主要是用于实现运动学、动力学和物理效应仿真。具体包括弹药的仿真、导弹发射轨迹仿真、射击、瞄准、锁定、命中、毁伤和爆炸等物理效应仿真。物理仿真模块113可以模拟仿真武器对目标射击、命中与毁伤所产生的的物理现象，实现武器开火、爆炸、对目标毁伤的效果仿真。
65.结合图4所示，仿真数据资源模块12包括基础资源模块121、数字地图模块122、三维场景模块123和三维模型模块124；数字地图模块122、三维场景模块123和三维模型模块124之间互交，并用于构建可视化的立体作战环境的三维gis环境，以实现三维场景的浏览、渲染功能；基础资源模块121用于对指挥训练仿真系统的应用提供由外部向系统内录入的基础支撑数据。
66.在实际应用当中，将数字地图模块122导入模拟指挥训练仿真系统中，通过导入的数字地图，再在数字地图的基础上利用三维场景模块123和三维模型模块124建立作战环境的三维gis环境，为整个训练系统提供三维可视化功能，以真实的三维地形、地物来代替抽象的地图符号，进而实现三维场景的浏览、渲染等功能，并且该形成的三维gis环境还支持多种方式组合的浏览交互功能。
67.结合图5-图7所示，基础支撑数据包括基础数据1211和训练数据1212；基础数据1211包括武器装备数据12111、战场环境数据12112、作战目标12113、军事规则12114；训练数据1212包括训练过程数据12121、训练结果数据 12122、评估指标数据12123、考核标准数据12124。
68.本实施例中，基础资源模块121具体包括基础数据1211和训练数据1212，其中，基础数据1211又包括武器装备数据12111、战场环境数据12112、作战目标12113、军事规则
12114等，训练数据1212又包括训练过程数据12121、训练结果数据12122、评估指标数据12123、考核标准数据12124等，在实际应用当中，将基础数据1211与训练数据1212进行结合，并结合数字地图、三维场景和三维模型等数据，共同构建一个立体的作战环境的三维gis环境，能够基于交战过程生成仿真统计结果，并依据设定的作战评估指标体系，综合分析作战进程中各要素之间的相互关系，为作战指挥和行动协同评估验证提供依据。
69.本系统还包括服务器系统1和计算机终端2；仿真模型模块11和仿真数据资源模块12部署于服务器系统1内，服务器系统1为仿真模型模块11和仿真数据资源模块12的运行提供算力支撑；计算机终端2安装有客户端应用平台21，指挥训练人员通过客户端应用平台21实现与模拟指挥训练仿真系统的人机交互。
70.通过服务器系统1为系统中的仿真模型模块11和仿真数据资源模块12 的运行提供算力支撑，保证系统在应用过程中的稳定性能以及实际操作应用性能。基于安装在计算机终端2的客户端应用平台21，可以实现红蓝对抗双方与本系统的人机交互。
71.此外，本实施例的系统还包括显示设备、耳机、麦克风以及视频监控设备。具体的，红蓝双方的指挥训练人员可以借助显示设备、耳机、麦克风以及视频监控设备等硬件设备更加快速的进入模拟训练仿真系统中进行模拟训练，解决了实战化训练因组织困难、实施难等因素无法开展训练的情况，有效提高了作战指挥教训水平、学员指挥能力以及分队协同的能力。
72.以上实施例中的模拟指挥训练仿真系统，主要围绕指挥训练、武器装备、作战行动、应急救援行动进行模拟仿真，能够实现对作战环境、各类武器装备、对抗双方兵力机动以及对抗训练双方火力行动、效果和损耗进行仿真。
73.一种模拟指挥训练方法，包括如下步骤：
74.在模拟指挥训练仿真系统中设置训练任务场景、任务难度和任务目标。
75.具体的，在客户端应用平台21上可以设置训练任务场景、任务难度、任务目标和相关条件，红蓝双方作训人员根据相关任务安排进行兵力配置、装备配置、战术安排。同时结合数字地图，利用三维场景和三维模型建立作战环境的三维gis环境，采用直观形象的手段显示战场红蓝双方的兵力态势、行动态势、对抗效果态势，工作状态和参数等。
76.红蓝对抗双方根据训练任务进行兵力配置、装备配置以及战术安排。
77.红蓝对抗双方根据训练任务对资源仿真模块112(兵力模型、车辆模型、武器装备模型等)进行兵力配置、装备配置以及战术安排，然后红蓝对抗双方再在该系统上进行模拟训练。
78.调用仿真模型模块11和仿真数据资源模块12仿真战场红蓝对抗双方对抗过程的兵力态势、行动态势、对抗效果态势、工作状态和参数。
79.红蓝双方的指挥训练人员以模拟仿真技术为载体，即通过操作仿真模型模块11以及调用仿真数据资源模块12的模型仿真资源，以协同训练功能，实现兵力配置、装备配置以及战术安排，然后模拟对抗直到完成任务目标。
80.基于交战过程，并依据相应的作战评估指标体系，获取仿真训练结果。
81.最后，基于红蓝双方交战过程生成仿真统计结果，并依据设定的作战评估指标体系，综合分析作战进程中各要素之间的相互关系，获取战场红蓝双方的兵力态势、行动态势、对抗效果态势、工作状态和参数，为作战指挥和行动协同评估验证提供依据。
82.更进一步地，根据训练任务对红蓝对抗双方进行兵力配置、装备配置以及战术安排之前还包括：向模拟指挥训练仿真系统中导入数字地图，并结合三维场景和三维模型建立作战的立体环境的三维gis环境，以真实的三维地形和地物代替抽象的地图符号，实现三维场景的浏览、渲染，并支持多种方式组合的浏览互交功能。
83.在兵力配置、装备配置以及战术安排之前，向服务器系统1中导入数字地图，利用三维场景和三维模型建立作战环境的三维gis环境，以提供三维可视化功能，以真实的三维地形、地物代替抽象的地图符号实现三维场景的浏览、渲染等功能，并且支持多种方式组合的浏览交互功能。
84.上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(英文：random accessmemory；简称：ram)、只读存储器(英文：read-only memory；简称：rom)、缓存 (英文：cache)、硬盘(英文：hard disk drive；简称：hdd)或者存储卡(英文： memory card)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。
85.虽然本技术提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。本实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时,可以按照本实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
86.上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然,也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。
87.本技术中所述的方法、装置或模块可以以计算机可读程序代码方式实现控制器按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(英文：application specificintegrated circuit；简称：asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：arc 625d、atmel at91sam、microchip pic18f26k20以及silicone labs c8051f320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
88.本技术所述装置中的部分模块可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等。也可以在分布式计算环境中实践本技术，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
89.通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术可
借助软件加必需的硬件的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
90.本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。本技术的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、移动通信终端、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程的电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
91.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术技术方案的范围。