实兵实装训练在虚实结合浪潮下仍将发挥核心作用

支持LVC功能的SLATE。

物理域和数字域网关示意图。

LVC的分类对比。

LVC训练越中心的保真度越高。

JLVC架构2010版。

今年7月19日到8月6日举行的“红旗21-3”军演，F-35第一次以专业假想敌部队的身份在高端训练期间执行了任务，虽然F-35在之前的“红旗”军演中被用来扮演假想敌，但它们之前从未加入侵略者中队并配备“全职”飞行员。模仿潜在敌人实施隐身威胁已经成为“红旗”系列的重要部分，事实上，除了假想敌中队的F-35外，“红旗21-3”还包括F-22、F-117作为隐身威胁的另一部分。这次演习的范围更是涉及15个不同的中队和来自美国各地的2200多名人员。

近些年，美军一方面宣传“实况-虚拟-构造仿真”（LVC）技术取得的成就，如其空军研究实验室（AFRL）安全LVC高级训练环境（SLATE）高级技术演示在2018年已经在F-15、F-16、F/ A-18完成演示验证，技术成熟度达到7级；另一方面也在加强在实装训练方面的投入，除了增加五代机假想敌外，对训练承包商的合同授予也呈现上升趋势。综合上述动向，本篇简要谈谈LVC技术和实兵实装训练的关系。

对“LVC”的初步认识

1、基本定义LVC从字面上看是一种仿真分类方法，用于对建模和仿真进行分类描述。

实况环境：真人操作真实装备的模拟。

虚拟环境：真人操作模拟系统的模拟。

构造环境：用于增强实况/虚拟场景开发的计算机生成力（CGF）。

实况环境成本相对较高，需要大量人力物力，且几乎不可复用，但保真度最高。虚拟环境成本相对中等，并支持部分重复使用。构造环境成本相对较低，重复使用率高，但保真度最低。

LVC集成是三种环境的排列组合，从中选取不少于1种环境，通过适当的网络协议标准（也称体系结构）将不同的环境连接起来组合使用。

2、集成架构LVC集成体系结构（LVC-IA）是人员、硬件和软件、网络、数据库和用户界面等完成集成后的总和，通过通用协议、规范、标准和接口实现互操作性，使作战人员能够将三个不同的环境结合起来，以提高场景真实性。十多年来，美国防部建模与仿真的最终目标是创建LVC-IA，以快速组装模型和实施仿真。LVC-IA将建模与仿真技术与使用仿真获得信息的人员联系起来，本质上是一种顶层体系。

也可以将LVC-IA想象成是一种采用开放式架构的“魔方轴”，轴承就像以网络为中心的链接，可以收集、检索和交换实况环境、虚拟环境、构造环境之间以及联合或军种指挥系统之间的数据。在“魔方轴”使用过程中，根据任务需要选取所需资源进行组合和调配，也要兼顾好各种利益相关者相互冲突的需求。

3、主要应用在航空领域，LVC应用主要包括两个领域，一是作战训练，二是试验测试、鉴定。本篇重点讨论LVC在训练领域的作用，LVC利用虚拟和构造环境的集成，增强实时环境的场景复杂性，不仅有助于演习演训，还在制定条令和战术、制定作战计划和评估作战情况等方面发挥作用。训练对象包括空勤、战勤、地勤和指挥员、作战参谋等。

可以看出，当LVC这个词与“训练”组合后，它就从一个对仿真的分类法变成了表示使用虚拟和建构造环境的修饰词，表示三个环境的集成交互。LVC训练下，实况环境（L）是始终存在的，实时环境和VC环境之间具有双向、安全的交互。在实况环境的情况下，LVC和LC不存在。例如大规模的模拟器联网训练，美军称分布式任务操作（DMO），不适用LVC的范畴。

LVC训练在逐步完善

1、如何“Joint”开展虚实结合的体系化联合训练，是一项复杂的系统工程。由于历史原因，各军种相对独立，基本已形成具有各军种特色的训练环境。为了开展联合训练，对已有各训练系统、指控系统的集成应用成为了必须攻克的难题，现有系统的重复利用相比全新研制要难得多。军方顶层采办机关对跨部门的组织协作有一定的优势，同时了解军工集团和军事需求，能有利于统筹全局，另外也拥有对数据和底层基础设施的所有权和控制权，避免让总承包商或技术总体单位有过大影响力。为了便于集成，一种比较可行的办法是由军方顶层采办机关牵头抓总，选取较为领先军种的训练环境，进行适应性改进，提升开放性和交互性。军方顶层采办机关的主要作用：

（1）制定顶层标准规范

开放式架构允许在不同的网络和专用设备上快速分布训练场景。按照国外经验，美国防部牵头研究JLVC，各军种参照此标准规范开发、改进适用于各军种的专用系统。目前，LVC资产通过松散定义的协议、多种类型的协议转换器以及分布式消息传递工具进行集成，其中大多数要么定义不明确，需要一定技术门槛才能使用。通过顶层抓总，使用可扩展的软件架构支LVC协议的快速开发和集成，减少用于支持联合训练的协议转换的数量和种类，提升整个体系中服务、数据、基础架构的重复使用和用户体验。

顶层抓总已经在军兵种日常训练中发挥了作用。例如，美航空兵部队使用的空战训练吊舱的研发和使用模式就是典型代表。美空军有约875个现役的P5空战训练吊舱，提供高保真度、时间、空间和位置（TSP）数据，并收集和处理飞行中的数据，为参与飞行的机组人员执行实时武器模拟。其外形按照AIM-9格斗弹设计，使用通用挂架接口，在美国海军的飞机上稍作调整后，大约550个类似吊舱已交付给美国海军，称为战术作战训练系统增量I。该产品的出口型允许来自美国和15个盟国和友好国家的飞行员联合实战训练。

（2）指导修订现有架构实际上，军方顶层采办机关既没有充足预算也没有充足时间从头开始构建解决方案。按照美军的发展经验，开展联合的开放式架构多使用开放式的API和模块化结构，军方可以充分复用已经创建的系统，根据需要从不同供应商那里引入新技术来满足任务变化需要。在现有的体系架构中：CTIA、DIS、HLA、ALSP和TENA，一些体系架构处于早期并在不断增长的使用中（例如CTIA、TENA），而其他体系架构的用户基数有所减少（例如ALSP）。每种体系架构都在满足各自领域内所需的能力水平。按照顶层标准规范，修订发现有体系架构，使团队能够快速将新功能、应用程序和更新推送到联合仿真中。

（3）促进当下互联互通不同协议之间有限的互操作性为LVC仿真的集成带来了重大且不必要的障碍。目前，基于DIS、HLA、TENA和CTIA的联邦本身并不具有内在的互操作性。当仿真依赖于不同的体系架构时，必须采取额外的步骤来确保所有应用程序之间的有效通信。这些附加步骤通常涉及在各种体系结构之间使用网关或网桥，可能会增加风险、复杂性、成本、准备时间。军方顶层采办机关根据任务要求，扩展和修订应用程序以及部分创建新应用程序，实现服务和组件的“即插即用”部署，解决跨不同协议的交互问题。

（4）保障环境数据安全在当今的多域战环境中，部队越来越多地在不同地点、任务之间进行协同训练，安全比以往任何时候都更加重要。保密工作谁主管，谁负责，尤其是这种大规模联合仿真的场景下，数据交互复杂、频繁。开放式架构促进了更灵活、更强大的数据收集和分析，以及将这些知识快速整合在一起的能力，但是也会被更轻松地监控使用中的系统，所以需要在整个硬件、网络和应用层中嵌入安全方法，以实现持续更新和持续监控。

2、ACMI短期内仍是核心“实战”与“实战化”，虽然只有一字之差，但训练要想达到紧贴使命任务的要求，并在模拟战场环境设计出紧贴实战训练课目，还有很多路要走。所有作战部队都要进行实战训练，定期参加部队演习，以保持战备状态。实战训练领域不断成熟，训练技术正越来越多地融入到实况环境和训练任务中，为军方提供更逼真、更严格和更相关的培训。

开展LVC技术研究主要有两个目标，一是能开展更高端的训练，二是让高端训练容易获得。

在实战之前，实战训练能力将始终是保持战备状态的一个关键组成部分。如今，世界强国已经列装以第五代战斗机为代表的先进装备，其作战能力大大超过了现有训练靶场的能力范围，仅仅在实况环境中完成全部训练内容是很困难的。此外，因为每支部队都有不同的部署地点，不同的训练计划和不同的优先事项上，需要完成不同的任务，所以也需要一种不需要在实况环境下集中训练的技术手段。

一定比例的虚拟和构造仿真继续被定期地融入到实战训练计划中，将传统实战训练进一步向合成环境转移，并提供不断提高的任务保真度和训练收益。但是，当从各种实况、虚拟和构造元素或具有各种网络协议的模拟集成创建任务时，联合仿真变得更加困难。LVC技术的发展一是要解决建模仿真领域的问题，包括设计一套在电磁环境中低延迟、高效率的模型交互体系、基于物理模型的数字化保真度问题以及多分辨率建模等。二是要设计一套适合实虚结合的多实体交互网络。

目前，在实况环境下的实兵实装训练在技术层面是比较容易实现的，部分是射频仿真、红外特征、制导信息可由实装直接产生。所以短时期内，基于ACMI的实装训练仍然是核心。

LVC训练的探索使用

目前，军事强国以着手创建虚拟培训环境，并加强虚拟训练及其可行性，以提高作战人员的战备状态、杀伤力和生存能力。虽然采用LVC训练能更快适应威胁的演变，变得更加复杂，但没有人仅仅通过在数字环境中训练就能有效地赢得战争。虽然数字环境降低了训练成本，并且作为执行敏感或复杂任务的主要训练手段，但人员必须在实况训练中获得生理和心理上的全面刺激，这是在数字环境中无法复制的。

1、美国海军探索LVC分段使用以美国海军分段使用LVC训练为例进行说明。美国海军“优化舰队反应计划”（OFRP）进行训练调整。“优化舰队反应计划”实施目的是提高海军部署的计划性、增加海军战备和训练计划的可行性，其整体目标是减少海军舰船出海时间，将舰队在港时间占整个训练周期时间的比例由49%增加至68%。近几年，美航母超负荷运行，海军保障能力不足导致舰队难以满足任务需求。在OFRP中，海军采用了三个阶段的分类法：（1）基本阶段、（2）高级阶段、（3）综合阶段。

（1）基本阶段在基本阶段的目标是将一支部队训练成能够掌握其所有配发装备、系统的团队。在这一阶段，部队主要在各自的系统上进行培训，包括实时和虚拟系统。

（2）高级阶段在高级阶段，部队在执行任务前通过实战靶场在模拟环境中进行任务预演来训练高级战术，在实战靶场上使用一些构造仿真来进一步测试训练对象。

（3）综合阶段在综合或最终阶段的训练利用综合生成的事件，这些事件会给操作员带来压力，并确保在随后的现场训练得到优化。在整个综合阶段，实战和合成事件的结合增加了复杂性，部队将达到可部署的战备条件。在此阶段，现场活动大量增加了虚拟和构造实体，是真正复杂的LVC训练。

2、以色列空军提升LVC比例另一个使用仿真训练较为成熟的国家是以色列。以色列空军位于强大威胁的包围之中，在训练过程中实战不断，其仿真训练比例已从2010年的15%增加到2021年的25%，并计划到2025年达到40%，同时将仿真训练重点从基本（技能）转移到战术训练。以色列是较早使用嵌入式作战飞机训练系统的国家之一，可为战斗机飞行员提供针对模拟对手（构造威胁）的实装训练任务。构造威胁真实地显示在实装飞机传感器上。飞行员可以开展单机

训练或作为多机配置的编队级训练。

小结

今天，技术正在推动我们从以动力学和硬件为中心的战斗转向以信息和软件为中心的战斗，这是一个巨大的转变。为了适应这种转变，我们的训练更加需要进入高保真、低延迟的合成环境。为了寻找更多的机会让部队在更复杂、更逼真的事件和场景中获得沉浸感，还有很多仿真技术和体制机制要突破，短期内以实兵实装为核心的LVC训练仍是主要手段。空军以四大品牌为实战化训练抓手，已经为部队搭建提升战备能力的平台。“红剑”体系对抗把各机种融在一起，并模拟第三方势力介入，锻炼部队融入作战体系的能力，指挥员作战筹划水平得到历练提升。自由空战从单机对抗到二对二对抗，从同型机对抗到异型机对抗，规则制订更加强调协同制胜。未来，当仿真训练比例被更多纳入部队训练计划时，可以提高在驻地训练演习中的技能熟练程度，从而使部队在更宝贵的实弹射击和联合训练机会中获得最大的投资回报。（转自：中国航空新闻网）

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