部队核应急仿真模拟训练系统开发有关工作探讨

袁 伟，王 刚，李 藐，李 霄，陈显波

(1.中国人民解放军96901部队23分队，北京 100094；
2.火箭军士官学校，山东 青州 262550)

核应急是一项组织复杂、专业性强的系统工程,其主要任务是为了消除和降低放射性污染对人员、装备、环境的危害；
核应急行动在“看不见”的放射性污染和“想不到”的各种复杂环境中，战场特殊；
核应急既需要“第一时间、第一现场”快速反应，也需要后方力量通力支援，是典型的“逐级响应、逐级处置、联合应急”，行动方式特殊。这些特殊性，是核应急行动与其他军事行动最大的区别，也是核应急的内在属性和客观要求，决定了核应急的基本方法和行动策略[1]。

为了更好地通过训练手段提高部队核应急能力，必须把握核事故应急的规律和特点。当前，核应急训练在技术层面临的主要困难是缺乏环境构设和模拟训练的手段。训练环境缺乏真实感官场景，训练效果缺乏量化评判指标，训练质量缺乏考核检验标准，这些问题都是困扰核应急实战化训练深入开展的瓶颈。

前期，通过研究探索认为构建核事故模拟环境和核应急虚拟训练平台，开发核应急仿真模拟训练系统，是解决上述问题的有效方法。本文重点围绕核应急仿真模拟训练系统应解决的问题、应达到的目标、应具备的功能等方面，进行了初步论证和探讨，为系统的后续建设和实际应用提供技术支撑。

从部队核应急训练的实际出发，研究核应急训练的特点规律，理清系统建设的基本思路，是核应急仿真模拟训练系统开发的逻辑起点。

核应急仿真模拟训练系统开发应坚持“遵循训练大纲，解决训练难题”的根本要求，立足解决部队核事故应急训练中存在的“场景无印象、危害无感知、监测无数据、指挥无脉络、防与不防无差别、消与不消无差异”等实际问题，以“提供现实中无法提供的环境，开展现实中无法开展的训练”为出发点，坚持“训练牵引，技术集成，系统设计，逐步推进”的开发思路，构建“危害场景数据化、训练功能模块化、仿真推演平台化”的集场景生成、模拟操作、指挥训练、流程推演、导调控制和考核评估等功能为一体的“核应急仿真模拟训练系统”，为部队核应急训练“训实、训真、训全”提供重要支撑[2]。

2.1 训练牵引

按照部队各级核应急力量担负的使命任务，对照军事训练大纲中规范的核应急训练内容，确定适用于核事故应急共同基础训练、分队应用训练、指挥筹划训练和综合演练的模拟训练功能模块，构建核应急仿真模拟训练系统的基本架构。

这是仿真模拟训练系统开发需要解决的首要问题。

2.2 技术集成

紧跟目前军事仿真模拟训练研究领域的最新成果，综合运用毁伤估算、数学建模、模拟仿真、数据融合、捕捉定位等技术，实现模拟训练与真实训练的高度贴合，确实解决核应急训练的难题，保证系统具有智能优化、功能拓展的技术先进性。

2.3 系统设计

部队各级核应急力量响应机制决定了核应急力量构成多元，行动样式多样，训练差异较大，组织实施困难。唯有系统设计、一体筹划，才能实现异构系统的有效融合，满足不同训练对象的个性需要，保持不同阶段开发成果的数据模式和平台一致，保证模块兼容互通。

2.4 逐步推进

在部队核事故应急指挥体制重构、应急力量重组、装备体系重建的背景之下，核应急仿真模拟系统建设应在系统设计的基础上走“瞄准急需、逐步开发”的路子，应经过由易到难、由分到合的发展阶段，实现模块功能逐步融合，系统结构逐步优化。

3.1 典型核事故场景仿真模拟

重点实现以下几个方面目标：一是实现典型核事故景象模拟，展现对人员、武器装备、阵地和自然环境的危害效果，解决危害可感知的问题；
二是基于危害估算和三维地形分析的放射性污染扩散模型，使用该模型能够进行危害推演和数据分析；
三是实物模拟与虚拟仿真结合、前台操作与后台控制互动，构建核事故应急装备操作训练平台，实现虚拟场景与装备操作联动，作为其他训练的输入条件，解决操作无数据的难题。图1为军用装备爆炸核事故的场景模拟。

图1 军用装备爆炸核事故的场景模拟

3.2 核应急装备模拟操作

核事故应急装备操作训练数字化场景，实现虚拟场景与核事故应急装备模拟操作虚实嵌入和叠加，人员可使用该系统进行辐射侦测、应急灭火、污染压制、武器回收、人员洗消、污染消除、废物处理和辐射评估，以及辐射防护等装备的虚拟操作训练，并检验受训人员对操作使用方法的熟练掌握程度，并为核事故应急行动训练提供数据支撑。图2为爆炸核事故核应急装备模拟操作。

图2 爆炸核事故核应急装备模拟操作

3.3 “第一时间、第一现场”核应急模拟训练

根据目前部队武器配套型号，开发典型装备核事故危害模拟程序。主要型号武器作战单元指挥员可使用该程序开展分队核事故应急指挥虚拟训练，检验指挥员现场组织指挥能力；
采取虚拟危害场景与实际防护动作叠加，通过追溯、回放、对比等技术手段，分析处置预案和处置行动的合理性，引导指挥员掌握科学的处置方法、分队采取合理的应急行动。

3.4 后方支援力量核应急模拟训练

适用于后方支援力量的核事故应急指挥筹划模拟训练。指挥员可使用该系统进行估算分析、战术标绘、态势分析等指挥技能模拟训练；
可按照处置流程或导调提示进行指挥交接、力量重组、处置筹划、信息流转、特情处置、应急终止和后期处理等行动的模拟指挥训练。

3.5 多级核应急力量综合演练

通过二维、三维交互的实时核事故态势，达成异构系统数据互联、互通和互操作。通过开发基于多级应急响应机制信息传输规则的数据处理协议，实现数据采集和远程传输，满足部队各级核应急力量基于同一平台的一体化核事故应急联动训练，形成基于技术、行动和逻辑规则的聚合态势，检验核事故应急行动内容的可行性和有效性，评估行动方案实施效果，并具备复盘、考核和学习功能[3]。

核应急仿真模拟训练系统采用基于统一数据平台的模块训练体系架构，通过行动规则结合数据传输和通信协议，实现各个子系统分布交互。各个子系统既相互支持，也可独立运行，以适应不同训练对象的训练需求。

4.1 系统组成

根据部队核应急响应机制、指挥体制、力量编成和装备现状，核应急仿真模拟训练系统由典型核事故场景模拟、核应急装备模拟操作、旅团核应急指挥训练、各级应急响应流程联动推演、导调控制和评估等五个功能子系统，以及基础数据和仿真资源库组成。图3为核应急仿真模拟训练系统框架。

图3 核应急仿真模拟训练系统框架

4.2 系统内部结构

核应急仿真模拟训练系统依托基础数据和仿真资源库，采取分布交互的方式，通过人工与智能相结合的方法，生成虚拟环境和训练数据，引导部队训练。同时，采集部队处置行动数据，通过数据融合生成聚合态势，达到多级联动训练和考核评估的目的。图4为核应急仿真模拟训练系统内部结构。

图4 核应急仿真模拟训练系统内部结构

5.1 典型核事故场景模拟子系统

该子系统由实景模拟和虚拟仿真VR演示两部分组成，主要帮助受训人员认识各种危害的形式、分布和变化规律，为指挥和技能训练提供输入条件和交互信息，支持后续开展的各项训练。实景模拟和VR技术仿真再现核事故的外观景象和危害效应，让官兵形象逼真地体验大面积放射性泄漏、核材料化学爆炸等不同类型、不同等级核事故的主要特征和危害后果。配置在旅团专业训练教室和上级训练管理机构，用于武器装备常识、辐射防护、放射医学、核应急基础理论学习和基本技能训练。

5.2 核应急装备模拟操作子系统

该子系统主要功能如下：一是采取VR模拟和传感技术，提供应急防护训练场景，通过记录人员在虚拟场景中的防护动作，检验个人防护气密性、阵地防护时效性、处置行动的合理性；
二是采取VR交互和捕捉定位技术，结合模拟训练器材，通过数字化场景与装备模拟操作的虚拟嵌入和叠加，实现辐射侦测、部件回收、污染压制、洗消去污、废物处理等多类装备的模拟训练[4]；
三是采用电磁信号模拟和数据传输技术，通过控制终端设置监测数据，使用模拟侦测器材(如等效器)完成操作技术流程、显示计数或报警，达到辐射侦测装备模拟训练目的。该子系统适用于各部队，用于专职、兼职人员核事故应急装备模拟操作训练。

5.3 旅团核应急指挥训练子系统

该子系统主要功能如下：一是在场景模拟子系统提供数据的基础上，按照标准格式自动生成导调文书，引导指挥员进行危害估算、要图标绘、文书拟制等技能训练；
二是通过三维地图显示景象、提供数据或导调文书，作为指挥员和关键岗位人员桌面推演和编组训练的输入条件，引导分队指挥员进行情况判断并进行“第一时间，第一现场”处置训练，引导旅团指挥员依案进行指挥编组、力量编成、信息流转和应急保障等方面训练；
三是能够记录训练数据、回收作业文书，通过人工交互的方式，实现考核评估、复盘检讨和方案优化，检验训练效果。该子系统可配发旅团各级指挥训练场所，用于指挥人员开展核应急策划训练[5]。

5.4 各级应急响应流程联动推演子系统

该子系统主要功能如下：一是构建基于地理信息、天候气象、武器效应等多维动态的虚拟核事故环境，能够为核应急指挥与行动提供虚拟场景和数据交互，实现指挥、行动与操作的一体互动，数字环境能对指挥员的处置或者分队行动做出反馈响应，实现人与虚拟环境的互动融合，通过人机互动，帮助指挥员开展核应急指挥训练；
二是通过模拟指挥平台和通信链路，构建核应急处置指挥链、信息链，能够进行训练数据采集和远程数据传输，实现异构系统数据交互，为开展多级联动训练提供平台支撑；
三是基于技术、行动和逻辑规则的聚合态势，检验应急预案和处置决心，以及部队行动的可行性和有效性。该子系统可配置各级指挥机构，用于指挥员和指挥机关流程推演和核应急指挥联动训练[6]。

5.5 导调控制和评估子系统

该子系统由设置导调、监控干预、态势显示、考核评估和复盘分析等五个模块组成。主要功能如下：一是采取计划导调与随机导调相结合的方法，使用流程引导与干预控制，应用文书、语音、图片、视频等手段设置训练输入条件，对处置和行动结果做出响应，实现训练的导调控制：二是能够按照“能力牵引—训练问题—训练内容—训练标准”的基本思路，确定训练内容并生成必要的训练条件，通过改变场地环境、改变对抗状态、调整应急力量，帮助指挥员训真、训实、训活；
三是能够记录训练过程和关键数据，对决心方案或处置行动考核评估；
四是具有良好的开放性，能够不断丰富训练想定、优化系统配置，从而增强系统的适用性、适应性、灵活性，延长系统生命周期，拓宽系统的适用范围[7]。

本文围绕笔者前期参与的部队核应急处置技术工作，详细介绍了核应急仿真模拟训练系统开发的主体思路、基本考虑、主要目标、总体结构，探讨了典型核事故场景模拟、核应急装备模拟操作等多个分系统的功能设计构想。区别于其他的模拟系统，核应急仿真模拟训练系统是集场景构设、装备操作、流程推演、多级联动于一体的综合性训练系统，运用技术多、信息化要求高、开发难度大，后续将结合部队任务和专项演练进一步开展理论分析和技术研究工作。

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