《逻辑靶场公共体系结构设计》针对跨靶场、跨军种、跨区域的联合试验鉴定需求，结合基于实战化考核的试验鉴定理论，系统阐述逻辑靶场在试验鉴定领域的作用以及逻辑靶场公共体系结构对联合试验鉴定的意义；分析靶场存在的问题和装备发展对试验鉴定的现实需求，提出逻辑靶场公共体系结构多维视图总体框架，**设计系统视图、软件视图、技术视图、运行视图、应用视图，提出关键技术；列举海上靶场典型工程应用，验证逻辑靶场公共体系结构在方法上具有可操作性，在应用上具有可行性。《逻辑靶场公共体系结构设计》对于逻辑靶场在试验鉴定领域的推广应用具有指导意义和**作用。

第1章 绪论
随着我军战斗力建设进程的不断加快，武器装备建设进入到一个新的发展时代。将性能试验、作战试验和在役考核三大类装备试验鉴定贯穿于装备发展全寿命过程，实现独立、严格、全寿命、全方位、紧贴实战的试验考核，是适应新时代国防和装备建设发展的必然要求。其中性能试验要突出复杂电磁环境、复杂地理环境、复杂气象环境和近似实战环境等条件下的检验考核，充分检验装备性能指标及其边界条件，兼顾考核装备作战与保障效能；作战试验要着力构建逼真的战场环境，确保被试装备能在近似实战条件下进行深度试验鉴定，全面摸清装备实战效能、体系融合度和贡献率等综合效能底数。这些目标任务对靶场试验现状提出了挑战。如何构建逼真的、贴近实战的试验环��是靶场研究人员亟待解决的紧迫问题。这种近似实战的试验环境需要投入大量经费，因此不可能完全重构，那么能否利用靶场现有各类试验资源，通过一定的技术手段进行综合集成，实现资源共享，实现外场实装和内场仿真资源的互联、互通、互操作，实现多靶场、多系统、多部门的分布式协作，从而构建贴近实战的联合试验环境，确保装备的充分考核？实践表明，设计逻辑靶场公共体系结构并将其应用于试验鉴定领域，是解决上述问题可行而现实的有效途径。
1.1 逻辑靶场起源
“逻辑靶场”的思想首先由美军提出，它的提出具有深厚的需求背景。美国国防部投入大量资金建设了各种类型、功能各异的试验训练靶场与设施，用于美国各军种和试验训练机构进行装备试验和部队训练。这些以军种和武器类别为**建设的靶场和设施，具有地理位置相对分散、功能单一的特点。随着各靶场任务类型和所需资源的扩展，每个靶场都“烟囱式”地独立发展，不仅造成大量项目的重复建设，还严重阻碍了靶场之间的互操作和资源重用，影响了靶场经济的**发展。因此美军认为，将逻辑靶场概念引入试验与训练领域可以解决目前存在的诸多问题。具体需求如下。
**，联合试验训练需求。面对世界新军事革命挑战，美军相继提出了“2010年联合构想”“2020年联合构想”等研究计划以及“网络**战”等作战概念，基于这些作战概念框架下的试验和训练是以信息为**、以联合作战为特征的。联合作战规模和形式早已超出了任何单个靶场的能力范围，要实现完整作战过程的试验和训练，任何单一靶场都无能为力，而完全重建全新的靶场不切实际。在这种需求和背景下提出了互联各类靶场和设施以建立逻辑靶场，为联合试验训练提供支撑，从而为美军的试验训练转型指明了方向。
第二，外场实装和内场仿真有机结合需求。美军国防部提出“基于仿真的采办”战略，其目标是减少武器装备采办过程相关的时间、资源及风险，以模型和仿真为纽带建立跨功能、跨阶段、跨部门的协同环境，进行一体化的研究、开发、试验与训练，促进各类试验设施和各采办阶段试验获得一致性信息，强调在采办中贯彻仿真、试验和评估过程，通过“模型-试验-模型”的方法产生更高质量的产品并获得经过试验验证的模型，促进模型和仿真更好地应用于包括试验与训练在内的众多军事应用领域。这种要求外场实装和内场仿真有机结合的需求，极大地推动了逻辑靶场概念在试验训练领域的应用。
第三，武器装备试验训练评估需求。随着武器装备越来越先进、复杂，对它们进行试验和训练的范围越来越广，能力要求也越来越高。为进行充分评估，所需采集数据的复杂性和规模大大增加，这迫使美军越来越多地要求进行跨靶场与设施边界、跨试验训练边界、跨真实的-虚拟的-构造的(LVC)边界的联合试验训练。这种跨各类边界进行联合试验训练并对试验训练进行充分鉴定评估的需求正是逻辑靶场理念能够真正解决的问题。
第四，靶场试验训练资源**共用与互操作重用需求。美军用于靶场基础设施建设的投资普遍消减迫使靶场设施的建设与维护必须采用新的投资战略，靶场间必须尽可能地开发可共用的各类试验训练资源，靶场的运作也必须经济**。由于试验和训练的内容及其过程与方式的变化，再加上资金和资源等方面的限制，所以美军的试验与训练面临诸多挑战，为保证能在联合环境下**限度地考察武器系统的性能和效能或对作战部队进行训练，并坚持“按作战方式进行试验和训练”，美军认为，已有的试验训练资源必须得到更**的利用，这些资源不仅包括各试验训练靶场的各种外场实装资源，还包括各种常用的建模与仿真设施、测量设施、系统集成实验室、硬件在回路实验室、系统安装试验设施中各种虚拟的或构造的资源，各类资源必须能互操作、重用、可组合，能进行一体化联合试验训练。这种资源共享共用、互操作、重用以及灵活组合的需求只有通过逻辑靶场思想才能实现。“逻辑靶场”概念背后显现的是美军试验和训练领域的深刻转型，是美军基于各靶场和设施的能力实现联合试验训练的强烈需求，同时也是美军实现联合作战能力的技术途径。
1.2 逻辑靶场相关概念
相关概念主要包括逻辑靶场、逻辑靶场公共体系结构、互操作、对象模型等。
1.2.1 逻辑靶场
逻辑靶场不同于传统意义上相互独立的现实靶场，它是一个没有地理界限的靶场，利用信息网络将已具备一定信息化水平的靶场联为一体。逻辑靶场的主要特点表现在资源的分布性、功能的可扩展性、运行的互操作性、数据的可共享性以及规模的可缩放性，达到以相对较小的投入，突破单个靶场在试验空间、试验资源和试验能力等方面的限制，构建一个集成各种LVC资源的复杂、逼真而又灵活的联合任务试验环境的目的，以减少靶场间的重复建设，降低靶场设施与软件的采办与维护成本，促进试验鉴定与训练资源跨靶场的分布式使用。
逻辑靶场是指没有地理界限、跨靶场与设施的试验训练资源的集合体，可用于构建逼真的试验训练环境，完成试验训练任务的真实与虚拟的资源主要包括空域、海域、实际的部队、武器和平台，以及模拟器、仪器仪表、模型与仿真、软件与数据甚至试验训练计划等，通常分布在不同的试验训练靶场、设施或实验室中，一旦试验训练任务需要，就可以快速配置、组合成具体的逻辑靶场，进行一体化的联合试验训练。
逻辑靶场的基本概念可从两方面加以理解。一方面，相对于传统的单个野外靶场而言，逻辑靶场可根据具体的试验训练需要，由分布在不同位置的靶场组成，而不限于某个具体的物理靶场，逻辑靶场本身不是固定的，可以根据任务需要和靶场能力灵活组合、共享不同靶场的资源，建立具体的逻辑靶场；另一方面，在真实野外靶场的基础上，还可组合、共享各种仿真资源，包括计算机建模与仿真资源，从而将真实世界融入仿真世界，或者说通过仿真世界来扩展真实世界。
逻辑靶场需要在平时就实现各试验训练靶场和设施的互联，用时根据具体目标按需“无缝集成”。除了真实的武器和兵力间可以彼此交互，它们还可与仿真的武器和兵力交互而不管各种资源位于何方，从而使一个个烟囱式的靶场变成一体化联合试验训练的靶场联合体，即“联合试验训练靶场”。
“逻辑靶场”的概念小到每个靶场与设施(内场与外场)的一体化，大到多靶场联合(区域性靶场联合体)，直至基于全球信息栅格的全球化靶场与设施联合试验训练。因此，基于逻辑靶场概念的一体化试验训练，可从一个靶场与设施开始，逐步扩大到整个**的各种靶场与设施；平时实现各靶场的互联、互通、互操作，用时根据试验训练的目的“按需组合配置”，从而达到利用“事先准备好”的各种能力随时满足联合试验训练的目标。
随着试验训练理论与方法的发展，美军的靶场与设施的应用模式也不断发展，各靶场与设施为了提高自身的能力并扩展自身的任务范围，除了努力实现自身资源的一体化综合集成与联合使用外，还尽可能地加入区域性靶场联合体，区域性靶场联合体再联合起来，逐步形成全球化的联合试验训练能力，这样不仅实现了各靶场与设施及区域性靶场联合体内部的纵向联合，还着重加强各区域性靶场联合体之间的横向联合，从而真正实现联合作战环境下的联合作战试验训练。
在逻辑靶场概念下，许多靶场和设施根据自身的任务使命、地理特征及能力需求，与其他靶场和仿真设施进行互联、协作，进行联合试验训练。美军目前已形成了多个不同规模的区域性靶场和设施联合体，如切萨皮克区域靶场联合体、西南靶场联合体、西南防御联合体、沿海作战训练联合体等。
例如，**的美军电子战环境模拟器系统是一个“硬件在回路”的电子战试验设施，其本身就是由多个实验室互联组成的分布式试验设施。为了扩展试验训练的范围和提高逼真度，它还通过网关与其他靶场设施联合进行试验，目前已实现互联的靶场和试验设施包括爱德华兹空军基地、科特兰空军基地、埃格林空军基地、内利斯空军基地的试验或训练靶场、海军空战环境试验与评估设施，以及一些作战仿真实验室。其中的海军空战环境试验与评估设施既是“大西洋靶场与设施”中的重要地面设施，还是萨皮克区域靶场联合体的重要成员。它可以通过互联应用于联合试验训练，在网络**战试验和基于仿真的采办中具有重要的地位。
1.2.2 逻辑靶场公共体系结构
体系结构的英文单词为architecture，也翻译为架构，这一概念来自建筑行业，表示设计建筑物及其结构的艺术与科学以及建筑物本身的式样、风格等。后来，人们借鉴建筑学中的思想，将体系结构一词应用到计算机硬件、系统工程以及信息系统等领域。在计算机领域，体系结构表示系统的组成要素及其相互关系，以及指导系统设计和发展的原则和指南。1987年，扎克曼提出了“Zachman框架”，**给出了信息系统的体系结构描述框架，建立了一种易于理解的，描述和表示系统任务、组成、功能和结构的逻辑模型，使得复杂系统工程中的各种人员能从各个不同视角描述系统。为解决海湾战争中暴露出的C4ISR系统互操作问题，美国国防部借鉴Zachman框架，率先在军事领域建立了体系结构设计规范，制定并颁布了一系列C4ISR系统体系结构框架。进入21世纪后，美军将体系结构方法应用领域从C4ISR系统扩展到国防和军队建设所有使命域，引发了世界各国军事规划者和系统建设者的极大兴趣和研究应用热情。无论是建筑行业，还是民用、军用软件与信息技术，以及其他诸如工业、航空等领域应用体系结构的原理目的都是一致的，即完整地、高度一致性地、综合全面地、平衡各种利弊地、有技术和市场前瞻性地设计系统和实施系统。综合来讲，体系结构是用来明确信息系统组成单元的结构及其关系，以及制定系统设计和演进的原则和指南，涵盖了系统组成单元的结构，组成单元之间的交互关系、约束、行为，以及系统的设计、演化原则等方面的内容。
1.2.2.1 几种体系结构的比较
体系结构的统一规划是解决靶场互联、互通的关键。美军在实现分布式试验鉴定能力的初期，就将体系结构的构建作为首要工作。美军使用的分布式体系结构主要有四种：分布式交互仿真(DIS)、高层体系结构(HLA)、通用训练仪器结构(CTIA)和试验与训练使能结构(TENA)。分布式体系结构的发展得益于建模与仿真的发展，前三种结构直接来自建模与仿真技术，只有TENA是专门用于试验鉴定与训练领域的，而其本身也是以HLA为基础发展而来的。
1)分布式交互仿真
DIS中的“分布”是指参与系统仿真的实体可以在不同地理位置的多台计算机上运行，且各个实体单元的计算工作相对独立；\交互”是指仿真系统与实体之间具有交互作用，在一定意义上也体现了“人在回路”(HITL)中的操作性。DIS是由美国国防部**研究计划局(DARPA)的“仿真网络”(SIMNET)计划发展而来的，并成为国际电气和电子工程师协会(IEEE)标准协议。DIS协议对HITL的平台级仿真进行了优化，具有容错性较好、在实时性和快速性上要求不高的特点。例如，HITL平台级应用能够较好地处理操作人员反应延迟而造成的事件顺序错位。因此，DIS应用不要求严格的时间管理。同样，HITL平台级应用对于偶发性数据包丢失的容错性也较好，降低了对数据传输可靠性的要求。此外，DIS也不需要像其他结构那样提供复杂的信息过滤能力。
2)高层体系结构
HLA源自1995年10月美国国防部建模与仿真办公室发布的“建

目录 前言 第1章 绪论 1 1.1 逻辑靶场起源 1 1.2 逻辑靶场相关概念 3 1.2.1 逻辑靶场 3 1.2.2 逻辑靶场公共体系结构 5 1.2.3 互操作 10 1.2.4 对象模型 15 1.3 逻辑靶场对于试验鉴定领域的重要作用 17 1.3.1 逻辑靶场在美军试验鉴定领域的发展 17 1.3.2 逻辑靶场对我军试验鉴定的意义 19 第2章 基于实战化考核的试验鉴定理论 21 2.1 作战试验鉴定理论 21 2.1.1 作战试验规划与设计 21 2.1.2 作战试验环境构建 26 2.1.3 作战试验组织实施与评估 28 2.2 一体化试验鉴定理论 30 2.2.1 一体化试验规划与设计 30 2.2.2 一体化试验评估 39 2.2.3 一体化试验管理 41 2.3 体系试验鉴定理论 43 2.3.1 体系试验规划与设计 43 2.3.2 体系试验环境构建 49 2.3.3 体系试验组织实施与评估 51 2.4 逻辑靶场公共体系结构对联合任务环境下实战化考核的影响 53 第3章 逻辑靶场公共体系结构总体设计 56 3.1 当前靶场存在的问题和需求 56 3.2 逻辑靶场公共体系结构总体设计框架 59 3.2.1 设计思想 59 3.2.2 多视图设计框架 60 第4章 逻辑靶场公共体系结构系统视图 62 4.1 系统视图总体描述 62 4.2 公共设施 63 4.3 基础工具 64 4.4 应用工具 65 第5章 逻辑靶场公共体系结构软件视图 67 5.1 软件视图总体描述 67 5.2 软件设计开发基本要求 68 5.2.1 可靠性 68 5.2.2 健壮性 68 5.2.3 可理解性与可修改性 69 5.2.4 可测试性 69 5.2.5 效率性 69 5.2.6 先进性 70 5.2.7 可扩展性 70 5.2.8 **性 70 5.3 公共设施软件设计 71 5.3.1 中间件 71 5.3.2 资源仓库 85 5.3.3 数据档案库 89 5.4 基础工具软件设计 90 5.4.1 对象模型工具 90 5.4.2 资源封装工具 92 5.4.3 资源仓库管理工具及访问服务 102 5.4.4 数据档案库管理工具及访问服务 107 5.4.5 数据采集工具 109 5.4.6 数据回放工具 110 5.4.7 数据监测工具 111 5.4.8 异构系统交互网关 113 5.5 应用工具软件设计 117 5.5.1 任务规划工具 117 5.5.2 任务资源调度工具 119 5.5.3 运行显示工具 121 5.5.4 数据分析与处理工具 123 第6章 逻辑靶场公共体系结构技术视图 126 6.1 技术视图总体描述 126 6.2 对象模型建模要求 127 6.2.1 元模型元素 127 6.2.2 元模型元素在TDL语言中的描述方法 129 6.2.3 对象模型建模方法 135 6.2.4 与试验相关的标准对象模型 137 6.3 组件模型建模要求 163 6.3.1 组件模型分类 164 6.3.2 组件模型建模基本要求 164 6.3.3 组件模型开发要求 165 6.3.4 组件模型接口要求 166 6.4 中间件接口要求 169 6.4.1 中间件功能 171 6.4.2 系统管理服务 171 6.4.3 声明管理服务 176 6.4.4 对象管理服务 181 6.4.5 时间管理服务 191 6.4.6 所有权管理服务 198 6.4.7 数据分发管理服务 202 6.4.8 **管理服务 207 6.4.9 其他辅助管理服务 209 6.5 数据档案库访问接口要求 211 6.5.1 任务数据相关的访问服务接口 211 6.5.2 实体数据相关的访问服务接口 214 6.6 资源仓库访问接口要求 222 6.7 资源接入要求 231 6.8 任务相关要求 232 第7章 逻辑靶场公共体系结构运行视图 238 7.1 运行视图总体描述 238 7.2 预先准备阶段 243 7.2.1 联合试验总体方案拟制 243 7.2.2 联合试验任务分析 248 7.2.3 联合试验大纲的制定 254 7.3 试验准备阶段 254 7.3.1 规划联合试验 254 7.3.2 构建联合试验环境 256 7.3.3 制定规划文件 256 7.3.4 联调预演 257 7.4 试验实施阶段 257 7.4.1 组织程序 257 7.4.2 实施模式 259 7.4.3 数据采集 260 7.5 试验评估阶段 261 7.5.1 评估内容 261 7.5.2 关键环节 262 7.5.3 数据需求 263 7.5.4 方法途径 266 7.6 任务运行流程举例 271 第8章 逻辑靶场公共体系结构应用视图 273 8.1 应用视图框架 273 8.2 靶场应用体系构建方法 275 8.2.1 构建靶场应用体系的基本思路 275 8.2.2 靶场应用体系构建方法 276 8.3 构建靶场应用体系举例 277 第9章 逻辑靶场公共体系结构工程应用 279 9.1 关键技术解决途径 279 9.1.1 基于协议模板的内嵌式动态数据包编解码技术 279 9.1.2 基于区域限值的自适应数据采集技术 280 9.1.3 基于订阅节点转发的并行数据分发技术 280 9.1.4 基于区域/网格/排序的数据过滤匹配技术 280 9.1.5 非结构化数据模型建模技术 281 9.2 典型工程应用 282 9.2.1 内外场联合试验 282 9.2.2 跨地域实时分布式仿真试验 289 9.2.3 多型靶场测控雷达组网 297 参考文献 305 索引 319