一种可自主交战的智能蓝军系统及运行流程

技术领域

本发明涉及训练领域，特别是涉及一种可自主交战的智能蓝军系统及运行流程。

背景技术

蓝军是检验红军作战能力的磨刀石，随着大数据、人工智能、无人化等技术的发展，以无人化装备为基础的智能蓝军逐步走进训练场。采用智能蓝军带来的最大优势是红军可以采用实弹开展对抗训练，更接近实战，达到“战时怎么打、平时就怎么练”。当前智能蓝军建设还处于起步阶段，在使用中还有诸多不足：

(1)自主交战能力不足

当前智能蓝军相关的无人化装备(人员靶标、装备靶标等)主要通过人员在后台遥控，以实现机动、打击等战术动作，自主交战能力弱，受人为因素的影响，在模拟蓝军作战思想、指挥方式和战法运用等方面还有较大差距。

(2)红军的附加设备繁多

现有基于智能蓝军的对抗训练系统，不论采用激光还是数字弹药进行打击，都要在红军人员及装备上加装激光接收器、武器效能器、位姿测量设备等附加设备，每个设备都要入网运行，系统组成复杂、使用不便。

(3)安全风险管控手段不足

采用实弹训练虽然可以大幅提高训练质效，但也容易带来误打误伤等安全隐患，急需通过技术手段降低训练中的安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种红外图像测量爆点法，采用弹道仿真计算爆点，然后通过数据融合来确定爆点的系统和方法，可极大提高爆点检测的准确性和精确性。

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可自主交战的智能蓝军系统及运行流程，实现“红军采用实弹打击、智能蓝军可自主交战”，大幅减少红军的附加设备，降低安全隐患，提高训练质效。

实现本发明目的技术方案为：

一种可自主交战的智能蓝军系统，包括导调控制系统、物理空间、孪生空间、蓝军指挥信息系统软件、蓝军无人集群控制软件、基础支撑环境；

所述导调控制系统用于完成训练任务规划、数据采集分发、态势显示、裁决评估、导调干预和报告生成；

所述物理空间包括红军实体、蓝军实体、间瞄爆点测量系统和物理战场环境，所述红军实体用实弹对蓝军实体进行打击，所述蓝军实体自身能够采集直瞄武器的弹着点，所述间瞄爆点测量系统能够采集间瞄武器发射弹药的爆炸点，结合蓝军实体采集的直瞄武器弹着点信息，用于红军对蓝军的毁伤计算和评估；

所述孪生空间包括红军孪生体、蓝军孪生体、毁伤计算模块、红军安全预警模块、位姿解算模块和孪生战场环境，所述红军孪生体在受到蓝军孪生体打击后，依据毁伤计算模块的输出结果，能够展示毁伤效果，所述蓝军孪生体通过蓝军无人集群控制软件驱动，采用数字弹药对红军孪生体进行打击，所述毁伤计算模块结合物理空间、孪生空间和毁伤评估模型和易损性模型，开展毁伤计算、毁伤结果的传输和毁伤效果展示，所述位姿解算模块能够实现红军人员及装备的位姿解算，用于红军实体的数字孪生，所述红军安全预警模块利用人工智能算法，实时预测和提醒规避；

所述蓝军指挥信息系统软件实现对蓝军的指挥控制和任务规划，包括指挥控制模块和任务规划模块，所述指挥控制模块接收导调控制系统下达的训练任务、导调干预和交战裁决信息，按照蓝军作战思想兵力资源分配、初始化部署，所述任务规划模块根据指挥控制模块下达的作战任务，完成作战任务分配、任务序列生成、作战资源分配和作战行动协调；

所述蓝军无人集群控制软件包括无人集群系统控制模块、战场态势感知模块、无人集群AI决策模块和深度学习模块，所述战场态势感知模块能够实时从孪生空间3获取战场态势信息，在所述无人集群AI决策模块的支撑下，进行蓝军作战行动决策，所述无人集群系统控制模块结合决策指令，完成无人集群协同控制计算，控制蓝军孪生体完成行动，所述无人集群AI决策模块能够完成蓝军的战术动作和战术行动的智能决策；所述深度学习模块能够通过群体博弈数据驱动方法和深度强化学习算法，形成集群智能体；

所述基础支撑环境用于提供数据服务、计算服务、存储服务、通信服务、定位服务、授时服务、气象服务和爬虫服务。

所述的运行流程为：

(1)依据作战想定，导演部通过导调控制系统向红军和智能蓝军下达训练任务；

(2)接收训练任务后，红军指挥人员通过一体化指挥平台完成人员、地面装备和陆航装备的初始部署和任务下达等，在交战过程中用实弹对蓝军实体进行打击；

(3)接收训练任务后，蓝军指挥人员通过蓝军指挥信息系统软件开展蓝军孪生体的初始化部署以及任务规划等，完成作战任务分配、任务序列生成、作战资源分配、作战行动协调等；

(4)蓝军无人集群控制软件实时采集战场态势，在无人集群AI决策支撑下，依据任务规划信息，开展无人集群协同控制，驱动蓝军孪生体采用数字弹药自主对红军孪生体进行打击，结合步骤(2)，构成了红军和智能蓝军的对抗关系，实现了“红军采用实弹打击、智能蓝军能够自主交战”的功能；

(5)在红军和智能蓝军对抗过程中，实时采集红军实体间瞄武器的炸点位置、直瞄武器的弹着点位置以及蓝军孪生体的数字弹药信息，结合毁伤评估模型和易损性模型进行毁伤计算；

(6)导调控制系统依据毁伤计算结果进行交战裁决，控制红蓝双方受损人员及装备降低作战能力、退出战斗等；

(7)导演部依据作战想定、交战结果等控制训练进程，训练结束后，依据采集的数据，自动生成评估报告，供红蓝双方复盘分析、讲评反思；同时相关数据，也用于深度学习模块的机器学习，提升无人集群AI决策模块的决策能力，不断提升智能蓝军的自主交战能力。

本发明的技术效果为：

(1)实现了智能蓝军的自主交战

运用数字孪生、智能任务规划、无人集群AI控制等技术，实现了智能蓝军的自主交战；同时通过实时爬取的蓝军的作战条令、教程教材、作战实验、演习训练和实战总结等数据，以及本系统产生的红蓝对抗数据等，经过深度学习训练，使智能蓝军的自主交战能力越来越强。

(2)极大简化了红军的附加设备

本发明中，一是模拟对抗时，无需加装激光接收器、武器效能器等设备；二是数字孪生时，无需加装位姿测量设备，系统综合红军人员和装备的位置信息、特征信息，以及战场环境的高程信息，通过模式识别解算红军人员和装备的位姿，实现数字孪生，极大简化了红军的附加设备。

(3)可有效降低实弹训练时的安全风险

设计了红军安全预警模块，利用人工智能算法预测红军孪生体的动作或者行为，对于有可能带来误伤等安全隐患的动作或者行为能够实时预测，并及时提醒红军实体进行规避，降低实弹训练时的安全风险。

附图说明

图1：系统组成及原理示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明，所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和思想的前提下，还可对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围。

结合图1所示，本发明包括导调控制系统1、物理空间2、孪生空间3、蓝军指挥信息系统软件4、蓝军无人集群控制软件5、基础支撑环境6；

所述导调控制系统1用于完成训练任务规划、数据采集分发、态势显示、裁决评估、导调干预和报告生成；

所述物理空间2包括红军实体21、蓝军实体22、间瞄爆点测量系统23和物理战场环境24(自然环境、电磁环境、网信环境等)。

红军实体21包括一体化指挥平台211、人员212、地面装备213和陆航装备214。

一体化指挥平台211为红军实际指控系统，一方面接收导调控制系统1下达的训练任务、导调干预、交战裁决等信息，另一方面实现对红军的指挥控制。

人员212、地面装备213和陆航装备214为实际人员及装备，在其上加装定位模块，用于数字孪生。

蓝军实体22包括机器人221、无人车222、无人机223和工事障碍224。

机器人221、无人车222和无人机223用于模拟蓝军人员和装备，由拉线底盘、靶标、声光烟电模拟装置和受弹信息采集装置组成，在外形、红外特征、声光烟特征、战术行动、作战能力等方面高度模拟蓝军。

工事障碍224用于模拟蓝军阵地配系、障碍体系，其中工事采用模拟工事以便于部署，障碍采用实际障碍便于评估破障能力。

间瞄爆点测量系统23用于测量红军间瞄武器发射弹药的爆炸点，结合机器人221、无人车222和无人机223采集的直瞄武器弹着点信息，用于红军对蓝军的毁伤评估。

孪生空间3包括红军孪生体31、蓝军孪生体32、毁伤计算模块33、红军安全预警模块34、位姿解算模块35和孪生战场环境36。

红军孪生体31包括人员孪生体311、地面装备孪生体312和陆航装备孪生体313，在受到蓝军孪生体32打击后，依据毁伤计算模块33的输出结果，能展示毁伤效果。

蓝军孪生体32包括机器人孪生体321、无人车孪生体322、无人机孪生体323和工事障碍孪生体324，通过蓝军无人集群控制软件5驱动，采用数字弹药对红军孪生体31进行打击。

毁伤计算模块33一方面采集物理空间的间瞄炸点和直瞄弹着点信息，另一方面采集孪生空间的数字弹药信息，结合毁伤评估模型和易损性模型开展毁伤计算，将毁伤结果传输给导调控制系统1，用于导演部的裁决评估和导调干预等；将毁伤结果传输给红军孪生体31和蓝军孪生体32，用于毁伤效果展示。

红军安全预警模块34利用人工智能算法，预测红军孪生体31的动作或者行为，对于有可能带来误伤等安全隐患的动作或者行为能够实时预测，并及时提醒红军实体21进行规避，降低训练中的安全风险。

位姿解算模块35综合红军实体21的位置信息、特征信息及孪生战场环境36的高程信息，实现红军人员及装备的位姿(人员的朝向和速度、以及站立、蹲下和匍匐等姿态，装备的朝向和速度等)解算，用于红军实体21的数字孪生。

蓝军指挥信息系统软件4包含指挥控制模块41和任务规划模块42。

指挥控制模块41按蓝军指挥席位部署，由蓝军指挥人员操作，接收导调控制系统下达的训练任务、导调干预和交战裁决等信息，按照蓝军作战思想兵力资源分配、初始化部署等。

任务规划模块42包含协同任务分析单元421、打击目标分析单元422、作战兵力运用单元423和作战行动规划单元424，根据指挥控制模块下达的作战任务，完成作战任务分配、任务序列生成、作战资源分配、作战行动协调等。

蓝军无人集群控制软件5主要包括无人集群系统控制模块51、战场态势感知模块52、无人集群AI决策模块53和深度学习模块54，是实现智能蓝军自主交战的核心，利用AI算法驱动蓝军孪生体32自主与红军孪生体31交战，物理空间2中的实体与孪生空间3中的孪生体实时同步，从而实现蓝军实体22与红军实体21之间的自主交战。

无人集群系统控制模块51结合作战任务信息和作战行动决策指令，完成无人集群协同控制计算，并向蓝军孪生体32下达控制命令，控制蓝军孪生体32完成集结、侦察、机动、隐蔽、打击、撤出战斗等行动。

战场态势感知模块52实时从孪生空间3获取战场态势信息，在无人集群AI决策模块53的支撑下，进行蓝军作战行动决策。

无人集群AI决策模块53包含AI行为模型单元531、AI决策模型532、AI规则模型533和AI影响模型534，是实现自主交战的基础，完成蓝军的战术动作、战术行动等的智能决策。

深度学习模块54采用群体博弈数据驱动方法，融合深度强化学习算法，不断学习蓝军作战条令、教程教材等知识性数据、环境要素对兵力装备和作战行动的影响数据、以及作战实验、演习训练和实战总结等实践数据，形成具有强感知能力、决策能力和执行能力的集群智能体，为自主交战提供支撑。

基础支撑环境6主要提供数据服务、计算服务、存储服务、通信服务、定位服务、授时服务、气象服务、爬虫服务等。其中爬虫服务利用大数据、深度学习等技术，在互联网实时爬取蓝军的作战条令、教程教材、作战实验、演习训练和实战总结等数据，确保数据的保鲜度，用于深度学习模块54的学习训练。

本发明系统的运行流程为：

(1)依据作战想定，导演部通过导调控制系统1向红军和智能蓝军下达训练任务；

(2)接收训练任务后，红军指挥人员通过一体化指挥平台211完成人员212、地面装备213和陆航装备214的初始部署和任务下达等，在交战过程中用实弹对蓝军实体进行打击；

(3)接收训练任务后，蓝军指挥人员通过蓝军指挥信息系统软件4完成蓝军孪生体32的初始化部署以及任务规划，完成作战任务分配、任务序列生成、作战资源分配、作战行动协调等；

(4)蓝军无人集群控制软件5实时采集战场态势，在无人集群AI决策支撑下，依据任务规划信息，开展无人集群协同控制，驱动蓝军孪生体32采用数字弹药自主对红军孪生体31进行打击，结合步骤(2)，构成了红军和智能蓝军的对抗关系，实现了“红军采用实弹打击、智能蓝军能够自主交战”的功能；

(5)在红军和智能蓝军对抗过程中，实时采集红军实体间瞄武器的炸点位置、直瞄武器的弹着点位置以及蓝军孪生体的数字弹药信息，结合毁伤评估模型和易损性模型进行毁伤计算；

(6)导调控制系统1依据毁伤计算结果进行交战裁决，控制红蓝双方受损人员及装备降低作战能力、退出战斗等；

(7)导演部依据作战想定、交战结果等控制训练进程，训练结束后，依据采集的数据，自动生成评估报告，供红蓝双方复盘分析、讲评反思；同时相关数据，也用于深度学习模块54的机器学习，不断智能蓝军的自主交战能力。