夜雨聆风电磁作战已经成为现代战场的关键因素，电磁作战模拟训练系统作为电子对抗等部队模拟训练的重要辅助手段，其软件架构的优劣对训练效果和系统拓展性有重要影响。文章首先阐述了电磁作战模拟训练的重要性，分析了电磁作战模拟训练系统的建设目标，接着论述了电磁作战模拟训练系统软件在体系架构、信息交互、功能架构、部署架构以及业务流程等方面的设计方案，并介绍了仿真引擎构建、电磁仿真高性能计算、态势可视化展示等关键技术。最后，对软件架构设计方案进行了总结和展望。该研究对电磁作战模拟训练系统的研发和应用拓展具有重要的借鉴意义。
0 引 言
1 建设目标
模拟真实电磁环境，用于训练作战人员对复杂电磁环境的认知能力和临机决策能力。 实现全要素电磁作战模拟训练，使作战人员全面掌握电磁作战战术及技能。 构建空地一体电磁作战协同训练体系，增强各种力量间的整体作战效能。 通过模拟训练系统，提高作战人员的综合作战素质，使其能熟练掌握新型电磁作战装备和技术。 构建战法创新和装备效能验证的实验平台，支撑装备效能测试与作战方案优化迭代。
2 软件架构设计
2.1 体系架构设计
四化。数字化是指系统之间传递的信息均为数字化信息内容。网络化是指系统不同业务、不同要素之间通过网络实现互联互通。服务化是指系统业务以服务方式运行，提供标准化服务接口，方便用户调用信息服务。智能化是指系统内信息数据流转采用自动化策略，系统应用业务决策具备智能化特征。 基础支撑层。主要是指系统运行的基础支撑，主要包括系统使用的服务器、网络设备、实体装备等硬件支撑，操作系统、数据库等软件支撑，以及国军标、规范标准等基础支撑，保障系统的规范化建设和运行。 资源要素层。主要是指系统运行使用的各种要素资源，包括各种电磁模型、气象环境数据、装备数据、电磁虚装模型数据等数据资源支撑。资源要素层设计上要遵从相关模型数据规范，支持常用格式的静态数据文件、动态数据的接入和扩展。 网络互联层。主要是系统其他各层间、各要素之间互联互通的支撑，包括基于TCP、UDP、HTTP、WebSocket、MQTT、DDS等多种网络通信协议。根据交互数据特点和业务需求，分别选用不同的通信技术，兼顾系统的实时性和可扩展性。 服务供给层。基于网络系统为各业务应用提供的底层封装服务，由GIS 服务、模型服务、电磁计算服务、高性能计算、数据管理服务等一系列服务组成。系统服务上集成了强化学习、专家系统、决策行为树等人工智能框架，为训练方案生成、用频方案推荐提供智能化支撑。电磁仿真计算采用并行计算技术和算法优化策略，提高计算效率。 能力生成层。基于用户场景提供训练能力提升，主要由导调控制、系统管理、筹划作业、仿真推演、想定制作、训练评估分析等系统能力组成。系统采用规范化UI设计，基于GIS进行态势可视化展示，为用户提供组织训练、训练实施、训练评估、复盘分析等训练功能。
2.2 信息交互设计
B端。 为浏览器端业 务应用， 主要采用HTML+Vue前端技术，基于 WebGIS 进行二次开发，实现导调控制分系统的演练科目制作、训练组织管理、进程导调干预、训练效果分析，任务筹划与推演分系统的想定作业管理、推演控制、态势数据解析展示，以及群指控分系统的态势分发、装备指挥控制、情报和信息反馈等系统应用功能；兼容各种常见 Web 浏览器，不仅简化了系统的开发、维护和使用，而且实现了异构系统的连接和多席位用户信息的共享。 S端。为核心的服务器端软件，主要采用Java+Qt等编程技术，兼容 Windows、银河麒麟等操作系统，主要用于作战任务仿真引擎构建和电磁空间仿真计算引擎的开发。使用高性能的 Redis 内存数据库、MQTT 消息队列等数据组件进行内部数据交换；数据库设计时考虑分库分表、合理索引、优化表结构等措施以提高数据库访问性能；由于电磁计算设计时需要考虑GPU卡、OpenMP、MPI等并行计算技术和服务器集群技术，以满足电磁信号仿真海量计算需求。 C端。为桌面客户端程序，主要利用LVC技术构建实虚交互纽带，与作战任务仿真引擎和电磁空间仿真计算引擎进行数据交换，实现实体装备、虚拟装备、射频阵列的数据接入和集成应用，分发态势和情报数据，采集装备席位交互操作数据，实现多席位一体化协同训练。
2.3 部署架构设计
数据层。主要用于系统业务数据库的部署，主要包括关系数据库、非关系数据库和数据缓存型数据库。在设计时，需要综合考虑数据访问性能、数据存储容量以及安全备份等方面。其中，数据存储容量需要综合考虑数据记录大小、生成频次、备份周期、冗余度等因素来确定。 应用层。主要用于系统业务应用的部署，主要包括单点登录服务器、高性能电磁计算服务器组、GIS服务器和作战仿真引擎服务器等。其中，3台高性能电磁计算服务器通过万兆纤组成局域网，以满足500个以上实体电磁影响计算和数据交换的需求。 负载层。主要用于客户端负载均衡的部署，用于自动平衡调度多台服务器之间的网络带宽和流量，优化前端访问性能，满足不少于100个在线用户的并发访问和统一服务地址的需求。 用户层。主要用于训练组织、训练实施、训练保障等席位的部署。席位数量根据用户训练需求进行配置。席位主要包括导调控制、综合态势、训练评估、信号调理等组训席位，红蓝双方的指挥控制、装备运用等受训席位，以及系统管理、训练保障等管理席位，满足系统全要素训练的用户需求。
2.4 功能架构设计
导调控制分系统是电磁作战模拟训练的中枢部分，用于管理控制训练进程、监测系统运行和导调干预双方信息，为组训者提供引导和控制手段，使训练有序、高效地进行。它主要包括训练想定编辑、想定加载、电磁环境导调、兵力干预、训练筹划、综合态势展示、训练评估、复盘分析等功能。 筹划与推演分系统用于实现战前方案筹划，包括想定作业管理、任务分析以及敌情、我情、战场环境分析。利用电磁辅助测算工具拟制作战方案，然后通过仿真推演系统进行作战方案的推演验证。该分系统覆盖作战筹划与方案推演作业的全过程，解决拟制方案粗放和效率低的难题。通过推演形成以时间为轴、以双方事件为触发点的时间序列，从而有效解决对作战方案缺乏量化评估的问题，为作战方案优选、战法创新提供验证评估平台。 群指控分系统是电磁作战模拟训练系统的重要组成部分，用于异构系统集成和资源整合。它支持将各类电子对抗虚实装备平台、有人 / 无人装备平台等数据接入和集成训练，为受训席位提供装备运用、指挥控制、效能评估等训练功能。 电磁作战资源管理分系统的主要功能是构建和管理电磁作战资源，为想定制定、作战筹划、作战推演、效能评估等科目提供兵力资源支撑。它主要包括电子对抗资源库、作战目标资源库、虚实交互数字纽带和电磁作战资源管理系统四部分。 电磁空间仿真分系统主要用于提供系统所需的地理地图空间信息，以及作战筹划、方案推演、指挥控制、效能评估所需的电磁空间数据。这些数据包括作战区域地理信息、气象信息和电磁环境信息数据。该分系统提供数据检索、模型管理、仿真计算等服务。
2.5 业务流程设计
训练准备阶段。训练前组训者利用导调控制分系统，基于训练战场环境、武器装备模型、训练人员等基础数据，制作训练科目内容、导调方案、制定评估方案等，并进行电磁环境设置、训练筹划、席位配置。受训者按照指定席位登录后接收想定训练任务，然后进行训练实施。 训练实施阶段。组训者通过导调控制分系统进行训练过程的用户监控、导调干预、训练评判裁决等；受训者通过筹划与推演分系统接收和解析训练任务，展开目标任务、目标分析、能力分析，制定生成作战计划方案。组训者选择加载作战计划方案进行仿真推演；受训者可以在任务筹划与推演分系统中进行态势认知、临机决策、指挥控制，也可以通过群指控分系统依据场景态势展开兵力运用调整和指挥控制。组训者可以进行训练监控、干预训练过程、评价分析训练效果。 复盘分析阶段。训练后组训者在导调控制分系统中选择历史训练数据进行数据回放，并对战场态势、关键事件、交互操作、训练评估等数据进行复盘分析，总结训练得失，为后续的训练计划和战术策略提供参考支撑。
3 关键技术
3.1 仿真引擎构建技术
3.2 电磁仿真高性能计算技术
3.3 态势可视化展示技术
4 系统性能评估和优化
模拟速度是衡量系统性能的关键参数，直接关系到训练任务的执行效率和用户的等待时间。我们针对不同复杂度的电磁环境模拟、不同规模的训练任务等进行性能测试，以了解系统在不同条件下的处理能力和响应速度。为了提高模拟速度，可以优化算法逻辑、减少不必要的计算步骤、升级硬件配置，并采用并行计算技术。 准确度是评估系统模拟结果与实际战场环境符合程度的重要指标。在评估过程中，我们将系统模拟结果与真实战场数据进行对比，并计算误差范围。通过这些误差分析，我们能够发现系统存在的问题和不足，进而提出针对性的改进措施。 在稳定性方面，我们进行了长时间的连续运行测试，以检查系统是否存在内存泄漏、性能下降等问题，并及时跟踪分析并解决问题，从而提高系统稳定性。 在可扩展性方面，我们制定了系统规范化接口，测试了系统在不同硬件配置和网络环境下的性能表现，以及扩展了一些新型号装备模型，以评估系统对未来训练需求的扩展能力。 在交互友好性方面，主要围绕战场态势展示的直观性、训练流程和指控操作的灵活便捷性，以及用户接受程度来综合评判。
