数字孪生战场前沿四大课题

导读：2022年10月16日，工业4.0研究院数字孪生战场实验室发布了《数字孪生国防白皮书（2022）》，分析了贯穿战场与装备的数字孪生靶场技术生态。本文对应白皮书第五章内容。

战场管理系统分为三代，分别为基于平台的作战杀伤力，网络中心战及数字战场的C2杀伤链、数字孪生战场的杀伤网。从未来战争发展趋势来看，分布式作战将成为主导模式，新一代数字技术给战场管理带来了挑战，同时也为军队提供了压倒对手的机会。

表 6 战场管理体系的三代对比

工业4.0研究院在《数字孪生国防白皮书（2021）》中，明确提出了“数字孪生战场”“数字孪生装备”“数字孪生训练”等核心概念，其中，数字孪生战场是工业4.0研究院重点研究对象，由数字孪生战场实验室负责相关研发工作。

为了跟行业人士建立交流渠道，数字孪生战场公众号公布了指挥控制智能助理、基于数字孪生网络的电子战、装备系统数字孪生测试和基于数字孪生战场的兵棋推演四个前沿项目。

5.1 指挥控制（C2）智能助理

指挥控制（C2，Command and Control）是一场战争的关键，任何国家军事部门都非常重视指挥控制。美军把传统的OODA环改为“感知-理解-行动“三连击，降低了指挥控制的复杂度，这符合未来战争的基本需要，任何一丁点的速度改善，将有可能决定战争的胜败。

图 10 美军一体化C2架构研发计划

数字孪生战场实验室把“指挥控制智能助理”作为重点研发项目，2022年基本完成了理论研究及概念验证工作。2023年，计划进一步开展相关工作，包括研发数字孪生战场操作系统，引入机器学习和大数据分析能力，为指挥人员提供决策支撑服务。

5.2 基于数字孪生网络的电子战

随着军事部门对电磁空间认识的深化，利用电子战争夺控制权成为优先事项，加上在拒止环境下的指挥控制挑战，建立数字孪生网络成为一个行之有效的解决方案。数字字孪生战场实验室计划为卫星、雷达和战术通信等建立数字孪生模型，打造基于数字孪生网络的电子战体系。

传统的电子战建模方法为基于代理的模型，这种方式可扩展性差，不能满足大量异构系统加入的需要，数字孪生网络采取数字孪生战场基础设施模式，具有非常好的开放性，能够容纳各种异构设备系统，通过引入机器学习能力，大大优化电子战网络性能。

根据工业4.0研究院对数字孪生靶场的定义，数字孪生网络是其中一部分，一旦纳入实际的电子战设备，可以迅速转为数字孪生战场管理系统，更重要的是，依托数字孪生靶场共性能力建设成果，基于数字孪生网络的电子战能够快速迭代演进。

5.3 装备系统数字孪生测试

在本白皮书3.4部分，介绍了基于数字孪生靶场的作战试验鉴定，这是一种新的方法，工业4.0研究院称之为“数字孪生测试”（Digital Twin Testing），它充分释放了TestDevOps的潜力。利用工业4.0研究院提出的数字孪生模型可信度增长机制，能够避免传统数字样机的限制，实现真正的数据驱动的数字孪生装备应用。

结合到第四届数字孪生体挑战赛，参赛团队分析F-35战斗机的研制全过程，掌握飞机数字化研制的方法，特别是配合数字孪生靶场平台的要求，尝试开发符合数字孪生模型标准的飞机系统，并建立一套装备系统效能分析体系，为装备系统的研制、制造、使用和运维提供低成本的虚拟环境。

5.4 基于数字孪生战场的兵棋推演

按照数字孪生战场体系设计，兵棋推演是其杀手级应用之一，在前述任务完成基础上，数字孪生战场实验室将研发基于数字孪生战场的兵棋推演平台，对标马赛克作战的战术战法，完善数字孪生战场解决方案。