一、研究背景
在全球范围内的“高端战争”中维持空中和地面优势是美军空中力量的战略要求。为了实现上述优势，必须改善现有训练设施，使各军兵种在能够支持复杂、先进战术的环境中训练如何杀伤、生存和联合作战。基于真实虚拟构造（LVC）技术的联合训练环境对于有效训练所有联合部队的先进战术至关重要，是支撑美国家安全和国防战略的重要使能技术。日常的“高保真”战术训练有助于指挥官、战斗员在紧张场景和高端威胁下完成作战任务。目前，美还没有用于将第四代和第五代战斗机以及整个空军作战部队（CAF）和舰载机联队（CVW）的指挥与控制（C2）能力与宙斯盾作战系统等地面作战系统进行集成的通用LVC标准。
“高保真LVC”相关领域（美海军图片）
二、设计需求
基于经过验证的未来10年内威胁，通过对先进战术、技术和程序（TTP）的分析，联合训练环境能够完成战术开发和评估（TD＆E）以及充分的作战测试和评估（OT＆E），确保空勤人员和地面系统操作员达到所需的作战能力，同时综合考虑全寿命周期成本。这种环境必须包括支持军民用电磁环境、与作战任务相关场景构建和对虚实激励源的响应等，具体如下：
三、定义与设计原则
1．相关术语定义
在空战训练领域中，先后出现了LVC、SITL、嵌入式训练等“热词”，他们的概念内涵既有区别又有联系。LVC的定义是将合成实体（V或C）从模拟器域等非机载来源注入到实装平台，以及从本机机载LVC处理器的任务系统模型上自生成的仿真注入。注：真实（L）＝操作实装飞机和子系统；虚拟（V）＝操作模拟器；构造（C）＝计算机生成的兵力、系统或设备，以及与信号、探测、电子战（EW）等效果注入。合成注入实装（SITL）的定义是通过地面站或其他方式建立从模拟器域到实装驾驶舱的联合互操作，即从L到VC和VC到L的双向互通。SITL跨L、V和C域出现，因此SITL一词是LVC的同义词。综上所述，LVC、SITL都涉及注入“实装”平台，并且LVC配置下连接必须是双向的。相比之下，“嵌入式训练”指真实构造训练（LC），通常作为飞机作战飞行程序（OFP）的一部分。此类解决方案本质上是不可互操作的，其使用战术数据链作为训练支撑（如Link－16），并且基本上按照脚本运行的红、蓝双方兵力，所以“嵌入式训练”原则上不属于LVC范畴。
典型LVC训练场景（柯林斯公司图片）
2．LVC开发原则
迄今为止，美海军、空军中的许多LVC开发计划已经展示了LVC的某些典型但分散的要素，但在能力和规模容量方面较为有限，并且没有将联合互操作性作为关键性能参数，在通用技术和接口标准、通用功能和逻辑架构、数据结构等方面还有提升空间。为了实现“高端”训练要求LVC联合互操作性，需要在突破先进波形（指延迟和频谱效率）、专用LVC数据链、安全加密、跨域方案、高速LVC处理器等核心关键技术的基础上，开发出一套通用LVC系统族。
三、“三步走”——自适应空中和地面战备规划
自适应空中和地面战备（A2WRI）是一项由负责人事与战备的副部长办公室（OUSD（P＆R））牵头并组织实施的发展规划，共包含三个阶段，以分段推进实施的方式降低联合LVC推广应用的过渡风险。这是采办周期中技术成熟和风险降低（TMRR）阶段降低风险的典型方式。
第一阶段的安全LVC高级培训环境高级技术演示（SLATE ATD）是实现联合训练最关键的步骤。第二阶段的联合安全互操作LVC解决方案（JSILS）开发将为第五代飞机和宙斯盾集成建立内部安装和建模标准。第三阶段将把经过验证的LVC核心关键技术成功过渡到第四代和第五代飞机和C2平台、水面作战系统以及测试和训练靶场，实现美空军和海军体系级LVC互操作性。
A2WRI的阶段目标（美海军图片）
1．第一阶段：安全LVC高级培训环境（SLATE）
SLATE是A2WRI的第一个阶段，该阶段工作已于2018年下旬完成演示验证，效果良好。SLATE完善并验证LVC核心关键技术（目标TRL范围从5到7，实际达到8），在内华达测试和训练靶场（NTTR）的大型演训活动（LFE）中使用EA－18G、F／A－18E／F、F－15E和F－16（来自入侵者中队）等装备，基于现役训练吊舱改装5GATW链路，分别在有／无地面站支持的模式下完成了LVC功能测试。在第一阶段，SLATE为了加快测试进程，将现役的P5／TCTS I吊舱转换为支持新作战飞行程序（OFP）注入的高级LVC SLATE吊舱。新OFP的注入或许可理解为在现有军械开关中作战、训练这两个档位之外增加了LVC训练专用档位。演示验证工作围绕：（1）波形；（2）LVC数据链；（3）无线加密；（4）网络／信息保障；（5）平台作战飞行程序（OFP）修改；（6）自动化机组人员绩效评估这六个全新技术，重点比较测试了实时流量负载、链路覆盖范围和不同模式下支持的节点数。阶段工作的成功得益于详细的需求开发和分析方法、稳健的系统工程（包括基于模型的系统工程（MBSE））以及严格的测试计划和数据分析。SLATE的顺利结束同步生成了第一套联合LVC技术、接口和数据标准，这些标准将作为其他各种项目开发LVC系统族的基础。
2．第二阶段：联合安全互操作LVC解决方案（JSILS）
JSILS是A2WRI的第二阶段，旨在进一步完善和验证LVC核心关键技术（TRL范围从7到10），并优化第五代平台（如F－35）内部安装（IM）模式的5GATW波形。JSILS系统设计开发的目标是在里程碑B（里程碑B是进入工程和制造开发（EMD）阶段前提，通过视为项目的正式开始）之前实现初始运行能力（IOC）。在第二阶段，JSILS从SLATE的吊舱模式开发并过渡到一个内部安装模式，该解决方案目标集成到F－35、E－2D、EA－18G、F／A－18E／F和F－22。内部安装模式对于保持隐身飞机的构型和提高舰载机的舰上保障效率有关键改善。此外，JSILS将在5GATW改进期间解决频谱效率问题：
（1）使用高保真模型（包括任务系统模型和高级电子战效果）跨多个平台测试5GATW，以强调最大波形数据速率；
（2）优化数据链路带宽要求，完善5GATW上的数据压缩技术，最大限度地提高传输效率，并最大限度地减少频谱占用（使用压缩分布式交互仿真（C－DIS）技术）；
（3）通过飞行测试演示敏捷波形，频率将实时分配到LVC数据链端机，以实现有效的频谱共享（且不会降低消息传递效率）；
（4）通过测量与DoD、LTE波形的波形冲突，验证5GATW与敏捷波形技术的扩展频谱效率。
3．第三阶段：JSILS过渡
JSILS过渡阶段计划从2022年到2028年，是美国空军、海军和海军陆战队针对制空作战和主要任务区域联合LVC解决方案的最终开发、集成和后续IOC工作。第三阶段将根据验证后的LVC联合标准设计能集成到其他战斗机（如F／A－18E／F、EA－18G、F－35A／B／C、F－22等）、C2平台（如E－2D、E－3G等）、陆／海基平台（如宙斯盾作战系统）以及测试和训练靶场中的LVC技术。第三阶段的IOC将形成一套国防部统一的可扩展测试／训练环境，可以与靶场、模拟器网络互联，并且支持在部署状态中的航母战斗群或航空兵部队驻地使用。
到2025年，F－35可能已成为美军及其盟友的核心骨干装备，规模数量在装备体系中占主要。届时，F－35将拥有内部安装的LVC系统。由其原装的机载任务系统受到来自假想敌实装（地面和空中）的实时激励，这种方式也是传统体系对抗手段。“高端”对抗环境的对手能力增加由内部LVC处理器和其他虚拟注入实装（SITL）设备上的任务系统模型注入F－35。传感器融合引擎对假想敌实装激励和虚拟／建设性注入进行全面评估，使飞行员无法区分来自每个来源产生的效果。
在前往任何测试或训练靶场的过程中，F－35通过地面远程发射器接收来自多频带信道控制系统（图中MICCA）的实时（毫秒级）切换控制。MICCA从下一代频谱态势感知系统（图中NEXGEN）接收适当消除冲突后的信道并分配给F－35，该信道将来自作战频谱理解分析和响应（图中OSCAR）的国防部频谱数据与来自频谱作战使用协议（图中SOUP）的商业LTE频谱数据进行了最佳集成。这实习了对现场飞行飞机的全自动、动态频率分配，以消除实时频率、时间和位置的冲突。
过渡阶段中空战训练系统和频谱管理的交互关系（美海军图片）
四、小结
要打赢“高端战争”或者整建制防御能力的对手，装备领先是基础，熟练应用是关键。美军在空战训练领域的系列化动作可以起到一定参考作用，其目标相对明确、阶段划分清晰、转换应用顺畅。JSILS作为自适应空中和地面战备规划（A2WRI）“三步走”的中间件，将根据第一阶段SLATE开发的首个联合LVC技术、接口和数据标准原型进行开发。通过重振先进杀伤链训练能力和战区使用的综合火力控制能力，随时随地进行高保真训练，确保为高端作战做好准备。
为了更好的推动LVC发展，在实施过程中可适当降低“工程味”，多增加“科技色彩”。以演示验证项目为牵引，分析总结经验教训，形成行业统一架构、接口和数据标准，避免被无穷无尽的演习演训牵着走。一是在互联互通方面，可以通过充分挖掘现有实装训练系统潜力，扩展能力边界。二是虚实结合方面，结合全行业已开展高保真模型开发任务，设计出开放式、多领域统一的建模标准，用于支撑完成虚实结合的可信杀伤链和效果链仿真。
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（航空工业 何晓骁）
本篇供稿：航空工业
