2019年1月，美空軍曾宣佈其第412電子戰大隊最近開始在愛德華茲空軍基地建設聯合仿真環境（Joint Simulation Environment，JSE）。JSE是一種可擴展、高保真、通用化的仿真環境，結合真實－虛擬－構造（Live-Virtual-Constructive，LVC）技術對第五代飛機系統在作戰體系中進行測試。
JSE計劃建設兩個實驗室，兩個實驗室都將採用類似的硬件和軟件配置。計劃在愛德華茲空軍基地開工建設的JSE設施面積為7,2139平方英尺（約合6700平方米），另一個將在內華達州的內利斯空軍基地建造，面積為5,0967平方英尺（約合4740平方米）。愛德華茲空軍基地的設施將專注於開發測試，內利斯空軍基地的設施專注於運營測試。作為建設工作的一部分，第412電子戰大隊還計劃在這兩個設施僱用100多名新員工，主要是軟件工程師。新員工將在馬里蘭州帕塔克森特河海軍航空站（Naval Air Station Patuxent River）以及美國空軍模擬和分析設施（U.S. Air Force Simulation and Analysis Facility）開展內部培訓，讓新員工熟悉系統並參與開發。工程人員暫時在愛德華茲空軍基地其它房間配置模擬器和計算機用於JSE的測試，以確保所有系統能正常運行，並在實際JSE廠房完成之前改正已發現的問題，也為軟件工程師提供熟悉系統的時間。
JSE測試流程案例（JSE項目圖片）
JSE的總體目標是允許測試人員和工程師同時測試多個飛機平臺，為F-35和F-22開發高保真模型和模擬環境，提供全新的飛機測試方法。將LVC技術用於裝備測試後，把數字化手段、地面模擬器和真實裝備相結合可以模擬出傳統裝備方法必須用大量實裝才能得到的試驗效果。利用這種LVC環境的測試潛力非常大，LVC技術可以模擬全球某個密集威脅環境，可以將其仿真場景用於驗證、測試和評估，也可以進行作戰訓練。美軍將使用F-35作為試金石來幫助證明這種全新的測試方法。
一、JSE建設需求
在體系能力的形成過程中，並非單項裝備的能力越高越好，關鍵要實現裝備之間的合理配合。在體系作戰大環境下，小規模的測試不足以反應出裝備在實戰中的作戰效能。F-35的機載系統能力強大，但是也更加複雜，這也導致了對F-35的測試成本高昂，使得不是所有測試都能通過傳統飛行試驗完成。美軍要求用高保真的仿真手段模擬出F-35的作戰使用場景，開展對F-35作戰效能的測試工作。
JSE測試概念圖（JSE項目圖片）
JSE不是F-35的專用環境，而是一個通用的測試環境。JSE需要支持大範圍作戰場景、可接入大量的真實裝備、可模擬複雜任務、可支持極高的保真度、可完成前所未有的全面驗證評估。
美軍對JSE的初始作戰能力（Initial Operational Capability, IOC）也提出了要求。JSE需要有戰區級的仿真能力，提供對上千種的紅方、藍方和中立方裝備的聯合仿真能力，包括：作戰飛機及其武器、艦艇及其武器、綜合防空系統、地空導彈、固定目標和機動目標、士兵、具備電子戰攻防功能的設備等。還需要實現模擬天氣和煙霧對可見光傳感器和紅外傳感器的影響，以及大環境中的日夜交替現象。
JSE初始作戰能力（IOC）具體屬性有：
——範圍可擴展、裝備可擴展、可組合、有邊界
——將構造實體、虛擬實體、要測試的硬件以及消聲室結合在一起
——安全環境
——最大限度地重複利用政府資產和設施
——政府領導關係（海軍、空軍、情報機構）
–政府負責集成
–主要由政府設計和建造的核心部件
–政府管理JSE的架構和接口
–保護專有信息
–足夠開放，可容納其它的系統和架構
–通過接口接入專用模型
二、JSE組成
1. 初始狀態的軟件部分
JSE軟件架構圖（JSE項目圖片）
（1）下一代威脅系統（ NGTS）
NGTS（Next Generation Threat System）用於在仿真系統中生成所需的威脅和友軍飛機、地面部隊、船舶和潛艇、相關武器、傳感器和子系統。NGTS能支持測試和評估、訓練和裝備研發，採用可擴展的現代化軟件架構，可支持用戶定義的行為。NGTS由政府管理和開發，軟件版本已更新到3.1版本。
JSE需要與空間情報中心（National Air and Space Intelligence Center, NASIC）和導彈與航天情報中心（Missile and Space Intelligence Center, MSIC)深度合作，確保所需的仿真模型能夠集成。NGTS能提供數字構造（Constructive）的威脅和友軍飛機，威脅模型包括NASIC的威脅建模分析項目（Threat Modeling Analysis Program，TMAP）中的裝備型號，以及這些裝備的雷達模型、武器模型、火控系統模型、光電設備模型和干擾設備模型。以及模擬MSIC的TMAP裡包括的地空導彈目標指示雷達和地空導彈發射過程。
戰場監視器是場景規劃和執行的主要界面，提供2D / 3D顯示可以監視整個戰場空間的清晰畫面，可顯示飛行路徑、雷達波束、武器射擊/爆炸和實體狀態，並可通過分佈式交互仿真（DIS）/ 高級架構（HLA）發送外部數據。
NGTS軟件界面（JSE項目圖片）
NGTS包括了為各種裝備創建的默認行為，也可以支持自定義模型行為。相關領域專家開發的行為規模可執行當今和未來對手的戰術。默認行為方法簡化了操作員的工作，並允許操作員在需要改變策略時修改現有的行為。行為既可以在動態圖形中顯示，也可以在戰場監視器上以文本方式顯示。
行為建模流程案例（JSE項目圖片）
（2）體系結構管理集成環境（AMIE）
體系結構管理集成環境（Architecture Management Integration Environment, AMIE）是一個跨平臺的中間介質，它提供了一組接口、知識庫和工具來支持集成，可幫助解決與接口協議相關的可重用性問題。AMIE允許編寫外部應用程序，並將其與許多不同的協議一起使用。AMIE可以在Windows和Linux平臺上運行。
AMIE架構圖（JSE項目圖片）
AMIE是政府管理，採用了通用的開放式架構，用來提高整個週期中的效率。接口文件可適用於：分佈式交互仿真（DIS）、海軍航空模擬總體規劃高級架構（HLA NASMP）、測試和訓練使能體系結構（TENA）、聯合綜合任務模型（JIMM）、聯合靶場擴展應用協議（JREAP）。
（3）仿真控制檯（SCE）
圖形用戶界面用於啟動系統，包括駕駛艙電源、投影儀、NGTS軟件，工程操作員站（EOS）和控制室，並且監控整個設備的運行狀態。
EOS軟件界面（JSE項目圖片）
EOS軟件界面（JSE項目圖片）
（ 4）記錄與分析工具
JSE數據管理概念十分先進，執行任務開始記錄數據，包括模擬器音頻和視頻，使用戰場監視器進行播放。通過記錄的AMIE、NGTS、友軍和敵軍、數字綜合防空系統上的數據，生成報告或快速查詢/分析數據，並能夠以元數據格式存儲數據以進行智能挖掘。
武器發射事件軟件（JSE 項目圖片）
武器發射事件線分析軟件（JSE項目圖片）
——系統性能評估
- 驗證：將系統數據與預期結果進行比較
- 評估：提供信息，以便專家做出決策
- 數據挖掘：查看多個架次，識別效果
——人員水平評估
- 教員制定的績效衡量標準
- 分析數據，生成關注的對比結果
- 以清晰的方式顯示數據，如關鍵發射事件、武器事件時間線、電子戰效率、危險情況等
2. 硬件和設施
JSE硬件組成圖（JSE項目圖片）
硬件部分的設計、集成，以及某些設備的製造由政府執行，硬件環境主要包括：
——最先進的視覺系統（政府架構和集成）
–14個具有高保真效果的模擬器
–300 x 135度視場
–高分辨率，11個投影儀
–5米的穹幕
——駕駛艙（內部單位設計和製造）
–8個高保真F-35模擬器（駕駛艙“A”配置）
–6個F-35高保真和“R/B”中度保真模擬器（駕駛艙“B”配置）
–庫存中的其他現有駕駛艙。
——政府實驗室（19000平方英尺）
–D101（八個模擬器、機架、控制站、服務器、基礎設施）
–E103（六個模擬器、控制站）
–J203（紅色/藍色簡報/彙報、控制站、觀察區）
–簡報、彙報和事件觀察室
–C104（基礎設施和安全）
–C103（開發站）
–H206（低保真模擬）
“A
”模擬器組成圖（JSE項目圖片）
“A”模擬器內部圖（JSE項目圖片）
“B”模擬器組成圖（JSE項目圖片）
“B”模擬器內部圖（JSE項目圖片）
三、後續發展
JSE在達到IOC之後，將進一步提升設施的網絡化，並實現與空中的飛機相連，形成空軍LVC架構的核心。實現支持F-35任務系統研究開發測試和評估，支持F-35作戰使用測試和第4代、第5代飛機集成測試以及F-35和其他平臺的協同測試需求。還要增加與下一代威脅模擬（NGTS）、架構管理集成環境（AMIE）、綜合防空系統（DIADS）、武器服務通用環境（WSCE）、威脅建模分析程序（TMAP）和用於分析和生成鏈路仿真的可擴展體系結構（EAAGLES）的通用接口。並且能與空戰環境測試和評估設施（ACETEF）的大型電波暗室合併。
美海軍會要求增加額外的美國海軍和海軍陸戰隊虛擬飛機和武器，包括虛擬和構造的船舶、潛艇和武器系統，還有兩棲和岸上武器系統。海軍還要求擴展其他任務領域，如海軍綜合火控-防空（NIFC-CA）、反水面作戰（ASUW）、反潛作戰（ASW）、機動作戰、網絡戰、太空戰等，並且能用於當前和未來的武器系統開發和測試。
JSE後續軟件發展計劃（JSE項目圖片）
四、結論
美軍的裝備測試已經開始重視其在作戰體系中的作用，並不是只關心新裝備的單項能力，達成“1+1>2”的整體效果，使整個體系最優化。
JSE是一個人在環、裝備在環的仿真系統，可以在LVC技術提供的真實戰場環境中開展裝備的測試工作。JSE具有開放式架構，可定製化，方便擴展的特點。JSE的開發工作非常具有計劃性，充分利用現有資產和條件，可以將海軍和空軍已有設施、模型、成果、方法和工具集成使用，可滿足新裝備開發、作戰測試和互操作性測試，能提高體系環境下的經濟性和測試效率。
JSE將有可能成為未來美軍平臺測試和開發的一個關鍵設施，並且在短時間內發揮出JSE對體系能力的貢獻。
何曉驍先生已為《空天防務觀察》提供5篇專欄文章，如下表：
<table><tbody>序號
篇名
發表日期
1
美軍“安全保密的真實－虛擬－構造高級訓練環境”（SLATE）空戰訓練系統分析
2019年1月4日
2
美軍在五代機測試真實－虛擬－構造空戰訓練技術
2019年1月23日
3
以色列自主研發空戰訓練系統
2月28日
4
空戰訓練系統鼻祖——美國立方體公司
3月20日
5
美軍“聯合仿真環境”的組成與建設發展（即本篇）
4月15日
有興趣的讀者，可點擊相關文章的“篇名”閱讀原文。
（中國航空工業發展研究中心 何曉驍）
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本篇供稿：系統工程研究所
運 營：李沅栩
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關鍵字: 設計 高保真 F-35閃電II戰鬥攻擊機
