计算机战术兵棋系统设计与关键技术

徐瑜 罗汝芬 傅调平 杨鹏

摘要：研发计算机战术兵棋系统，对于推进作战模拟深入发展，更好地为部队服务，锤炼指挥员的指挥谋略能力具有十分重要的意义。首先，介绍了兵棋的分类、要素和兵棋推演;其次，给出了计算机战术兵棋系统设计的基本框架，依次介绍了想定管理分系统、推演管理分系统、复盘总结分系统和基础数据管理分系统的组成模块和功能;最后，归纳总结了计算机战术兵棋系统设计的关键技术，可为下一步依托战术兵棋系统开展作战指挥教学奠定基础。

关键词：计算机战术兵棋系统;规则;棋盘;棋子

中图分类号：TP391      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）17-0058-03

1 引言

计算机战术兵棋系统，是指推演双方利用电脑、网络进行对抗，并且由计算机进行裁决的战术兵棋系统。目前，计算机战术兵棋已经大量应用于院校教学和部队训练，对于提高教学质量以及提高指挥员指挥谋略水平方面具有重要作用。兵棋推演不仅在作战辅助决策、战法研究与评估，甚至装备作战效能评估均可发挥重要作用[1]，具有极高的军事应用价值。因此，积极研究兵棋和兵棋推演，并研发计算机战术兵棋推演系统，对于推进作战模拟深入发展，更好地为部队服务，锤炼指挥员的指挥谋略能力具有十分重要的意义。

2 兵棋与兵棋推演

2.1 兵棋的概念及基本要素

兵棋这一概念是“舶来品”，目前对于兵棋这一术语的具体理解及其与作战模拟的关系，学术界还存在一定的分歧[2-4]。以美军对兵棋的定义为例，美军对兵棋的定义为：为描述现实或假设的真实情况而运用规则、数据和程序，以任何一种方式对两支或多支对抗部队的军事行动所进行的模拟。兵棋按照表现形式可分为手工兵棋和计算机兵棋两种。其中，计算机兵棋通过信息化手段进行计算机编程，实现手工兵棋的计算机化，并以计算机软件形式表现出来[5-8]。二者只有表现形式上的不同，没有本质的区别。按照推演级别区分，兵棋可分为战略兵棋、战役兵棋和战术兵棋。但无论哪种形式的兵棋，都主要由三部分组成，它们是棋盘、棋子和规则，这是构成兵棋系统的基本要素。

棋盘，即兵棋地图，是一种带网格的特殊地图，通常采用正六边形网格，每个网格又叫一个棋格，并按照统一的地理坐标进行编码，每个棋格包含这个地理位置的诸多信息，用以界定棋子的位置、所处的地理环境和作战隐蔽程度等。因此，研制兵棋棋盘时，需要对地图信息要素进行合理优化利用。

棋子是对作战单位或战场事件的表示，也称为算子，主要包括单位棋子和事件棋子两种类型。单位棋子，标有攻击力值、防御力值、机动点值、军兵种、主要装备、作战代号、番号等主要信息，以及目标类型、武器级别、射程等附属信息。事件棋子，主要用于记录伤亡、破坏、突发事件等动态战场环境。

兵棋规则是兵棋中表示战争要素、限定行动条件、裁决行动结果的所有规定、算法及模型的总称。主要包括作战顺序规则、机动规则、战斗结果裁决规则等。作战顺序规则用于说明对阵双方移动棋子的先后顺序;机动规则用于说明各棋子在不同的地理环境、气象环境、战场环境下一个回合可以移动的最大棋格数;战斗结果裁决规则用于判断对阵双方交战的胜负或损失。

2.2 兵棋推演

兵棋推演是指使用代表战场及其军事力量的棋盘和棋子，模拟战争对抗的各方，依据从战争经验中总结的规则，并结合概率论原理，通过推演各方人员的一系列决策对抗，对作战过程进行逻辑推演研究和评估的活动，是作战模拟的一种方法和手段。兵棋推演由一系列的推演回合组成，按照回合制实施推演。推演流程详细规定了每个回合的阶段区分、每个阶段红蓝方如何行动、裁决员如何裁决等动作，同时也决定了推演的基本顺序，决定了某一回合中不同行动的顺序，是构建兵棋推演的基础。在具体推演实施过程中，为了模拟战争中占据主动的一方享有优先权，通常直接明确该方为先手方。假如交战双方没有明显的主、被动差别，则通过随机数判定先后手方。兵棋推演采用裁决表裁决行动结果，其原始状态为手工查表裁决，现发展为计算机辅助裁决，但仍保留了手工裁决表的透明度和易修改性。裁决表中的数据根据战斗经验积累而成，反映了一定的可能性和可信性。如图1所示，为简要的单回合兵棋推演流程图。

3 计算机战术兵棋系统基本框架与功能

计算機战术兵棋系统的研发是一项复杂的系统工程[9-10]，涉及先进的计算机、网络通信、图形图像、界面交互、数据处理等技术，同时需要具备一定的战术学、军事训练学、装备学、运筹学、概率论等学科的知识储备，必须遵循科学合理的研发步骤，通常按照“确定研发目标→确定分辨率→数据库设计→规则设计→系统实现→试推和论证完善”的步骤进行。建设计算机战术兵棋系统，目的是为满足指挥对抗训练、战法研究和实战化教学的需要。系统具备支持想定管理、推演管理、复盘总结分析及基础数据管理等功能。依据功能定位，计算机战术兵棋系统可设计为四大子系统，包括想定管理分系统、推演管理分系统、复盘总结分系统、基础数据管理分系统。基本框架如图2所示。

（1）想定管理分系统

兵棋推演想定，是供推演各方展开推演作业的基本条件的汇编。想定管理分系统主要包括作战编成录入模块、初始态势编辑模块和想定实例编辑模块。其中，作战编成录入模块主要是依据红蓝方参演兵力的作战编成，结合兵棋系统单位分辨率，进行作战编成录入，以通用模板中的单位棋子模板为基础数据，建立体现指挥关系的单位棋子编成树;初始态势编辑模块主要是指将红蓝方参演兵力，部署到地图上，形成红蓝方推演前的基本态势;想定实例编辑，主要是指对编辑好的想定实例，可进行修改、完善。

想定管理分系统主要实现以下功能：一是支持推演的作战问题进行基本描述和约定;二是具备直接选择并导入已经量化处理好的推演地图，并且能够放大缩小显示导入后的地图，以及提供漫游功能;三是可以灵活选择并导入已经编辑好的作战编成，并根据指挥关系对编成树进行分级查看;四是建立新想定后，自动生成想定文件，可以将整个想定打包导出，或者将想定中单个文件导出，反过来也能够将整个想定或单个文件导入到系统。

（2）推演管理分系统

推演管理分系统主要包括推演管理大厅模块、导调控制模块、推演进程管理模块、战报显示模块和战场态势显示模块。主要功能包括：一是管理一组或多组推演同时展开，包括推演席位的创建、编辑和指派等功能，支持动态加载军事模型规则，驱动推演进程的推进;二是支持战斗过程中形成的战报信息，可以只显示单个棋子的战报信息，也可以显示所有棋子的战报信息;三是支持红蓝方态势、综合态势显示。导裁组成员可在推演准备阶段和推演中途加入观摩，并通过综合态势实施查看推演过程;四是支持对推演进程实施管理，可以对推演实施暂停和恢复，调整推演步长，以及提前回收令牌，强制裁决;五是支持组训者对推演过程进行导调控制，包括：选择、部署、兵力添加、兵力修改、导调判亡、导调气候、导调复推、规则设置、保存方案等功能。

（3）复盘总结分系统

复盘总结分系统包括态势复盘、推演复推和推演评估模块。主要实现三项功能，一是态势复盘，支持以红蓝方视角和综合视角进行态势复盘，并支持开始、暂停、加速、指定任意时刻回放态势;二是推演复推，支持回溯推演的功能;三是推演结果统计分析，支持参战力量统计分析、战损情况统计分析、作战能力统计分析、多方案数据对比分析等。统计分析结果支持以表格、柱状图、饼状图、曲线图等方式灵活显示，可导出为Word文档或Excel表格进行打印。

（4）基础数据管理分系统

兵棋的主要要素，如棋盘（地图）、棋子（算子）、裁决规则等以数据的形式存在于数据库中。因此，基础数据管理分系统主要包括棋子编辑模块、地图编辑模块和规则编辑模块。

地图编辑模块，通过对现有电子地图的兵棋化改造，建立适用于兵棋推演活动的地理数据模型，为多样化的电子地图提供统一的地理建模方法，按照六角网格组织地理数据，以六角格编号为索引构建网格地形、交通、地貌、水系、地质、植被和居民地等地理数据集，基于相关地理数据集提供功能接口。

棋子编辑模块支持不同平台（陆上、海上、空中）作战单位棋子参数以及装备棋子参数（武器、弹药、通信/干扰装备、侦察装备、雷达装备、特殊装备等）的分类编辑。

规则编辑模块支持规则查询、规则目录设计、作战力量战斗力赋值、基于要素分析的行为规则设计等功能。其中基于要素分析的行为规则设计，是指行为规则设计严格按照行为规则影响要素分析、逻辑建立、算法确定、试推和综合校验的步骤实施。

4 计算机战术兵棋系统设计关键技术

相比战略、战役级兵棋，战术兵棋更加关注战术行动推演中的各类细节，通过双方若干作战指标的综合衡量来裁决战果。基于此，计算机战术兵棋系统设计的关键技术和难点主要有以下三个方面。

（1）战术兵棋规则设计。兵棋规则是用于维护推演运行逻辑、控制推演流程以及裁决作战实体行动的重要支撑。兵棋研发重在规则，也难在规则[2]。规则是否科学、合理、贴近实战、符合实际，直接决定着兵棋的使用价值。按照符合军事需求、战训一致、合理准确和可操作性的原则，科学进行规则的顶层设计，制定兵棋规则体系，明确兵棋分辨率和兵棋规则目录;通过参战兵力的技战术指标和兵力运用特点科学合理制定符合实际的实体属性规则和行为规则;依据法规规范、战争经验、演习试验、综合提炼和专家评估的方法，制定贴近实战的推演裁决规则。在兵棋规则设计过程中，还要优先设计规则编辑软件，软件具备规则数据修改和完善的功能，操作和维护简单，以便及时将推演过程中发现的不合理规则进行修改完善。

（2）数据库准备要全面客观。计算机战术兵棋系统的数据可分为静态数据和动态数据。其中，静态数据主要包括作战基础数据、规则数据、推演用户数据、想定数据等;动态数据主要包括推演过程数据和裁决结果数据。对这些数据和信息需求进行分类、整理，最后形成数据体系。根据数据体系和所选择的数据库特性，最终完成数据库的设计。数据库设计既是战术兵棋系统设计的具体要求，也是对战术兵棋系统分析和设计的补充和完善。

（3）作战效能评估指标体系构建。针对不同对象、不同内容的推演想定，评估指标具有差异性，快速形成特定训练任务下的评估指标体系是系统有效应用的关键。研究基于回合流程实施交互推演的模型结构，依托兵棋规则框架建立各类开放式的推演模型。研究评估模型体系框架，确定侦察效率、目标毁伤、弹药、战果战损等多类分析细则及其具体评估模型。采用基于数据的评估模式进行评估体系的设计。在评估指标构建方面，采用分层分级逐级构建的方法，将各层级评估指标细化为若干评估指标，建设评估指标库。再利用可视化的评估模型编辑工具，抽取评估指标库的指标项并组合形成针对性的评估方案。

5 结束语

研发计算机战术兵棋系统，对于推进作战模拟深入发展，更好地为部队服务，锤炼指挥员的指挥谋略能力具有十分重要的意义。在兵棋系统研发过程中，我军特色是基本要求，必须将系统设计研发的着眼点放在设计与部队实际相符的兵棋规则上来。同时坚持与时俱进的原则，兵棋系统研发出来之后，并不代表研发工作的完结，只有在运用过程中不断发现问题，并加以解决完善，才能始终保持兵棋系统的实用性和生命力。

参考文献：

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收稿日期：2022-03-23

作者简介：徐瑜（1983—），男，湖北黄冈人，博士，工程师，研究方向为作战模拟与仿真。