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更新1 | 基于数字孪生战场场景研发获得阶段成果

导读:为了进一步加强跟行业人士的互动,特别是部分关注数字孪生战场实验室的合作方,希望及时了解相关情况。为此,数字孪生战场公众号将以“更新X”发布工作动态。

      作为数字孪生战场实验室(DTBL,Digital Twin Battlefield Laboratory)第1号更新信息,主要介绍近期针对兰德智库作战仿真的一些研究成果,“基于数字孪生战场‘恐怖的海峡’的研究”获得较大进展。

      该研究工作包括理论研究及试验,为了便于行业人士继续开展相关工作,数字孪生战场实验室决定公开理论研究成果。

      有兴趣的读者可以参与数字孪生体挑战赛微信群交流,自行查询相关资料,或积极参与DTC 2022工作,获得数字孪生战场实验室的支持。

基于数字孪生战场‘恐怖的海峡’

      近期工作进展如下:

      第一,针对兰德智库针对某海峡的研究,系统梳理并对相关报告做了解读。

      2000年,兰德智库站在美国政府立场,运用“联合一体化应急模型”(JICM,Joint Integrated Contingency Model),分析了2005年可能发生的冲突。

      该研究开展了1728次仿真试验,兰德智库为此专门写了《恐怖的海峡?红蓝对抗的军事问题与美国的政策选择》报告,该报告在国防工业出版社发行的《作战仿真试验》一书中,被称之为《恐怖的海峡I》。

      2009年8月,兰德智库采用基本相同的研究方法,对2015年的情况做了分析,发布了《红方-蓝方冲突政治背景和军事方面的平衡》报告,亦称为《恐怖的海峡II》。

      第二,解决了数字孪生战场数据标准化问题,形成了X-DRIS体系。

      作战仿真已经开展了30多年,已经从早期的信息化模式,向数据驱动的方式转变,其关键技术包括数字孪生模型、人工智能、数据表示和自主决策等。

      数字孪生战场实验室对世界领先的战场环境数据体系开展了试验,最终基于相关数据标准,设计了适合数字孪生战场体系需要的X-DRIS数据标准,为数字孪生战场展示平台进一步深化研发工作提供了必要的条件。

      接下来,数字孪生战场实验室将开放STOW项目,该项目是DARPA于1997年启动的前沿技术探索,其中关于“智能助理”问题开始应用到“阿尔法狗斗”(AlphaDogfight)中。

      公开的报告包括:

      Synthetic Theater of War (STOW) Engineering Demonstration-1A (ED-1A) Analysis Report

      The COBRAS Synthetic Theater of War Exercise Trial- Report on Development, Results, and Lessons Learned

      JMCIS/Synthetic Theater of War (STOW) Interface Phased Functional Description

      Synthetic Theater of War-Europe (STOW-E) Technical Analysis

      Synthetic Theater of War (STOW) Engineering Demonstration-1 (ED-1) Final Report

      Joint Maritime Command Information System (JMCIS) Synthetic Theater of War (STOW) Interface

      Synthetic Theater of War – Europe (STOW-E)

      Advanced Distributed Simulation Technology II (ADST II), Battle Command Reengineering II (BCR II)

      KERNEL BLITZ ’95 Interactive Training Support (KBITS)- Technical Integration Plan

      以上报告均可以在工业4.0研究院数字图书馆获取。

 

工业4.0研究院与安世亚太共议“数字工程战略”

      2022年7月16日,正值数字孪生体联盟成员日,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长胡权一行调研安世亚太公司,安世亚太董事长张国明等人参与了座谈,双方围绕“数字工程战略”做了深入交流,对数字空天相关业务做了探讨。

      自2019年建立战略合作关系以来,双方在推动我国数字孪生体产业发展方面做了大量工作,值我国军民大量推进数字工程之际,双方高层就数字工程战略问题开展对话,对促进我国数字孪生产业良性发展具有重大意义。

工业4.0研究院和安世亚太研讨会

      胡权院长以《数字工程战略讨论》为题,介绍了基于锚定效应的战略、什么是数字工程、数字工程标杆企业和安世亚太如何选择等议题。

      “战略的本质就是确定什么可以不做”,这是工业4.0研究院一直秉承的战略原则,在每个发展阶段,聚焦具有改变产业格局的技术和业务,这既是工业4.0研究院赖以生存的秘诀,同时也是顺应第四次工业革命发展所做的权变。

      工业4.0研究院利用行业人士的“认知偏差”,针对数字孪生体产业构建了一套发展战略,避免该行业“未老先衰”,在国防和工业两大领域取得了开创性的成果。

      过去3年期间,工业4.0研究院完成了多个第一:发起全球第一家数字孪生体联盟,比美国早七个月;支撑国家发改委和中央网信办提出国家数字孪生体战略;撰写《数字孪生体》一书,首次对数字孪生体产业做了系统的阐述;每年发布《数字孪生体报告》和《数字孪生国防白皮书》。

      对于数字孪生体产业的发展,胡权院长表示,通过工业4.0研究院和安世亚太的合作,预计到2025年左右,工业4.0研究院将成为数字孪生体数据派领头羊,安世亚太在数字孪生体仿真派开拓中获得巨大进展。

 

基于“数字孪生战场”的C2决策验证初步完成

      按照数字孪生战场实验室预定目标,2022年将重点完成“数字孪生战场1.0”建设工作,经过对标DARPA马赛克作战体系,近期初步完成相关工作,能对“C2决策支撑”提供一定程度的验证,达到部分兵棋推演的目的。

      2022年7月10日,数字孪生战场实验室组织了“数字孪生+C2”概念研讨会,部分应邀人士参与了相关探讨,对基于数字孪生战场基础设施打造“数字孪生+C2”概念表示了浓厚的兴趣。

数字孪生+C2应用

      秉承“以战促建”的创新思路,瞄准当前关注的关键问题,利用工业4.0研究院在“数字孪生战场”理论创新上的优势,加快研发迭代速度,及时把研究成果在数字孪生战场展示平台上呈现出来。

      跟网络中心战或数字战场为代表的第二代战场管理体系不同,建立基于“数字孪生战场”为基础的战场管理体系,既能发挥多域数据交换、流动和分享的实现,又可以实现灵活的作战能力配置目标,这正是数字孪生体得以大显身手的优势。

      未来战场需要高效、分布式的资源配置,这显然不能通过传统自上而下的方式实现,应尽量推动战场环境要素、装备系统以及作战人员实现数字转型。

      按照工业4.0研究院分析结果,数字孪生战场应从目前以“可视化”为主,尽快向“虚拟化”发展,这样才可能适应战争所需要的“速度”。

      通过标杆DARPA马赛克作战相关研究成果,数字孪生战场实验室在C2研究获得突破,并构建了基于“数字孪生战场”的C2运行机制体系,这为“数字孪生战场1.0”的研制提供了理论基础,实现了研用结合的发展目标。

 

数字孪生战场实验室简要介绍

      作为工业4.0研究院探索数字孪生国防体系的平台,数字孪生战场实验室(DTBL,Digital Twin Battlefield Laboratory)立足颠覆性创新原则,瞄准第三代战场管理体系的发展机遇,推动数字孪生战场理论创新与工程实践。

      一、第三代战场管理体系

      从技术革命周期来看,全球处于军事革命和新科技革命时期,全球的技术创新生态正在重塑中,以数字孪生体、人工智能、数据科学等为代表的新一代数字技术快速发展,它们成为改变战场特征的基本动力。

第三代战场管理体系

      美军通过10年时间的探索,洞悉传统战场管理概念和应用的本质变化,提出了“第三次抵消战略”。为了避免传统的大平台对抗场景,美军力图构建分布式作战新模式,为此大力建设第三代战场管理体系。

      工业4.0研究院分析,美国各单位提出了全连接指挥控制及通信(FNC3)、马赛克作战、先进战场管理系统(ABMS)、融合项目及超越项目等,它们都是第三代战场管理体系的探索实践。

      二、数字孪生战场实验室定位

      数字孪生战场实验室是工业4.0研究院研究和探索第三代战场管理体系的平台。

      三、数字孪生国防白皮书

      为了深化数字孪生国防的研究工作,数字孪生战场实验室每年发布《数字孪生国防白皮书》,2021年版已于2021年10月1日发布,提出了数字孪生战场、数字孪生装备、数字孪生训练等概念。

      四、数字孪生战场实验室任务

      依托工业4.0研究院原有“数字孪生太空”“数字孪生汽车”“数字孪生航空”等项目,整合为“数字孪生靶场”(DTR,Digital Twin Range),作为数字孪生战场实验室概念测试、验证和研发的平台。

      数字孪生战场实验室近期任务如下:

      任务一:指挥控制决策支撑

      基于数字孪生靶场平台,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。

      任务二:基于数字孪生网络的电子战

      为卫星、雷达和战术通信等战场装备建立数字孪生模型,构成完善的数字孪生网络,实现电子战模拟和分析的目的。

      任务三:装备系统测试验证

      利用数字孪生靶场平台,建设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。

      任务四:基于数字孪生战场的兵棋推演

      在任务一、二完成的基础上,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,提出相应的解决办法。

      五、数字孪生战场公众号

      为了满足行业人士交流沟通的需要,数字孪生战场实验室运行维护了“数字孪生战场”公众号,发布数字孪生战场实验室动态、JADC2及相关信息。

 

数字孪生战场公众号如下:

数字孪生战场实验室公众号

 

      联系人:王明芬

      数字孪生战场实验室战略经理

      微信:wangmfbj

      邮箱:wangmf@innobase.cn

 

2022年度数字孪生体挑战赛启动报名了

      数字孪生体时代到来了,工业4.0研究院通过主办数字孪生体挑战赛,加强数字孪生技术的应用深度,目前已经举办了三届比赛,2022年举办第四届数字孪生体挑战赛。

      经2个月的详细研究及沟通筹备,第四届数字孪生体挑战赛(Digital Twin Challenge 2022)确定“基于数字孪生体的第五代飞机效能评估”的主题,通过学习提升、方法设计和研发验证三阶段赛程,推进数字孪生技术在航空业的应用。

第一阶段 第二阶段 第三阶段
时间 6-8月 9-11月 12月
任务 学习提升 方法设计 研发验证
内容 (1)航空航天概论

(2)飞机总体设计

E=C*S*A*D

赛道一:作战能力评估

赛道二:ASIP

把第二阶段设计开发的成果用软件实现,放到数字孪生靶场来验证评价
交付物 F-35战斗机总体设计报告 设计一套飞机效能评估方法 通过数字孪生靶场验证设计的飞机效能评估方法
奖金 通过评审的个人或团队均可获得5000元奖金 通过评审的个人或团队均可获得1万元奖金 通过数字孪生靶场验证的项目团队将获得10万元奖金

      经DTC 2022组委会决议,即日开启报名工作。

      DTC 2022报名不设截止日期,对参赛个人或团队无预设要求,获奖团队不设上限。

      第一阶段:学习提升

      以F-35战斗机等第五代飞机为代表,学习飞机总体设计的方法,掌握第五代战斗机的相关特性,主要包括隐身技术(雷达、红外、声学、光学及射频等)和电子战能力。

F-35战斗机数据链

      为了降低参与DTC 2022的难度,第一阶段的比赛内容主要考察参赛个人或团队掌握飞机总体设计的知识水平。

      推荐参赛团队学习《航空航天概论》(杨超)和《飞机总体设计》(刘虎)两本书及在线课程。

      1. 《航空航天概论》在线课程链接:

      https://www.icourse163.org/course/BUAA-89007

      2. 隐身飞机探究与设计虚拟仿真实验:

      http://saed.buaa.edu.cn

      第一阶段的赛程从2022年6月1日-8月31日结束,在结束之前结合F-35战斗机的相关资料,提交《F-35战斗机总体设计报告》。

      第二阶段:方法设计

      基于《飞机总体设计》的“军用飞机的效能评估”,根据掌握的知识和方法,针对效能公式:E=C*S*A*D,参赛团队可以选择两条赛道中的一个。

      赛道一:作战能力评估

      赛道二:飞机结构完整性大纲(ASIP,Aircraft Structural Integrity Program)

      利用工业4.0研究院提供的“数字孪生靶场”(DTR,Digital Twin Range),设计一套飞机效能评估方法。

      第二阶段的赛程从2022年9月1日-11月30日结束。

      第三阶段:研发验证

      基于第二阶段设计的方法,在数字孪生靶场平台上用软件实现,并通过数字孪生靶场来验证其效果。

      第三阶段的赛程在2022年12月31日之前结束。

      作为数字孪生体应用的先导性领域,航空器的研制和维护是最佳的应用场景。欢迎立志颠覆性创新的个人或团队参赛,接受严格的知识和智力上的挑战。

      欢迎各大高校或创新型企业组织人员参赛。

      报名要求如下:

      1. 参赛的个人或团队编写介绍,要求以PPT呈现,包括:(1)团队名称;(2)团队定位/特点;(3)团队成员介绍。

      2. 以上PPT发送到邮箱:innobase@qq.com(邮件标题写明团队名称)。

      3. 添加DTC 2022联系人零点壹,微信:punkt1

      对于参与DTC 2022的个人,可以获得优先入职工业4.0研究院及下属企业的机会,薪资待遇从优。