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    打击动目标(biāo)作战管理(lǐ)系统设计初探
    来源:新闻中心
    发布(bù)时间:2021年03月04日 编辑:中国电子科技集(jí)团公司第二十八研究所(suǒ)专(zhuān)家(jiā)杨新民,付建苏

      摘 要:基(jī)于美军作(zuò)战管理的理念,从(cóng)理(lǐ)论研究角度,采用分(fèn)层分级(jí)管(guǎn)理(lǐ)思想设计了针对打击动目标任务的作战管(guǎn)理系统(tǒng),提出了(le)系统(tǒng)的总体架构、功能(néng)组(zǔ)成(chéng)、使用流程、信(xìn)息关系,从系统构建角度进行(háng)了详细描(miáo)述,将平时的预案拟制和战时的临机(jī)解算相结合,采(cǎi)用作战(zhàn)管理引擎,基于作战规则,综(zōng)合管控各类战场资源,进(jìn)行(háng)快速的(de)战场响应(yīng)和目标打(dǎ)击,形成态势感知、临机规划、仿真推演和效果评(píng)估的信息闭环,对深(shēn)入研(yán)究作战管理技术具有一(yī)定理论借鉴(jiàn)意义。

      关键词: 打(dǎ)击动目标;作(zuò)战(zhàn)管理;资源管(guǎn)控

      

    引 言

      随着(zhe)武(wǔ)器、探测、通信等装备(bèi)技术发展,现代战争越(yuè)来越(yuè)具(jù)备大区域、高动态、快节(jiē)奏、强对抗等特征,尤其针对打(dǎ)击动态目标作(zuò)战任务,实时性要求(qiú)显著提高、感知空间扩大(dà)、作战时间(jiān)空(kōng)间窗口极度压缩,传统的“人在回(huí)路”控(kòng)制方式(shì)已经(jīng)不可能高效完(wán)成(chéng)打击任务,具备信息实时获取处理(lǐ)、作战临机指挥决(jué)策(cè)、资源(yuán)有效管理调度(dù)以及系统自(zì)主运(yùn)行控制等(děng)能力的(de)指挥信(xìn)息系(xì)统才能胜(shèng)任。作(zuò)战管理(Battle Management,BM)[1]概念和技术应运而生(shēng)。

      按照美军联合出(chū)版物JP3-01定义(yì),作战管理(lǐ)是指在作战环境中按照适当职权所赋予的指挥、指导与指示,对活动进行管理(lǐ)。目前,对作战(zhàn)管理比较(jiào)普遍认同的定义(yì)为,作(zuò)战管(guǎn)理是指(zhǐ)对作(zuò)战空间内的传感器和(hé)武器资源进(jìn)行以(yǐ)任务规划为核心的(de)指挥与控制,主要包(bāo)括传感器和武器等资源管理。

      1.发展现(xiàn)状

      作战管理一词最早出现在美国空军,由于20世纪60年代(dài)晚期及70年代早(zǎo)期雷达探测范围(wéi)相对较小,空军作战管理员向友军的航空航(háng)天部(bù)队提供(gòng)对敌方的早期(qī)探测并(bìng)对其进行话音引导,以(yǐ)确(què)保其实(shí)现空对空的击落。

      20世纪60年代,世界各国各(gè)类反舰导(dǎo)弹发展迅猛,具(jù)有飞(fēi)行速度快、飞行高度低、雷达反射截(jié)面小、被发现距离近、反应时(shí)间短(duǎn)等特点,特别是前苏联(lián)海军提(tí)出了“饱和攻击”战(zhàn)术后,美军航母战斗群(qún)感受到了越(yuè)来越巨大的威胁(xié)。为了满(mǎn)足抵(dǐ)御饱和攻(gōng)击的舰载(zǎi)防空系统迫切(qiē)需求,1967年美国国防部(bù)批准研(yán)究和开(kāi)发“全(quán)自动作战指挥与武器控制(zhì)系统”,即“宙斯(sī)盾”作战系统[2],其使用(yòng)作战(zhàn)管理系(xì)统(tǒng),实(shí)现(xiàn)了宙斯盾(dùn)舰相控阵雷达系统、武器(qì)控制系统(tǒng)、指挥决策系统等一体化综合集成[3],可(kě)对来自四面八方同时袭击的大量导弹(dàn)组织有(yǒu)效防御反击。

      1991年后,非(fēi)核专(zhuān)用反导系(xì)统逐(zhú)渐进入现役,作战(zhàn)管理得到(dào)推(tuī)广和(hé)认(rèn)可。在(zài)美(měi)军反导系统的(de)指(zhǐ)挥控制、作战(zhàn)管理系(xì)统(Command and Control, Battle Management, C2BM)[4]中(zhōng),重大决策仍(réng)由人实时或预先做出(chū),在关键作战阶段,系统需要通过(guò)完全的自动(dòng)化指挥和控制(zhì)在极短时间内完成多源信息(xī)融合、大量目标识别(bié)、威胁等(děng)级评估、拦(lán)截目标确(què)定、武器(qì)拦截控制等动(dòng)作,人在控制环之外,处于监视及管理(lǐ)地位,只有发生(shēng)意外时人才进行干预,如图(tú)1所示。

      1993年5月,克林(lín)顿(dùn)政府上(shàng)台后宣布(bù)了“星球大战(zhàn)”时代的结(jié)束(shù),将弹道(dào)导弹防御分解成了两个(gè)部分:战区导弹防御系统(tǒng)(Theater Missile Defense,TMD)成为第一发展重点,国家导弹防御系统(National Missile Defense,NMD)成为第二发展重点。指挥控制、作战管理和通信系统(Command and Control, Battle Management and Communication,C2BMC)在其中担负目标识别、弹道估(gū)计、威胁(xié)判断、目标数据修正和打击效果评估(gū)任务。

      2009年(nián),C2BMC正式投入使用,在(zài)科罗拉多州施里弗空军基地导(dǎo)弹防御综合运(yùn)行(háng)中(zhōng)心(xīn)、彼德森(sēn)空(kōng)军基地、夏延山国家军事指挥中心、阿拉斯加的格里利堡、战略司(sī)令部、北方司令部、欧洲司令部、太平洋司令部及中央司(sī)令部(bù)均配备部署有C2BMC数据终端。

      美军按照分步设(shè)计、分(fèn)步研制、分步部署、螺旋推进的原(yuán)则(zé)推进系统研制和部署,当前最新版(bǎn)本为8.2,并(bìng)实现了包(bāo)括态势感知(zhī)(situation awareness,SA),适应性(xìng)规划(adaptive planning,AP),作战管理(battle management,BM),通(tōng)信(communication,C),建模(mó)、仿真与分析(modeling and simulation  & analyse,MS&A)和试验训练(training and exercise,TEX)等6种核(hé)心能力[5]。

      本文基于对美军作战管理原(yuán)理理解,抛砖引玉,提出打击动目(mù)标作战(zhàn)管理系统设计,以期对(duì)作战管(guǎn)理的研(yán)究(jiū)提供参考作用。

    2.系统架(jià)构

      打击(jī)动(dòng)目标作战管理系统是一种(zhǒng)以战场实时态(tài)势信(xìn)息为驱动、以各类基础设(shè)施功能为(wéi)支撑[6],实现在不(bú)同(tóng)威(wēi)胁等级、不同(tóng)作战状态下基于规则的运转自动化、控制(zhì)调度自主化和任务解算实时(shí)化,满足作战实时快速处理和临(lín)机决策的要求,是(shì)整(zhěng)个作战指挥系(xì)统的“中枢神经系(xì)统”[7];基础(chǔ)设施提供(gòng)的功能贯穿作战的全过程,为任务规(guī)划和作战管(guǎn)理(lǐ)系统提供指挥控制手段(duàn)、辅助工具(jù)以及基础数(shù)据;规划(huá)系统侧重于战前(qián)的筹划,为指挥人员提(tí)高战前筹划与决策支持,为作战管理提供各种规划方预案(àn);作战管理系统侧重于战时,是动态的(de),主(zhǔ)要实现对侦察传感(gǎn)器(qì)资源(yuán)、武器系统资源的管控(kòng)。

      打击动(dòng)目标作战管理系统总体(tǐ)架构如图2所示,该系统包括决(jué)策级、行动级(jí)和执(zhí)行级作战管(guǎn)理[8-9];在逐级指挥作战情况下,决策级作战管理对应于区域级指挥系统,行动级对(duì)应于旅(lǚ)(团)级指(zhǐ)挥(huī)系(xì)统,执行级对应于具体作战单元,包括火力单元、探(tàn)测单元等终端。决(jué)策级作战管(guǎn)理(lǐ)依据(jù)任务使命和作战目标决(jué)策形成作战方案;行(háng)动(dòng)级作战(zhàn)管理基于决策(cè)结果生(shēng)成任务(wù)序列,供执行级(jí)作战管理执行相应动作。

      

      图2 系(xì)统总(zǒng)体架构

    3.功能组成

      打(dǎ)击动目标(biāo)作(zuò)战(zhàn)管理系统(tǒng)主要(yào)包括六大类功能,如图(tú)3所示,六大类包括:作战管理引擎、作战规则管理与运用、资源(yuán)管控、实时解算、作战时空分析和作战评估。

      

    图3 打击(jī)动目标作战管理系统(tǒng)功能(néng)组成

    3.1作战管理引擎

      作战管(guǎn)理引擎(qíng)是系统运行的(de)马达和离合,控制系统自动(dòng)运行(háng),包括自主运控、作战进程调度和作(zuò)战序列调度(dù),为信息的(de)实时自动流转和功能快速自动衔接提(tí)供(gòng)支(zhī)撑,并可(kě)用于确定作战进程及我方各种作战资源的接战时序。

    3.2作战规则(zé)管理(lǐ)与运用

      作战规则管理与(yǔ)运用主要功能是对(duì)打击动目标作战管理系统在作战实(shí)施过程中(zhōng)各阶段的作战规则(zé)进行维护,为(wéi)作战管理系统各功能模块的自主有序(xù)工作提供支撑。作(zuò)战规则管理与运用是系统运行(háng)的准则和规范,保证系统智能(néng)运行;这(zhè)两类(lèi)功(gōng)能作为系统运行支撑。

    3.3资(zī)源管控

      资源管控包括资源和目标的分配决策以及资源监控等功能;资(zī)源分配决(jué)策主要(yào)是基于规划成(chéng)果(guǒ),根据时空分析结果(guǒ)和作战时(shí)序,将传感器、武器与(yǔ)目标进行快速配对;资(zī)源监(jiān)控则是(shì)各传感器、武器的工作状态进行监控,确定我方在作战(zhàn)过程中可用的作战(zhàn)资(zī)源,并根据(jù)作(zuò)战时序、作战进程及资源分配结果,快速生成资源(yuán)控制指令。

    3.4实时解算

      实时(shí)解算是根据敌方移动(dòng)目标进行威(wēi)胁评估,基于规划(huá)系统(tǒng)提(tí)供的作战预案,对(duì)当前威胁等级(jí)、可用(yòng)作战资源进行分(fèn)析,确定(dìng)打击方案,并通过与仿真评估模块的(de)不断(duàn)交互迭代,实现对作战方案的优化(huà)调(diào)整。

    3.5作战时空分析

      确定满足时间、空间、武(wǔ)器、传感器(qì)的射击窗口,辅助各作战(zhàn)要素接(jiē)战计划快速生(shēng)成和各作战要素接战(zhàn)活动时间表的(de)制定(dìng)。

    3.6作(zuò)战评估

      作战评估模块(kuài)包括作战方(fāng)案临机推(tuī)演评估和作战效果评估,负责对作战方案(àn)进行实时仿真评价,对我方武器的最终打击效果进行评估。

    4.使用流程

    4.1 决策级

      在决策级,区(qū)域级情(qíng)报系统接收(shōu)综(zōng)合情报(bào)信息,经处理后产生目标信息与威胁(xié)估(gū)计信息,并将结果(guǒ)实时发送(sòng)给(gěi)区域级作战管理系统;区域(yù)级(jí)作(zuò)战管理系统(tǒng)接收武器状态(tài)信(xìn)息,并向区域级情报系统发送实时探测控制命令及请(qǐng)求;区(qū)域级(jí)作战管理系统形成作战命令,并(bìng)快速下发给行动级作(zuò)战管理软件;

    4.2 行动级

      在(zài)行动(dòng)级,旅(团(tuán))级作战(zhàn)管理系统接收武器系(xì)统上报(bào)的实时状态(tài)信息(xī)并下(xià)达(dá)控制指令;旅(团(tuán))级情(qíng)报系统接收探(tàn)测指(zhǐ)令并下发传感器控制指令(lìng),同时负(fù)责(zé)将所得情报信息和传感器状态信息发送给区(qū)域级(jí)系统。旅(团)级作战管理系统向本级情报系统发(fā)送探测保障协(xié)同(tóng)请求,本级情报系统反馈情报信(xìn)息;

    4.3 执行级

      在执行级,武器设置作战(zhàn)管(guǎn)理终端,接收控制指令,上报武(wǔ)器状(zhuàng)态信息;探(tàn)测系统设置(zhì)作战管理终端,接收控制指令并反馈探测信息。

    5.信息(xī)交(jiāo)互

      打击动目标作战管(guǎn)理系统具备的时(shí)空分析、实时解算(suàn)、资源(yuán)管控和作战评估等功能模块之间(jiān)信息交互关系(xì)如图4所示。

      

      图(tú)4 打(dǎ)击动目标作战管理系统(tǒng)信息交(jiāo)互关系

      为实(shí)现上述信息交互,作(zuò)战管(guǎn)理引擎、作战规则管理与(yǔ)运用功能模块的作用分(fèn)别是:

    5.1 作战管理引(yǐn)擎

      打击动目标作战管理系统的信息(xī)交互和功(gōng)能调度主要通过作战管理引(yǐn)擎实现(xiàn),作战管理引擎相当于(yú)“操作系(xì)统的内核”,资源管控、作战时空分析等模块是基(jī)于内核运行的各类应用(yòng)服务,各模块(kuài)间的信(xìn)息交互均需(xū)要由作战管理引擎提供传输(shū)通道(dào)。作战管理引擎的核心是自主运(yùn)控(kòng)功能,由并(bìng)行处理、总线控制、实(shí)时调(diào)度、人工干预子模块组成。

      (1)并行处(chù)理负责(zé)工作流的并行执行,提(tí)高系统运行效率;(2)总线控制负(fù)责管(guǎn)理(lǐ)作(zuò)战管(guǎn)理引擎与各功能模(mó)块间(jiān)的接口;(3)实时调度处理负责对(duì)各种信息(xī)接收(shōu)、处理及分发进程的(de)快速实时调度(dù);(4)指(zhǐ)挥员干预可使指挥员处于(yú)系(xì)统外部监视系统核心(xīn)模块的(de)自主运控情况,必(bì)要(yào)时可由(yóu)指挥员手动改变系统运行状态(tài)。

    5.2 作战规则(zé)管理与运用

      作战管理引擎为能(néng)够自主生成作战进程和接战序(xù)列,驱动各功(gōng)能模块(kuài)高效有序工作(zuò),需要(yào)依赖(lài)各类作(zuò)战(zhàn)规则(zé)。作战规则管(guǎn)理(lǐ)与运用能够根(gēn)据具体作战要求提出规则,进(jìn)行定制,形成作(zuò)战规则库(kù)。作战管理系统外部的传感器系统和武器系统为作(zuò)战管理系统提供探测系统状态信息、探测情报信息(xī)、武器状态信息等。

    结 语(yǔ)

      本文吸(xī)纳美军作战(zhàn)管(guǎn)理理念,提出了一种打击动目标作战管理系统设(shè)计构想,以期实(shí)现作战资(zī)源(yuán)的(de)优(yōu)化(huà)配置、时空窗口的实时(shí)解(jiě)算、交战方案的临(lín)机(jī)决策和(hé)作战力量的智能调度,打造信息快速流(liú)转、功(gōng)能快速衔接、方案快速决策、系(xì)统(tǒng)紧密铰链的作战体(tǐ)系,希(xī)望能对指挥控制装备的发展提供有益的参考。

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