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打(dǎ)击动目标作战管理系统设计初探
来源:新(xīn)闻中(zhōng)心(xīn)
发布(bù)时间(jiān):2021年(nián)03月04日(rì) 编辑:中国电子科(kē)技集(jí)团(tuán)公司第二十(shí)八研究所专家杨新民,付建苏

  摘 要:基于美军作战管理的理念,从理论研究角(jiǎo)度,采(cǎi)用分层分(fèn)级管理思想设计了针对打击(jī)动目标任务的作战管理系统,提出了系统的总体架构、功能组成、使用流程、信息关系(xì),从系(xì)统构建(jiàn)角(jiǎo)度进行(háng)了详细(xì)描述,将平时的预案拟制和(hé)战时的临(lín)机解(jiě)算相结合,采(cǎi)用作战管理(lǐ)引擎(qíng),基于作战规则,综合管控各类战(zhàn)场资(zī)源,进行快速的战场(chǎng)响应和目(mù)标打(dǎ)击,形成态势感知、临机规划、仿真推(tuī)演和(hé)效果评估(gū)的(de)信息闭环,对深入研究作战管理技术具有一定(dìng)理论借鉴意义。

  关键词: 打击(jī)动目标;作(zuò)战管理;资源管控

  

引 言

  随着(zhe)武(wǔ)器(qì)、探(tàn)测、通信(xìn)等(děng)装备技术(shù)发展,现代(dài)战争(zhēng)越来(lái)越具备大区(qū)域、高动态、快节(jiē)奏(zòu)、强对抗等特征,尤其(qí)针对打击动态目(mù)标作战任务(wù),实时性要求显著(zhe)提高、感知空间扩大(dà)、作战时间空间窗口(kǒu)极度压缩,传统(tǒng)的“人在回路”控制方式已经不可能(néng)高效完成打(dǎ)击任务,具备信息实时获取处(chù)理、作(zuò)战临机(jī)指挥决策、资源有效管(guǎn)理调度(dù)以及系统自主运行控制等能力的(de)指挥信息系(xì)统才能胜任(rèn)。作战管理(lǐ)(Battle Management,BM)[1]概(gài)念和技术应(yīng)运而生。

  按照美(měi)军联合(hé)出版物JP3-01定义,作战管理是指在(zài)作战环境中(zhōng)按(àn)照适当职权所赋予的指挥、指导与指示,对(duì)活动进行(háng)管理。目(mù)前,对作战管理比较普遍认同的定义为,作战管理是(shì)指对作战空间内的传(chuán)感器和(hé)武器资源(yuán)进(jìn)行以任务规划为核心的指挥与控制,主要包括传感器和武器(qì)等资(zī)源管理。

  1.发展(zhǎn)现(xiàn)状

  作战管理一词最早出现在(zài)美国空(kōng)军,由于20世纪60年(nián)代晚(wǎn)期及70年(nián)代早(zǎo)期雷达探测范围相对较小,空军作战管理员向友军的航空航天部队提供对敌方的早期(qī)探测(cè)并(bìng)对其进行话音(yīn)引导,以确保(bǎo)其实现空对空的击落。

  20世纪60年代,世界各国各(gè)类反舰导弹(dàn)发展迅猛,具有飞行速度快、飞行高(gāo)度低、雷达反射截(jié)面小、被发现距离近、反应时间短等特点,特(tè)别是前(qián)苏联海军提出了“饱和攻击”战术(shù)后,美军航母战斗群(qún)感受(shòu)到了(le)越来越巨大的威胁。为了满足抵御饱和攻击的舰载防空系(xì)统迫切需求,1967年美国国防部批准研究和开发(fā)“全自动作战指挥与武(wǔ)器控制(zhì)系统”,即(jí)“宙斯(sī)盾”作战系统[2],其使用作战管理系统,实现了宙斯盾(dùn)舰相(xiàng)控阵雷达(dá)系统、武器控制系统、指挥决(jué)策系统(tǒng)等一(yī)体化综合集成(chéng)[3],可对来(lái)自四面八(bā)方(fāng)同时袭(xí)击的大(dà)量导弹组(zǔ)织(zhī)有效防御反击。

  1991年后,非核专用反导系(xì)统逐渐进(jìn)入(rù)现役,作战管理得(dé)到推广和认可。在美(měi)军(jun1)反导系统的指挥控(kòng)制、作战管理系统(tǒng)(Command and Control, Battle Management, C2BM)[4]中,重大决(jué)策仍由人(rén)实时或预先做出,在关键作(zuò)战阶段,系统需要通过完全的自(zì)动(dòng)化(huà)指挥(huī)和控制在(zài)极短时间(jiān)内完成多源信息融合(hé)、大量目标识别、威(wēi)胁等级评估(gū)、拦截目标确定、武器拦(lán)截控(kòng)制等动作,人在控制环(huán)之(zhī)外,处(chù)于监视及管理地位,只(zhī)有发生意外时人(rén)才进行干(gàn)预,如图1所示。

  1993年5月,克林顿政府上(shàng)台后(hòu)宣布了“星(xīng)球大战”时代的结束,将弹(dàn)道导弹防御分解成了两(liǎng)个部分:战区导弹(dàn)防御系统(tǒng)(Theater Missile Defense,TMD)成(chéng)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(zuò)战(zhàn)管理和通信系(xì)统(Command and Control, Battle Management and Communication,C2BMC)在其中担负目标识(shí)别、弹道估计、威胁(xié)判断、目标数(shù)据修正和打击效果评估任(rèn)务。

  2009年,C2BMC正式投入(rù)使(shǐ)用,在科罗拉多州施里(lǐ)弗空军基地导弹防御综合运行中心、彼德森空(kōng)军(jun1)基地、夏延山国(guó)家军事指挥中心、阿拉斯加的格里利堡、战略司令部、北方司令部、欧洲司令(lìng)部、太平洋(yáng)司(sī)令部及中央司令(lìng)部均配备部署有C2BMC数据终端。

  美(měi)军(jun1)按照分步设计、分步研制、分步(bù)部署、螺旋推进的原则(zé)推进系统研制和部署(shǔ),当前最新版本为8.2,并实(shí)现了包括态势感知(situation awareness,SA),适(shì)应性规划(adaptive planning,AP),作战管理(battle management,BM),通(tōng)信(communication,C),建模(mó)、仿真(zhēn)与分析(modeling and simulation  & analyse,MS&A)和试验训练(training and exercise,TEX)等6种核心能(néng)力[5]。

  本文(wén)基(jī)于对美(měi)军作战管理原理(lǐ)理解,抛(pāo)砖引(yǐn)玉,提出打击动目标作战(zhàn)管理系统(tǒng)设计,以期对作战(zhàn)管理的研究提供参(cān)考作用。

2.系(xì)统架构

  打击动目标(biāo)作战(zhàn)管理系(xì)统(tǒng)是(shì)一种以战场实时态势信息为(wéi)驱动、以各类基础设施功(gōng)能为(wéi)支撑[6],实现在不同(tóng)威胁等级、不同作战状态下基于规(guī)则的(de)运转自动化、控制调度(dù)自主化(huà)和任务解算实时化,满足作战(zhàn)实时快速处理和临机决策(cè)的要求,是整个作战(zhàn)指挥系统的“中枢神经系统(tǒng)”[7];基础设施提(tí)供的功能贯穿作战的全过程,为任务规划和(hé)作(zuò)战管理系统提(tí)供指(zhǐ)挥控制手段、辅助工具以(yǐ)及(jí)基础数(shù)据;规(guī)划系统侧(cè)重于(yú)战前的筹划,为指(zhǐ)挥人员提高(gāo)战前(qián)筹划(huá)与决策支持(chí),为作战管(guǎn)理提(tí)供各种(zhǒng)规划方预案(àn);作战管(guǎn)理系统侧重于(yú)战时(shí),是动态的,主要实现对(duì)侦察传感器资源(yuán)、武(wǔ)器系统资源(yuán)的管(guǎn)控。

  打击动目标作战管(guǎn)理系统总体架构如图2所示,该系统包括决策级、行动级和执行级作战管理[8-9];在逐级指挥作战情况下(xià),决策级(jí)作战管理(lǐ)对应(yīng)于区域级指挥系统,行(háng)动级对应于旅(团)级指挥(huī)系统(tǒng),执行级对应于具体作战单(dān)元(yuán),包括火力单(dān)元、探测(cè)单(dān)元等终(zhōng)端。决策级作战管(guǎn)理(lǐ)依据任务使命和作战目标(biāo)决策(cè)形成(chéng)作战方案(àn);行动级作战管理基(jī)于(yú)决策结果生成任务(wù)序列,供执行(háng)级作战管理执行相应动(dòng)作。

  

  图2 系(xì)统总体架构

3.功能组成

  打(dǎ)击动目标作战管理系统主要(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(zhàn)规则管理与(yǔ)运(yùn)用、资源管控(kòng)、实时解算、作战(zhàn)时空分析和(hé)作战(zhàn)评估。

  

图3 打击动目标作战管理系统功能(néng)组成

3.1作战管理引擎

  作战管(guǎn)理引擎是系统运(yùn)行的马达和离合,控制系统自动运行,包括自主运控、作战进程调度和(hé)作(zuò)战(zhàn)序(xù)列调度,为信息的实时自动(dòng)流转和功能快(kuài)速自动衔接提供支撑,并可用于确定作战进程及我方(fāng)各种作战资源(yuán)的接战时序。

3.2作战规则管理与运(yùn)用

  作战规则(zé)管理与运用主要功能是对打击动目(mù)标作战管理系统在作战实施过(guò)程中各阶段的作(zuò)战规则进行维护,为作战管理系统各功能(néng)模块的自主有序工(gōng)作提供(gòng)支撑。作战规则管理与运用(yòng)是系统运行的(de)准则(zé)和规范,保证系统智能运行;这两类功能作为系统运(yùn)行支(zhī)撑。

3.3资源(yuán)管控(kòng)

  资(zī)源管控包括资源和目标(biāo)的分配决(jué)策以及资源(yuán)监控(kòng)等功能;资源分(fèn)配(pèi)决策主要是(shì)基于规划成果,根据时空分(fèn)析结(jié)果和作战时序(xù),将(jiāng)传感器、武器与目标(biāo)进行(háng)快(kuài)速配对;资源监控则是各传感器、武器(qì)的(de)工(gōng)作状态进行监控,确定(dìng)我方在作战过(guò)程中可用(yòng)的作战资源,并根据(jù)作战时(shí)序(xù)、作战进程及资源分(fèn)配结(jié)果,快速生成资源控制指(zhǐ)令。

3.4实时(shí)解(jiě)算

  实时解(jiě)算是根据(jù)敌方移动目标进行威胁评(píng)估,基于规划系统提供的作战(zhàn)预案,对当(dāng)前威胁等级、可用作战资源(yuán)进(jìn)行分析,确(què)定打击(jī)方案,并通(tōng)过与仿真评估模(mó)块的不断交互(hù)迭代,实现对作战方案的优化调整。

3.5作战时空分析

  确定(dìng)满(mǎn)足时间、空间、武(wǔ)器(qì)、传感器(qì)的射击窗口,辅助各作战要素接战计划快速生成和各作战要素接战活动时间表(biǎo)的(de)制定。

3.6作战评估

  作战评估模块包括作战方案临(lín)机推演评估(gū)和作(zuò)战(zhàn)效(xiào)果评(píng)估,负(fù)责对作(zuò)战方案进行(háng)实时仿真评价,对我方武器的最终(zhōng)打击效果进行(háng)评估。

4.使用流程

4.1 决策级

  在决(jué)策级,区域级情报系统接收综合情报信息,经处理后产生目标(biāo)信息与(yǔ)威胁估计(jì)信息,并将结果实(shí)时发送给区域级作战管理系统;区域级作战管理系统接收(shōu)武器(qì)状态信息,并向区(qū)域级情报系(xì)统发送(sòng)实时探测控制命令及请求;区域级作战管(guǎn)理系统形成作战命令,并(bìng)快速下(xià)发给行动(dòng)级作战(zhàn)管理软(ruǎn)件;

4.2 行动级

  在行动级,旅(团)级作(zuò)战管理系统接(jiē)收武(wǔ)器(qì)系统(tǒng)上报的(de)实时状态信息并下达控(kòng)制指令;旅(团(tuán))级情报系统(tǒng)接收探测指令并下发传感器控制(zhì)指令,同(tóng)时(shí)负责将所得情报信(xìn)息和传(chuán)感器状(zhuàng)态信息发送给区域(yù)级系统。旅(团)级作战管理(lǐ)系统向本级(jí)情报系(xì)统发送探测保障协(xié)同(tóng)请求,本(běn)级情报系统反馈情报信息;

4.3 执行级

  在执行级,武器设置作战管(guǎn)理终端(duān),接收控制指令,上报武器状态信息;探测(cè)系统设置作战管理终端,接收(shōu)控(kòng)制指令并反馈探测信(xìn)息。

5.信息交互

  打击动目标作战管理(lǐ)系统具备的时空分析(xī)、实时(shí)解算、资源管控和作(zuò)战评估等功能模块之(zhī)间信息交互关系(xì)如图4所示。

  

  图(tú)4 打(dǎ)击动(dòng)目标作战(zhàn)管理系(xì)统(tǒng)信息交互关系

  为实现上述信息交互,作(zuò)战管理(lǐ)引擎、作战规则管(guǎn)理与运用功(gōng)能模块(kuài)的作用分别是:

5.1 作战(zhàn)管(guǎn)理(lǐ)引擎(qíng)

  打击动目标作战管理系(xì)统(tǒng)的信息交互(hù)和功能调度主要通过作战管理(lǐ)引擎(qíng)实现,作战管(guǎn)理引擎相当(dāng)于“操作系统的内核”,资(zī)源管(guǎn)控(kòng)、作战(zhàn)时空分析等模块是基于内核运(yùn)行的(de)各(gè)类应用(yòng)服(fú)务,各(gè)模块间(jiān)的信息交互(hù)均需要(yào)由(yóu)作战(zhàn)管理(lǐ)引擎提供传输通道。作战管理引擎的核(hé)心是自(zì)主运(yùn)控功能,由并行(háng)处理、总线控制、实时调(diào)度、人工干预子模块组成。

  (1)并行处理负责工作流的并(bìng)行执行,提(tí)高系统(tǒng)运行效率(lǜ);(2)总线控制负责管理作战管理引擎与各功能(néng)模块(kuài)间的接口;(3)实时调度处(chù)理(lǐ)负责对各种信息接收、处理及分(fèn)发进(jìn)程的快速实(shí)时调度;(4)指(zhǐ)挥员干预(yù)可(kě)使指挥员处于系统外部监视系统(tǒng)核心模块的自主运(yùn)控(kòng)情(qíng)况,必要(yào)时可由指挥员手动改变系统运(yùn)行状态。

5.2 作战规则管理与运用(yòng)

  作战管(guǎn)理引擎(qíng)为能够自主生成作战进程和接(jiē)战序列,驱动各功(gōng)能模块高效有(yǒu)序工作(zuò),需要(yào)依赖各类作战规则(zé)。作战规则管(guǎn)理与运(yùn)用(yòng)能(néng)够根据具体作战要求提出规则,进行定制,形成作战(zhàn)规则库(kù)。作战管理系统外部的传感器系统(tǒng)和(hé)武器系统为作战管理(lǐ)系统提供探测系(xì)统状态信(xìn)息、探测情(qíng)报信息(xī)、武(wǔ)器状态信(xìn)息等。

结(jié) 语

  本文吸纳(nà)美军作战管理理念,提出了(le)一(yī)种打击动(dòng)目标作战管理系统设计构(gòu)想,以期实现作战资源的优化配置、时空窗口的实时解算、交(jiāo)战(zhàn)方案(àn)的(de)临机决策和作战力量的智能调度,打(dǎ)造(zào)信息快速流转、功能快速衔接、方案快速决策、系统紧密(mì)铰链的作战体系,希(xī)望能对指挥控(kòng)制(zhì)装备的发展(zhǎn)提供有益的参考(kǎo)。

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