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打擊動目标作戰管理系統設計初探
來源:新聞中心
發(fā)布時(shí)間:2021年03月04日 編輯:山東聞道(dào)通信技術有限公司第二十八研究所專家楊新民,付建蘇

  摘 要:基于美軍作戰管理的理念,從理論研究角度,采用分層分級管理思想設計了針對(duì)打擊動目标任務的作戰管理系統,提出了系統的總體架構、功能(néng)組成(chéng)、使用流程、信息關系,從系統構建角度進(jìn)行了詳細描述,將(jiāng)平時(shí)的預案拟制和戰時(shí)的臨機解算相結合,采用作戰管理引擎,基于作戰規則,綜合管控各類戰場資源,進(jìn)行快速的戰場響應和目标打擊,形成(chéng)态勢感知、臨機規劃、仿真推演和效果評估的信息閉環,對(duì)深入研究作戰管理技術具有一定理論借鑒意義。

  關鍵詞: 打擊動目标;作戰管理;資源管控

  

引 言

  随著(zhe)武器、探測、通信等裝備技術發(fā)展,現代戰争越來越具備大區域、高動态、快節奏、強對(duì)抗等特征,尤其針對(duì)打擊動态目标作戰任務,實時(shí)性要求顯著提高、感知空間擴大、作戰時(shí)間空間窗口極度壓縮,傳統的“人在回路”控制方式已經(jīng)不可能(néng)高效完成(chéng)打擊任務,具備信息實時(shí)獲取處理、作戰臨機指揮決策、資源有效管理調度以及系統自主運行控制等能(néng)力的指揮信息系統才能(néng)勝任。作戰管理(Battle Management,BM)[1]概念和技術應運而生。

  按照美軍聯合出版物JP3-01定義,作戰管理是指在作戰環境中按照适當職權所賦予的指揮、指導與指示,對(duì)活動進(jìn)行管理。目前,對(duì)作戰管理比較普遍認同的定義爲,作戰管理是指對(duì)作戰空間内的傳感器和武器資源進(jìn)行以任務規劃爲核心的指揮與控制,主要包括傳感器和武器等資源管理。

  1.發(fā)展現狀

  作戰管理一詞最早出現在美國(guó)空軍,由于20世紀60年代晚期及70年代早期雷達探測範圍相對(duì)較小,空軍作戰管理員向(xiàng)友軍的航空航天部隊提供對(duì)敵方的早期探測并對(duì)其進(jìn)行話音引導,以确保其實現空對(duì)空的擊落。

  20世紀60年代,世界各國(guó)各類反艦導彈發(fā)展迅猛,具有飛行速度快、飛行高度低、雷達反射截面(miàn)小、被(bèi)發(fā)現距離近、反應時(shí)間短等特點,特别是前蘇聯海軍提出了“飽和攻擊”戰術後(hòu),美軍航母戰鬥群感受到了越來越巨大的威脅。爲了滿足抵禦飽和攻擊的艦載防空系統迫切需求,1967年美國(guó)國(guó)防部批準研究和開(kāi)發(fā)“全自動作戰指揮與武器控制系統”,即“宙斯盾”作戰系統[2],其使用作戰管理系統,實現了宙斯盾艦相控陣雷達系統、武器控制系統、指揮決策系統等一體化綜合集成(chéng)[3],可對(duì)來自四面(miàn)八方同時(shí)襲擊的大量導彈組織有效防禦反擊。

  1991年後(hòu),非核專用反導系統逐漸進(jìn)入現役,作戰管理得到推廣和認可。在美軍反導系統的指揮控制、作戰管理系統(Command and Control, Battle Management, C2BM)[4]中,重大決策仍由人實時(shí)或預先做出,在關鍵作戰階段,系統需要通過(guò)完全的自動化指揮和控制在極短時(shí)間内完成(chéng)多源信息融合、大量目标識别、威脅等級評估、攔截目标确定、武器攔截控制等動作,人在控制環之外,處于監視及管理地位,隻有發(fā)生意外時(shí)人才進(jìn)行幹預,如圖1所示。

  1993年5月,克林頓政府上台後(hòu)宣布了“星球大戰”時(shí)代的結束,將(jiāng)彈道(dào)導彈防禦分解成(chéng)了兩(liǎng)個部分:戰區導彈防禦系統(Theater Missile Defense,TMD)成(chéng)爲第一發(fā)展重點,國(guó)家導彈防禦系統(National Missile Defense,NMD)成(chéng)爲第二發(fā)展重點。指揮控制、作戰管理和通信系統(Command and Control, Battle Management and Communication,C2BMC)在其中擔負目标識别、彈道(dào)估計、威脅判斷、目标數據修正和打擊效果評估任務。

  2009年,C2BMC正式投入使用,在科羅拉多州施裡(lǐ)弗空軍基地導彈防禦綜合運行中心、彼德森空軍基地、夏延山國(guó)家軍事(shì)指揮中心、阿拉斯加的格裡(lǐ)利堡、戰略司令部、北方司令部、歐洲司令部、太平洋司令部及中央司令部均配備部署有C2BMC數據終端。

  美軍按照分步設計、分步研制、分步部署、螺旋推進(jìn)的原則推進(jìn)系統研制和部署,當前最新版本爲8.2,并實現了包括态勢感知(situation awareness,SA),适應性規劃(adaptive planning,AP),作戰管理(battle management,BM),通信(communication,C),建模、仿真與分析(modeling and simulation  & analyse,MS&A)和試驗訓練(training and exercise,TEX)等6種(zhǒng)核心能(néng)力[5]。

  本文基于對(duì)美軍作戰管理原理理解,抛磚引玉,提出打擊動目标作戰管理系統設計,以期對(duì)作戰管理的研究提供參考作用。

2.系統架構

  打擊動目标作戰管理系統是一種(zhǒng)以戰場實時(shí)态勢信息爲驅動、以各類基礎設施功能(néng)爲支撐[6],實現在不同威脅等級、不同作戰狀态下基于規則的運轉自動化、控制調度自主化和任務解算實時(shí)化,滿足作戰實時(shí)快速處理和臨機決策的要求,是整個作戰指揮系統的“中樞神經(jīng)系統”[7];基礎設施提供的功能(néng)貫穿作戰的全過(guò)程,爲任務規劃和作戰管理系統提供指揮控制手段、輔助工具以及基礎數據;規劃系統側重于戰前的籌劃,爲指揮人員提高戰前籌劃與決策支持,爲作戰管理提供各種(zhǒng)規劃方預案;作戰管理系統側重于戰時(shí),是動态的,主要實現對(duì)偵察傳感器資源、武器系統資源的管控。

  打擊動目标作戰管理系統總體架構如圖2所示,該系統包括決策級、行動級和執行級作戰管理[8-9];在逐級指揮作戰情況下,決策級作戰管理對(duì)應于區域級指揮系統,行動級對(duì)應于旅(團)級指揮系統,執行級對(duì)應于具體作戰單元,包括火力單元、探測單元等終端。決策級作戰管理依據任務使命和作戰目标決策形成(chéng)作戰方案;行動級作戰管理基于決策結果生成(chéng)任務序列,供執行級作戰管理執行相應動作。

  

  圖2 系統總體架構

3.功能(néng)組成(chéng)

  打擊動目标作戰管理系統主要包括六大類功能(néng),如圖3所示,六大類包括:作戰管理引擎、作戰規則管理與運用、資源管控、實時(shí)解算、作戰時(shí)空分析和作戰評估。

  

圖3 打擊動目标作戰管理系統功能(néng)組成(chéng)

3.1作戰管理引擎

  作戰管理引擎是系統運行的馬達和離合,控制系統自動運行,包括自主運控、作戰進(jìn)程調度和作戰序列調度,爲信息的實時(shí)自動流轉和功能(néng)快速自動銜接提供支撐,并可用于确定作戰進(jìn)程及我方各種(zhǒng)作戰資源的接戰時(shí)序。

3.2作戰規則管理與運用

  作戰規則管理與運用主要功能(néng)是對(duì)打擊動目标作戰管理系統在作戰實施過(guò)程中各階段的作戰規則進(jìn)行維護,爲作戰管理系統各功能(néng)模塊的自主有序工作提供支撐。作戰規則管理與運用是系統運行的準則和規範,保證系統智能(néng)運行;這(zhè)兩(liǎng)類功能(néng)作爲系統運行支撐。

3.3資源管控

  資源管控包括資源和目标的分配決策以及資源監控等功能(néng);資源分配決策主要是基于規劃成(chéng)果,根據時(shí)空分析結果和作戰時(shí)序,將(jiāng)傳感器、武器與目标進(jìn)行快速配對(duì);資源監控則是各傳感器、武器的工作狀态進(jìn)行監控,确定我方在作戰過(guò)程中可用的作戰資源,并根據作戰時(shí)序、作戰進(jìn)程及資源分配結果,快速生成(chéng)資源控制指令。

3.4實時(shí)解算

  實時(shí)解算是根據敵方移動目标進(jìn)行威脅評估,基于規劃系統提供的作戰預案,對(duì)當前威脅等級、可用作戰資源進(jìn)行分析,确定打擊方案,并通過(guò)與仿真評估模塊的不斷交互叠代,實現對(duì)作戰方案的優化調整。

3.5作戰時(shí)空分析

  确定滿足時(shí)間、空間、武器、傳感器的射擊窗口,輔助各作戰要素接戰計劃快速生成(chéng)和各作戰要素接戰活動時(shí)間表的制定。

3.6作戰評估

  作戰評估模塊包括作戰方案臨機推演評估和作戰效果評估,負責對(duì)作戰方案進(jìn)行實時(shí)仿真評價,對(duì)我方武器的最終打擊效果進(jìn)行評估。

4.使用流程

4.1 決策級

  在決策級,區域級情報系統接收綜合情報信息,經(jīng)處理後(hòu)産生目标信息與威脅估計信息,并將(jiāng)結果實時(shí)發(fā)送給區域級作戰管理系統;區域級作戰管理系統接收武器狀态信息,并向(xiàng)區域級情報系統發(fā)送實時(shí)探測控制命令及請求;區域級作戰管理系統形成(chéng)作戰命令,并快速下發(fā)給行動級作戰管理軟件;

4.2 行動級

  在行動級,旅(團)級作戰管理系統接收武器系統上報的實時(shí)狀态信息并下達控制指令;旅(團)級情報系統接收探測指令并下發(fā)傳感器控制指令,同時(shí)負責將(jiāng)所得情報信息和傳感器狀态信息發(fā)送給區域級系統。旅(團)級作戰管理系統向(xiàng)本級情報系統發(fā)送探測保障協同請求,本級情報系統反饋情報信息;

4.3 執行級

  在執行級,武器設置作戰管理終端,接收控制指令,上報武器狀态信息;探測系統設置作戰管理終端,接收控制指令并反饋探測信息。

5.信息交互

  打擊動目标作戰管理系統具備的時(shí)空分析、實時(shí)解算、資源管控和作戰評估等功能(néng)模塊之間信息交互關系如圖4所示。

  

  圖4 打擊動目标作戰管理系統信息交互關系

  爲實現上述信息交互,作戰管理引擎、作戰規則管理與運用功能(néng)模塊的作用分别是:

5.1 作戰管理引擎

  打擊動目标作戰管理系統的信息交互和功能(néng)調度主要通過(guò)作戰管理引擎實現,作戰管理引擎相當于“操作系統的内核”,資源管控、作戰時(shí)空分析等模塊是基于内核運行的各類應用服務,各模塊間的信息交互均需要由作戰管理引擎提供傳輸通道(dào)。作戰管理引擎的核心是自主運控功能(néng),由并行處理、總線控制、實時(shí)調度、人工幹預子模塊組成(chéng)。

  (1)并行處理負責工作流的并行執行,提高系統運行效率;(2)總線控制負責管理作戰管理引擎與各功能(néng)模塊間的接口;(3)實時(shí)調度處理負責對(duì)各種(zhǒng)信息接收、處理及分發(fā)進(jìn)程的快速實時(shí)調度;(4)指揮員幹預可使指揮員處于系統外部監視系統核心模塊的自主運控情況,必要時(shí)可由指揮員手動改變系統運行狀态。

5.2 作戰規則管理與運用

  作戰管理引擎爲能(néng)夠自主生成(chéng)作戰進(jìn)程和接戰序列,驅動各功能(néng)模塊高效有序工作,需要依賴各類作戰規則。作戰規則管理與運用能(néng)夠根據具體作戰要求提出規則,進(jìn)行定制,形成(chéng)作戰規則庫。作戰管理系統外部的傳感器系統和武器系統爲作戰管理系統提供探測系統狀态信息、探測情報信息、武器狀态信息等。

結 語

  本文吸納美軍作戰管理理念,提出了一種(zhǒng)打擊動目标作戰管理系統設計構想,以期實現作戰資源的優化配置、時(shí)空窗口的實時(shí)解算、交戰方案的臨機決策和作戰力量的智能(néng)調度,打造信息快速流轉、功能(néng)快速銜接、方案快速決策、系統緊密鉸鏈的作戰體系,希望能(néng)對(duì)指揮控制裝備的發(fā)展提供有益的參考。

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