艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力評(píng)價(jià)指標(biāo)研究＊

劉 亭 姜忠龍

（91404部隊(duì) 秦皇島 066001）

1 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，未來海上作戰(zhàn)不再是平臺(tái)之間的對(duì)抗，而是多平臺(tái)之間網(wǎng)絡(luò)體系對(duì)抗。與基于“平臺(tái)”為中心的艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)相比，基于“網(wǎng)絡(luò)”為中心的艦艇編隊(duì)一體化作戰(zhàn)的主要優(yōu)勢(shì)在于其實(shí)現(xiàn)了通信技術(shù)的數(shù)字化、戰(zhàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)化、指揮控制一體化和作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，從而能夠在極其復(fù)雜的信息化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)的傳輸，以保證指揮決策及時(shí)、準(zhǔn)確。

作為編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)信息傳輸任務(wù)信息傳輸裝備，是實(shí)現(xiàn)多個(gè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，提高各作戰(zhàn)平臺(tái)快速反應(yīng)能力、協(xié)同作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵，是空天地一體化作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。信息傳輸系統(tǒng)能否滿足作戰(zhàn)系統(tǒng)、指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等上層用戶的需求，已經(jīng)很難單獨(dú)用信息傳輸設(shè)備本身的誤碼率、丟包率等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要用什么樣的指標(biāo)體系評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能就成為亟待研究的問題，本文從作戰(zhàn)應(yīng)用對(duì)信息傳輸能力需求出發(fā)，探討建立評(píng)價(jià)作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力指標(biāo)體系。

2 艦艇作戰(zhàn)指揮對(duì)信息傳輸?shù)男枨?/h2>

2.1 信息傳輸系統(tǒng)組成及任務(wù)使命

信息傳輸系統(tǒng)作為C4ISR系統(tǒng)的基本組成部分，在傳感器、指控系統(tǒng)和武器平臺(tái)之間實(shí)時(shí)傳輸戰(zhàn)術(shù)信息，是滿足作戰(zhàn)信息交換需求的必需手段。信息傳輸系統(tǒng)為了適應(yīng)機(jī)動(dòng)條件下作戰(zhàn)單元共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和實(shí)時(shí)指控的需要，采用標(biāo)準(zhǔn)化的消息格式、高效的組網(wǎng)協(xié)議、保密抗干擾的數(shù)字信道而構(gòu)成的一種戰(zhàn)術(shù)信息系統(tǒng)。其主要包括各型數(shù)據(jù)鏈設(shè)備和衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

其主要任務(wù)使命為滿足海上作戰(zhàn)編隊(duì)的情報(bào)、航保、作戰(zhàn)等對(duì)數(shù)據(jù)傳輸要求，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)編隊(duì)之間多平臺(tái)的組網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)各種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳輸和交換，為編隊(duì)建立一致的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、協(xié)同火力打擊、遠(yuǎn)程警戒探測(cè)、多平臺(tái)協(xié)同作戰(zhàn)指揮等提供保障。

2.2 艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)指揮對(duì)信息的需求分析

2.2.1 跨平臺(tái)協(xié)同火力打擊對(duì)信息需求分析

跨平臺(tái)協(xié)同火力打擊是本地作戰(zhàn)單元根據(jù)作戰(zhàn)編隊(duì)內(nèi)部敵我態(tài)勢(shì)，利用其它作戰(zhàn)單元探測(cè)到目標(biāo)數(shù)據(jù)，實(shí)施遠(yuǎn)地作戰(zhàn)的功能，作戰(zhàn)單元直接控制本地武器，對(duì)敵實(shí)施攻擊，也可利用其它作戰(zhàn)單元對(duì)本地單元提供目標(biāo)提示，使本地火控雷達(dá)能夠迅速捕獲跟蹤，并實(shí)時(shí)提供諸元解算，實(shí)施攻擊。本地作戰(zhàn)單元根據(jù)作戰(zhàn)需要也可以利用系統(tǒng)中的空中成員探測(cè)到的超視距目標(biāo)實(shí)施超視距導(dǎo)彈攻擊。

從上面跨平臺(tái)協(xié)同火力打擊的需求來看，本地武器系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)利用外平臺(tái)數(shù)據(jù)實(shí)施打擊，需要外平臺(tái)提供的目標(biāo)航跡（目標(biāo)指示數(shù)據(jù)）能夠穩(wěn)定、連續(xù)、準(zhǔn)確可靠，這就需要信息傳輸設(shè)備在作戰(zhàn)使用環(huán)境下滿足以下需求：

· 外平臺(tái)傳輸過來的信息格式本地平臺(tái)能夠解析處理；

· 航跡（目標(biāo)指示）數(shù)據(jù)更新率保持一定水平；

· 信息傳輸時(shí)延、目標(biāo)精度能夠滿足本地武器系統(tǒng)打擊要求。

2.2.2 多平臺(tái)作戰(zhàn)指揮對(duì)信息的需求分析

作戰(zhàn)指揮是指揮者綜合利用能夠獲得作戰(zhàn)信息，通過運(yùn)籌決策、組織計(jì)劃、協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)人與武器裝備的最優(yōu)結(jié)合，從而形成整體作戰(zhàn)能力，以小的代價(jià)獲取大的勝利。作戰(zhàn)指揮過程通常由搜集信息、分析判斷情況、定下決心、制定計(jì)劃、下達(dá)指令、協(xié)調(diào)控制部隊(duì)行動(dòng)等環(huán)節(jié)組成。從上面的定義及其工作過程不難發(fā)現(xiàn)，作戰(zhàn)指揮過程就是指揮主體與客體之間不斷交互信息，實(shí)現(xiàn)信息與能量、精神與物質(zhì)轉(zhuǎn)換的過程。指揮主體與客體之間交互的信息，就是作戰(zhàn)指揮信息。作戰(zhàn)指揮信息流程如圖1所示。

圖1 作戰(zhàn)指揮的信息流程

從作戰(zhàn)指揮的定義及其工作過程可以看出作戰(zhàn)指揮的主體與客體之間交互的信息種類主要包括情報(bào)信息、態(tài)勢(shì)信息、作戰(zhàn)計(jì)劃、作戰(zhàn)命令等，多平臺(tái)之間作戰(zhàn)信息傳遞要滿足作戰(zhàn)指揮的時(shí)效性、準(zhǔn)確性、連續(xù)性的作戰(zhàn)需求，這就需要信息傳輸設(shè)備在作戰(zhàn)使用環(huán)境下滿足以下需求：

· 各類作戰(zhàn)信息傳輸能夠到達(dá)指定的平臺(tái)；

· 作戰(zhàn)命令、作戰(zhàn)計(jì)劃、情報(bào)信息必須保證其正確性，其時(shí)效性保證在允許范圍之內(nèi)；

· 態(tài)勢(shì)信息必須要保障其實(shí)時(shí)性，其正確性也必須要保障在允許范圍之內(nèi)。

2.2.3 協(xié)同預(yù)警探測(cè)對(duì)信息的需求分析

在現(xiàn)代海戰(zhàn)中，單平臺(tái)預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)受其探測(cè)距離、范圍及精度等條件的限制，不利于充分發(fā)揮該平臺(tái)戰(zhàn)斗性能，難以有效地對(duì)付強(qiáng)干擾、隱身突防、反輻射導(dǎo)彈、低空突防的四大威脅。作戰(zhàn)系統(tǒng)通過高速信息傳輸設(shè)備將各個(gè)參戰(zhàn)平臺(tái)的預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)戰(zhàn)區(qū)分布式協(xié)同預(yù)警體系，各個(gè)平臺(tái)的預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤╊A(yù)警探測(cè)，通過高速寬帶信息傳輸設(shè)備將網(wǎng)內(nèi)作戰(zhàn)單元數(shù)據(jù)共享，構(gòu)成統(tǒng)一的戰(zhàn)術(shù)圖像態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)作戰(zhàn)區(qū)域的預(yù)警探測(cè)。

要滿足協(xié)同預(yù)警探測(cè)形成統(tǒng)一的戰(zhàn)術(shù)圖像態(tài)勢(shì)的要求，信息傳輸設(shè)備要滿足如下要求：

· 數(shù)據(jù)更新速度要滿足指控系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合處理的需求；

· 數(shù)據(jù)傳輸精度誤差要滿足武器系統(tǒng)命中或發(fā)射需求；

· 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延滿足指控系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合處理的需求。

3 作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1 作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力評(píng)價(jià)指標(biāo)框架

信息傳輸系統(tǒng)能否滿足作戰(zhàn)系統(tǒng)指控、武器系統(tǒng)等上層用戶的需求，已經(jīng)很難單用信息傳輸設(shè)備本身的誤碼率、丟包率等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要研究從用戶角度提出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)體系，對(duì)其滿足作戰(zhàn)系統(tǒng)需求的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)上面的分析，用戶對(duì)信息傳輸系統(tǒng)的需求主要集中在信息的可達(dá)性和可用性兩個(gè)方面。信息的可達(dá)性是信息能夠?qū)崿F(xiàn)用戶到用戶傳遞，這里的用戶指的是信息使用者（指控或武器系統(tǒng)）。信息的可用性指送達(dá)信息要滿足用戶的使用要求。

信息的可達(dá)性主要通過測(cè)試指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)與信息傳輸系統(tǒng)之間以及跨平臺(tái)指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)之間的連通性和跨平臺(tái)的信息丟失率來進(jìn)行評(píng)價(jià)。系統(tǒng)連通性表征單平臺(tái)用戶之間、用戶與信息傳輸系統(tǒng)之間的連通性和跨平臺(tái)用戶之間的連通性。系統(tǒng)的連通性的試驗(yàn)主要通過測(cè)試用戶之間、用戶與信息傳輸系統(tǒng)之間、跨平臺(tái)用戶之間對(duì)協(xié)議的執(zhí)行情況，系統(tǒng)的連通性主要通過靜態(tài)試驗(yàn)或者內(nèi)場(chǎng)試驗(yàn)完成?？缙脚_(tái)的信息丟失率測(cè)試信息傳輸系統(tǒng)跨平臺(tái)信息傳輸性能。

信息的可用性指信息到達(dá)指定的平臺(tái)（或系統(tǒng)）后要滿足該系統(tǒng)上層用戶需求，主要用信息更新率、信息傳輸時(shí)延、信息正確率、跨平臺(tái)的目指精度等指標(biāo)對(duì)信息的可用性進(jìn)行評(píng)價(jià)，用這些技術(shù)指標(biāo)測(cè)試信息傳輸系統(tǒng)信息傳輸時(shí)效性、可靠性、正確性等性能。

根據(jù)上述討論建立表征作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力的指標(biāo)體系如下：整個(gè)的體系框圖如圖2所示。

圖2 體系框圖

3.2 各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)含義

3.2.1 系統(tǒng)連通性

該指標(biāo)用于測(cè)試與信息傳輸系統(tǒng)交聯(lián)的各指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)與信息傳輸系統(tǒng)的聯(lián)通性，主要檢驗(yàn)的項(xiàng)目包括交互信息協(xié)議的遵循情況、系統(tǒng)信息傳遞正確性、控制協(xié)議的可執(zhí)行性等。該項(xiàng)指標(biāo)主要保障本平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)部之間信息能夠準(zhǔn)確、及時(shí)傳遞和控制命令正確執(zhí)行。

3.2.2 信息丟失率

該項(xiàng)指標(biāo)用于測(cè)試各類指控、武器系統(tǒng)發(fā)送和接收的信息能否實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)之間的傳遞。由于指控和武器系統(tǒng)對(duì)不同類型的信息連續(xù)性要求各不相同，即對(duì)信息的丟失率要求不一樣。例如對(duì)于態(tài)勢(shì)類信息對(duì)信息的連續(xù)性要求不高，目標(biāo)指示類信息對(duì)信息的連續(xù)性要求就很高，命令類信息就不允許丟失。該項(xiàng)指標(biāo)主要保障指控和武器系統(tǒng)的信息能夠跨平臺(tái)傳遞且信息的連續(xù)性滿足指控和武器系統(tǒng)的要求。

某類信息丟失率計(jì)算方法如下：

pl為該類信息的丟失率，Nl為試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)信息的丟失數(shù)量，Ns為試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)信息的發(fā)送數(shù)量。

3.2.3 信息時(shí)延

該項(xiàng)指標(biāo)用于測(cè)試跨平臺(tái)信息傳遞所需時(shí)間，指的是用戶（指控系統(tǒng)）到用戶（指控系統(tǒng)）的時(shí)延，主要檢驗(yàn)態(tài)勢(shì)信息、命令信息、文電等信息實(shí)時(shí)性是否滿足用戶（指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)）的要求。

某類信息傳輸時(shí)延的計(jì)算方法如下：

Ti為該類信息的平均傳輸時(shí)延，tn為第n條信息的傳輸時(shí)延，tr為第n條信息指控接收時(shí)刻，ts為第n條信息指控發(fā)送時(shí)刻，m為試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)脑擃惪傂畔l數(shù)。

3.2.4 信息正確率

該項(xiàng)指標(biāo)用于測(cè)試跨平臺(tái)信息傳遞的正確性。作戰(zhàn)使用中不同用途信息對(duì)信息正確性的要求各不相同，例如態(tài)勢(shì)類信息對(duì)信息的正確率要求要比目標(biāo)指示類、文電類低，有的信息不允許錯(cuò)誤，必須要進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)，一旦錯(cuò)誤就要丟棄重傳，例如作戰(zhàn)命令。本指標(biāo)主要用于測(cè)試不同種類信息跨平臺(tái)傳遞的正確率是否滿足用戶的作戰(zhàn)需求。

某類信息信息正確率計(jì)算方法如下：

Pm為某類信息正確率，Ne為接收到某類錯(cuò)誤的信息數(shù)，Nr接收到某類信息數(shù)量。

3.2.5 信息更新率

該項(xiàng)指標(biāo)主要用于測(cè)試跨平臺(tái)信息傳遞速度是否滿足武器系統(tǒng)武器發(fā)射、指控系統(tǒng)作戰(zhàn)指揮的需求。信息傳輸系統(tǒng)裝備類型很多，不同裝備的性能各不相同，有的信息傳輸速率快，信息更新率就高，有的信息傳輸速率低，信息更新率就低，通過該項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試把各個(gè)信息傳輸設(shè)備的信息更新率測(cè)試出來，為用戶（指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)）在信息傳遞時(shí)能夠根據(jù)信息需求選擇不同的信息傳輸設(shè)備進(jìn)行傳遞提供參考。本指標(biāo)主要用于測(cè)試信息跨平臺(tái)傳遞的實(shí)時(shí)性。

某類信息的更新率的計(jì)算方法如下：

F為某信息的更新率，m為在試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)期間共收到該類信息的條數(shù)，tm為第m條信息收到的時(shí)刻，t1為第1條信息收到的時(shí)刻。

3.2.6 目標(biāo)傳輸精度

該項(xiàng)指標(biāo)主要用于測(cè)試目標(biāo)類信息跨平臺(tái)傳輸后的精度是否滿足作戰(zhàn)需求。接收到跨平臺(tái)目標(biāo)信息后，目標(biāo)航跡信息的位置參數(shù)（方位、距離、或經(jīng)度、緯度）和運(yùn)動(dòng)參數(shù)（航速、航向）與發(fā)送式目標(biāo)的位置及運(yùn)動(dòng)參數(shù)真值之間的誤差統(tǒng)計(jì)的均方根（二階原點(diǎn)矩的平方根）。

其計(jì)算方法如下［1］：

接收態(tài)勢(shì)中，t時(shí)刻目標(biāo)Tfy（t）（y＝1，2，…，Y）與相應(yīng)發(fā)送目標(biāo)Trj（t），（j＝1，2，…，N）之間的經(jīng)度、緯度和高度誤差分別為Elon（t，y）、Elat（t，y）和Ealt（t，y），y是接收態(tài)勢(shì)目標(biāo)的數(shù)目。lonf（t）、latf（t）和altf（t）是接收目標(biāo)Tfy（t）在該時(shí)刻的經(jīng)度、緯度和高度值，lonr（t）、latr（t）和altr（t）是發(fā)送目標(biāo)Trj（t）在t時(shí)刻的經(jīng)度、緯度和高度值。接收航跡Tfy（t）在［tb，te］時(shí)間段內(nèi)共有n個(gè)輸出，定義統(tǒng)計(jì)量

接收航跡Tfy（t）與發(fā)送目標(biāo)Trj（t）經(jīng)度、緯度和高度的誤差均值為

則接收航跡Tfy（t）經(jīng)度、緯度和高度的均方差為

4 結(jié)語

本文通過分析作戰(zhàn)指揮對(duì)信息傳輸系統(tǒng)的需求，根據(jù)需求提出了表征上層應(yīng)用系統(tǒng)需求的技術(shù)指標(biāo)，并敘述了各個(gè)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試意義及計(jì)算方法，構(gòu)建了表征作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力的指標(biāo)框架，為作戰(zhàn)系統(tǒng)研制總要求制定提供參考意義。

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