指揮控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力評(píng)估方法

王文普，劉光耀，楊 慧，郭 弋

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十五研究所，北京 100083)

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)(NCW，Network-centric Warfare)這一概念最早是由美海軍作戰(zhàn)部部長(zhǎng)杰伊·約翰遜于1997年4月提出，是指利用通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的覆蓋全球的信息柵格網(wǎng)，將各種偵察探測(cè)系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和武器打擊系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，形成統(tǒng)一、高效的作戰(zhàn)體系，通過(guò)信息優(yōu)勢(shì)達(dá)成決策優(yōu)勢(shì)進(jìn)而轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)信息高度共享、部隊(duì)和作戰(zhàn)平臺(tái)間自動(dòng)協(xié)同、作戰(zhàn)行動(dòng)近乎實(shí)時(shí)、作戰(zhàn)效能極大提高的作戰(zhàn)樣式［1-3］。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)是相對(duì)于平臺(tái)中心戰(zhàn)的新型作戰(zhàn)樣式，在我國(guó)也被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)或網(wǎng)絡(luò)中心化作戰(zhàn)［4-6］。

指揮控制系統(tǒng)(C3I系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)指控系統(tǒng))是現(xiàn)代軍隊(duì)的神經(jīng)中樞和網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的核心節(jié)點(diǎn)，它的能力在很大程度上會(huì)影響戰(zhàn)斗、戰(zhàn)役乃至整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)的勝敗。本文從網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)所特有、特需的能力出發(fā)，提出指控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力的評(píng)估指標(biāo)體系和評(píng)估計(jì)算模型。

1 網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力分析

網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)是當(dāng)前科技水平能夠支持的協(xié)同作戰(zhàn)的一種最高效形式，是協(xié)同作戰(zhàn)的一種。指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)，實(shí)際上是互聯(lián)互通基礎(chǔ)上的互操作能力在指揮控制中的具體應(yīng)用和表現(xiàn)。然而關(guān)于指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力，沒(méi)有明確的定義。我們根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)相關(guān)文獻(xiàn)［1-6］，結(jié)合指控系統(tǒng)的能力要求［7-9］，認(rèn)為指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力是指對(duì)于某一型號(hào)的指控系統(tǒng)，其作為一個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)與其它指控系統(tǒng)通過(guò)信息實(shí)時(shí)互操作而協(xié)同完成指揮控制進(jìn)程并保持指揮控制能力的固有和潛在的能力。

指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)過(guò)程一般包括［3，5-7］:1)入網(wǎng);2)在聯(lián)網(wǎng)條件下完成作戰(zhàn)指揮任務(wù)、處置出現(xiàn)的問(wèn)題;3)保持整個(gè)作戰(zhàn)指揮體系的指揮控制能力;4)保證自身和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全。因此指控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力的評(píng)估可從以下幾方面著手。

·入網(wǎng)能力:網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)指揮的基礎(chǔ)是能夠接入作戰(zhàn)指揮網(wǎng)并能夠與其它作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)互通互操作，同時(shí)又不影響其它作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的正常工作。

·聯(lián)網(wǎng)條件下的作戰(zhàn)指揮能力:當(dāng)指控系統(tǒng)接入作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)后，需要與其它指控系統(tǒng)協(xié)同進(jìn)行作戰(zhàn)籌劃和實(shí)時(shí)作戰(zhàn)指揮。此項(xiàng)能力應(yīng)特指網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)較之非網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)所特有、特需的能力以及能夠獲得的額外能力。

·指揮關(guān)系重組與接替能力:為適應(yīng)新的作戰(zhàn)條件和作戰(zhàn)任務(wù)、保持作戰(zhàn)指揮能力的持續(xù)性和有效性，進(jìn)行指揮關(guān)系重組和指揮接替的能力。

·網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力:指控系統(tǒng)自身的安全有效是網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的另一基礎(chǔ)。對(duì)指控系統(tǒng)的安全有效構(gòu)成威脅的因素有許多，如電磁干擾、硬殺傷、故障和網(wǎng)絡(luò)攻擊等。一般認(rèn)為電磁干擾和硬殺傷的防護(hù)以及可靠性/維修性都不屬于指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力，而抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力屬于網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力。

2 評(píng)估指標(biāo)體系

確定評(píng)估指標(biāo)是進(jìn)行評(píng)估的基礎(chǔ)。本文從軍事需求出發(fā)、以任務(wù)和結(jié)果的角度選取具有戰(zhàn)術(shù)意義和明確物理意義的指標(biāo)(而不是系統(tǒng)指標(biāo)、軟件指標(biāo))作為評(píng)估指標(biāo)的，其相關(guān)數(shù)據(jù)可采集、可計(jì)算、可量化、可直接用于評(píng)判和對(duì)比。而具有不同層級(jí)屬性且相互關(guān)聯(lián)的多個(gè)指標(biāo)，即構(gòu)成評(píng)估指標(biāo)體系。要評(píng)估指控系統(tǒng)的綜合能力，或?qū)Ρ炔煌缚叵到y(tǒng)綜合能力的大小、優(yōu)劣，就需要建立指標(biāo)體系，并據(jù)此進(jìn)行綜合能力評(píng)估。

應(yīng)用上一節(jié)的分析結(jié)果，結(jié)合具體要求和功能特點(diǎn)，本文確定并建立了如圖1所示的指控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力的評(píng)估指標(biāo)體系。

圖1 網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)體系

2.1 入網(wǎng)能力E1

1)首次入網(wǎng)時(shí)間 從未注冊(cè)過(guò)的指控系統(tǒng)接入(注冊(cè)+入網(wǎng))作戰(zhàn)指揮網(wǎng)，接收、顯示態(tài)勢(shì)信息和指揮通信關(guān)系，并完成與指定數(shù)量下級(jí)指控系統(tǒng)或作戰(zhàn)平臺(tái)的連接所需的時(shí)間。

2)再次入網(wǎng)時(shí)間 曾經(jīng)注冊(cè)過(guò)的指控系統(tǒng)接入作戰(zhàn)指揮網(wǎng)，接收、顯示態(tài)勢(shì)信息和指揮通信關(guān)系，并完成與指定數(shù)量下級(jí)指控系統(tǒng)或作戰(zhàn)平臺(tái)的連接所需的時(shí)間。

2.2 聯(lián)網(wǎng)條件下的作戰(zhàn)指揮能力E2

2.2.1 作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)協(xié)同掌握能力

1)信息共享類(lèi)別 按照權(quán)限能夠獲取、查看的互聯(lián)指控系統(tǒng)的信息類(lèi)別。一般應(yīng)包括:指控系統(tǒng)名稱(chēng)/等級(jí)、關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)(聯(lián)網(wǎng)-正常、聯(lián)網(wǎng)-故障、離網(wǎng)、失效)、戰(zhàn)斗值班等級(jí)、當(dāng)前任務(wù)和狀態(tài)等信息。

2)信息獲取一致率 互聯(lián)指控系統(tǒng)在允許的時(shí)間誤差范圍內(nèi)所獲取的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息完全一致的戰(zhàn)場(chǎng)要素?cái)?shù)與要素總數(shù)的比值。

該指標(biāo)與丟包率和時(shí)延有關(guān)，因此本文選擇“信息獲取一致率”作為評(píng)估指標(biāo)。這正是本文對(duì)于評(píng)估指標(biāo)的選擇與測(cè)試指標(biāo)不同之處。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)籌劃能力

1)作戰(zhàn)計(jì)劃協(xié)同制定時(shí)延/操作次數(shù) 多指控系統(tǒng)并行協(xié)同制定已知容量和信息(指控系統(tǒng)/指揮所層級(jí)/類(lèi)別及數(shù)量，作戰(zhàn)平臺(tái)類(lèi)別、型號(hào)及數(shù)量，任務(wù)類(lèi)別及數(shù)量，目標(biāo)類(lèi)別及數(shù)量，航線/路線數(shù)量，戰(zhàn)備設(shè)施類(lèi)別及數(shù)量等)的作戰(zhàn)計(jì)劃所需的時(shí)間或操作次數(shù)。

該指標(biāo)不檢驗(yàn)完成的作戰(zhàn)計(jì)劃是否存在沖突，沖突檢驗(yàn)和消解能力通過(guò)下一指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。

2)作戰(zhàn)計(jì)劃沖突協(xié)同消解有效率 對(duì)于包含已知沖突的作戰(zhàn)計(jì)劃，多指控系統(tǒng)在指定時(shí)間內(nèi)檢驗(yàn)出并成功協(xié)同消解的沖突數(shù)與總沖突數(shù)的比值。

該指標(biāo)的獲取需要采用基線比對(duì)模式。即用另一已得到公認(rèn)的指控系統(tǒng)對(duì)完成的作戰(zhàn)計(jì)劃進(jìn)行檢驗(yàn)并確定沖突情況，然后計(jì)算沖突消解有效率。

3)作戰(zhàn)計(jì)劃共享時(shí)延 多指控系統(tǒng)并行協(xié)同制定作戰(zhàn)計(jì)劃時(shí)，某一指控系統(tǒng)將包含指定容量和信息的作戰(zhàn)計(jì)劃提交至相關(guān)指控系統(tǒng)顯示(實(shí)時(shí)顯示，上傳-提示-更新)出來(lái)所需的時(shí)間。

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同指揮控制能力

網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同指揮控制能力是指網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)指揮所特有的指揮控制能力，主要包括指揮沖突告警與處置能力及實(shí)時(shí)協(xié)同指揮控制能力。而指控系統(tǒng)指揮所屬作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、戰(zhàn)勤人員之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)商進(jìn)行協(xié)同，一般不認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的特有能力，因此本文不予討論。

1)多指控系統(tǒng)指揮沖突告警時(shí)延 從指控系統(tǒng)發(fā)出與其它指控系統(tǒng)存在沖突的指揮指令到指控系統(tǒng)發(fā)出(顯示出)指揮沖突告警的時(shí)刻所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。

多指控系統(tǒng)指揮沖突是指多個(gè)指控系統(tǒng)的指控指令相互之間的資源、任務(wù)、要求等沖突。

2)多指控系統(tǒng)指揮沖突協(xié)同處置有效率 從出現(xiàn)指揮沖突告警時(shí)刻起始的指定時(shí)間內(nèi)，指控系統(tǒng)能夠協(xié)同正確處置的指揮沖突次數(shù)與總指揮沖突次數(shù)之比。

該本指標(biāo)是在上一指標(biāo)“多指控系統(tǒng)指揮沖突告警時(shí)延”相關(guān)功能具備的條件下才必要的。

3)指揮交接完成時(shí)間/操作次數(shù) 多指控系統(tǒng)之間完成指定數(shù)量指揮對(duì)象的指揮交接申請(qǐng)、到收到回復(fù)信息并完成指揮交接所需的時(shí)間或操作次數(shù)。

4)臨機(jī)協(xié)同指揮成功率 分屬不同指控系統(tǒng)的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，面對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題或情況臨機(jī)協(xié)同指揮成功的次數(shù)與總指揮次數(shù)之比。

2.3 指揮關(guān)系重組與接替能力E3

為適應(yīng)新的作戰(zhàn)條件和作戰(zhàn)任務(wù)、保持作戰(zhàn)指揮能力的持續(xù)性和有效性，需要具備以下能力:

·指揮關(guān)系重組:是指由于任務(wù)或態(tài)勢(shì)變化，指控系統(tǒng)作為中心指控節(jié)點(diǎn)，調(diào)整、改變下級(jí)指控系統(tǒng)以及作戰(zhàn)平臺(tái)間的關(guān)系以維持持續(xù)的指控能力或適應(yīng)態(tài)勢(shì)的改變。其分為人工重組和自動(dòng)重組。

·指揮接替:是指工作正常的指控系統(tǒng)，在其它指控系統(tǒng)(包括上級(jí)、同級(jí)和下級(jí))失效但通信鏈路正常時(shí)，改變自身的任務(wù)模式或(和)指揮對(duì)象以保持作戰(zhàn)指揮進(jìn)程的持續(xù)性和殺傷環(huán)的完整性。

·任務(wù)模式轉(zhuǎn)換:是指為執(zhí)行指揮關(guān)系重組或指揮接替，指控系統(tǒng)改變自身的任務(wù)模式(層級(jí)/類(lèi)別)。

2.3.1 多任務(wù)模式適應(yīng)能力

轉(zhuǎn)換任務(wù)模式是為保持作戰(zhàn)體系的能力以及殺傷環(huán)的完整。如戰(zhàn)區(qū)指控單元失效，而戰(zhàn)術(shù)指控單元足夠時(shí)，某一戰(zhàn)術(shù)指控單元應(yīng)能升級(jí)為戰(zhàn)區(qū)指控單元以確保作戰(zhàn)體系的整體能力的最大化。同樣，當(dāng)戰(zhàn)術(shù)單元、火力單元均失效時(shí)，戰(zhàn)區(qū)單元應(yīng)能直接指揮控制火力單元以保持殺傷環(huán)的完整。

1)可轉(zhuǎn)換的任務(wù)模式 能夠轉(zhuǎn)換的任務(wù)模式數(shù)量和具體模式。

2)任務(wù)模式轉(zhuǎn)換時(shí)間 從某一任務(wù)模式轉(zhuǎn)換為另一任務(wù)模式所需的時(shí)間。

2.3.2 指揮關(guān)系重組能力

1)自動(dòng)重組方案生成時(shí)延 針對(duì)指定任務(wù)和給定的態(tài)勢(shì)，系統(tǒng)自動(dòng)生成指定數(shù)量、類(lèi)別的下級(jí)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的重組方案所需的時(shí)間。重組方案的內(nèi)容包括:各指控系統(tǒng)的任務(wù)模式、權(quán)限、所屬下級(jí)指控系統(tǒng)和作戰(zhàn)平臺(tái)等。

2)自動(dòng)重組方案沖突率 自動(dòng)生成的重組方案中，存在沖突的指揮關(guān)系數(shù)量與指揮關(guān)系總數(shù)之比。

3)人工重組方案制定時(shí)延/操作次數(shù) 人工制定已知數(shù)量、類(lèi)別以及指揮關(guān)系的下級(jí)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的重組方案所需的時(shí)間或操作次數(shù)。

2.3.3 指揮接替能力

1)指揮接替方案生成時(shí)延 在某些指控系統(tǒng)失效后，工作正常的指控系統(tǒng)(群)能夠自動(dòng)協(xié)同生成指揮接替方案所需時(shí)間。指揮接替方案的內(nèi)容包括:接替的指控系統(tǒng)和相應(yīng)被接替的指控系統(tǒng)以及原屬于被接替的指控系統(tǒng)的作戰(zhàn)平臺(tái)。

2)指揮接替方案沖突率 自動(dòng)生成的指揮接替方案中，存在沖突的指揮關(guān)系數(shù)量與指揮關(guān)系總數(shù)之比。

3)指揮接替時(shí)延/操作次數(shù) 根據(jù)已知指揮接替方案，完成指揮接替所需的時(shí)間或操作次數(shù)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力E4

網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力是賽博空間作戰(zhàn)的組成部分，但我們認(rèn)為，賽博空間作戰(zhàn)中主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)攻擊能力不屬于指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力。而對(duì)于指控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，具備抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力和被攻占、被控制時(shí)告警與自我隔離能力屬于網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力。指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力主要包括:身份認(rèn)證和訪問(wèn)控制能力、非法入侵檢測(cè)與處置能力、計(jì)算機(jī)病毒/木馬檢測(cè)與處置能力、失效告警與隔離能力等［10-11］。

3 網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)綜合能力評(píng)估

能夠入網(wǎng)和具備抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力是網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的前提，而聯(lián)網(wǎng)條件下的作戰(zhàn)指揮能力和指揮關(guān)系重組與接替能力是核心，因此指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)綜合能力EN可表述為

式中，E1、E2、E3、E4分別為入網(wǎng)能力、聯(lián)網(wǎng)條件下的作戰(zhàn)指揮能力、指揮關(guān)系重組與接替能力以及網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力;λ2、λ3分別 E2、E3的權(quán)重，可采用層次分析法、德?tīng)柗品ǖ确椒ù_定，或者由專(zhuān)家確定，λ2+λ3=1。

4 評(píng)估實(shí)例(相關(guān)數(shù)據(jù)均為假定)

由多個(gè)指標(biāo)得到上層指標(biāo)值的方法可采用多指標(biāo)綜合方法，如廣義指數(shù)法、層次分析法(AHP法)、模糊綜合法、逼近理想解排序法(TOPSIS法)等，具體方法請(qǐng)見(jiàn)參考文獻(xiàn)［13］，本文不再重復(fù)介紹。除網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)綜合能力的評(píng)估方法采用本文所提出的計(jì)算模型外，其它各級(jí)指標(biāo)的聚合均采用多指標(biāo)綜合方法中的平均值法。

4.1 最底層評(píng)估指標(biāo)規(guī)一化

由于各最底層評(píng)估指標(biāo)的類(lèi)別、量綱和取值范圍都各不相同，為了具備可比性并消除量綱影響，需對(duì)采集的評(píng)估數(shù)據(jù)作規(guī)一化處理。規(guī)一化的方法很多［13］，本文采用線性歸一化方法:

式中，ai、hi分別為各最底層評(píng)估指標(biāo)的原始值和規(guī)一化值，見(jiàn)表2;bi、ci分別為各最底層評(píng)估指標(biāo)的理想最大值和最小值。

4.2 計(jì)算各二級(jí)指標(biāo)值

采用平均值法計(jì)算，實(shí)例結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)綜合能力評(píng)估實(shí)例數(shù)據(jù)表

4.3 計(jì)算各一級(jí)指標(biāo)值

采用平均值計(jì)算法，實(shí)例結(jié)果見(jiàn)表2。

4.4 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)綜合能力值

采用式(1)計(jì)算，就可得到網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)綜合能力值=0.72。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文從狹義的指控系統(tǒng)的角度出發(fā)，將其作為一個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，就指控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力的評(píng)估指標(biāo)體系和其網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)綜合能力的評(píng)估計(jì)算方法進(jìn)行了討論。若從廣義的指控系統(tǒng)——指揮信息系統(tǒng)(即所謂C4ISR系統(tǒng))的角度，乃至網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系的角度來(lái)研究網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力，則評(píng)估指標(biāo)和評(píng)估方法又有所不相同，這已超出本文討論的范圍，在此不予展開(kāi)論述。

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