網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃動(dòng)態(tài)推演方法研究

賈曉磊 賀筱媛 曹占廣

1.國(guó)防大學(xué)信息作戰(zhàn)與指揮訓(xùn)練教研部北京100091

網(wǎng)電一體戰(zhàn)作為一種新型作戰(zhàn)理論,是未來(lái)網(wǎng)電空間作戰(zhàn)的基本樣式,強(qiáng)調(diào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)與電子戰(zhàn)手段一體運(yùn)用獲取網(wǎng)電空間主導(dǎo)權(quán)[1],具有快速性、精確性、時(shí)變性、并發(fā)性和不確定性等特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)無(wú)法完全依照某一既定計(jì)劃展開(kāi),要求其行動(dòng)計(jì)劃具有極高時(shí)效性和一定的動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力,并結(jié)合態(tài)勢(shì)發(fā)展即時(shí)調(diào)整,使制定行動(dòng)計(jì)劃更加困難.

計(jì)劃推演是籌劃作戰(zhàn)行動(dòng)、評(píng)估作戰(zhàn)效果、驗(yàn)證作戰(zhàn)方案的重要方法,是輔助計(jì)劃制定的重要手段.傳統(tǒng)的計(jì)劃推演一般基于歷史數(shù)據(jù)對(duì)既定計(jì)劃內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證和完善,推演結(jié)果與實(shí)際情況始終存在較大差距.新興的分布式推演和在線(xiàn)推演方法有了一定提高,但仍有其局限性.分布式推演提高了過(guò)程的操作性和人機(jī)交互能力,但仍缺乏對(duì)動(dòng)態(tài)變化的分析預(yù)測(cè)能力[2].在線(xiàn)推演可連續(xù)提供推演結(jié)果并在一定時(shí)間內(nèi)作出支持、優(yōu)化,但不具備動(dòng)態(tài)自適應(yīng)能力[3].因此,需要著眼應(yīng)對(duì)網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)特點(diǎn)研究新的推演方法.

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)概念的提出,為解決網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃實(shí)時(shí)仿真推演提供了新的思路.本文借鑒動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)思想,提出基于實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)信息的動(dòng)態(tài)推演方法,為將網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃仿真推演應(yīng)用于實(shí)時(shí)輔助決策提供參考和借鑒.

1 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)基本理論

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)(Dynamic Data Driven Application Systems,DDDAS),概念最早提出是為了解決氣象以及火災(zāi)預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題[4].在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,模型參數(shù)和運(yùn)行條件并不是一成不變的,依靠靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真,產(chǎn)生的預(yù)測(cè)結(jié)果總是存在誤差,因此,為了提高計(jì)算效率和仿真分析的精確度,逐漸形成了DDDAS概念,并不斷發(fā)展成熟.美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation,NSF)在2000年明確了相關(guān)概念.NSF對(duì)DDDAS給出的定義是“一種新的協(xié)作應(yīng)用和測(cè)量系統(tǒng)模式的研究,在這種模式下,仿真運(yùn)行能夠接受并動(dòng)態(tài)響應(yīng)注入到應(yīng)用中的新數(shù)據(jù).同時(shí),相反地,這些應(yīng)用系統(tǒng)也具有動(dòng)態(tài)控制測(cè)量過(guò)程的能力”[5].

DDDAS系統(tǒng)原理如圖1所示,在仿真過(guò)程中,通過(guò)加入實(shí)驗(yàn)得出的最新數(shù)據(jù),從而對(duì)仿真研究的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行更好的預(yù)測(cè).

圖1 DDDAS系統(tǒng)的原理圖

它不同于傳統(tǒng)的將仿真與實(shí)驗(yàn)串行化順序執(zhí)行的模式,而是在仿真過(guò)程中,不斷接入動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù),產(chǎn)生時(shí)效性更強(qiáng)的仿真結(jié)果,提高了仿真精度；不斷補(bǔ)充信息,適應(yīng)計(jì)算需求變化,充實(shí)完善應(yīng)用模型,縮短仿真運(yùn)行時(shí)間；將仿真結(jié)果及時(shí)地反饋給實(shí)際系統(tǒng),調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或配置,控制系統(tǒng)運(yùn)行,并指導(dǎo)數(shù)據(jù)測(cè)量的進(jìn)行；仿真與試驗(yàn)更加有機(jī)和高效地結(jié)合起來(lái),大大拓寬了仿真的應(yīng)用領(lǐng)域.

2 基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃推演方法框架

網(wǎng)電一體戰(zhàn)的特點(diǎn)決定了依靠已知靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行推演時(shí)結(jié)果誤差過(guò)大、操作性較差,更新數(shù)據(jù)后須重新推演,周期過(guò)長(zhǎng).為解決這一問(wèn)題,應(yīng)當(dāng)在推演過(guò)程中就不斷導(dǎo)入作戰(zhàn)發(fā)展的最新數(shù)據(jù),提高推演精度和效率.而網(wǎng)電一體戰(zhàn)的順利實(shí)施,要求以較高的網(wǎng)電空間情報(bào)偵察和態(tài)勢(shì)感知能力為基礎(chǔ),使獲取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)成為可能,為研究基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的新的推演方法提供了條件.

通過(guò)借鑒DDDAS的設(shè)計(jì)理念,將網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)中實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)信息和指揮決策指令作為數(shù)據(jù)來(lái)源,驅(qū)動(dòng)推演過(guò)程的數(shù)據(jù)更新,借助既定預(yù)案快速生成行動(dòng)計(jì)劃,形成包括計(jì)劃生成、數(shù)據(jù)更新、動(dòng)態(tài)推演和快速評(píng)估的循環(huán)迭代推演流程.

通過(guò)多輪推演達(dá)到以下目的：一是檢驗(yàn)預(yù)案對(duì)新情況的適應(yīng)能力,使計(jì)劃內(nèi)容設(shè)置更加合理、靈活、多樣；二是推演當(dāng)前態(tài)勢(shì)的可能演化方向,增設(shè)應(yīng)對(duì)意外情況的處置方案,提高計(jì)劃的適應(yīng)能力；三是對(duì)可行計(jì)劃進(jìn)行快速評(píng)估和合理描述,探明行動(dòng)特點(diǎn)、規(guī)律和效果,方便指揮員精確控制、按需選擇.最終,推演和評(píng)估結(jié)果實(shí)時(shí)反饋,輔助指揮員準(zhǔn)確把握戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì),實(shí)時(shí)快速處置決策,方法框架如圖2所示.

2.1 計(jì)劃動(dòng)態(tài)生成

計(jì)劃動(dòng)態(tài)生成,是指在網(wǎng)電一體戰(zhàn)作戰(zhàn)預(yù)案基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)快速擬制行動(dòng)計(jì)劃,并生成可供推演使用的行動(dòng)序列,包括計(jì)劃動(dòng)態(tài)擬制和可推演的行動(dòng)計(jì)劃生成兩部分.

1)計(jì)劃動(dòng)態(tài)擬制.由于網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)的復(fù)雜性和作戰(zhàn)空間的特殊性,行動(dòng)實(shí)施需要依托大量的情報(bào)偵察、戰(zhàn)場(chǎng)預(yù)置和預(yù)案準(zhǔn)備,針對(duì)具體作戰(zhàn)任務(wù)建立大量計(jì)劃模板、文本和圖表藍(lán)本.作戰(zhàn)過(guò)程中,根據(jù)實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)和決策指令,綜合使用網(wǎng)、電作戰(zhàn)方法手段,利用預(yù)案和模板靈活制定網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃.

圖2 推演方法框架圖

2)可推演的行動(dòng)計(jì)劃生成.利用基于決策點(diǎn)和行動(dòng)元的多分支計(jì)劃描述方法,對(duì)初步擬制的行動(dòng)計(jì)劃進(jìn)行分解和描述,將任意一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃分解為若干計(jì)劃分支,每個(gè)計(jì)劃分支解析為一系列行動(dòng)元構(gòu)成的行動(dòng)序列,并進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的形式化描述.然后以甘特圖為交互方式將行動(dòng)序列與推演指令相映射[6?7],生成可供推演執(zhí)行的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃指令,供推演引擎使用,基本原理如圖3所示.

2.2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),是將繁雜的戰(zhàn)場(chǎng)信息分別傳遞至相應(yīng)的仿真實(shí)體和推演環(huán)境模型,實(shí)現(xiàn)參數(shù)的及時(shí)動(dòng)態(tài)更新,驅(qū)動(dòng)網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃推演與作戰(zhàn)實(shí)施平行展開(kāi),提高推演、分析的準(zhǔn)確性和操作性.主要包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)同步等內(nèi)容.

數(shù)據(jù)獲取主要從作戰(zhàn)進(jìn)程的時(shí)間聯(lián)系和效果銜接兩方面考慮,借助情報(bào)偵察和態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)與計(jì)劃相關(guān)的數(shù)據(jù)檢測(cè)和提取.數(shù)據(jù)處理是針對(duì)數(shù)據(jù)真實(shí)度、時(shí)效性等問(wèn)題,通過(guò)分析、研判和評(píng)估,確定數(shù)據(jù)來(lái)源、影響、可信度和時(shí)效性,并分別標(biāo)記、分類(lèi)組合.數(shù)據(jù)同步是將處理好的數(shù)據(jù)分別同步至推演實(shí)體和環(huán)境模型中,更新相關(guān)參數(shù),基本原理如圖4所示.

圖3 計(jì)劃動(dòng)態(tài)生成過(guò)程示意圖

圖4 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制

2.3 計(jì)劃動(dòng)態(tài)推演

計(jì)劃動(dòng)態(tài)推演,是指利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新的推演數(shù)據(jù),快速推演網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃,檢驗(yàn)計(jì)劃內(nèi)容設(shè)置是否合理,發(fā)現(xiàn)當(dāng)前態(tài)勢(shì)發(fā)展的可能變化,人工即時(shí)設(shè)置應(yīng)對(duì)措施,提高計(jì)劃的適應(yīng)性和操作性.

傳統(tǒng)的計(jì)劃推演對(duì)時(shí)效性要求相對(duì)較低,通常采用靜態(tài)、串行推演方法,將計(jì)劃的不同分支分別組合為多個(gè)靜態(tài)方案,然后串行逐個(gè)進(jìn)行推演,效率較低,而且無(wú)法干預(yù)推演過(guò)程.網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)中決策時(shí)間極短、方案選擇極多、情況變化極快,要求必須盡可能壓縮推演周期,及時(shí)處置引入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)導(dǎo)致的突發(fā)情況,不斷進(jìn)行干預(yù)調(diào)整.

可以采用多分支并行推演方法,在推演過(guò)程中,通過(guò)驅(qū)動(dòng)引擎調(diào)用行動(dòng)元指令,按預(yù)設(shè)條件依次觸發(fā),在決策點(diǎn)位置復(fù)制仿真線(xiàn)程,進(jìn)行多線(xiàn)程并行推演.采用人在回路的混合主導(dǎo)控制模式,通過(guò)監(jiān)控決策點(diǎn)狀態(tài),基于階段性作戰(zhàn)意圖辨識(shí),自動(dòng)或人工方式確定可行的行動(dòng)計(jì)劃分支,并通過(guò)人工剪枝的方式去除不可行計(jì)劃分支[8].同時(shí),針對(duì)突發(fā)情況由人工進(jìn)行分支即時(shí)設(shè)置,使系統(tǒng)自動(dòng)與人工調(diào)整相相合,以自動(dòng)處理提高決策效率,以人的主觀決斷應(yīng)對(duì)網(wǎng)電作戰(zhàn)的不確定,實(shí)現(xiàn)推演動(dòng)態(tài)干預(yù).

2.4 計(jì)劃動(dòng)態(tài)評(píng)估

計(jì)劃動(dòng)態(tài)評(píng)估,是指通過(guò)動(dòng)態(tài)分析推演過(guò)程,對(duì)最終得到的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估和描述.

經(jīng)過(guò)推演得出的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃,是具有較高適應(yīng)性的多分支行動(dòng)計(jì)劃.由于網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)的復(fù)雜性和手段的多樣性,與傳統(tǒng)作戰(zhàn)計(jì)劃相比,計(jì)劃分支規(guī)模更加巨大、內(nèi)容更加精細(xì),很多不同分支觸發(fā)條件、作用效果類(lèi)似,經(jīng)過(guò)不同組合方式最終形成多個(gè)可行方案,各有優(yōu)劣,需要進(jìn)行精確評(píng)估分析和特點(diǎn)差異性描述,以供指揮員根據(jù)個(gè)人偏好和作戰(zhàn)需要選擇決策.

主要內(nèi)容包括：

1)建立動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo).在推演前的準(zhǔn)備過(guò)程中,借鑒體系效果評(píng)估理念,以物理網(wǎng)、信息網(wǎng)和指控網(wǎng)三層子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的鏈路為目標(biāo),針對(duì)網(wǎng)電一體戰(zhàn)的每一行動(dòng)關(guān)注的特定技術(shù)指標(biāo)和效果,分別確定相應(yīng)評(píng)估指標(biāo),建立多層評(píng)估指標(biāo)網(wǎng),不斷積累形成指標(biāo)庫(kù).在推演中,根據(jù)網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃涵蓋的具體行動(dòng),抽取相應(yīng)評(píng)估指標(biāo),經(jīng)過(guò)絳維或聚類(lèi),將多個(gè)層次的多個(gè)指標(biāo)聚合成少量的指標(biāo),組成臨時(shí)動(dòng)態(tài)指標(biāo)集合.

2)推演數(shù)據(jù)采集.采集每次推演的所有數(shù)據(jù),抽取推演網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃導(dǎo)致的作戰(zhàn)體系狀態(tài)參數(shù)變化,包括實(shí)體狀態(tài)、對(duì)抗裁決及環(huán)境信息變化等內(nèi)容,經(jīng)過(guò)必要清洗、轉(zhuǎn)換等處理,供評(píng)估使用.

3)計(jì)劃動(dòng)態(tài)評(píng)估.結(jié)合每次推演抽取的推演數(shù)據(jù),利用相應(yīng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)集合,對(duì)網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估.通過(guò)不斷動(dòng)態(tài)測(cè)量,以評(píng)估不同計(jì)劃優(yōu)劣和區(qū)別特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)精確評(píng)估分析和特點(diǎn)差異性描述,供指揮員參考,基本原理如圖5所示.

圖5 計(jì)劃評(píng)估原理示意圖

3 結(jié)論

本文提出的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃動(dòng)態(tài)推演方法,主要從方法框架設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)思路方面進(jìn)行探討.研究利用計(jì)劃推演活動(dòng)支持實(shí)時(shí)指揮決策的應(yīng)用方式,利用實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)推演運(yùn)行,提高網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃的時(shí)效性和應(yīng)對(duì)情況變化的適應(yīng)能力.其整體效能的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)感知處理、計(jì)劃快速動(dòng)態(tài)推演、體系效能評(píng)估的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用水平,希望隨著研究的不斷深入和對(duì)理論及技術(shù)的更多理解,不斷加以改進(jìn)和完善.