面向戰(zhàn)斗機(jī)云作戰(zhàn)的構(gòu)造型仿真平臺架構(gòu)

田永亮，王永慶，熊培森，郭宇，武哲

（1.北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100083； 2.沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，沈陽110035）

對于現(xiàn)代戰(zhàn)爭來說，爭奪制空權(quán)、制海權(quán)、陸地控制權(quán)，都離不開對敵方信息的獲取與壓制，尤其是在聯(lián)合體系對抗與復(fù)雜體系戰(zhàn)場環(huán)境下，更需要對傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式進(jìn)行改變，以在信息對抗中獲得新的優(yōu)勢。然而在實(shí)際的體系對抗中，信息主要存在3個方面的問題：①信息孤島問題，同類型武器平臺難以實(shí)現(xiàn)態(tài)勢共享；②信息融合問題，不同類型武器平臺的數(shù)據(jù)格式差異大；③信息備份問題，獲取信息的存儲如何安全可靠。

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與現(xiàn)代軍事應(yīng)用相結(jié)合，形成了適用于現(xiàn)代復(fù)雜戰(zhàn)爭環(huán)境的云作戰(zhàn)體系解決方案，通過作戰(zhàn)云能夠?qū)崿F(xiàn)體系對抗中的態(tài)勢共享，跨域系統(tǒng)能力，解決了信息孤島、信息融合和信息備份等問題。

2014年8月，美國《航空周刊》發(fā)表了云作戰(zhàn)的構(gòu)想圖，描述了“作戰(zhàn)己方的空中優(yōu)勢空域云”的發(fā)展遠(yuǎn)景：在軌太空偵察/通信/導(dǎo)航衛(wèi)星、空中預(yù)警機(jī)、F-15/16等四代機(jī)、海面航母戰(zhàn)斗群，以及深入敵方縱深空域的F-22/35隱身戰(zhàn)機(jī)、RQ-180無人偵察機(jī)和新型遠(yuǎn)程隱身轟炸機(jī)等多維作戰(zhàn)單元，在作戰(zhàn)云的聯(lián)結(jié)下形成一個高度融合的作戰(zhàn)體系［1-3］。

作戰(zhàn)云是指綜合運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、虛擬化技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)及負(fù)載均衡技術(shù)將分散部署的作戰(zhàn)資源進(jìn)行有機(jī)重組而形成的一種彈性、動態(tài)的作戰(zhàn)資源池［4-5］，其采用面向服務(wù)的模式，為指揮決策、部隊(duì)行動、武器打擊提供按需、便捷、快速的專業(yè)、權(quán)威的數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)。作戰(zhàn)云是一種通過戰(zhàn)場通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的彈性作戰(zhàn)資源集群，是云計(jì)算理念在軍事領(lǐng)域的全新運(yùn)用［6］。

云作戰(zhàn)是指基于作戰(zhàn)云提供的各項(xiàng)服及相應(yīng)保障技術(shù)形成的全新作戰(zhàn)模式，其依靠作戰(zhàn)云提供的已被池化的作戰(zhàn)資源、基于云計(jì)算技術(shù)對資源池中大數(shù)據(jù)的分析處理結(jié)果及戰(zhàn)場中先進(jìn)高效的數(shù)據(jù)鏈等高效信息傳輸技術(shù)和信息融合技術(shù)，使連入作戰(zhàn)云中的各終端之間實(shí)現(xiàn)信息共享和跨域協(xié)同，從而提高作戰(zhàn)效率。

云作戰(zhàn)體系相比于以往的作戰(zhàn)樣式，具有動態(tài)虛擬資源池、資源融合、分布式云殺傷鏈等獨(dú)特的特征和優(yōu)勢［7-9］。云作戰(zhàn)采用類似云計(jì)算技術(shù)，從體系層面實(shí)現(xiàn)陸、海、空、天各作戰(zhàn)域的戰(zhàn)場資源整合，匯聚成云，完成戰(zhàn)場數(shù)據(jù)的網(wǎng)狀交互，具備全域性、分布式、網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)，將對未來的空戰(zhàn)體系產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。多種作戰(zhàn)飛機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過程中組成的作戰(zhàn)云，可以改變作戰(zhàn)飛機(jī)傳統(tǒng)的作戰(zhàn)樣式，使其能夠在作戰(zhàn)云的支持下與作戰(zhàn)體系中的各種資源結(jié)合在一起，真正實(shí)現(xiàn)信息融合和態(tài)勢共享，并在更高的層面上進(jìn)行作戰(zhàn)。具體的作戰(zhàn)樣式包括云攻擊樣式、云射擊樣式、群控制樣式、云制導(dǎo)樣式［10-15］。本文在作戰(zhàn)云與云作戰(zhàn)概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合云作戰(zhàn)體系仿真流程，提出了云作戰(zhàn)構(gòu)造型仿真平臺框架，為戰(zhàn)斗機(jī)云作戰(zhàn)樣式研究與應(yīng)用提供參考。

1 云作戰(zhàn)體系仿真流程

常規(guī)仿真通常包含5個步驟：構(gòu)建仿真框架，建立目標(biāo)分析，創(chuàng)建仿真場景，運(yùn)行仿真模型，分析仿真結(jié)果。本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，結(jié)合云作戰(zhàn)體系的具體特點(diǎn)，考慮設(shè)計(jì)空間的范圍、體系的隨機(jī)性、體系的作戰(zhàn)決策智能控制等，分解云作戰(zhàn)體系的能力，最終形成能力識別、任務(wù)構(gòu)建、模型構(gòu)建、策略映射、智能控制、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、樣本分析等7個步驟。

云作戰(zhàn)體系仿真的業(yè)務(wù)邏輯如圖1所示。

1）能力識別

能力識別是構(gòu)建相應(yīng)體系的前提，也是基于體系研究武器裝備性能的基礎(chǔ)。針對不同的作戰(zhàn)能力，體系任務(wù)不同，構(gòu)成體系的武器裝備也有區(qū)別。識別將要進(jìn)行體系仿真的能力，主要是指武器裝備和設(shè)施的能力，具體包括戰(zhàn)斗機(jī)的打擊能力、行動能力、響應(yīng)能力，以及導(dǎo)彈的打擊能力，雷達(dá)的反應(yīng)能力等。只有準(zhǔn)確識別這些能力，才能良好地進(jìn)行任務(wù)場景的構(gòu)建，執(zhí)行相應(yīng)觀察—調(diào)整—決策—行動（OODA）循環(huán)中涉及的武器系統(tǒng)。

2）任務(wù)構(gòu)建

任務(wù)構(gòu)建步驟不同于模型構(gòu)建，主要為整個仿真設(shè)定一個戰(zhàn)爭腳本，具體為6個方面的腳本設(shè)定：①任務(wù)使命，是仿真任務(wù)背景，包括斬首行動或時敏打擊等；②相關(guān)環(huán)境，是仿真的外部環(huán)境，包括天氣因素、地理因素和地形因素等；③雙方環(huán)境，包括紅方情形、紅方行為能力、藍(lán)方情形、藍(lán)方防御能力等；④決策制定，定義時間、地點(diǎn)、方式、行動，為打擊的總體過程設(shè)定總體方案；⑤紅方預(yù)測，對比分析紅方可能采取的決策方案，為各種替代方案的分析過程；⑥藍(lán)方預(yù)測，分析藍(lán)方可能采取的防御方案，預(yù)測藍(lán)方可能采取的行動。

3）模型構(gòu)建

模型構(gòu)建步驟先簡化現(xiàn)實(shí)環(huán)境，構(gòu)建紅藍(lán)雙方的仿真模型。對仿真來說，并非所有的現(xiàn)實(shí)信息對于仿真分析都是有用的，因此，通過分析簡化過程，先篩除一部分對仿真分析影響很小的現(xiàn)實(shí)信息，再通過解釋演繹過程，將實(shí)際過程抽象為概念模型，最后通過檢驗(yàn)和驗(yàn)證，確定構(gòu)建的模型能夠滿足仿真的需要，完成模型構(gòu)建。

4）策略映射

策略映射步驟實(shí)際為仿真的具體操作步驟。以空軍打擊策略為例，建模時，設(shè)定的邏輯會有“優(yōu)先攻擊敵方的核心目標(biāo)”，其是空軍力量的優(yōu)勢所在，再開始實(shí)驗(yàn)，探索仿真結(jié)果是否與預(yù)想的一樣并進(jìn)行調(diào)整，最終關(guān)鍵分析藍(lán)方目標(biāo)的重要度與威脅度，以及能力評估和仿真任務(wù)的關(guān)系系數(shù)，利用質(zhì)量功能配置形成打擊序列表，即將宏觀的打擊能力映射為可操作的打擊行為。

5）智能控制

智能控制步驟為基于智能體（agent）對整個任務(wù)進(jìn)行仿真控制，初步想法包括紅方控制中心、藍(lán)方控制中心、雙方的武器裝備，類型為智能體，能夠?qū)?zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行智能自主控制。也就是說，對各種裝備進(jìn)行智能體模型構(gòu)建后，就要將其納入到仿真控制的模塊中來，這樣才能使得智能體在仿真過程中實(shí)現(xiàn)一步步的邏輯。

6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟為從設(shè)計(jì)空間中選擇不同的指標(biāo)數(shù)據(jù)，云體系環(huán)境下，輸入變量并非一個固定的值，而是在一定的上界和下界內(nèi)變動，由此形成設(shè)計(jì)空間，從設(shè)計(jì)空間中隨機(jī)抽樣，進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將能夠盡量覆蓋所有的輸入情況，使仿真更為全面完整。

7）樣本分析

樣本分析步驟是對大樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)的分析過程，建立輸入空間與輸出空間的關(guān)系，研究同樣輸入環(huán)境下，隨機(jī)性對體系效能的影響，為指標(biāo)的優(yōu)化和技術(shù)的評估提供參考。

2 云作戰(zhàn)構(gòu)造型仿真平臺框架設(shè)計(jì)

2.1 總體框架設(shè)計(jì)

在云作戰(zhàn)體系仿真流程研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了云作戰(zhàn)構(gòu)造型仿真平臺的框架（見圖2），并研究了不同模塊的具體功能及相互關(guān)系。在獲取大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行云作戰(zhàn)效能評估與分析，為作戰(zhàn)體系的改進(jìn)提供依據(jù)。

云作戰(zhàn)構(gòu)造型仿真平臺框架主要由兩部分組成：①仿真系統(tǒng)，主要包括任務(wù)想定模塊、任務(wù)仿真模塊、效能分析模塊、數(shù)據(jù)管理模塊；②仿真支撐平臺，主要為仿真系統(tǒng)提供構(gòu)建的平臺，集成常用的建模命令，提供方便的操作界面，并能夠支持多種想定的仿真建模與分析工作。

建模與仿真是一系列的活動，進(jìn)行這一系列的活動需要一個支撐環(huán)境或支撐平臺。仿真系統(tǒng)與仿真支撐平臺有不同的概念，仿真系統(tǒng)具有應(yīng)用針對性，是一個獨(dú)立完整的系統(tǒng)，而仿真支撐平臺具有通用性、服務(wù)性和資源共享性，在仿真支撐平臺上可以研究、開發(fā)、建立、運(yùn)行仿真系統(tǒng)。

仿真系統(tǒng)中各個模塊之間的關(guān)系如下：

1）任務(wù)想定模塊主要負(fù)責(zé)：①任務(wù)體系任務(wù)目標(biāo)的設(shè)定，包括任務(wù)背景、任務(wù)要求、打擊目標(biāo)等；②雙方戰(zhàn)力設(shè)定，包括紅方藍(lán)方的武器裝備狀況、紅方藍(lán)方地理位置等；③任務(wù)約束的設(shè)定，包括任務(wù)范圍、任務(wù)持續(xù)時間、任務(wù)可消耗的各項(xiàng)最大資源。

2）任務(wù)仿真模塊主要為根據(jù)任務(wù)想定，基于輸入變量生成設(shè)計(jì)空間，執(zhí)行仿真任務(wù)，并輸出仿真結(jié)果。

3）效能分析模塊主要針對任務(wù)仿真模塊的數(shù)據(jù)樣本，將數(shù)據(jù)可視化，對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

4）數(shù)據(jù)管理模塊負(fù)責(zé)存儲和管理三大任務(wù)模塊的數(shù)據(jù)，為任務(wù)的設(shè)定和分析提供支持。

2.2 仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.2.1 任務(wù)想定模塊

任務(wù)想定模塊主要從用戶角度出發(fā)，為用戶提供針對體系任務(wù)的各種想定，包括任務(wù)背景、任務(wù)要求、打擊目標(biāo)、雙方戰(zhàn)力、雙方戰(zhàn)場及任務(wù)約束等6個方面的內(nèi)容。

1）任務(wù)背景。需要設(shè)定任務(wù)的執(zhí)行原因、任務(wù)的具體性質(zhì)和任務(wù)所屬類型，如針對敵方的斬首行動或者針對整個敵方設(shè)施的時敏打擊。

2）任務(wù)要求。需要設(shè)定執(zhí)行任務(wù)所必須相關(guān)要素和程序，如針對地方地面目標(biāo)的時敏打擊，必須出動遠(yuǎn)程打擊轟炸機(jī)還是需要多架戰(zhàn)機(jī)共同完成。

3）打擊目標(biāo)。需要設(shè)定該完成不同類型任務(wù)所必須進(jìn)行打擊的目標(biāo)，不同類型的任務(wù)所需要打擊的目標(biāo)種類和數(shù)量有所區(qū)別。

4）雙方戰(zhàn)力。需要設(shè)定一次體系任務(wù)中，紅方藍(lán)方可能出動的戰(zhàn)機(jī)類型、數(shù)量，攜帶的導(dǎo)彈類型、數(shù)量，防御系統(tǒng)的類型、數(shù)量等。

5）雙方戰(zhàn)場。需要設(shè)定體系任務(wù)中，戰(zhàn)場的地理地貌、雙方基地的地理位置、敵方目標(biāo)及防御系統(tǒng)的地理位置等。

6）任務(wù)約束。需要設(shè)定該次任務(wù)持續(xù)的時間、任務(wù)涉及的地理范圍、任務(wù)所能夠消耗的最大資源等。

2.2.2 任務(wù)仿真模塊

任務(wù)仿真模塊的研究內(nèi)容主要從體系的建模與仿真出發(fā)，具體包括模型的封裝、算法的封裝、設(shè)計(jì)空間的擴(kuò)展、樣本點(diǎn)的隨機(jī)抽樣、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等5個方面。

1）模型封裝。主要用于封裝仿真可能用到的所有元素資源，如戰(zhàn)斗機(jī)物理模型、導(dǎo)彈的物理模型、敵方地面目標(biāo)的物理模型等。

2）算法封裝。主要用于封裝體系中的智能體的各種規(guī)則，如指揮中心的武器選擇，戰(zhàn)斗機(jī)的目標(biāo)搜尋、鎖定、打擊等行為。

3）設(shè)計(jì)空間的擴(kuò)展。主要用于仿真運(yùn)行前，擴(kuò)展研究的體系變量的范圍，如擴(kuò)展戰(zhàn)斗機(jī)起飛重量的上界下界、擴(kuò)展戰(zhàn)斗機(jī)的RCS范圍等。

4）樣本點(diǎn)隨機(jī)抽樣。主要用于從設(shè)計(jì)空間中抽取輸入點(diǎn)，進(jìn)行仿真，此處選定蒙特卡羅隨機(jī)抽取設(shè)計(jì)空間內(nèi)的樣本點(diǎn)，盡可能覆蓋整個設(shè)計(jì)空間。

5）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。主要為體系的仿真運(yùn)行，其中由于體系的隨機(jī)性，每個樣本點(diǎn)需要重復(fù)運(yùn)行多次，充分考慮體系環(huán)境的各種情況，得到輸出空間。

2.2.3 效能分析模塊

效能分析模塊的研究內(nèi)容主要從體系效能的數(shù)據(jù)分析角度出發(fā)，具體包括樣本篩選、樣本可視化、變量影響分析和指標(biāo)反向設(shè)計(jì)等4個方面。

1）樣本篩選。需要能夠根據(jù)需求對樣本進(jìn)行篩選，如篩選任務(wù)完成項(xiàng)，或者篩選出動一定架次飛機(jī)情況下任務(wù)完成項(xiàng)。

2）樣本可視化。需要根據(jù)需求對樣本進(jìn)行可視化輸出，如生成柱狀圖、曲線圖等。

3）變量影響分析。為根據(jù)體系的輸入變量及輸入變量對應(yīng)的體系效能，研究兩者的影響關(guān)系。

4）指標(biāo)反向設(shè)計(jì)。為根據(jù)變量與體系效能的影響關(guān)系生成的響應(yīng)面或者包絡(luò)圖，反向優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2.2.4 數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊的研究內(nèi)容主要從體系仿真產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)出發(fā)，具體包括數(shù)據(jù)項(xiàng)維護(hù)、實(shí)例應(yīng)用、任務(wù)想定數(shù)據(jù)庫、運(yùn)行仿真數(shù)據(jù)庫和效能評估數(shù)據(jù)庫等5個方面。

1）數(shù)據(jù)項(xiàng)維護(hù)。包含數(shù)據(jù)分類及數(shù)據(jù)庫建立與維護(hù)。

2）實(shí)例應(yīng)用。查閱瀏覽所建立及入庫的實(shí)例數(shù)據(jù)。

3）任務(wù)想定數(shù)據(jù)庫。對應(yīng)于任務(wù)想定模塊數(shù)據(jù)。

4）運(yùn)行仿真數(shù)據(jù)庫。對應(yīng)于任務(wù)仿真模塊數(shù)據(jù)。

5）效能評估數(shù)據(jù)庫。對應(yīng)于效能分析模塊數(shù)據(jù)。

3 云作戰(zhàn)構(gòu)造型仿真示例

3.1 任務(wù)想定

在云作戰(zhàn)構(gòu)造型仿真平臺框架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，考慮到戰(zhàn)場復(fù)雜性、模型顆粒度、參數(shù)實(shí)驗(yàn)要求等因素，選擇Anylogic進(jìn)行云作戰(zhàn)構(gòu)造型仿真示例，并根據(jù)第1節(jié)所述構(gòu)造型仿真平臺的構(gòu)建流程，針對戰(zhàn)斗機(jī)傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式與戰(zhàn)斗機(jī)云作戰(zhàn)樣式搭建相應(yīng)的仿真模型。為了能夠清楚地說明問題，采用控制變量的對比方式進(jìn)行建模，即2種作戰(zhàn)樣式中的基礎(chǔ)設(shè)施、作戰(zhàn)機(jī)群和攜帶的武器均相同，但二者的作戰(zhàn)邏輯不同。

示例場景設(shè)置（見圖3）如下：①紅方出動1架有人機(jī)和4架無人機(jī)；②藍(lán)方在2個位置部署防空導(dǎo)彈系統(tǒng)（雷達(dá)+SAM）；③紅方作戰(zhàn)機(jī)群攜帶雷達(dá)干擾設(shè)備和JDAM 空對地導(dǎo)彈；④紅方需要摧毀藍(lán)方2處防空導(dǎo)彈系統(tǒng)和2處軍事建筑。

3.2 傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式仿真

3.2.1 傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式流程

1）1架有人機(jī)與4架無人機(jī)在接到作戰(zhàn)命令后從我方軍用基地起飛，4架無人機(jī)每架攜帶1枚JDAM空對地導(dǎo)彈在機(jī)群前方飛行，有人機(jī)緊隨其后。

2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)敵方雷達(dá)時，有人機(jī)立即減速并對敵方雷達(dá)實(shí)施電子壓制，使雷達(dá)失效。

3）繼續(xù)飛行，有人機(jī)利用自身攜帶的探測設(shè)備對敵方區(qū)域進(jìn)行探測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)敵方的SAM防空導(dǎo)彈發(fā)射車時，立即派出1架無人機(jī)。

4）第1架無人機(jī)進(jìn)入作戰(zhàn)模式，并采用機(jī)載探測設(shè)備對目標(biāo)進(jìn)行探測，當(dāng)其發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時，需向地面指揮中心（CAOC）進(jìn)行任務(wù)的確認(rèn)。

5）接到“允許攻擊”的指令后，立即對目標(biāo)進(jìn)行攻擊，導(dǎo)彈由衛(wèi)星制導(dǎo)，同時有人機(jī)對目標(biāo)進(jìn)行圖像獲取，并最終確認(rèn)其被摧毀。

由于每架無人機(jī)在仿真模型中只攜帶1枚JDAM 空對地導(dǎo)彈，所以當(dāng)摧毀目標(biāo)后立即返回基地。

該作戰(zhàn)機(jī)群對敵方目標(biāo)的另外1個防空導(dǎo)彈系統(tǒng)和2個軍事建筑均采用這種作戰(zhàn)形式對其進(jìn)行攻擊。即由有人機(jī)探測得到目標(biāo)信息并派出1架無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)，無人機(jī)在利用機(jī)載探測設(shè)備發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，需向地面指揮中心進(jìn)行確認(rèn)，然后對敵方目標(biāo)進(jìn)行攻擊，有人機(jī)實(shí)時獲取敵方目標(biāo)的影像，并確認(rèn)其被摧毀。

3.2.2 傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式OODA循環(huán)

傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式的OODA循環(huán)過程如圖4所示。首先，無人機(jī)向有人機(jī)提供的敵方目標(biāo)方向飛行，并利用機(jī)載探測設(shè)備對敵方目標(biāo)進(jìn)行觀察（observe）；然后，當(dāng)探測到敵方目標(biāo)后，向地面指揮中心請求指令，地面指揮中心協(xié)助無人機(jī)完成調(diào)整（orient）和決策（decide）過程；最后，無人機(jī)接到指令后對目標(biāo)進(jìn)行攻擊，即為行動（act）階段。

由此可知，在每個OODA循環(huán)過程中，無人機(jī)參與觀察和行動階段，地面指揮中心輔助其完成調(diào)整和決策階段。傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式的總作戰(zhàn)時間即為4架無人機(jī)的OODA循環(huán)之和。

圖4 傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式的OODA循環(huán)示意圖Fig.4 Schematic of OODA circles of traditional combat style

3.3 云作戰(zhàn)樣式仿真

3.3.1 云作戰(zhàn)樣式流程

1）云作戰(zhàn)樣式的初始階段與傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式相同，均為1架有人機(jī)與4架無人機(jī)從我方基地出發(fā)，但不同的是，只有1架無人機(jī)攜帶4枚JADM空對地導(dǎo)彈，2架無人機(jī)負(fù)責(zé)對戰(zhàn)場的探測，1架無人機(jī)負(fù)責(zé)生成被摧毀敵方目標(biāo)的影像。

2）在飛行過程中，2架偵查無人機(jī)以較快的飛行速度飛向戰(zhàn)場，并對敵方目標(biāo)進(jìn)行探測。當(dāng)偵查無人機(jī)發(fā)現(xiàn)敵方雷達(dá)時，立即將雷達(dá)的信息傳回給有人機(jī)，有人機(jī)隨即對雷達(dá)實(shí)施電子干擾。

3）在使敵方雷達(dá)失效的同時，有人機(jī)根據(jù)偵查無人機(jī)傳回的數(shù)據(jù)對戰(zhàn)場進(jìn)行態(tài)勢分析，并制定相應(yīng)的作戰(zhàn)方案，指揮攜帶JADM 空對地導(dǎo)彈的無人機(jī)對目標(biāo)進(jìn)行攻擊。

4）無人機(jī)接到攻擊指令后，立即發(fā)射導(dǎo)彈，并在導(dǎo)彈的飛行過程中由有人機(jī)對其進(jìn)行制導(dǎo)，使其準(zhǔn)確命中目標(biāo)。敵方目標(biāo)被摧毀后，由最后1架無人機(jī)對其獲得圖像，確認(rèn)目標(biāo)被摧毀。

3.3.2 云作戰(zhàn)樣式OODA循環(huán)

云作戰(zhàn)樣式的OODA循環(huán)過程如圖5所示。首先，由2架無人機(jī)完成觀察階段，快速深入敵方探測敵方目標(biāo)信息，并將有效信息傳回有人機(jī)；然后，有人機(jī)完成調(diào)整階段和決策階段，有人機(jī)對無人機(jī)傳回的大量信息進(jìn)行分析，并根據(jù)敵我雙方的作戰(zhàn)態(tài)勢形成決策指令，并下達(dá)給攜帶有武器的后方無人機(jī)；最后，后方的2架無人機(jī)完成行動階段，根據(jù)收到的指令及目標(biāo)的相關(guān)信息，發(fā)射機(jī)載導(dǎo)彈對目標(biāo)進(jìn)行攻擊。

由此可知，有人機(jī)利用其優(yōu)秀的信息融合能力，真正實(shí)現(xiàn)了云作戰(zhàn)樣式中的跨域共享和多平臺協(xié)同，有人機(jī)不僅可以將威脅鎖定，還可以對戰(zhàn)場信息做出快速反應(yīng)，指揮無人機(jī)有序地完成任務(wù)。云作戰(zhàn)的這種優(yōu)勢，可以大大縮短每一個OODA循環(huán)的過程，而且可以避免戰(zhàn)場資源的浪費(fèi)。

云作戰(zhàn)樣式的優(yōu)勢在于：對戰(zhàn)場進(jìn)行偵查的無人機(jī)由于飛行速度較快，可以對敵方目標(biāo)實(shí)施快速探測，在短時間內(nèi)獲得大量敵方目標(biāo)的信息，并將這些信息傳送給有人機(jī)進(jìn)行處理。這種情況下，有人機(jī)對敵方雷達(dá)的電子壓制距離明顯增長。

3.3.3 云作戰(zhàn)樣式的仿真體現(xiàn)

1）戰(zhàn)場態(tài)勢共享

有人機(jī)作為交戰(zhàn)過程中的指揮平臺，實(shí)時接收其他作戰(zhàn)單位的信息，掌握戰(zhàn)場中敵我雙方的態(tài)勢，并將態(tài)勢與相關(guān)決定共享給局部網(wǎng)絡(luò)中的其他作戰(zhàn)單位，如圖6所示。

2）云攻擊樣式

云攻擊作戰(zhàn)樣式主要強(qiáng)調(diào)無人機(jī)的重要作用，即在OODA作戰(zhàn)循環(huán)中無人機(jī)為全過程的主要參與者。在案例中，無人機(jī)從出發(fā)就與有人機(jī)進(jìn)行實(shí)時通信，并且無人機(jī)在從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到擊毀目標(biāo)的整個作戰(zhàn)過程中，參與程度很高。如高空偵查無人機(jī)對敵方目標(biāo)進(jìn)行偵查，攜帶導(dǎo)彈的無人機(jī)對敵方目標(biāo)進(jìn)行攻擊，最后方的無人機(jī)實(shí)時觀測敵方目標(biāo)并返回?cái)撤侥繕?biāo)的狀態(tài)，如圖7所示。案例中的這種作戰(zhàn)樣式體現(xiàn)了云攻擊作戰(zhàn)樣式。

3）云射擊樣式

云射擊作戰(zhàn)樣式主要強(qiáng)調(diào)機(jī)群采用信息共享的方式，依靠群體對目標(biāo)發(fā)動攻擊。在案例中，對每一個敵方目標(biāo)的打擊過程均需依靠高空偵察無人機(jī)的探測能力、有人機(jī)的電子壓制能力、攜帶導(dǎo)彈無人機(jī)的攻擊能力和后方無人機(jī)的觀測能力，各個作戰(zhàn)單位均能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，如圖8所示。案例中的這種作戰(zhàn)樣式體現(xiàn)了云射擊作戰(zhàn)樣式。

圖6 基于有人機(jī)的云數(shù)據(jù)鏈Fig.6 Cloud data link based on manned fighter

圖7 案例中云攻擊樣式的體現(xiàn)Fig.7 Demonstration of“cloud attack”style in example

圖8 案例中云射擊樣式的體現(xiàn)Fig.8 Demonstration of“cloud shooting”style in example

4）群控制樣式

群控制作戰(zhàn)樣式主要強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)斗機(jī)對多個無人作戰(zhàn)單位的指揮。在案例中，有人機(jī)在出發(fā)時即與4個無人機(jī)實(shí)現(xiàn)通信鏈接，并指揮具有不同作戰(zhàn)能力的無人機(jī)執(zhí)行不同的作戰(zhàn)任務(wù)，這種控制過程一直持續(xù)到結(jié)束任務(wù)并返回基地，如圖9所示。案例中的這種作戰(zhàn)樣式體現(xiàn)了群控制作戰(zhàn)樣式。

5）云制導(dǎo)樣式

云制導(dǎo)作戰(zhàn)樣式主要強(qiáng)調(diào)武器在攻擊過程中其他作戰(zhàn)單位對其進(jìn)行導(dǎo)航控制，使其能夠精確打擊目標(biāo)。案例中，在無人機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈直到導(dǎo)彈擊毀目標(biāo)的過程中，作戰(zhàn)機(jī)群的每一個作戰(zhàn)單位就能與導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)信息共享，并為導(dǎo)彈提供目標(biāo)的位置信息，從而精確打擊目標(biāo)，如圖10所示。案例中的這種作戰(zhàn)樣式體現(xiàn)了云制導(dǎo)作戰(zhàn)樣式。

圖9 案例中群控制樣式的體現(xiàn)Fig.9 Demonstration of“group control”style in example

圖10 案例中云制導(dǎo)樣式的體現(xiàn)Fig.10 Demonstration of“cloud guidance”style in example

3.4 效能分析

戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)對抗可以看作是敵我雙方互相較量誰能更迅速地完成OODA循環(huán)。因此，可將OODA循環(huán)用時作為戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)效能分析的指標(biāo)。對比分析2種作戰(zhàn)樣式攻擊同一個目標(biāo)的作戰(zhàn)時間，當(dāng)無人機(jī)到達(dá)起飛地點(diǎn)與目標(biāo)的中點(diǎn)位置時，即進(jìn)入OODA循環(huán)的起點(diǎn)。2種作戰(zhàn)樣式的OODA循環(huán)用時對比如圖11所示。

圖11 兩種作戰(zhàn)樣式OODA循環(huán)用時對比Fig.11 OODA circle time comparison between two combat styles

傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式中，觀察階段的時間為從循環(huán)起點(diǎn)到無人機(jī)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的時間，調(diào)整階段的時間為從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到有人機(jī)使敵方雷達(dá)失效的時間，決策階段的時間為雷達(dá)失效后到地面指揮中心確認(rèn)目標(biāo)并指揮無人機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈的時間，行動階段的時間為從導(dǎo)彈發(fā)射到導(dǎo)彈摧毀目標(biāo)的時間。

云作戰(zhàn)樣式中，觀察階段的時間為從循環(huán)起點(diǎn)到無人機(jī)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的時間，調(diào)整階段的時間為從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到有人機(jī)開始對敵方雷達(dá)進(jìn)行電子壓制的時間，決策階段的時間為開始壓制敵方雷達(dá)到無人機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈的時間，行動階段的時間為從導(dǎo)彈發(fā)射到導(dǎo)彈摧毀目標(biāo)的時間。

兩者對比可以看出，在云作戰(zhàn)樣式中，當(dāng)有人機(jī)接收到目標(biāo)信息時，可以立即命令無人機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈，在導(dǎo)彈飛行的過程中形成作戰(zhàn)指令，并實(shí)時對導(dǎo)彈進(jìn)行制導(dǎo)，這樣先發(fā)射再制導(dǎo)的形式可以大大節(jié)約導(dǎo)彈的瞄準(zhǔn)時間，使得OODA循環(huán)的時間縮短。

4 結(jié) 論

新的作戰(zhàn)樣式與作戰(zhàn)體系一直是軍事領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展與廣泛應(yīng)用也為軍事創(chuàng)新提供了強(qiáng)勁動力。云作戰(zhàn)是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)下的全新作戰(zhàn)樣式，通過信息共享和跨域協(xié)同，能夠有效提高作戰(zhàn)效率，不僅將改變空天作戰(zhàn)樣式，也將改變裝備的發(fā)展路徑，對未來的空戰(zhàn)體系產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

本文提出的云作戰(zhàn)仿真流程與云作戰(zhàn)構(gòu)造型仿真平臺框架，僅僅是通過仿真的手段進(jìn)行云作戰(zhàn)體系研究的初步探索。關(guān)于云作戰(zhàn)的應(yīng)用還面臨著不同來源信息的可靠性、云端系統(tǒng)的安全性、多平臺的融合性、信息提取的高效性等諸多方面的挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步深入研究。