海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)需求分析?

（中國人民解放軍92785部隊(duì) 秦皇島 066002）

1 引言

隨著武器裝備的升級和高新技術(shù)的應(yīng)用，未來海戰(zhàn)場作戰(zhàn)形態(tài)從以硬毀傷為主的消耗戰(zhàn)，逐步轉(zhuǎn)型為軟毀傷為主的效能戰(zhàn)。如何通過有限的訓(xùn)練資源和技術(shù)手段，為岸基部隊(duì)、艦艇部隊(duì)等受體構(gòu)建復(fù)雜多變、近似實(shí)戰(zhàn)的海戰(zhàn)場環(huán)境，降低訓(xùn)練費(fèi)效比，提高部隊(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境下戰(zhàn)場適應(yīng)能力和戰(zhàn)斗力水平，是訓(xùn)練組織和保障條件建設(shè)急需解決的問題。將試驗(yàn)訓(xùn)練環(huán)境要素充分集成、系統(tǒng)整合，發(fā)揮體系效能，提升訓(xùn)練實(shí)效，必須依靠穩(wěn)定有力的指揮控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)任務(wù)。

當(dāng)前，基于典型傳統(tǒng)作戰(zhàn)任務(wù)對指揮控制系統(tǒng)的需求分析多以借鑒外軍的相關(guān)結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行分析研究為主。通過引入美國國防部體系結(jié)構(gòu)框架，機(jī)械化步兵師的指揮控制系統(tǒng)建設(shè)得到了設(shè)計(jì)依據(jù)[1]；對末段反導(dǎo)空間信息的形成過程進(jìn)行了軍事概念建模，借以支持末段反導(dǎo)作戰(zhàn)建模仿真[2]。陸軍指揮訓(xùn)練任務(wù)[3]、防空兵旅指揮信息系統(tǒng)[4]等典型軍事需求產(chǎn)品也進(jìn)行了實(shí)例化分析。針對防空作戰(zhàn)裝備及任務(wù)[5～7]，差異化地分析了其任務(wù)需求和體系結(jié)構(gòu)模型，頂層設(shè)計(jì)了需求方案。地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)混編作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)模型在文獻(xiàn)[8]中得到了分析研究。

從實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練對海戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的任務(wù)要求角度出發(fā)，對環(huán)境構(gòu)設(shè)系統(tǒng)功能需求進(jìn)行研究的內(nèi)容較少。海戰(zhàn)場電磁頻譜控制技術(shù)的發(fā)展趨勢和建設(shè)啟示，對海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)同樣具有指導(dǎo)意義[9～10]。緊貼海戰(zhàn)場訓(xùn)練任務(wù)需求，從系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)[11～13]，對海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)的需求進(jìn)行建模分析，為后續(xù)項(xiàng)目建設(shè)提供理論依據(jù)，尤為重要。

2 系統(tǒng)概述（全景視圖）

2.1 體系結(jié)構(gòu)視圖關(guān)系

通過體系結(jié)構(gòu)視圖中多視圖的需求分析，可適應(yīng)于同一用戶對本系統(tǒng)進(jìn)行多維度的分析研究和功能描述。如圖1所示，基于海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)建設(shè)論證者需求出發(fā)，對體系結(jié)構(gòu)中各視圖的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)合任務(wù)牽引和使命描述對相關(guān)視圖進(jìn)行建模分析，可對指揮控制系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)性化定制。

圖1 視圖間的關(guān)系

2.2 項(xiàng)目全景視圖描述

AV-1（概述和摘要信息）：海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)，需要為岸基雷達(dá)觀通部隊(duì)、岸基防空部隊(duì)、電子對抗部隊(duì)和水面艦艇部隊(duì)等構(gòu)建近似實(shí)戰(zhàn)、復(fù)雜多變的電磁環(huán)境，需要為其構(gòu)建逼真的戰(zhàn)場背景信號和對抗威脅模擬環(huán)境，涵蓋雷達(dá)與通信信號環(huán)境、雷達(dá)干擾環(huán)境、通信干擾環(huán)境、導(dǎo)彈制導(dǎo)目標(biāo)環(huán)境、空中實(shí)體目標(biāo)環(huán)境、虛實(shí)合成空中目標(biāo)環(huán)境等環(huán)境要素。為實(shí)現(xiàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)諸多要素的綜合集成，發(fā)揮環(huán)境構(gòu)設(shè)系統(tǒng)體系效能，需對其進(jìn)行系統(tǒng)的指揮控制，并通過環(huán)境構(gòu)設(shè)監(jiān)測設(shè)備采集、處理、回傳相關(guān)態(tài)勢信息，實(shí)時(shí)調(diào)整構(gòu)設(shè)方案，實(shí)現(xiàn)構(gòu)設(shè)結(jié)果的閉環(huán)響應(yīng)。

AV2（綜合詞典）：定義專業(yè)術(shù)語名稱及定義參考，主要內(nèi)容包括：海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)的需求、需求開發(fā)、作戰(zhàn)需求、系統(tǒng)需求、技術(shù)需求等內(nèi)容，詳見表1。

表1 主要術(shù)語和定義

3 通用要求和開發(fā)過程

3.1 通用要求分析

未來戰(zhàn)爭是信息化的高技術(shù)戰(zhàn)爭，基地化訓(xùn)練是體系集成的高技術(shù)對抗訓(xùn)練。作為信息化條件下的訓(xùn)練主體，在武器裝備使用、戰(zhàn)場信息獲取、戰(zhàn)場環(huán)境感知、對抗生存突防等訓(xùn)練科目實(shí)效很大程度上依賴于綜合電子信息保障系統(tǒng)的支撐輔助能力。當(dāng)前任務(wù)保障條件下，情報(bào)偵察、預(yù)警探測、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、電子對抗、火力打擊等各個(gè)作戰(zhàn)環(huán)節(jié)并未形成有機(jī)體系，難以發(fā)揮多兵力多裝備聯(lián)合作戰(zhàn)的體系效能，難以將諸多環(huán)境構(gòu)設(shè)要素統(tǒng)一協(xié)同、調(diào)度指揮。為提升基地駐訓(xùn)的訓(xùn)練質(zhì)效，構(gòu)建復(fù)雜多變、具有對抗效果的海戰(zhàn)場環(huán)境，需要對兵力人員、裝備設(shè)備、陣地構(gòu)建、后勤保障等基地化訓(xùn)練保障資源進(jìn)行整合統(tǒng)籌、指揮調(diào)度。從適應(yīng)信息條件下體系作戰(zhàn)的作戰(zhàn)樣式出發(fā)，從適應(yīng)傳統(tǒng)的集中式多層級向分布式扁平化的指揮方式轉(zhuǎn)變趨勢出發(fā)，從提升訓(xùn)練保障資源建設(shè)使用效費(fèi)比，滿足實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練環(huán)境的對抗性、動態(tài)性、可控性、可觀性需求出發(fā)，對環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制提出了新的要求。

1）體系指揮控制能力需要加強(qiáng)。海陸空一體化的綜合訓(xùn)練場，具備寬正面、大縱深、多層次、全空域、寬頻譜，諸多兵種協(xié)同作戰(zhàn)；近岸、近海、空中多任務(wù)平臺同時(shí)展開作業(yè)，雷達(dá)、雷達(dá)對抗、通訊、通信對抗、光電對抗、火力打擊、靶標(biāo)類裝備協(xié)同工作，對指控系統(tǒng)的集成運(yùn)算處理能力要求高。

2）作戰(zhàn)快速反映能力需要加強(qiáng)。為適應(yīng)訓(xùn)練對抗的突然性、快速性、動態(tài)性要求，戰(zhàn)場信息要素監(jiān)控要全、信息數(shù)據(jù)采樣要快、信息融合處理要快、輔助決策要優(yōu)、作戰(zhàn)決心擬制下達(dá)要迅速、執(zhí)行響應(yīng)反饋要閉環(huán)可視。

3）戰(zhàn)場適應(yīng)生存能力需要提高。指揮控制系統(tǒng)的對抗也是訓(xùn)練對抗中的必備內(nèi)容。在為受訓(xùn)部隊(duì)提供藍(lán)軍作為假想敵訓(xùn)練對手的同時(shí)，指揮控制系統(tǒng)需要具備分布式結(jié)構(gòu)、較好的隱蔽性、抗毀性和機(jī)動性。同時(shí)，作為訓(xùn)練保障條件，必須兼容伴隨水面艦艇部隊(duì)遠(yuǎn)海訓(xùn)練作戰(zhàn)、支援岸基部隊(duì)等異地前出部署等任務(wù)樣式。

3.2 需求開發(fā)過程

對系統(tǒng)需求開發(fā)過程劃分為論證、方案和研制三個(gè)階段。通用的系統(tǒng)需求開發(fā)過程如圖2所示。從項(xiàng)目建設(shè)論證者角度出發(fā)，在前期論證階段，重點(diǎn)依據(jù)海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)的研制規(guī)劃計(jì)劃、作戰(zhàn)使用要求等，分析獲取戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)，支撐總體技術(shù)方案。

圖2 系統(tǒng)需求開發(fā)過程

4 作戰(zhàn)需求分析

對海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)的作戰(zhàn)運(yùn)用背景和環(huán)境進(jìn)行研究，對其使命任務(wù)、作戰(zhàn)能力需求進(jìn)行分析。

4.1 分析依據(jù)

基于基地化訓(xùn)練任務(wù)牽引，海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)支撐的承訓(xùn)對象包括：水面艦艇部隊(duì)、岸基雷達(dá)部隊(duì)、電子對抗部隊(duì)、防空部隊(duì)及空中航空兵部隊(duì)等部隊(duì)。系統(tǒng)集成的自然地理環(huán)境，海拔從海平面基線往上涵蓋超低空、低空、中高空等海空域；幅員地域涵蓋海上、近岸島礁灘涂等典型海戰(zhàn)場地貌特征；環(huán)境要素包括惡劣苛刻的自然環(huán)境和復(fù)雜多變的電磁環(huán)境；環(huán)境目標(biāo)包括自然環(huán)境信號、民用背景信號，軍用通信、雷達(dá)等背景信號及通信對抗、雷達(dá)對抗等電磁信號。

系統(tǒng)主要任務(wù)樣式是區(qū)分基地化訓(xùn)練中從個(gè)人訓(xùn)練到部隊(duì)整體訓(xùn)練的不同層級，結(jié)合典型的作戰(zhàn)任務(wù)想定，為受訓(xùn)部隊(duì)在惡劣的近海岸自然環(huán)境基礎(chǔ)上，依托相關(guān)兵力人員和裝設(shè)備，構(gòu)建復(fù)雜多變的電磁背景環(huán)境和對抗性攻擊性的電磁威脅信號，實(shí)物實(shí)兵模擬海戰(zhàn)場的信息攻防態(tài)勢和體系對抗過程。系統(tǒng)主要能力作用是具備集中式和分布式作戰(zhàn)模式，將環(huán)境構(gòu)設(shè)兵力協(xié)同指揮，將環(huán)境構(gòu)設(shè)要素裝備綜合集成，支持方案輔助設(shè)計(jì)和輔助決策，對環(huán)境構(gòu)設(shè)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、閉環(huán)評估和動態(tài)調(diào)整。

4.2 需求內(nèi)容

區(qū)分研究重點(diǎn)，僅對系統(tǒng)作戰(zhàn)需求系列產(chǎn)品中的OV1（高級作戰(zhàn)概念圖），OV2（作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)連接圖），OV5（作戰(zhàn)活動模型圖）進(jìn)行建模研究。

1）OV1（高級作戰(zhàn)概念圖）

圖3 系統(tǒng)高級作戰(zhàn)概念圖

海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)高級作戰(zhàn)概念圖中，主要兵力資源有藍(lán)方岸基指揮控制中心、藍(lán)方指揮控制分中心、藍(lán)方艦艇編組、雷達(dá)觀通部隊(duì)、雷達(dá)對抗部隊(duì)、通信對抗部隊(duì)、火力打擊部隊(duì)及背景環(huán)境構(gòu)設(shè)分隊(duì)相關(guān)裝備設(shè)備。其中，指揮控制中心、指揮控制分中心、指揮艦及岸基兵力分指為作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)。

2）OV2（作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)連接圖）

如圖4所示，指揮控制中心與指揮控制分中心互為備份，分布式部署，均可作為網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)組織系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)。其他分節(jié)點(diǎn)各自組織所轄兵力裝備遂行分屬作戰(zhàn)任務(wù)。

3）OV5（作戰(zhàn)活動模型圖）

OV5作戰(zhàn)活動模型，采分層結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行描述，如圖5所示。需要針對不同的受訓(xùn)部隊(duì)的典型訓(xùn)練任務(wù)內(nèi)容，為其構(gòu)建具體任務(wù)想定下的訓(xùn)練場景和對抗對手，映射仿真其典型海戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)態(tài)勢。以水面艦艇訓(xùn)練中的觀察預(yù)警科目任務(wù)為例，需為其構(gòu)建海上艦船靶標(biāo)，非合作?？漳繕?biāo)、超低空/低空/中高空等空中目標(biāo)等典型戰(zhàn)場威脅目標(biāo)，加之復(fù)雜的雷達(dá)背景信號和雷達(dá)對抗信號，進(jìn)而完成觀察預(yù)警訓(xùn)練任務(wù)。

圖4 作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)連接圖

圖5 作戰(zhàn)活動模型圖

5 系統(tǒng)需求分析

為減小任務(wù)實(shí)現(xiàn)與作戰(zhàn)能力差距，實(shí)現(xiàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制作業(yè)功能需求，研究分析該系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、邏輯連接、功能描述等重點(diǎn)功能，以保障物理資源、功能特征與作戰(zhàn)需求緊密結(jié)合，描述出系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理。

5.1 SV1（系統(tǒng)組成）

SV1系統(tǒng)組成如圖6所示。

5.2 SV2A（系統(tǒng)邏輯連接描述）

在系統(tǒng)邏輯連接描述圖中，用不同連接先區(qū)分表示各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間的通信邏輯關(guān)系，如圖7所示，主要有指揮控制的“OODA”閉環(huán)回路和綜合業(yè)務(wù)管理的控制回路。

圖6 系統(tǒng)組成圖

圖7 系統(tǒng)邏輯連接示意圖

5.3 SV4（系統(tǒng)功能描述）

SV4系統(tǒng)功能描述采用分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述分析，如圖8所示。

圖8 分層結(jié)構(gòu)示意圖

5.4 SV5（系統(tǒng)功能與作戰(zhàn)活動映射矩陣）

SV5系統(tǒng)功能與作戰(zhàn)活動映射矩陣，以雷達(dá)觀通部隊(duì)訓(xùn)練的典型任務(wù)為例進(jìn)行建模分析，詳見表2。

表2 系統(tǒng)功能與作戰(zhàn)活動映射矩陣

6 技術(shù)需求分析

通過技術(shù)視圖，描述約束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，框定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、適應(yīng)范圍以及未來技術(shù)發(fā)展預(yù)測，主要有TV-1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)配置文件和TV-2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測，詳見表3、4。

表3 TV-1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)配置

表4 TV-2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測

7 結(jié)語

著眼于信息化條件下的體系作戰(zhàn)樣式，基于訓(xùn)練保障條件需求和海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)任務(wù)牽引，對海戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)指揮控制系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析與研究，綜合集成情報(bào)偵察、預(yù)警探測、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、電子對抗、火力打擊等各個(gè)環(huán)節(jié)的海戰(zhàn)場環(huán)境要素，可提升后續(xù)項(xiàng)目論證建設(shè)的針對性、合理性和效費(fèi)比，提高實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練組織能力和戰(zhàn)場信息態(tài)勢構(gòu)設(shè)能力，發(fā)揮好該指揮控制系統(tǒng)在海戰(zhàn)場訓(xùn)練保障中的體系貢獻(xiàn)度。