組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)閉環(huán)與預(yù)案的設(shè)計(jì)

丁建江

(空軍預(yù)警學(xué)院，湖北武漢 430019)

0 引言

隨著新一代空天目標(biāo)特性與作戰(zhàn)方式的快速發(fā)展，單雷達(dá)探測(cè)被迎頭RCS小與主瓣干擾強(qiáng)等現(xiàn)實(shí)難題和巨大挑戰(zhàn)逼上了梁山，早期單雷達(dá)探測(cè)能力幾乎被這些難題“清零”，難以滿足空天作戰(zhàn)的新需求。多雷達(dá)組網(wǎng)，進(jìn)行協(xié)同探測(cè)是解決上述難題的有效技術(shù)途徑之一[1]。但近二十多年來(lái)，組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用幾乎停留在傳統(tǒng)的信息融合層面，多雷達(dá)組網(wǎng)協(xié)同也在簡(jiǎn)單和粗放的低水平，難以實(shí)現(xiàn)正確、精細(xì)、深度的實(shí)時(shí)協(xié)同控制，嚴(yán)重制約了組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)概念的實(shí)施與效能。

分析技術(shù)原因，就是沒有解決好實(shí)現(xiàn)多雷達(dá)組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)的“管控閉環(huán)”與“預(yù)案設(shè)計(jì)”兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，存在協(xié)同閉環(huán)難構(gòu)與預(yù)案難用等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，制約了基于預(yù)案和人在回路的探測(cè)資源實(shí)時(shí)控制實(shí)施，也就制約了多雷達(dá)實(shí)時(shí)協(xié)同探測(cè)。所以，本文針對(duì)協(xié)同閉環(huán)難構(gòu)與預(yù)案難用現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，在深刻理解協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)概念[2-3]、“預(yù)案+控制+融合”技術(shù)機(jī)理與“預(yù)案+閉環(huán)”制勝機(jī)理的基礎(chǔ)上，聚焦人機(jī)深度交互與人機(jī)智能融合技術(shù)研究，新建了協(xié)同探測(cè)人在回路的DPFEE與人機(jī)智能融合閉環(huán)模型；針對(duì)機(jī)機(jī)閉環(huán)構(gòu)建，對(duì)探測(cè)節(jié)點(diǎn)(主要是組網(wǎng)雷達(dá)，簡(jiǎn)稱為雷達(dá))、融控節(jié)點(diǎn)(主要是組網(wǎng)融控中心系統(tǒng))與預(yù)警網(wǎng)提出了一體化設(shè)計(jì)方法、內(nèi)容和要求；針對(duì)預(yù)案工程化，提出了預(yù)案工程化設(shè)計(jì)方法、流程和要求，為獲得協(xié)同探測(cè)群人機(jī)智能融合新增長(zhǎng)點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 協(xié)同探測(cè)的管控閉環(huán)與預(yù)案

按照物理域、信息域、認(rèn)知/社會(huì)域“多域融一”的基本原理[4]與協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)概念，閉環(huán)與預(yù)案是協(xié)同探測(cè)不可或缺的要素。閉環(huán)，即預(yù)警裝備組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)資源管控通路或回路，在協(xié)同探測(cè)群中，可構(gòu)成探測(cè)與融控節(jié)點(diǎn)之間的機(jī)機(jī)硬件閉環(huán)，人在回路的人機(jī)混合閉環(huán)，人機(jī)智能融合復(fù)合閉環(huán)，預(yù)案內(nèi)部嵌套的規(guī)則與觸發(fā)研判閉環(huán)，迭代優(yōu)化預(yù)案的推演評(píng)估閉環(huán)，協(xié)同探測(cè)群內(nèi)各級(jí)各類指戰(zhàn)員之間的人人交互閉環(huán)。預(yù)案，即預(yù)警裝備組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)資源優(yōu)化管控預(yù)案，是連接物理域、信息域、認(rèn)知域/社會(huì)域等領(lǐng)域的載體，是把物理域與信息域探測(cè)資源通過(guò)指戰(zhàn)員認(rèn)知思想，集成在一起的一種體系探測(cè)戰(zhàn)法，表征了多域融一、人機(jī)深度交互的技術(shù)特征；預(yù)案也是協(xié)同探測(cè)戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，是指戰(zhàn)員采取協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)的一種優(yōu)化對(duì)策，深刻表達(dá)了指戰(zhàn)員與裝備、戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)、平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)等多層次交互關(guān)系。

1.1 技術(shù)與制勝機(jī)理的深化理解

基于協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)概念、技術(shù)原理、實(shí)現(xiàn)條件、要素組成與工作過(guò)程，圖1給出了“預(yù)案、控制、融合”三者關(guān)系。預(yù)案是融控節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一，是目前最或缺、最薄弱、最沒有做好、最需要加強(qiáng)的內(nèi)容，控制和融合要基于預(yù)案來(lái)實(shí)施。預(yù)案規(guī)定了探測(cè)資源控制內(nèi)容、優(yōu)先級(jí)、時(shí)序等，體現(xiàn)了探測(cè)資源控制的精度、深度、時(shí)效性與有效性等性能，是復(fù)雜環(huán)境中匹配空天目標(biāo)特性盡可能獲得目標(biāo)有用探測(cè)信息的保障。對(duì)應(yīng)控制內(nèi)容，預(yù)案也設(shè)置了相應(yīng)的融合算法和參數(shù)等。融合是產(chǎn)生協(xié)同探測(cè)效能的技術(shù)途徑，是提取有用探測(cè)信息、抑制有害探測(cè)信息、形成連續(xù)穩(wěn)定可靠高質(zhì)量航跡情報(bào)的保障，是大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的具體應(yīng)用。所以，“預(yù)案+控制+融合”閉環(huán)模型表達(dá)了協(xié)同探測(cè)技術(shù)機(jī)理，突出了協(xié)同探測(cè)閉環(huán)中人機(jī)深度交互的技術(shù)特點(diǎn)。按照?qǐng)D1協(xié)同探測(cè)技術(shù)與制勝機(jī)理，可以設(shè)計(jì)具有“節(jié)點(diǎn)靈活+智能融控”技術(shù)體制的雷達(dá)組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)群實(shí)裝。這種探測(cè)群在預(yù)警網(wǎng)中可基于任務(wù)敏捷重構(gòu)，群內(nèi)探測(cè)和融控節(jié)點(diǎn)數(shù)量基于任務(wù)可靈活編配，部署扁平，支撐預(yù)案與算法不斷創(chuàng)新升級(jí)，是未來(lái)智能預(yù)警網(wǎng)的智能探測(cè)群。

圖1 “預(yù)案+控制+融合”協(xié)同探測(cè)技術(shù)機(jī)理

控制和融合是實(shí)現(xiàn)預(yù)案的兩個(gè)必要技術(shù)途徑，是協(xié)同探測(cè)閉環(huán)中最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，預(yù)案通過(guò)閉環(huán)產(chǎn)生協(xié)同探測(cè)效能，閉環(huán)促進(jìn)預(yù)案的優(yōu)化迭代，兩者聯(lián)合構(gòu)成了協(xié)同探測(cè)群最基本也是最重要的組成，在協(xié)同探測(cè)群中構(gòu)建的“機(jī)機(jī)、人機(jī)、人人”等多型形態(tài)實(shí)體或虛擬閉環(huán)，為預(yù)案設(shè)計(jì)優(yōu)化、推演訓(xùn)練、實(shí)施調(diào)整提供了保障，來(lái)支撐預(yù)案的設(shè)計(jì)、優(yōu)化、推演、訓(xùn)練、實(shí)施等環(huán)節(jié)，不僅支持了指戰(zhàn)員獲得預(yù)案選擇與調(diào)整的決策優(yōu)勢(shì)，也獲得了人機(jī)深度交互的行動(dòng)優(yōu)勢(shì)，最終獲得協(xié)同探測(cè)的信息優(yōu)勢(shì)，這就是組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)的優(yōu)勢(shì)原理，即“預(yù)案+閉環(huán)”制勝機(jī)理模型。該模型一方面表明要發(fā)揮和挖掘協(xié)同探測(cè)制勝優(yōu)勢(shì)，必須要解決好人機(jī)深度交互的技術(shù)難點(diǎn)；另一方面也指明，未來(lái)要持續(xù)保持協(xié)同探測(cè)制勝優(yōu)勢(shì)，要深化研究戰(zhàn)技深度融合與人機(jī)智能融合。

1.2 人在回路的DPFEE閉環(huán)模型

戰(zhàn)技深度融合一般通過(guò)人機(jī)交互實(shí)施，協(xié)同探測(cè)人機(jī)深度交互技術(shù)特點(diǎn)不同于單裝，文獻(xiàn)[5-6]雖然構(gòu)建了多級(jí)別協(xié)同探測(cè)資源管控閉環(huán)模型，但因人機(jī)交互具有時(shí)機(jī)、變量輸入與反饋方式多、效能多樣性等特點(diǎn)，沒有詳細(xì)討論人在回路的協(xié)同閉環(huán)模型。圖2給出了人在回路的DPFEE(Detect-Process-Fuse- Estimate-Execute)協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)運(yùn)用典型閉環(huán)模型，即“探測(cè)、處理、融合、評(píng)估、執(zhí)行”閉環(huán)模型，清晰表達(dá)了組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)群指戰(zhàn)員在預(yù)案設(shè)計(jì)、優(yōu)化、推演、選擇、實(shí)施、調(diào)整中的人機(jī)深度交互過(guò)程，即戰(zhàn)技深度融合過(guò)程。融控節(jié)點(diǎn)依據(jù)指揮員選擇的預(yù)案，用控制指令對(duì)各雷達(dá)的工作模式和參數(shù)實(shí)施精細(xì)化的控制；雷達(dá)依據(jù)控制指令對(duì)空天目標(biāo)和環(huán)境進(jìn)行全面感知，獲得雷達(dá)探測(cè)的回波信號(hào)/點(diǎn)跡/航跡、識(shí)別特征、威脅初判、裝備狀態(tài)等多類型信息，送融控節(jié)點(diǎn)集中處理。

在防空反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)中，各級(jí)指戰(zhàn)員一般都在DPFEE閉環(huán)中，臨戰(zhàn)前，指戰(zhàn)員與融控節(jié)點(diǎn)都要不斷感知任務(wù)、敵情、我情等多方面變化情況，作為預(yù)案選擇的決策基礎(chǔ)。在自動(dòng)建議預(yù)案的基礎(chǔ)上，指戰(zhàn)員人工選擇預(yù)案。戰(zhàn)中，在指戰(zhàn)員監(jiān)控下，裝備半自動(dòng)或自動(dòng)方式執(zhí)行所選預(yù)案，對(duì)協(xié)同探測(cè)群的時(shí)空頻能等探測(cè)資源進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，獲得所需要的探測(cè)信息。在裝備自動(dòng)、動(dòng)態(tài)評(píng)估協(xié)同探測(cè)效能的基礎(chǔ)上，最后由指戰(zhàn)員分析研判，形成效能評(píng)估報(bào)告和建議，作為預(yù)案調(diào)整的重要依據(jù)。

圖2 人在回路的DPFEE閉環(huán)模型

1.3 人機(jī)智能融合閉環(huán)模型

人機(jī)深度交互的最新發(fā)展，就是人機(jī)智能融合，即指戰(zhàn)員人類智能(HI)與預(yù)警裝備人工智能(AI)的融合，也是指戰(zhàn)員與裝備相互作用后的新智能，使協(xié)同探測(cè)群在作戰(zhàn)運(yùn)用中獲得更強(qiáng)的智能，即“智能+”，是未來(lái)協(xié)同探測(cè)戰(zhàn)斗力的增長(zhǎng)點(diǎn)。圖3給出了協(xié)同探測(cè)群人機(jī)智能融合的典型閉環(huán)模型，描述了人機(jī)智能融合的一般性原理和方法，表明了指戰(zhàn)員HI與裝備AI融合關(guān)系、發(fā)揮作用的過(guò)程和效能。

裝備AI一般由裝備內(nèi)核決定，HI因人而異。人機(jī)融合智能表達(dá)了裝備經(jīng)指戰(zhàn)員作戰(zhàn)運(yùn)用的綜合智能，也就表達(dá)了裝備作戰(zhàn)運(yùn)用的水平與戰(zhàn)斗力大小。所以，要提升協(xié)同探測(cè)群的協(xié)同作戰(zhàn)效能，既要關(guān)注裝備設(shè)計(jì)研制時(shí)AI的基本內(nèi)核，即算法、規(guī)則、模型等；更要注重指戰(zhàn)員HI水平及其兩者融合的過(guò)程，這就要全面培養(yǎng)、訓(xùn)練指戰(zhàn)員協(xié)同探測(cè)素質(zhì)。裝備AI，核心是裝備研制廠所設(shè)置的檢測(cè)、識(shí)別等系列算法與邏輯規(guī)則，以及部隊(duì)指戰(zhàn)員經(jīng)模擬推演訓(xùn)練后優(yōu)化的作戰(zhàn)規(guī)則與預(yù)案觸發(fā)機(jī)制等。按照內(nèi)設(shè)的系列算法和規(guī)則，預(yù)警裝備對(duì)感知的大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和判斷，輸出認(rèn)知結(jié)果與決策建議，供多層次指戰(zhàn)員決策選用。

圖3人機(jī)智能融合閉環(huán)模型工作要點(diǎn)如下：第一，人員設(shè)置裝備AI內(nèi)核，研制人員和指戰(zhàn)員要把正確的作戰(zhàn)觀念、任務(wù)優(yōu)先、檢測(cè)門限、評(píng)估準(zhǔn)則等先驗(yàn)認(rèn)知賦予裝備，構(gòu)成裝備AI內(nèi)核，也就是自適應(yīng)算法、模型與規(guī)則等，裝備在認(rèn)知和建議中來(lái)體現(xiàn)人的意圖；第二，裝備AI賦能指戰(zhàn)員，在裝備全面感知、大數(shù)據(jù)處理與模板匹配等技術(shù)支持下，給指戰(zhàn)員提出探測(cè)資源優(yōu)化管控預(yù)案、實(shí)施流程、維修保障等多方面建議，供指戰(zhàn)員決策參考，可縮短指戰(zhàn)員決策時(shí)間，獲得決策優(yōu)勢(shì)；第三，人機(jī)智能融合制勝，在建議排序中，指戰(zhàn)員選擇優(yōu)先級(jí)較高的預(yù)案，再由裝備執(zhí)行，完成既定的作戰(zhàn)任務(wù)，獲得協(xié)同探測(cè)優(yōu)勢(shì)；第四，反饋優(yōu)化裝備AI內(nèi)核，通過(guò)人機(jī)智能融合閉環(huán)，經(jīng)實(shí)裝實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)的預(yù)案，再次優(yōu)化裝備內(nèi)部的預(yù)案、算法、規(guī)則和模型等AI內(nèi)核。

圖3 人機(jī)智能融合閉環(huán)模型

從圖3可以看出，HI賦予裝備AI預(yù)案、算法、規(guī)則和模型等內(nèi)核越精細(xì)，裝備提出的建議會(huì)越具體、越全面、越實(shí)用，邊界條件越詳細(xì)，也就對(duì)指戰(zhàn)員的賦能作用越大。這樣形成了“人-機(jī)-人-機(jī)…”反復(fù)反饋迭代的人機(jī)智能融合新型閉環(huán)，簡(jiǎn)稱“智融”閉環(huán)模型。在實(shí)際使用中通過(guò)“智融”閉環(huán)的不斷迭代，可持續(xù)提升協(xié)同探測(cè)群智能能力與作戰(zhàn)水平。

2 機(jī)機(jī)閉環(huán)設(shè)計(jì)

構(gòu)建機(jī)機(jī)閉環(huán)涉及到探測(cè)和融控節(jié)點(diǎn)及預(yù)警網(wǎng)架構(gòu)等多個(gè)環(huán)節(jié)。受傳統(tǒng)雷達(dá)和各級(jí)情報(bào)處理系統(tǒng)長(zhǎng)期各自分離設(shè)計(jì)、各自封閉、各樹煙囪、樹狀架構(gòu)、編成固化等原因的影響，基于早期雷達(dá)和情報(bào)處理協(xié)同，基本上不具備組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)群的快速構(gòu)建與協(xié)同運(yùn)用的條件，更難以實(shí)施“按任務(wù)靈活組網(wǎng)、按預(yù)案敏捷控制”協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)概念，也就難以適應(yīng)未來(lái)智能化預(yù)警網(wǎng)的發(fā)展。一體化設(shè)計(jì)的目的就是要支持組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)資源管控閉環(huán)快速構(gòu)建與使用，要規(guī)范統(tǒng)一探測(cè)和融控節(jié)點(diǎn)及整個(gè)預(yù)警網(wǎng)架構(gòu)的管控內(nèi)容、接口、格式和協(xié)議等，解決網(wǎng)和源裝備設(shè)計(jì)分離、各自封閉、接口多樣、集成時(shí)長(zhǎng)等現(xiàn)實(shí)難題。美軍彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的C2BMC與TPY-2(FBM)雷達(dá)組網(wǎng)功能和接口協(xié)議進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，C2BMC與部署于世界各地的TPY-2(FBM)雷達(dá)可構(gòu)成探測(cè)資源管控閉環(huán)，按照戰(zhàn)前預(yù)先設(shè)計(jì)好的自主、聚焦、精確引導(dǎo)三個(gè)搜索預(yù)案集，對(duì)TPY-2(FBM)雷達(dá)的工作模式和參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控[7]。

2.1 對(duì)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求

早期雷達(dá)對(duì)組網(wǎng)功能要求不高，造成了各廠所雷達(dá)設(shè)計(jì)師對(duì)探測(cè)資源控制方式方法、內(nèi)容粒度、信息標(biāo)識(shí)等方面有差異化理解和多樣化設(shè)計(jì)，更重要的是影響融控節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)師對(duì)預(yù)案、規(guī)則、策略等方面的設(shè)計(jì)。深度閉環(huán)控制對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)功能總要求是：能準(zhǔn)確接收和執(zhí)行融控節(jié)點(diǎn)下達(dá)的預(yù)案或控制指令，按要求輸出雷達(dá)探測(cè)信息與工作狀態(tài)信息，有互聯(lián)互通互操作標(biāo)準(zhǔn)的接口、格式、定義和協(xié)議等，能靈活適應(yīng)多類融控節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方式。具體要求是：一是雷達(dá)具有較高的數(shù)字化水平和較好的自動(dòng)監(jiān)控能力，雷達(dá)發(fā)射、接收、天線、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理、天控各分系統(tǒng)的工作參數(shù)和狀態(tài)都能被實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，具體監(jiān)控內(nèi)容包括：發(fā)射信號(hào)形式、參數(shù)、極化和數(shù)量等，波束空間掃描形式、位置、駐留時(shí)間等，接收機(jī)參數(shù)和極化形式，信號(hào)處理模式、參數(shù)、檢測(cè)門限等，數(shù)據(jù)處理模式、參數(shù)、探測(cè)信息輸出格式和協(xié)議等，支持雷達(dá)資源被合理調(diào)配、工作參數(shù)按需設(shè)置和優(yōu)化；二是雷達(dá)的感知、探測(cè)、狀態(tài)等信息按需按要求輸出。一句話，精細(xì)化實(shí)時(shí)控制指令要能進(jìn)入到控制環(huán)節(jié)，探測(cè)和狀態(tài)信息按需要輸出，支撐探測(cè)資源控制的靈活性。

2.2 對(duì)融控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求

融控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)直接影響到探測(cè)資源控制的實(shí)現(xiàn)及其效能，靈活性越好，能靈活適應(yīng)目標(biāo)與環(huán)境的能力越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)匹配探測(cè)的可能性越大，組網(wǎng)探測(cè)作戰(zhàn)效能可能越高，靈活性設(shè)計(jì)要始終貫穿于融控節(jié)點(diǎn)論證、研制和使用的多個(gè)環(huán)節(jié)，不僅有靈活的技術(shù)架構(gòu)，還有靈活的信息融合、人機(jī)交互、預(yù)案設(shè)計(jì)與訓(xùn)練等功能，還能把雷達(dá)兵協(xié)同戰(zhàn)術(shù)和組網(wǎng)技術(shù)緊密融合進(jìn)行協(xié)同戰(zhàn)法創(chuàng)新。主要要求如下：

1) 要具備預(yù)案設(shè)計(jì)的模型、規(guī)則、事件等多要素多粒度數(shù)據(jù)庫(kù)，還要具備預(yù)案與策略仿真、評(píng)估、推演等的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)預(yù)案與策略的缺陷，評(píng)估預(yù)案與策略效果，進(jìn)一步明確預(yù)案與策略的邊界條件，優(yōu)先可實(shí)用的預(yù)案與策略，甚至創(chuàng)新組網(wǎng)探測(cè)戰(zhàn)法。

2) 要具備信號(hào)級(jí)、點(diǎn)跡、航跡、點(diǎn)/航跡混合、選主站等多種融合處理功能，并便捷設(shè)置融合算法的參數(shù)，來(lái)靈活適應(yīng)多樣化協(xié)同探測(cè)任務(wù)、目標(biāo)、環(huán)境與雷達(dá)的實(shí)際情況。

3) 前臺(tái)有簡(jiǎn)潔的互聯(lián)互通互操作人機(jī)界面，后臺(tái)有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、對(duì)比評(píng)估、圖標(biāo)顯示、系統(tǒng)維護(hù)等豐富處理功能支撐。每個(gè)顯控席位在硬件設(shè)備與軟件功能上設(shè)計(jì)成為相同的全功能席位，使用時(shí)可按功能和操作人員在作戰(zhàn)過(guò)程中的職責(zé)，啟動(dòng)不同的功能模塊來(lái)區(qū)分席位功能。應(yīng)用軟件模塊，特別是作戰(zhàn)使用模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)具有方便的擴(kuò)充接口。整個(gè)應(yīng)用軟件可方便地維護(hù)、升級(jí)和移植，特別是預(yù)案、融合算法、判斷規(guī)則、評(píng)估模型等，能通過(guò)自主和深化學(xué)習(xí)實(shí)際使用情況，不斷優(yōu)化和升級(jí)。

4) 要做好“人—裝備—環(huán)境”三者的和諧一致，使協(xié)同探測(cè)群的操作、視覺、聽覺、環(huán)境等方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一。人機(jī)交互設(shè)計(jì)的重點(diǎn)既要考慮操作的可達(dá)性、簡(jiǎn)便性、安全性、容錯(cuò)性與負(fù)荷強(qiáng)度，還要考慮自定義的靈活性。

5) 節(jié)點(diǎn)接入的數(shù)量在限量?jī)?nèi)是靈活可變的，接入的可以是融控節(jié)點(diǎn)或探測(cè)節(jié)點(diǎn)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)可以是機(jī)動(dòng)或固定雷達(dá)，也可擴(kuò)展接入光電等多種異類體制探測(cè)信息，能較好地適應(yīng)不同作戰(zhàn)需求。

2.3 對(duì)預(yù)警網(wǎng)架構(gòu)柔化的設(shè)計(jì)要求

傳統(tǒng)防空預(yù)警網(wǎng)基于“單雷達(dá)獨(dú)立探測(cè)上報(bào)航跡+大網(wǎng)航跡綜合”技術(shù)體制建設(shè)，主要針對(duì)空中常規(guī)飛機(jī)目標(biāo)，可綜合區(qū)域多雷達(dá)航跡情報(bào)，能較有效承擔(dān)日?？涨楸O(jiān)視任務(wù)，但區(qū)域預(yù)警網(wǎng)與雷達(dá)站的編成較為固定，對(duì)單雷達(dá)控制十分松散，柔性不足，靈活性有限，嚴(yán)重影響各級(jí)指戰(zhàn)員協(xié)同戰(zhàn)法創(chuàng)新，更影響智能化等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展。預(yù)警網(wǎng)架構(gòu)柔化的總體要求是，要滿足基于探測(cè)任務(wù)敏捷重構(gòu)協(xié)同探測(cè)群的性能要求，支持防空反導(dǎo)預(yù)警裝備組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)資源管控閉環(huán)的快速構(gòu)建。具體要求是：一是協(xié)同探測(cè)群能基于探測(cè)任務(wù)對(duì)所需的處理和探測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行敏捷重組，隨時(shí)構(gòu)成任務(wù)探測(cè)群，完成任務(wù)后隨時(shí)解散；二是群內(nèi)的融控節(jié)點(diǎn)數(shù)量和主從作用也隨探測(cè)任務(wù)進(jìn)行重組，融合信息數(shù)量、層級(jí)、算法等技術(shù)參數(shù)也可隨時(shí)選擇；三是探測(cè)節(jié)點(diǎn)上的傳感器能實(shí)時(shí)支持跨域、跨戰(zhàn)區(qū)、跨軍兵種調(diào)用，滿足大區(qū)域、大空間的協(xié)同探測(cè)需要；四是能快速重組所需的指揮、控制、探測(cè)等信息鏈路。

3 預(yù)案工程化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)預(yù)警作戰(zhàn)，主要基于單雷達(dá)獨(dú)立探測(cè)，預(yù)案通常是原則性文本形式，對(duì)單雷達(dá)控制主要是電話語(yǔ)音。而協(xié)同探測(cè)群是一個(gè)整體，由多個(gè)融控節(jié)點(diǎn)與探測(cè)節(jié)點(diǎn)組成，要基于預(yù)案對(duì)群內(nèi)探測(cè)資源與融合算法進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)同控制，協(xié)同探測(cè)群相當(dāng)于“一部基于預(yù)案控制的大雷達(dá)”，實(shí)現(xiàn)“你變我變、實(shí)時(shí)匹配”的協(xié)同探測(cè)。預(yù)案工程化就是要把多域融一的文本預(yù)案，逐步轉(zhuǎn)化成裝備能執(zhí)行的指令或時(shí)序，生成多用途工程可應(yīng)用預(yù)案。文獻(xiàn)[4]概述了預(yù)案工程化的一般原則與概略流程，在文本預(yù)案工程化過(guò)程中可得到多類型多用途預(yù)案，主要包括基本預(yù)案、仿真預(yù)案、訓(xùn)練預(yù)案、實(shí)裝預(yù)案、演練預(yù)案、實(shí)戰(zhàn)預(yù)案、歸檔預(yù)案等，分別用于仿真、訓(xùn)練、演練與實(shí)戰(zhàn)等環(huán)節(jié)。本節(jié)從預(yù)案實(shí)用的視角，把多用途預(yù)案精簡(jiǎn)成基本預(yù)案與工程應(yīng)用預(yù)案兩類，先設(shè)計(jì)基本預(yù)案，再設(shè)計(jì)工程應(yīng)用預(yù)案。

3.1 基本預(yù)案設(shè)計(jì)

按照“料敵從寬，預(yù)己從嚴(yán)”的總原則，基本預(yù)案設(shè)計(jì)要充分考慮目標(biāo)、環(huán)境、裝備、情報(bào)、人員五要素及變化，其主要任務(wù)就是完成假設(shè)類邊界條件下建立基本預(yù)案矩陣/庫(kù)，能支持預(yù)案合理性檢驗(yàn)、效能對(duì)比、推演訓(xùn)練等多個(gè)環(huán)節(jié)，一般在作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室完成。盡可能使預(yù)案具備要素完備、合理可行、邊界效能可比等技術(shù)特點(diǎn)，奠定預(yù)案工程應(yīng)用基礎(chǔ)。具體設(shè)計(jì)方法和要求如下：

1) 要素完備性設(shè)計(jì)。預(yù)案設(shè)計(jì)要盡量齊全考慮目標(biāo)、環(huán)境、雷達(dá)等多維戰(zhàn)場(chǎng)主要變化要素，對(duì)戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的確定性和不確定性因素進(jìn)行預(yù)測(cè)、分析和評(píng)估。在目標(biāo)、環(huán)境、雷達(dá)每一維都細(xì)分為多個(gè)層級(jí)，變量維是立體的，通常采用一維一層自頂向下設(shè)置變量的方法，設(shè)置典型場(chǎng)景進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，生成分類分層的基本預(yù)案集、多類多層的預(yù)案矩陣或預(yù)案庫(kù)。從理論上看，實(shí)現(xiàn)完備要素或者窮盡要素是困難的；但從實(shí)踐看，依據(jù)先驗(yàn)知識(shí)分析與研判，設(shè)置類典型場(chǎng)景是可行的。這種方法稱作“預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)”法，這也是戰(zhàn)爭(zhēng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。具體設(shè)計(jì)要求是：一是目標(biāo)、環(huán)境、雷達(dá)等單要素仿真模型要齊全，置信度要高，粒度盡量要細(xì)，而且相互之間要匹配，接口要規(guī)范，特別要強(qiáng)調(diào)雷達(dá)模型是可控的；二是要具備組網(wǎng)協(xié)同探測(cè)典型作戰(zhàn)概念模型與技術(shù)模型，單要素之間關(guān)系清晰，時(shí)序明確；三是要初步建立基本預(yù)案設(shè)計(jì)所需的智庫(kù)，包括協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)事件庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、觸發(fā)機(jī)制、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避機(jī)制等；四是人機(jī)接口、人機(jī)智能融合模型和算法接口等要開放，便于修改和升級(jí)。

2) 合理可行性設(shè)計(jì)。預(yù)案設(shè)計(jì)是一種立足可能的假設(shè)條件，通過(guò)反復(fù)迭代的閉環(huán)優(yōu)化過(guò)程，尋找一種優(yōu)化對(duì)策。設(shè)計(jì)預(yù)案是否合理可行，一是有正確的概念、機(jī)理和模型，二是有科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和流程，三是有有效的仿真評(píng)估檢驗(yàn)平臺(tái)。預(yù)案設(shè)計(jì)流程主要有“總體設(shè)計(jì)—任務(wù)規(guī)劃—參數(shù)設(shè)置—效能評(píng)估”四個(gè)環(huán)節(jié)，如圖4所示，在每個(gè)環(huán)節(jié)中可改變邊界條件，來(lái)檢驗(yàn)預(yù)案的合理可行性。

圖4 預(yù)案設(shè)計(jì)總流程

總體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要依據(jù)可能的作戰(zhàn)場(chǎng)景及其他初始條件，明確傳感器的任務(wù)分配，生成任務(wù)優(yōu)化分配表與粗放任務(wù)時(shí)間圖，即確定各個(gè)階段的預(yù)警探測(cè)任務(wù)由哪些雷達(dá)具體執(zhí)行，以及各雷達(dá)間的協(xié)作關(guān)系。任務(wù)規(guī)劃環(huán)節(jié)進(jìn)一步細(xì)化和明確雷達(dá)探測(cè)任務(wù)序列，生成任務(wù)序列甘特圖與較為詳細(xì)的任務(wù)時(shí)間圖，即面對(duì)給定的目標(biāo)，雷達(dá)探測(cè)任務(wù)時(shí)序和需要滿足的探測(cè)要求。依據(jù)雷達(dá)詳細(xì)任務(wù)時(shí)間圖，設(shè)置該雷達(dá)執(zhí)行某時(shí)刻探測(cè)任務(wù)的工作模式和參數(shù)，生成任務(wù)序列優(yōu)化甘特圖，并通過(guò)仿真模型來(lái)初步檢驗(yàn)預(yù)案的合理性、可行性與效能性。

3) 效能可比性設(shè)計(jì)。在檢驗(yàn)預(yù)案合理可行的基礎(chǔ)上，評(píng)估比較其在多樣化邊界條件下預(yù)案集產(chǎn)生效能也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)邊界效能可比性的設(shè)計(jì)要求是：一是要設(shè)計(jì)好邊界變量的變化情況，在目標(biāo)、環(huán)境和雷達(dá)三大類變量的情況下，依據(jù)可能的先驗(yàn)知識(shí)，要預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)的變量和范圍，并在預(yù)案設(shè)計(jì)流程中設(shè)置變量；二是能快速評(píng)估由邊界變量帶來(lái)的效能變化，并對(duì)比顯示，形成邊界與效能一一對(duì)應(yīng)的預(yù)案效能清單，支持指戰(zhàn)員快速“心明動(dòng)案”，就是使指戰(zhàn)員完全明白在選擇或調(diào)整預(yù)案時(shí)每種邊界條件下的效能，實(shí)施快速選案或調(diào)案，快速獲得決策優(yōu)勢(shì)；三是要設(shè)計(jì)有人機(jī)智能融合的開放性接口，不僅能支持針對(duì)專題的研討、決策與多個(gè)預(yù)案的效能對(duì)比，而且在推演訓(xùn)練實(shí)施過(guò)程中便于人機(jī)深度交互，實(shí)現(xiàn)多個(gè)預(yù)案前后臺(tái)同時(shí)仿真推演，支持獲得行動(dòng)優(yōu)勢(shì)；四是要有試錯(cuò)性訓(xùn)練條件，增加訓(xùn)練不確定性，規(guī)避預(yù)案局限性與脆弱性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 工程應(yīng)用預(yù)案設(shè)計(jì)

在基本預(yù)案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，預(yù)案要進(jìn)入工程應(yīng)用，還要進(jìn)行預(yù)案實(shí)用性設(shè)計(jì)。實(shí)用性設(shè)計(jì)的目的就是使預(yù)案更能適應(yīng)已有探測(cè)節(jié)點(diǎn)配置及部署情況，更能針對(duì)未知作戰(zhàn)場(chǎng)景及戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的要素變化，更能滿足人在回路的閉環(huán)監(jiān)控，更能挖掘協(xié)同探測(cè)效能。實(shí)用性設(shè)計(jì)和評(píng)估的流程基本同上，設(shè)計(jì)方法和要求更加注重針對(duì)性與人機(jī)交互性，進(jìn)一步檢驗(yàn)預(yù)案的合理性、可行性、適應(yīng)性、安全性和有效性，并規(guī)避由自動(dòng)決策和控制帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。臨戰(zhàn)前具體設(shè)計(jì)方法、流程和要求如下：第一，粗選排序?；陬A(yù)測(cè)可能敵情與明確我情等先驗(yàn)知識(shí)的條件下，在設(shè)計(jì)好的基本預(yù)案庫(kù)中粗選基本預(yù)案矩陣，針對(duì)可能出現(xiàn)的變量進(jìn)行細(xì)化、排序和歸類，設(shè)計(jì)生成多粒度、多種排序的和多種歸類的多個(gè)預(yù)案矩陣，能適應(yīng)戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的要素變化情況。第二，基于實(shí)裝訓(xùn)練與優(yōu)化。把粗選排序的預(yù)案轉(zhuǎn)化成雷達(dá)能實(shí)時(shí)執(zhí)行的控制指令和時(shí)序，開展基于實(shí)裝部署的適應(yīng)性訓(xùn)練，進(jìn)一步檢驗(yàn)預(yù)案矩陣中的每一個(gè)預(yù)案的適應(yīng)性，并進(jìn)行優(yōu)化，磨合整個(gè)預(yù)案流暢性及與各級(jí)指戰(zhàn)員交互性，設(shè)計(jì)生成變量細(xì)化與排序優(yōu)化的預(yù)案清單及時(shí)序。第三，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)人機(jī)交互檢測(cè)。在細(xì)化和優(yōu)化預(yù)案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行戰(zhàn)中人機(jī)深度交互關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，主要包括探測(cè)性能動(dòng)態(tài)評(píng)估、預(yù)案調(diào)整建議和指戰(zhàn)員決策實(shí)施的實(shí)時(shí)性、合理性與準(zhǔn)確性，滿足戰(zhàn)中基于預(yù)案和人在回路的控制要求。預(yù)案通過(guò)上述實(shí)用性設(shè)計(jì)后，使指揮員在預(yù)案選擇與調(diào)整時(shí)獲得決策優(yōu)勢(shì)，使各級(jí)指戰(zhàn)員在人機(jī)交互中產(chǎn)生行動(dòng)優(yōu)勢(shì)，最終轉(zhuǎn)化成協(xié)同探測(cè)的信息優(yōu)勢(shì)，即協(xié)同探測(cè)制勝戰(zhàn)斗力。

4 結(jié)束語(yǔ)

研究表明，按照本文提出的設(shè)計(jì)方法和要求來(lái)柔化預(yù)警網(wǎng)、設(shè)計(jì)探測(cè)和融控節(jié)點(diǎn)，就能快速構(gòu)建基于探測(cè)任務(wù)的協(xié)同探測(cè)群，具有敏捷匹配探測(cè)任務(wù)的突出優(yōu)點(diǎn)；按照預(yù)案工程化設(shè)計(jì)方法和流程來(lái)設(shè)計(jì)、推演優(yōu)化、檢驗(yàn)預(yù)案，就能逐步得到可工程應(yīng)用的預(yù)案；基于設(shè)計(jì)的預(yù)案與所建的協(xié)同探測(cè)群，來(lái)協(xié)同訓(xùn)練多層級(jí)指戰(zhàn)員與創(chuàng)新協(xié)同戰(zhàn)法，能提升人機(jī)交互實(shí)戰(zhàn)能力，發(fā)揮和挖掘預(yù)警裝備協(xié)同探測(cè)潛能。論文成果為解決協(xié)同閉環(huán)難構(gòu)與預(yù)案難用等現(xiàn)實(shí)難題提供了方法和流程，能實(shí)現(xiàn)“按任務(wù)靈活組網(wǎng)、按預(yù)案敏捷控制”的協(xié)同探測(cè)作戰(zhàn)概念，使協(xié)同探測(cè)群具備“敵變我變，與敵對(duì)口，先敵求變，高敵一籌”的戰(zhàn)技特點(diǎn)。因此，要深化理解好“多域融一”基本原理、“預(yù)案+控制+融合”技術(shù)機(jī)理、“預(yù)案+閉環(huán)”制勝機(jī)理，構(gòu)建好協(xié)同探測(cè)多類多層閉環(huán)，設(shè)計(jì)好探測(cè)資源管控預(yù)案，起步好人機(jī)智能融合，快速推動(dòng)預(yù)警裝備協(xié)同探測(cè)工程實(shí)施。