基于UAF業(yè)務(wù)領(lǐng)域的太空信息支援 對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)建模

曹冠平， 王躍利， 丁 茜

(軍事科學(xué)院研究生院， 北京 100091)

信息是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的重要資源，獲取、傳輸、處理、應(yīng)用信息的速度、數(shù)量和質(zhì)量，事關(guān)作戰(zhàn)指揮員的科學(xué)決策，決定著戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程和勝負(fù)。因此，奪取信息優(yōu)勢(shì)，取得制信息權(quán)，已成為作戰(zhàn)雙方爭(zhēng)奪的制高點(diǎn)。太空信息支援是指通過(guò)太空信息系統(tǒng)的情報(bào)監(jiān)視與偵察、導(dǎo)彈預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星通信、定位導(dǎo)航與授時(shí)等5項(xiàng)任務(wù)，為聯(lián)合作戰(zhàn)提供信息支援的一種作戰(zhàn)行動(dòng)[1]。以成像和電子偵察衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、測(cè)繪衛(wèi)星、海洋監(jiān)測(cè)衛(wèi)星等組成的太空信息系統(tǒng)，具有大縱深、多層次、時(shí)高效等特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)信息支援的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了指揮機(jī)構(gòu)、中間節(jié)點(diǎn)和作戰(zhàn)單元之間信息的無(wú)縫鏈接,有效滿足了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)遠(yuǎn)程精確打擊對(duì)信息的需求。

太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)是太空信息支援作戰(zhàn)的重要形式之一，構(gòu)建和優(yōu)化太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，能有效描述太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)需求，深化對(duì)海打擊作戰(zhàn)運(yùn)行機(jī)制和作戰(zhàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，對(duì)創(chuàng)新太空信息支援作戰(zhàn)理論，推進(jìn)太空信息支援作戰(zhàn)體系建設(shè)，指導(dǎo)太空信息支援作戰(zhàn)體系需求論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化評(píng)估等具有十分重要的參考價(jià)值。當(dāng)前，在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用化研究中，學(xué)者多采用的是美國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架(Department of Defense Architecture Framework，DoDAF)。如：潘星等[2]借鑒DoDAF體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，從全景、業(yè)務(wù)活動(dòng)、事件追蹤、狀態(tài)轉(zhuǎn)換等視角對(duì)裝備體系任務(wù)進(jìn)行了建模與仿真；喬熔巖等[3]分析了防空部隊(duì)對(duì)太空信息的需求，設(shè)計(jì)了基于太空信息支援的要地防空指揮體系，描述了防空作戰(zhàn)的指揮流程；趙永等[4]通過(guò)分析空地信息下地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)混編作戰(zhàn)過(guò)程，基于DoDAF構(gòu)建了空地信息下地空導(dǎo)彈混編作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)模型；簡(jiǎn)平等[5]針對(duì)天基預(yù)警系統(tǒng)的特點(diǎn)及其在反導(dǎo)中的作用，從作戰(zhàn)層面構(gòu)建了基于DoDAF的天基預(yù)警系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模型；胡磊等[6]在對(duì)預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)作戰(zhàn)流程分析的基礎(chǔ)上，建立了部分作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)模型。

統(tǒng)一架構(gòu)框架(Unified Architecture Framework，UAF)作為最新的體系設(shè)計(jì)框架，支持基于模型的系統(tǒng)工程方法，兼容DoDAF、英國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架(Ministry of Defense Architecture Framework，MoDAF)和北約體系結(jié)構(gòu)框架(NATO Architecture Framework，NAF)等，克服了不同體系結(jié)構(gòu)框架之間標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不統(tǒng)一的問(wèn)題，具有很強(qiáng)的適用性和通用性，可以從10個(gè)領(lǐng)域和11個(gè)視角對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，元模型更加完備，分類更細(xì)，相互邏輯關(guān)系也更加嚴(yán)密。

筆者運(yùn)用UAF體系結(jié)構(gòu)方法，對(duì)太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)開展研究，從本質(zhì)上刻畫太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)的活動(dòng)過(guò)程，重點(diǎn)建立太空信息支援背景下對(duì)海打擊業(yè)務(wù)背景概述視圖(Sm-Ova)、人員分類視圖(Pr-Tx)、業(yè)務(wù)領(lǐng)域流程視圖(Op-Pr)、業(yè)務(wù)領(lǐng)域狀態(tài)視圖(Op-St)、業(yè)務(wù)領(lǐng)域交互場(chǎng)景視圖(Op-Is)、業(yè)務(wù)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖(Op-Sr)和業(yè)務(wù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)視圖(Op-Cn)。

1 UAF相關(guān)知識(shí)

1.1 UAF由來(lái)

2008年，以美國(guó)為首的44個(gè)國(guó)家組建了國(guó)際安全援助部隊(duì)在阿富汗遂行作戰(zhàn)任務(wù)。2010年，為實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)行動(dòng)中多國(guó)軍隊(duì)之間信息共享，包括美國(guó)在內(nèi)的10個(gè)參戰(zhàn)國(guó)將各自的地區(qū)信息交流系統(tǒng)與阿富汗國(guó)際安全援助部隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鏈接，建立了“即插即用”的任務(wù)網(wǎng)絡(luò)，用于作戰(zhàn)指揮、控制、通信、監(jiān)視和偵察。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于各國(guó)所采用框架不同(美軍使用DoDAF，北約使用NAF，英軍使用MoDAF)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范很難統(tǒng)一，使用不同框架的架構(gòu)師無(wú)法很好地溝通，框架之間的數(shù)據(jù)交流十分困難，最終導(dǎo)致建立的任務(wù)網(wǎng)絡(luò)并未達(dá)到預(yù)期效果。2012年，北約體系架構(gòu)組織決定建立一種統(tǒng)一的、規(guī)范的、具有很強(qiáng)兼容性和數(shù)據(jù)互通能力的體系架構(gòu)框架。2017年11月，UAF正式發(fā)布。作為最新的體系設(shè)計(jì)框架，UAF從集成體系結(jié)構(gòu)描述中提取指定的視圖，支持基于模型的系統(tǒng)工程方法，完全兼容DoDAF、MoDAF以及NAF等框架[7]。

1.2 UAF系統(tǒng)框架

在系統(tǒng)框架的描述上，UAF借鑒了Zachman框架的表示方法，其系統(tǒng)框架如圖1所示。

UAF堅(jiān)持以需求為牽引，以業(yè)務(wù)背景概述和業(yè)務(wù)術(shù)語(yǔ)規(guī)范為基礎(chǔ)，分別從元數(shù)據(jù)(Metadata)、戰(zhàn)略(Strategic)、業(yè)務(wù)(Operational)、服務(wù)(Services)、人員(Personnel)、資源(Resources)、安全(Security)、項(xiàng)目(Projects)、標(biāo)準(zhǔn)(Standards)、現(xiàn)實(shí)資源(Actuals Resources)等10個(gè)領(lǐng)域以及分類(Taxonomy)、結(jié)構(gòu)(Structure)、關(guān)聯(lián)性(Connectivity)、流程(Processes)、狀態(tài)(States)、交互場(chǎng)景(Interaction Scenarios)、信息(Information)、參數(shù)(Parameters)、約束(Constraints)、路線圖(Roadmap)、可追溯性(Traceability)等11個(gè)視角對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，各部分相互聯(lián)系、互為支撐[8-9]。

作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)建模的目的是明確作戰(zhàn)使命，描述作戰(zhàn)過(guò)程和作戰(zhàn)規(guī)則，以及作戰(zhàn)過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)之間的信息交換關(guān)系和作戰(zhàn)事件跟蹤等。UAF業(yè)務(wù)領(lǐng)域主要是描述復(fù)雜組織體的需求、業(yè)務(wù)行為、結(jié)構(gòu)以及業(yè)務(wù)行為之間的交互，闡述復(fù)雜組織體的邏輯架構(gòu)[10]。因此，從UAF業(yè)務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)建模，構(gòu)建太空信息支援下對(duì)海打擊的業(yè)務(wù)背景概述視圖(Sm-Ov)、人員分類視圖(Pr-Tx)、業(yè)務(wù)領(lǐng)域流程視圖(Op-Pr)、業(yè)務(wù)領(lǐng)域狀態(tài)視圖(Op-St)、業(yè)務(wù)領(lǐng)域交互場(chǎng)景視圖(Op-Is)、業(yè)務(wù)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖(Op-Sr)以及業(yè)務(wù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)視圖(Op-Cn)等模型，能有效描述太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)需求，深化對(duì)海打擊作戰(zhàn)運(yùn)行機(jī)制和作戰(zhàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

2 基于UAF的太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)建模步驟

基于UAF的太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)建模步驟如下：

1) 建立業(yè)務(wù)背景概述視圖(Sm-Ov)，明確作戰(zhàn)背景、作戰(zhàn)任務(wù)和涉及節(jié)點(diǎn)，并確定作戰(zhàn)體系中各節(jié)點(diǎn)間的指揮關(guān)系。Sm-Ov可以是文字，也可以是概要圖形或內(nèi)部框圖。

2) 分析系統(tǒng)中人員、組織、節(jié)點(diǎn)之間的隸屬關(guān)系和指揮層級(jí)，建立人員分類視圖(Pr-Tx)。

3) 根據(jù)作戰(zhàn)階段及系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的任務(wù)功能，描述作戰(zhàn)過(guò)程。一是建立業(yè)務(wù)領(lǐng)域流程視圖(Op-Pr)，描述作戰(zhàn)活動(dòng)的先后順序及相互關(guān)系;二是建立業(yè)務(wù)領(lǐng)域狀態(tài)視圖(Op-St)，描述作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系。

4) 建立業(yè)務(wù)領(lǐng)域交互場(chǎng)景視圖(Op-Is)，描述作戰(zhàn)過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)的交互關(guān)系及行為邏輯。

5) 描述作戰(zhàn)過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)之間的信息交互關(guān)系，建立業(yè)務(wù)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖(Op-Sr)和業(yè)務(wù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)視圖(Op-Cn)。

3 基于UAF的太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)視圖構(gòu)建

3.1 業(yè)務(wù)背景概述視圖(Sm-Ov)

業(yè)務(wù)背景概述視圖給出了作戰(zhàn)過(guò)程中涉及的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、作戰(zhàn)對(duì)象、作戰(zhàn)活動(dòng)以及作戰(zhàn)方式等進(jìn)行了描述，目的是通過(guò)形式化的方式來(lái)描述作戰(zhàn)雙方的情況，以便決策者更好地理解和交流，通常在分析整個(gè)作戰(zhàn)過(guò)程之后進(jìn)行構(gòu)建。太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)過(guò)程如下：1)太空信息系統(tǒng)中的偵察衛(wèi)星根據(jù)作戰(zhàn)需求在作戰(zhàn)海域上執(zhí)行偵察任務(wù)，獲取海戰(zhàn)場(chǎng)相關(guān)信息，如敵海上目標(biāo)(艦船、航空母艦等)的位置、裝備信息等，并實(shí)時(shí)下傳偵察數(shù)據(jù)到地面接收站；2)地面接收站實(shí)時(shí)接收偵察數(shù)據(jù)并同步傳送至數(shù)據(jù)處理中心；3)數(shù)據(jù)處理中心對(duì)偵察數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，生成作戰(zhàn)情報(bào)并傳送至聯(lián)合作戰(zhàn)指揮中心；4)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮中心對(duì)情報(bào)進(jìn)行研判,生成作戰(zhàn)指令并下發(fā)至各作戰(zhàn)平臺(tái)(陸基、海上、空中、臨近空間、太空作戰(zhàn)平臺(tái))；5)各作戰(zhàn)平臺(tái)接收作戰(zhàn)指令后按要求對(duì)敵海上目標(biāo)實(shí)施精確打擊。由此，可以得到太空信息支援對(duì)海作戰(zhàn)業(yè)務(wù)背景概述視圖(Sm-Ov)，如圖2所示。

3.2 人員分類視圖(Pr-Tx)

人員分類視圖主要對(duì)體系結(jié)構(gòu)中起重要作用的組織、組織內(nèi)部的角色及其作用進(jìn)行描述，同時(shí)還描述組織和角色之間的各種關(guān)系(如指揮、協(xié)調(diào)、控制關(guān)系)。根據(jù)太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)任務(wù)需求，太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系由太空信息系統(tǒng)、地面接收站、數(shù)據(jù)處理中心、聯(lián)合作戰(zhàn)指揮中心、作戰(zhàn)平臺(tái)(包括陸基、海上、空中、臨近空間、太空作戰(zhàn)平臺(tái))等組成。分析各組織的功能，可以得到涉及的關(guān)鍵角色，如：太空信息系統(tǒng)包括偵察、通信、導(dǎo)航定位、預(yù)警、氣象、測(cè)繪、海洋監(jiān)視等衛(wèi)星；陸基作戰(zhàn)平臺(tái)包括彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈等；海上作戰(zhàn)平臺(tái)包括航母、潛艇、驅(qū)逐艦等；空中作戰(zhàn)平臺(tái)包括殲擊機(jī)、轟炸機(jī)等。人員分類視圖(Pr-Tx)如圖3所示。

3.3 業(yè)務(wù)領(lǐng)域流程視圖(Op-Pr)

業(yè)務(wù)領(lǐng)域流程視圖主要是描述在完成作戰(zhàn)任務(wù)和實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目標(biāo)的過(guò)程中涉及的作戰(zhàn)活動(dòng)以及活動(dòng)之間的輸入和輸出信息流，同時(shí)明確作戰(zhàn)活動(dòng)的先后順序、相互關(guān)系以及作戰(zhàn)過(guò)程中信息流的具體流向，如圖4所示。

3.4 業(yè)務(wù)領(lǐng)域狀態(tài)視圖(Op-St)

業(yè)務(wù)領(lǐng)域狀態(tài)視圖主要是以圖形化的方式清楚地描述太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)過(guò)程中的狀態(tài)變化，如圖5所示。

3.5 業(yè)務(wù)領(lǐng)域交互場(chǎng)景視圖(Op-Is)

業(yè)務(wù)領(lǐng)域交互場(chǎng)景視圖描述太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)之間信息動(dòng)態(tài)交互的時(shí)序邏輯關(guān)系，以及檢查各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)之間信息交互的先后順序。通常在確定作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)和信息流向的基礎(chǔ)上得出，如圖6所示。

3.6 業(yè)務(wù)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖(Op-Sr)

業(yè)務(wù)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)視圖主要是描述太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)過(guò)程中重要節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)之間交換的信息流，如圖7所示。

3.7 業(yè)務(wù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)視圖(Op-Cn)

業(yè)務(wù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)視圖主要是描述太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)、作戰(zhàn)活動(dòng)、信息之間的關(guān)系。通過(guò)將作戰(zhàn)過(guò)程中信息的產(chǎn)生、使用節(jié)點(diǎn)以需求線進(jìn)行關(guān)聯(lián)，能很好地明確作戰(zhàn)過(guò)程中進(jìn)行信息交互的雙方。具體的信息交互內(nèi)容和形式，通常以表格的形式表示，如圖8所示。

4 結(jié)論

筆者運(yùn)用UAF，從業(yè)務(wù)領(lǐng)域闡述了太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系建模的方法步驟，并參考UAF進(jìn)行了太空信息支援背景下對(duì)海打擊作戰(zhàn)視圖研究，構(gòu)建了主要的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)模型，對(duì)優(yōu)化太空信息支援對(duì)海打擊體系頂層設(shè)計(jì)具有重要作用。但本文一些視圖對(duì)太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)體現(xiàn)還不夠鮮明，下一步還需要深化、細(xì)化、專業(yè)化，以增強(qiáng)研究成果的針對(duì)性。此外，本文只是對(duì)太空信息支援對(duì)海打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了邏輯驗(yàn)證，并未進(jìn)行仿真模型驗(yàn)證。Petri網(wǎng)是一種邏輯層次的建模方法，能很好地對(duì)系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、行為以及系統(tǒng)各要素之間的交互作用進(jìn)行描述。下一步，將重點(diǎn)研究基于UAF建立的各視圖轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的Petri網(wǎng)仿真模型，進(jìn)一步分析驗(yàn)證體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。