基于DODAF-OODA的天基信息支援作戰(zhàn)視圖研究

2019-03-28 06:33:16劉翔宇姜海洋趙洪利楊海濤

兵器裝備工程學(xué)報 2019年2期

劉翔宇，姜海洋，趙洪利，楊海濤

(航天工程大學(xué)，北京 101416)

天基信息支援力量是未來信息化戰(zhàn)爭中的重要作戰(zhàn)支援力量，與火力支援、兵力支援、戰(zhàn)略投送等一并構(gòu)成作戰(zhàn)支援。研究探索天基信息支援的本質(zhì)、作用機(jī)理和作戰(zhàn)運用，既是奪取未來戰(zhàn)場主動權(quán)的必然要求，也是加快轉(zhuǎn)變戰(zhàn)斗力生成模式的必由之路[1]。

天基信息支援力量是實施空中精確打擊的主要信息來源。優(yōu)化天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，可以有效提高作戰(zhàn)能力。當(dāng)前，美國國防部體系結(jié)構(gòu)框架(DODAF)是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的典型代表[2]，OODA作戰(zhàn)環(huán)可以清晰地描述作戰(zhàn)過程[3-4]，本文以其為基礎(chǔ)構(gòu)建天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，從本質(zhì)上刻畫空中精確打擊作戰(zhàn)的活動過程，有助于推動天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系的頂層設(shè)計。

1 作戰(zhàn)體系設(shè)計

1.1 DODAF體系結(jié)構(gòu)視圖

DODAF是美國國防部開發(fā)的超越組織、國界限制的系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)范，它不僅定義了多個表示、描述體系結(jié)構(gòu)的方法，還為體系/復(fù)雜系統(tǒng)的了解、對比、集成與互操作提供了共同的架構(gòu)基礎(chǔ)，即開發(fā)和表達(dá)架構(gòu)描述的規(guī)則和指南。DODAF的前身是美軍C4ISR體系結(jié)構(gòu)框架，當(dāng)前最新版本是2009年8月頒發(fā)的DODAF 2.0。

圖1中的作戰(zhàn)視圖以任務(wù)或作戰(zhàn)過程等為基礎(chǔ)，核心是描述任務(wù)、行動、作戰(zhàn)要素和完成/支援作戰(zhàn)所需信息流，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 OODA作戰(zhàn)環(huán)

目前，體系作戰(zhàn)行動的典型模型是美軍John R.Boyd上校1987年提出的OODA環(huán)，它以指揮控制為核心，較為清晰地描述了作戰(zhàn)行動的全過程，如圖2所示。

圖1 DODAF體系結(jié)構(gòu)視圖

雖然各國軍隊的體系編制與美軍存在差別，但這種差別體現(xiàn)在組織關(guān)系與組織架構(gòu)的稱謂上，就作戰(zhàn)行動本身而言，都可以抽象為一個OODA環(huán)過程。故可以利用OODA作戰(zhàn)環(huán)與DODAF作戰(zhàn)視圖進(jìn)行結(jié)合，刻畫出我軍天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)行動的全過程[5]。

1.3 天基信息支援空中精確打擊紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)單元構(gòu)成

在天基信息支援下的空中精確打擊作戰(zhàn)中，紅方與藍(lán)方涉及多種作戰(zhàn)單元，為了凸顯天基信息支援行動對紅方的作用，本文沒有過多考慮藍(lán)方的天基信息支援行動。紅方的作戰(zhàn)單元主要包括各類空中打擊平臺、作戰(zhàn)支援平臺、空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、空艦導(dǎo)彈；由預(yù)警機(jī)等組成的空中信息支援平臺，以及各種衛(wèi)星(測繪衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、通信中繼衛(wèi)星)組成的天基信息支援平臺和地面指控中心；藍(lán)方主要作戰(zhàn)單元包括地面防空武器、攔截平臺(主要是殲擊機(jī))、海上平臺、空空武器、信息保障裝備和地面指控中心，雙方主要作戰(zhàn)單元構(gòu)成如圖3所示。

圖2 OODA作戰(zhàn)環(huán)

圖3 天基信息支援空中精確打擊紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)單元

1.4 天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

DODAF的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品分別從系統(tǒng)視圖、作戰(zhàn)視圖和技術(shù)視圖描述體系結(jié)構(gòu)[6-11]。根據(jù)作戰(zhàn)需要，文中采用作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品的方式進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，對天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)過程進(jìn)行建模，根據(jù)設(shè)計的需要，主要選取DODAF作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品中的OV-1、OV-2、OV-3、OV-4、OV-5a、 OV-5b、 OV-6b、 OV-6c。其他產(chǎn)品暫不考慮。作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計目的是確認(rèn)使命任務(wù)，描述作戰(zhàn)過程、節(jié)點信息交換關(guān)系、作戰(zhàn)規(guī)則、事件跟蹤等。天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計順序如下：

步驟1：明確作戰(zhàn)概念，確定節(jié)點間的指揮關(guān)系，即OV-1和OV-4。OV-1以概要圖的形式描述作戰(zhàn)任務(wù)、節(jié)點等，OV-4描述系統(tǒng)、節(jié)點間的隸屬關(guān)系，指揮層級。

步驟2：描述作戰(zhàn)過程，即OV-5a、OV-5b和OV-6b。根據(jù)作戰(zhàn)階段和節(jié)點功能，融合OODA作戰(zhàn)環(huán)，OV-5a、OV-5b描述作戰(zhàn)部門與天基信息支援部門在OODA作戰(zhàn)環(huán)各階段的相關(guān)活動、相互關(guān)系以及活動時序，OV-6b描述整個OODA作戰(zhàn)環(huán)節(jié)點內(nèi)部狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系。

步驟3：描述作戰(zhàn)事件和規(guī)則，即OV-6a和OV-6c。OV-6a描述作戰(zhàn)規(guī)則，OV-6c描述各作戰(zhàn)節(jié)點間交互關(guān)系、行為邏輯。

步驟4：描述作戰(zhàn)節(jié)點的信息交互關(guān)系，即OV-2和OV-3，它們分別以圖形、矩陣描述該關(guān)系。在通過上述步驟構(gòu)建完相關(guān)的視圖后，就可依據(jù)邏輯關(guān)系建立完善的天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)模型。

2 天基信息支援空中精確打擊DODAF-OODA作戰(zhàn)視圖

2.1 高級作戰(zhàn)概念圖

OV-1是對天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)的高層次的圖形描述，其特點是更加立體、直觀，便于戰(zhàn)略決策者理解交流。通過形式化的方式來對交戰(zhàn)雙方的情況進(jìn)行描述，包括關(guān)鍵作戰(zhàn)節(jié)點、作戰(zhàn)單元，對戰(zhàn)場環(huán)境、作戰(zhàn)活動、作戰(zhàn)方式、重要作戰(zhàn)能力進(jìn)行描述，通過分析天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)過程，結(jié)合OODA作戰(zhàn)環(huán)，進(jìn)行作戰(zhàn)想定，得到如圖4所示的高級作戰(zhàn)概念圖。

圖4 OV-1 高級作戰(zhàn)概念圖

2.2 組織關(guān)系圖

OV-4描述的是天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)過程中節(jié)點間的指控關(guān)系，如圖5所示:在戰(zhàn)略層次，由高級指揮中心進(jìn)行戰(zhàn)略決策，傳達(dá)作戰(zhàn)任務(wù)。各指揮機(jī)構(gòu)包括中級指揮中心、空中作戰(zhàn)指揮中心、空中編隊等依據(jù)高級指揮中心下發(fā)的作戰(zhàn)任務(wù)與自身的實際情況，制定作戰(zhàn)方案，實施作戰(zhàn)計劃。

中級指揮中心還負(fù)責(zé)分析作戰(zhàn)任務(wù)的天基信息支援需求，統(tǒng)一歸納總結(jié)后，提交于天基信息支援機(jī)構(gòu)。天基信息支援機(jī)構(gòu)主要包括偵察衛(wèi)星裝備、預(yù)警衛(wèi)星(態(tài)勢感知)裝備、通信衛(wèi)星裝備、測繪、氣象衛(wèi)星裝備、導(dǎo)航衛(wèi)星裝備、地面接收站、專業(yè)處理中心、綜合處理中心等。其中，偵察衛(wèi)星又包括電子偵察衛(wèi)星、光學(xué)成像衛(wèi)星，主要負(fù)責(zé)對敵方電子裝備的電磁頻譜信息、圖像信息進(jìn)行偵察收集；測繪衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星主要對目標(biāo)區(qū)域的地理地形、氣象信息進(jìn)行收集；專業(yè)處理中心與綜合處理中心主要對衛(wèi)星裝備所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加工整合，形成情報產(chǎn)品。天基信息支援部門依據(jù)戰(zhàn)區(qū)的具體要求，合理利用天基信息支援裝備，優(yōu)化支援流程，以最快的時間滿足戰(zhàn)區(qū)所提出的支援需求。作戰(zhàn)機(jī)構(gòu)即空中平臺，主要包括轟炸機(jī)、殲擊機(jī)、強擊機(jī)等。他們均可以在天基信息支援的情況下對目標(biāo)發(fā)射空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、空艦導(dǎo)彈[12-14]。

圖5 OV-4 組織關(guān)系

2.3 作戰(zhàn)行動分解樹

依據(jù)1.2節(jié)對天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)OODA環(huán)的描述，建立作戰(zhàn)活動分解樹如圖6所示。

O觀察階段：作戰(zhàn)部門首先依據(jù)受領(lǐng)的作戰(zhàn)任務(wù)，提出天基信息支援需求，在同一階段，天基信息支援機(jī)構(gòu)受領(lǐng)需求任務(wù)后，迅速統(tǒng)籌資源，對天基信息支援裝備(偵察衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、測繪衛(wèi)星)進(jìn)行合理調(diào)配，通過地面站上注衛(wèi)星指令，遙控偵察衛(wèi)星、測繪、氣象衛(wèi)星等在指定作戰(zhàn)區(qū)域上空開機(jī)，執(zhí)行偵察任務(wù)，獲取戰(zhàn)場信息(包括作戰(zhàn)區(qū)域重要目標(biāo)的精確位置、裝備類型與數(shù)量、地形信息、氣候信息、艦船目標(biāo)位置等)。

O判斷階段：在判斷階段，偵察衛(wèi)星、測繪、氣象衛(wèi)星將數(shù)據(jù)一部分直接分發(fā)給地面站，一部分通過通信中繼衛(wèi)星分發(fā)給地面站，地面站將數(shù)據(jù)分發(fā)給專業(yè)處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分類篩選，而后分發(fā)給綜合處理中心，綜合處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、關(guān)聯(lián)、融合，生成包含作戰(zhàn)態(tài)勢與初步態(tài)勢判斷的情報產(chǎn)品，通過天基信息共享服務(wù)網(wǎng)絡(luò)快速分發(fā)至指揮中心/空中編隊。指揮中心/空中編隊等作戰(zhàn)機(jī)構(gòu)獲得情報產(chǎn)品后，對當(dāng)前敵我態(tài)勢進(jìn)行綜合分析判斷。

D決策階段：在決策階段，指揮中心/空中編隊根據(jù)所獲得的情報產(chǎn)品、定下作戰(zhàn)決心，制定作戰(zhàn)方案、下達(dá)作戰(zhàn)命令，形成目標(biāo)打擊指示信息，通過通信/中繼衛(wèi)星、數(shù)據(jù)鏈分發(fā)至給參戰(zhàn)空中作戰(zhàn)平臺。

A行動階段：接到作戰(zhàn)命令后，空中平臺開始作戰(zhàn)行動。主要包括到達(dá)制定空域、防區(qū)外精確打擊目標(biāo)、空戰(zhàn)突防、近距離突擊目標(biāo)、返航等作戰(zhàn)行動。在作戰(zhàn)行動過程中，天基信息支援機(jī)構(gòu)也實時提供支援，主要包括通信衛(wèi)星保持各平臺間協(xié)同通信，導(dǎo)航衛(wèi)星對作戰(zhàn)平臺飛行指引與導(dǎo)彈精確制導(dǎo)，偵察衛(wèi)星、測繪、氣象衛(wèi)星為空中精確打擊前提供打擊情報和為打擊后的效果評估提供判斷依據(jù)。

圖6 OV-5a 作戰(zhàn)行動分解樹

隨著衛(wèi)星通信裝備、星上處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)處理中心的衛(wèi)星偵察情報信息可以直接通過通信衛(wèi)星分發(fā)至空中編隊；星上處理生成的衛(wèi)星偵察情報信息可以廣播分發(fā)至指揮中心/空中編隊，這些情況本文不進(jìn)行深入探討。

2.4 作戰(zhàn)行動模型、作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型和作戰(zhàn)事件追蹤模型

在天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)中，各作戰(zhàn)行動、支援行動之間存在時序、并發(fā)、同步等多種關(guān)系。如圖7所示：通信衛(wèi)星的通信支援行動與其他戰(zhàn)斗行動都存在并發(fā)關(guān)系，一直伴隨著行動結(jié)束，這說明負(fù)責(zé)實時傳輸情報和作戰(zhàn)指令的通信衛(wèi)星作用于每個戰(zhàn)斗行動；導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航支援活動與各戰(zhàn)斗行動之間也存在并發(fā)關(guān)系，說明導(dǎo)航衛(wèi)星為各作戰(zhàn)單元(包括飛機(jī)和導(dǎo)彈)提供導(dǎo)航和制導(dǎo)信息；氣象衛(wèi)星所探測到的氣象情況與云層分布情況決定是否有必要出動偵察機(jī)進(jìn)行偵察；防區(qū)外精確打擊目標(biāo)和空戰(zhàn)奪取制空權(quán)是近距離突擊目標(biāo)的條件，也就是說，只有在防區(qū)外精確打擊導(dǎo)彈陣地、機(jī)場，為近距離突擊開辟空中通道，并且在空戰(zhàn)中取得勝利，奪取制空權(quán)時，我方飛機(jī)才能順利進(jìn)行近距離突擊目標(biāo)的戰(zhàn)斗。在相關(guān)作戰(zhàn)行動結(jié)束后，還要對打擊效果進(jìn)行評估，以決定是否再進(jìn)行下一輪打擊。