基于DoDAF的大型艦艇編隊防空反導系統作戰體系結構

戎 光，劉新發，夏惠誠

（1.海軍大連艦艇學院，大連116018；2.解放軍92143部隊，三亞572021）

0 引 言

大型艦艇編隊在任務海區執行各種任務時，面臨的空中威脅最大，可能遭到敵飛機、導彈的空中襲擊，而且這種威脅是全時空的，貫穿于編隊作戰行動的始終，從而導致編隊的生存面臨嚴峻的考驗。為了更好地應對空中威脅，提高編隊對空作戰的能力，既要提高武器裝備性能、作戰人員的素質，也要優化編隊內部防空反導系統的體系結構。體系結構設計近年來廣受各國重視，得到了迅速發展和廣泛的應用，美國國防部體系結構框架（DoDAF）是體系結構設計的典型代表，它經過多年發展，代表了體系結構框架的發展方向[1]。本文基于DoDAF，構建外軍某大型編隊防空反導系統作戰體系結構，對編隊防空反導作戰需求進行了描述，從本質上刻畫了大型編隊防空反導作戰的活動過程，推動了編隊防空反導系統頂層設計。

1 DoDAF體系結構框架簡述

DoDAF始于1996年。它在14年的時間里，共執行了5個版本。1996年6月，為了在分散的戰略、戰術、戰役框架之間提供無縫的信息流通以及互操作能力，美軍公布了C4ISR體系結構框架1.0版，規定其為一切軍事信息系統集成的框架。1997年12月，美軍以C4ISR 1.0為基礎，發布了C4ISR 2.0版本，并于2000年3月將該體系結構框架擴大到整個國防部領域，該框架在事實上成為國防部體系結構框架。2003年8月，美軍發布了國防部體系結構框架DoDAF 1.0版，用于軍方指控系統和企業運作過程的體系結構設計[2]。2007年4月，美軍發布了DoDAF 1.5版，作為指導所有軍事工程項目研發的系統工程方法論。DoDAF 1.5版分成3卷：體系結構框架概念、結構描述的開發、結構數據的管理。其目標是使開發出的系統能夠綜合集成，并且可以互操作，效費比高[3]。2009年8月，美軍發布了DoDAF 2.0版，該版本提供了關于網絡中心的體系結構信息，側重點從以產品為中心轉移到以數據為中心，該版本代表了體系結構設計的最新研究成果[4]。

2 作戰體系結構設計思路

2.1 作戰體系結構產品

DoDAF體系結構框架主要由全景視圖、作戰視圖、系統視圖和技術標準視圖組成。本文從作戰的角度，對大型艦艇編隊防空反導體系結構進行了構建。設計作戰體系結構是為了確定作戰使命、描述一般作戰過程、作戰節點之間的信息交換關系、作戰規則和作戰事件跟蹤等。

根據設計的需要，本文構建的作戰視圖產品包括：OV－1（高級作戰概念圖）、OV－2（作戰節點連接描述）、OV－3（作戰信息交換矩陣）、OV－4（組織關系圖），OV－5（作戰活動模型）、OV－6b（作戰狀態轉換模型）、OV－6c（作戰事件跟蹤描述）。

2.2 作戰體系結構設計步驟

根據外軍某大型編隊防空反導作戰的內在聯系，對作戰體系結構的設計將按照一般情況遵循一定的開發順序[5]，本文的開發順序為：首先，明確作戰概念，確定作戰節點之間的指揮關系。OV－1是作戰概念的概要圖形描述；OV－4描述作戰節點間的上下級指揮關系。其次，描述作戰過程，OV－5描述整個作戰流程；OV－6b描述作戰過程中作戰狀態的轉換關系。再次，描述作戰事件的跟蹤情況，OV－6c描述各作戰節點之間的行為邏輯和信息交互關系。最后，描述作戰節點之間的信息交換關系，OV－2和OV－3分別以圖形化的方式和以矩陣形式描述節點間信息交換關系。開發順序如圖1所示。

圖1 作戰體系結構設計流程圖

3 編隊防空反導系統作戰體系結構設計

艦艇編隊的防空戰，是在海洋環境中為奪取制空權而采取的一種防御性作戰行動，目的在于防止敵方飛機及各種反艦導彈突破編隊的防御而毀傷編隊中的艦艇。編隊防空戰的原則是多層防御、早期預警、協調一致。編隊防空區域劃分為預警區與作戰區兩部分。預警區包括空襲征候區與探測跟蹤區，作戰區包括戰斗機交戰區、導彈攔截區和交叉區。編隊的對空防御包括對飛機的防御和對反艦導彈的防御。對飛機的防御一般是指對遠距離攜帶空艦導彈的飛機的防御。編隊由艦載預警飛機、艦載戰斗機、艦載防空導彈、火炮和電子干擾等組成遠、中、近多層的作戰截擊幕。當敵方導彈和飛機進入攔截區后，編隊依次使用艦載機、遠程和中程艦空導彈實施攔截，之后進行近程攔截和末端防御。對空中目標的打擊和攔截，航空兵和水面艦艇應以區域進行協同。

3.1 高級作戰概念圖

OV－1是對外軍某大型編隊防空反導作戰的一種高層次的圖形描述，它描述了己方的編隊協同配合以及與敵方的交戰過程等，便于決策者的交流。根據編隊防空反導作戰的一般形式，確定的作戰節點包括編隊指揮艦、直接警戒艦、中程對空警戒艦、遠程對空警戒艦、預警飛機、艦載戰斗機和敵方飛機，如圖2所示。

圖2 高級作戰概念圖OV－1

3.2 作戰節點連接描述

作戰節點連接描述是以圖形的方式描述了作戰節點、作戰節點間的需求線的一個產品。作戰節點連接圖包括作戰節點、節點之間的需求線、連通性，目的是描繪在編隊防空反導作戰中重要的作戰節點到其它節點間需要交換的信息，如圖3所示。

圖3 作戰節點連接描述OV－2

3.3 作戰信息交換矩陣

作戰信息交換矩陣以表格形式描述信息交換的信息要素及其相關屬性，并將產生信息的作戰節點、消耗信息的作戰節點通過作戰活動以需求線的形式關聯起來，見表1。

表1 作戰信息交換關系矩陣

3.4 組織關系圖

如圖4，組織關系圖描述了外軍某大型編隊防空反導作戰過程中各作戰節點之間的指揮關系。

圖4 組織關系圖OV－4

3.5 作戰活動模型

作戰活動模型描述了外軍某大型編隊防空反導作戰中的作戰流程，包含了作戰過程中的主要作戰活動，如圖5所示。

3.6 作戰狀態轉換描述

作戰狀態轉換描述是用圖形的方法描述各種不同的作戰事件中作戰狀態是如何變化的，可以把作戰活動的順序清楚地描述出來，如圖6所示。

圖5 作戰活動模型OV－5

3.7 作戰事件跟蹤描述

作戰事件蹤跡描述定義了外軍某大型編隊防空反導作戰中，各作戰節點的信息動態交互的時序邏輯，提供作戰節點之間信息交換的時間順序的檢查，如圖7所示。

圖6 作戰狀態轉換模型OV－6b

3.8 作戰體系結構模型驗證

根據對外軍某大型編隊防空反導作戰體系結構設計所形成的模型，生成其體系結構的可執行模型，將可執行模型的仿真運行結果與動態模型進行比較，對該作戰體系結構進行邏輯和行為驗證。采用Petri網方式對外軍某大型編隊防空反導系統作戰體系結構進行驅動，驗證其動態行為邏輯。結果表明，該邏輯與預期一致，符合系統的設計需求。

圖7 作戰事件跟蹤描述OV－6c

4 結束語

通過基于DoDAF對外軍某大型編隊防空反導系統作戰體系的構建，建立模型直觀且易于理解，對推動編隊防空反導系統頂層設計有著重要作用。

[1]左毅.美國國防部體系結構框架[M].北京：中國電子科技集團公司電子科學研究院，2008.

[2]DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version 1.0[R].Washington DC：Department of Defense，2004.

[3]DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version 1.5[R].Washington DC：Department ofDefense，2007.

[4]DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version 2.0[R].Washington DC：Department ofDefense，2009.

[5]張少兵，郭忠偉，錢曉進.基于DoDAF的防空兵指揮信息系統作戰體系結構[J].兵工自動化，2011（3）：18－20.