城市防空作戰中的信息對抗效能評估

鄒 慧

（上海警備區司令部，上海200040）

0 引 言

在現代戰爭中，空襲已經成為了一種重要的作戰樣式。從國際上近幾場局部戰爭來看，以精確制導武器為特征的空襲作戰對交戰雙方的勝負都起到了關鍵性的作用，作為國家或地區政治、經濟、文化中心的大中城市，將是未來作戰中敵空襲的首選目標。因此，作好軍事斗爭準備，深入研究和探討城市防空作戰問題具有重要意義。

在現代一體化聯合防空作戰中，信息對抗所起的作用越來越突出，越來越重要。如何有效評估信息對抗裝備作戰效能，以及合理配置信息對抗裝備是目前迫切需要解決的問題。

1 主要對抗目標

現代空襲模式發展為各類導彈、攻擊機、電子戰專用飛機等組成的大攻擊群，對防空系統實施多方向、多批次、多層次的連續飽和攻擊。突防方在一定的企圖下進行戰場偵察，獲取戰場信息，進行加工處理，形成空襲方案及空襲作戰行動；突防方轟炸機到達臨近空襲地點，電子支援飛機和專用電子干擾飛機提供相應的電子偵察和電子干擾；航空兵多機種密切協同，以多批次、小編隊、短間隔方式從不同方向以不同高度連續進襲，利用巡航導彈、各種空地導彈對目標進行精確打擊。

防空方偵察預警系統是實施防空作戰的前提，為此應采取各種手段盡早發現、識別和連續掌握敵空襲兵器的來襲情況，并及時將信息傳送至作戰指揮系統，為指揮控制系統、火力攔截系統、電子對抗系統提供必須的情報。指揮控制系統搜集、處理情報，組織協調火力攔截系統、電子對抗系統進行防空作戰。引導機構按照指揮控制系統所下達的命令，完成對火力攔截系統、電子對抗系統的引導，并將火力攔截系統、電子對抗系統的狀態反饋給指揮控制系統?；鹆r截系統根據偵察預警系統和指揮控制系統提供的空情和作戰指令，對敵空襲武器實施攔截。電子對抗系統根據偵察預警系統和指揮控制系統提供的空情和作戰指令，對敵空襲武器實施干擾壓制。

2 作戰流程分析

通過前述對整個作戰過程的分析，可得出城市防空信息對抗作戰過程的流程圖如圖1所示。

圖1 城市防空信息對抗作戰過程的流程圖

城市防空信息對抗作戰過程是一個復雜的離散事件動態系統，具有異步、并發等特點，而Petri網是描述具有分布、并發、異步特征的系統的有效工具，因此本文將其引入到城市防空信息對抗作戰過程的作戰效能評估中，以動態仿真的方法從總體上給出一種評價城市防空信息對抗作戰效能的方法。

3 有色Petri網的基本理論

3.1 基本Petri網的概念

Petri網是由位置、轉移和連接位置與轉移間關系的有向弧所組成的一種有向圖。它用4種元素為系統建模：位置、轉移、弧和令牌。其中，位置、轉移、弧的連接用于描述系統的靜態功能和結構，轉移點火和令牌的移動則用于描述系統的動態行為。其基本定義如下：

定義：一個基本Petri網（PN）定義為一個四元組：

式中：P＝｛p1，p2，…，pn｝，為有限位置集；T＝｛t1，t2，…，tm｝，為有限轉移集；F?（P×T）∪（T×P），為流關系（即有向弧集 ）；M0：P→｛0，1，2，… ｝，為初始標識；P∩T＝Φ；P∪T≠Φ。

圖1顯示，國內首篇有關正念療法的核心學術文獻肇始于2009年，查閱可知由李英、席敏娜、申荷永發表于《心理科學》的《正念禪修在心理治療和醫學領域中的應用》一文。文章概況了正念禪修的起源、內涵，著重闡釋了基于正念的3種主流心理治療方法：正念減壓療法(MBSR)、正念認知療法(MBCT)、辯證行為治療(DBT)，并對正念療法于心理治療、醫學保健等領域的發展進行綜述[13]。開創了正念療法域外引介的先河，為該療法的本土化奠定堅實基礎。自此，我國關于正念療法的學術研究遍地開花，文獻量陡增(如圖1所示，2017因數據不完整，難以匯總，但預測其增長趨勢不可避免)，有力推動了正念療法的本土化進程。

一般地，在Petri網的圖形表示中，位置用圓圈“○”表示，轉移用直線段“｜”表示，位置與轉移間的流關系則用有向弧來表示。

3.2 有色Petri網的概念

基本Petri網沒有數據和層次概念，容易導致模型非常龐大，經常出現“狀態爆炸”問題，很難用于復雜系統的建模。因此，在實際使用中又引入了有色Petri網（CPN）的概念，它將網絡中流動的令牌賦予顏色，使得位置中可以同時容納多種令牌，從而大大簡化了模型。

定義：一個有色Petri網（CPN）定義為一個五元組：

式中：P＝｛p1，p2，…，pn｝為有限位置集；T＝｛t1，t2，…，tm｝為有限轉移集；F?（P×T）∪（T×P）為流關系 （即有向弧集）；M0：P→｛0，1，2，…｝為初始標識；P∩T＝Φ；P∪T≠Φ；C為從P∪T到一個非空集合的顏色映射函數。

在有色Petri網中，每個位置的可能令牌顏色都構成一個集合，每一轉換事件觸發顏色也構成一個集合，顏色映射函數C將位置令牌顏色集與轉換事件觸發顏色集聯系起來。這樣就擴大了令牌所代表的內涵，同時轉換的顏色也具體規定了事件的條件。因此，同樣的應用系統用CPN來建模，系統模型的結點要少得多，大大提高了效率，并且可以在不影響原始Petri網的情況下，把數據結構和層次分解很好地結合起來，因而是一種理想的建模工具。

4 基于有色Petri網的城市防空信息對抗系統效能評估

4.1 城市防空信息對抗系統的有色Petri網仿真描述

通過對城市防空信息對抗作戰的分析，可得出城市防空信息對抗作戰效能評估的頂層CPN模型，如圖2所示。

圖2 城市防空信息對抗作戰效能評估的頂層CPN仿真模型

其中各個庫所、變遷所代表的意義為：p1，敵方遠距離支援干擾飛機；p2，敵方隨隊掩護干擾飛機；p3，敵方機載自衛干擾設備；p4，敵方地對空干擾設備；p5，敵方預警偵察衛星；p6，敵方預警機；p7，敵方偵察機；p8，敵方地面雷達偵察網；p9，敵方指揮、控制、通信、計算機與情報監視與偵察（C4ISR）系統；p10，敵方“隱形”轟炸機；p11，敵方戰略轟炸機；p12，敵方戰斗轟炸機；p13，敵方戰斗機；p14，敵方攻擊機；p15，敵方預警機；p16，敵方“戰斧”巡航導彈；p17，敵方防區外發射的空地導彈；p18，敵方反輻射導彈；p19，敵反輻射飛機；p20，敵機載轟瞄雷達；p21，敵防區外空襲的空地導彈制導雷達；p22，敵機載轟瞄、地形回避雷達；p23，敵干擾走廊；p24，敵防區外空襲區域；p25，敵突擊編隊；p26，敵方突擊編隊發射的空地導彈；p27，敵方突擊編隊發射的空地導彈制導雷達；p28，敵突擊編隊空襲區域；p29，敵空襲作戰企圖；p30，我方預警偵察衛星；p31，我方預警機；p32，我方偵察機；p33，我方地面警戒雷達；p34，我防空C4ISR系統；p35，我空中預警指揮機；p36，我方對空干擾群；p37，我方防空群；p38，我方目標指示雷達；p39，我方防空導彈；p40，我方高射炮；p41，我方地空導彈制導雷達；p42，我方炮瞄雷達；p43，我方殲擊攔截編隊；p44，我方機載自衛干擾設備；p45，我方伴隨干擾飛機；p46，我方遠距離支援干擾飛機；，p47，我方反輻射導彈；p48，我方要地。

t1，命令偵察；t2，命令干擾；t3，命令空襲兵器突防轟炸；t4，出動預警機；t5，偵察我方要地；t6，地對空干擾設備、遠距離支援干擾編隊、機載自衛干擾設備設置干擾走廊；t7，地對空干擾設備干擾我預警偵察系統；t8，地對空干擾設備、遠距離支援干擾編隊干擾我空中偵察機；t9，地對空干擾設備、遠距離支援干擾編隊、隨隊掩護干擾編隊干擾我空中預警機；t10，遠距離支援干擾編隊、隨隊掩護干擾編隊干擾我地面預警雷達；t11，遠距離支援干擾編隊、隨隊掩護干擾編隊、機載自衛干擾設備干擾我防空C4ISR系統、對空干擾群、我目標指示雷達、防空導彈制導雷達、炮瞄雷達；t12，隱形、戰略轟炸機抵達空襲區域；t13，隱形、戰略轟炸機命令機載轟瞄雷達開機；t14，隱形、戰略轟炸機機載轟瞄雷達開機尋找目標精確定位；t15，隱形、戰略轟炸機進行火力分配；t16，隱形、戰略轟炸機的空地導彈制導；t17，隱形、戰略轟炸機導彈制導雷達引導導彈防區外打擊；t18，巡航導彈突防轟炸；t19，戰斗轟炸機、攻擊機、預警機在預定空域集合組成敵突擊編隊；t20，戰斗機護航突擊編隊；t21，敵干擾走廊伴隨掩護突擊編隊；t22，突擊編隊抵達空襲區域；t23，突擊編隊命令機載雷達、地形回避雷達開機尋找目標精確定位；t24，機載雷達、地形回避雷達開機尋找目標精確定位空襲目標；t25，突擊編隊進行火力分配；t26，空地導彈制導；t27，彈道制導雷達引導導彈打擊壓制我防空系統；t28，反輻射導彈、反輻射無人機攻擊干擾壓制我防空群、目標指示雷達、防空導彈制導雷達、炮瞄雷達；t29，敵空中預警機、電子干擾飛機、空中加油機、戰斗轟炸機、戰斗機、攻擊機、空地導彈、巡航導彈進入我預警偵察系統；t30，我預警偵察系統下達空情通報；t31，我防空C4ISR系統進行情報信息融合指揮控制；t32，我空中預警機預警指揮控制殲擊攔截編隊；t33，我防空群組織對空偵察空襲目標；t34，我防空群命令目標指示雷達引導防空；t35，我目標指示雷達引導防空導彈、高射炮防空；t36，我防空群進行火力分配；t37，防空導彈命令導彈制導雷達開機；t38，高射炮命令炮瞄雷達開機；t39，導彈制導雷達、炮瞄雷達開機尋找目標；t40，防空導彈進行高空遠程攔截敵戰斗轟炸機、戰斗機；t41，防空導彈進行中空中程攔截敵戰斗轟炸機、戰斗機、攻擊機、空地導彈；t42，防空導彈進行低空近程攔截敵戰斗轟炸機、空地導彈、攻擊機、巡航導彈；t43，高射炮進行中空攔截敵戰斗轟炸機、戰斗機、攻擊機、空地導彈；t44，高射炮進行低空、超低空攔截敵攻擊機、空地導彈、巡航導彈；t45，反輻射導彈摧毀敵空中預警機、電子干擾機；t46，遠距離支援干擾飛機、伴隨干擾飛機、機載自衛干擾設備干擾支援敵空中預警機、戰斗轟炸機、戰斗機、攻擊機；t47，殲擊攔截編隊遠程攔截敵空中預警機、電子干擾機、空中加油機、戰斗轟炸機、戰斗機、攻擊機；t48，我方對空干擾群組織實施電子偽裝與佯動；t49，我方對空干擾群組織實施電子防御；t50，我方對空干擾群組織實施電子戰偵察；t50，我方對空干擾群干擾敵機載轟瞄雷達；t52，我方干擾群干擾敵空地導彈制導系統。

4.2 真算法及流程

（1）讀入信息初始狀態表，信息處理輸入、輸出表和信息處理時間分布表，初始化數據；

（2）判斷是否滿足終止條件，滿足則仿真結束；

（3）掃描信息處理顏色表，找出有效信息處理；

（4）根據信息處理顏色映射表找出優先級高的信息處理顏色組合，并予以處理、流出；

（5）確定最早下次事件，更新時鐘；

（6）判斷是否滿足終止條件，沒有則轉到第一步；

（7）仿真結束。

其流程圖如圖3所示。

該算法是遞推算法，其結束條件是系統各項指標滿足精度要求，即到達某一步時若系統指標的變化小于某一給定精度ε，則認為系統進入穩定狀態，提取相應指標，仿真結束。

圖3 信息傳輸CPN仿真流程圖

5 結束語

由于Petri網既有直觀的圖形表示，又能進行嚴格的數學分析，且特別適合于并發系統，因此近年來得到了廣泛應用。有色Petri網是一種高級Petri網，通過賦予位置和令牌不同的含義，便可用它來描述城市防空信息對抗的作戰效能。限于篇幅，本文從總體上提出了利用CPN對其作戰效能進行仿真的描述以及算法和思想，對于具體城市防空信息對抗作戰效能的評估，可在此基礎上進行實例化建模仿真分析。

[1]羅雪山，張維明，C3I系統建模方法與技術[M].長沙：國防科技大學出版社，2000.

[2]王永剛，劉玉文，軍事衛星及應用概論[M].北京：國防工業出版社，2003.