海戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)敏目標(biāo)打擊原型系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

王 瑾，黃孝鵬，裴 江

(1.91404 部隊(duì)，河北 秦皇島 066001;2.中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四所，南京 210003)

0 引言

海戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)敏目標(biāo)(Time Sensitive Target，TST）指海戰(zhàn)場(chǎng)上隨機(jī)出現(xiàn)、打擊機(jī)會(huì)受目標(biāo)的時(shí)間窗口嚴(yán)格限制的高價(jià)值、高威脅目標(biāo)。它具有機(jī)動(dòng)性高、突防能力強(qiáng)、隱身能力強(qiáng)、探測(cè)識(shí)別難、跟蹤難、定位難、打擊難等特點(diǎn)，如稍縱即逝的各種飛行器(如超高速隱形目標(biāo)、無(wú)人機(jī)等）［1-2］、突然出現(xiàn)的高性能攻擊性武器等，對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)中艦艇(編隊(duì)）的作戰(zhàn)使命完成甚至生存構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

海戰(zhàn)場(chǎng)TST 打擊所要進(jìn)行的工作是在目標(biāo)發(fā)揮作用之前或?qū)ξ曳竭_(dá)成戰(zhàn)斗目標(biāo)構(gòu)成阻礙之前摧毀目標(biāo)或使其喪失威脅能力，其打擊的完整過(guò)程主要包括發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、識(shí)別目標(biāo)、跟蹤目標(biāo)、快速制定決策方案、交戰(zhàn)和效果評(píng)估等6個(gè)階段。

目前，美國(guó)海軍的“聯(lián)合火力網(wǎng)”、陸軍的“戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)”，以及俄羅斯的“指控與打擊方案生成系統(tǒng)”等均已具備針對(duì)TST的快速、精確打擊能力。美海軍已將實(shí)施TST 打擊的時(shí)間從數(shù)小時(shí)縮短為20 min左右，其最終目標(biāo)是在幾分鐘內(nèi)完成精確打擊。

1 海戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)敏目標(biāo)打擊的需求分析

由于海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，即使再周密的作戰(zhàn)計(jì)劃也不可能考慮到所有突發(fā)情況。當(dāng)突然出現(xiàn)時(shí)敏目標(biāo)或某常規(guī)目標(biāo)的行為特征突然改變時(shí)，因含有“時(shí)間窗”，時(shí)間緊迫，戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝，必然要對(duì)原作戰(zhàn)計(jì)劃中的資源進(jìn)行重新組織和分配，快速完成TST 打擊決策，實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地生成時(shí)敏目標(biāo)打擊方案，并實(shí)施有效打擊。而以往依據(jù)作戰(zhàn)預(yù)案，按固定流程調(diào)用模型對(duì)情報(bào)信息進(jìn)行處理，難以滿(mǎn)足海戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)敏目標(biāo)打擊的快速、精確需求，會(huì)貽誤戰(zhàn)機(jī)。

海戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)敏打擊信息系統(tǒng)是艦艇(編隊(duì)）作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分，也是提升其基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力的重要途徑之一。以海戰(zhàn)場(chǎng)TST 打擊快速?zèng)Q策的軍事需求為牽引，以預(yù)警探測(cè)、信息化、自動(dòng)化等技術(shù)為推動(dòng)，結(jié)合海戰(zhàn)場(chǎng)TST 打擊的任務(wù)特點(diǎn)，分析認(rèn)為壓縮時(shí)敏打擊時(shí)間鏈?zhǔn)菍?shí)施有效打擊的重要措施之一，但涉及面很廣，且對(duì)艦艇(或艦艇編隊(duì)）指揮信息系統(tǒng)的探測(cè)(或多傳感器協(xié)同探測(cè)）與識(shí)別(或聯(lián)合目標(biāo)識(shí)別）能力、信息交互與共享能力、快速?zèng)Q策能力及精確打擊能力等都提出了更高的要求。

目前，部隊(duì)的指揮信息系統(tǒng)尚不完全具備對(duì)TST打擊的信息處理、快速?zèng)Q策、實(shí)時(shí)計(jì)劃的能力，相關(guān)研究主要集中在機(jī)理分析與方案想定［3-4］、體系建模與評(píng)估［5］、打擊效能評(píng)估［6］、TST排序［7］、基于效能的TST 打擊策略［8］、TST 打擊的任務(wù)規(guī)劃與決策［9-10］、TST 打擊指揮控制模式［11］、TST 協(xié)同打擊［12］等基礎(chǔ)性研究層面。而從系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)［13-14］、快速?zèng)Q策及打擊過(guò)程優(yōu)化等角度對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)TST 打擊的系統(tǒng)研究處于起步階段，亟需加強(qiáng)對(duì)TST的探測(cè)與識(shí)別、多源傳感器信息融合、快速?zèng)Q策、打擊方案自動(dòng)生成等瓶頸技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的重點(diǎn)突破及對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)TST打擊的體系技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)和裝備技術(shù)的系統(tǒng)銜接，為今后強(qiáng)(近）實(shí)時(shí)的海戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)敏目標(biāo)打擊信息系統(tǒng)構(gòu)建提供理論和技術(shù)支撐。

2 任務(wù)分解

TST 打擊任務(wù)可劃分為發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、識(shí)別目標(biāo)、跟蹤目標(biāo)、快速制定決策方案、交戰(zhàn)和效果評(píng)估等6個(gè)子任務(wù)(它們均是粗粒度的復(fù)合任務(wù)），同時(shí)每個(gè)子任務(wù)也是一個(gè)復(fù)合任務(wù)，需要對(duì)其作進(jìn)一步的分解以設(shè)計(jì)快速打擊流程。運(yùn)用相關(guān)研究結(jié)果對(duì)TST 打擊所作的最終任務(wù)分解如圖1(其中層數(shù)M=4，最終子任務(wù)數(shù)目N=18），這也為T(mén)ST 打擊流程設(shè)計(jì)提供了一種參考［15］。

3 原型系統(tǒng)功能模塊和關(guān)鍵模塊

原型系統(tǒng)的功能模塊組成如圖2所示。

原型系統(tǒng)使用Flex和Java技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中Flex技術(shù)可用于構(gòu)建具有表現(xiàn)力的Web 應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序利用Adobe Flash Player和Adobe AIR，運(yùn)行時(shí)跨瀏覽器、桌面和操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一致的部署;Java技術(shù)則用于實(shí)現(xiàn)管理維護(hù)工具、流程組裝工具和決策用戶(hù)客戶(hù)端等;采用Orchestra 作為流程執(zhí)行引擎。原型系統(tǒng)采用一種比BPEL 更面向業(yè)務(wù)、更直觀(guān)的圖元作為建模基礎(chǔ)，生成的模型可以在后臺(tái)轉(zhuǎn)換成BPEL 輸出，并部署在BPEL 引擎上運(yùn)行，對(duì)業(yè)務(wù)工作流建模進(jìn)行支撐。服務(wù)開(kāi)發(fā)工具可由開(kāi)發(fā)人員根據(jù)自己的習(xí)慣和偏好選擇任意的服務(wù)開(kāi)發(fā)軟件［16］。原型系統(tǒng)涉及的部分軟件或插件如表1所示。

圖1 時(shí)敏目標(biāo)打擊任務(wù)分解

圖2 原型系統(tǒng)功能模塊組成

表1 原型系統(tǒng)涉及的部分軟件和插件

原型系統(tǒng)的部署由以下主要模塊組成:

·Web服務(wù)發(fā)布:本原型系統(tǒng)的Web服務(wù)用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，所以使用Eclipse 開(kāi)發(fā)，通過(guò)JDK+Tomcat+Axis發(fā)布。

·服務(wù)管理、流程設(shè)計(jì)、服務(wù)組合、任務(wù)求解集成客戶(hù)端:JDK+Orchestra+Flex 實(shí)現(xiàn)，直接部署運(yùn)行。

關(guān)于關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)已有成熟的成果，在此不再詳述。

4 流程設(shè)計(jì)及原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

各個(gè)子任務(wù)模塊以服務(wù)的形式實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)需要選用現(xiàn)有的成熟服務(wù)包。在服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)后，根據(jù)海戰(zhàn)場(chǎng)TST 打擊的流程部署與設(shè)計(jì)，將各個(gè)服務(wù)程序分別運(yùn)行在不同的子任務(wù)節(jié)點(diǎn)中。

4.1 流程設(shè)計(jì)與原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

通過(guò)單個(gè)服務(wù)或多個(gè)服務(wù)組合實(shí)現(xiàn)某功能模塊時(shí)，需要進(jìn)行服務(wù)(組合）的流程優(yōu)化設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和運(yùn)行階段，因服務(wù)組合流程具有可重構(gòu)(可組態(tài)）等特征，往往隨著海戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)敏目標(biāo)的特點(diǎn)不同及打擊子任務(wù)關(guān)系不同而調(diào)整，此時(shí)可利用流程設(shè)計(jì)工具動(dòng)態(tài)適應(yīng)這種調(diào)整。設(shè)計(jì)海戰(zhàn)場(chǎng)TST 打擊的總流程如圖3所示。

圖3 TST 打擊總流程設(shè)計(jì)

在流程設(shè)計(jì)過(guò)程中，先由系統(tǒng)自動(dòng)生成服務(wù)組合結(jié)構(gòu)，隨后進(jìn)行人工調(diào)整。流程設(shè)計(jì)完成后所形成的界面如圖4所示。

4.2 決策應(yīng)用

完成流程設(shè)計(jì)，形成服務(wù)組合的BPEL 文件后，利用Orchestra所提供的流程部署服務(wù)接口，便可完成部署工作。

當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)演示驗(yàn)證時(shí)，輸出相關(guān)參數(shù)信息便可請(qǐng)求流程執(zhí)行引擎逐個(gè)調(diào)用具體服務(wù)，生成海戰(zhàn)場(chǎng)TST 打擊方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

以海戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)敏目標(biāo)打擊為背景分析和設(shè)計(jì)了原型系統(tǒng)，初步證明了原型系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的合理性和有效性，并驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性和潛力，為今后更大規(guī)模的艦艇(編隊(duì)）作戰(zhàn)系統(tǒng)構(gòu)建提供理論和技術(shù)支撐。

圖4 系統(tǒng)流程界面

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