電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測方法研究*

萬宜春 杜澤海

(解放軍電子工程學院 合肥 230037)

?

電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測方法研究*

萬宜春 杜澤海

(解放軍電子工程學院 合肥 230037)

在界定了電子對抗作戰行動方案及其時域沖突檢測的概念后,提出了電子對抗作戰行動方案時域沖突的五種類型,給出了沖突檢測的基本方法和規則集的三類描述形式以及沖突檢測報告的模板形式,最后以掩護航空兵出航的電子對抗作戰行動方案為例子,驗證了時域沖突檢測方法的有效性。

電子對抗; 作戰行動方案; 時域; 沖突檢測

Class Number TN97

1 引言

當前,得益于軍事理論和計算機仿真技術的長足進步,作戰仿真實驗進入了快速發展時期[1]。尤其是近些年,各類作戰仿真實驗系統不斷出現,為作戰訓練開辟了一條新的有效途徑。縱觀各仿真實驗系統,基本上走的都是“擬制方案——過程推演——結果分析”的路子。這也正對應了現在作戰實驗研究的幾大熱點:方案規劃、態勢可視化和數據分析。電子對抗作戰行動方案是指電子對抗部隊司令部根據上級首長決心和本機部隊任務擬制的關于電子對抗作戰進程和戰法的設想[2]。在進行電子對抗作戰仿真實驗時,對作戰行動方案的規劃是基礎。尋找可靠的方法,深入分析和排除電子對抗作戰行動方案中存在的沖突,可有效提高實驗效率和數據質量,對電子對抗作戰仿真實驗具有重要意義。

2 電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測概念

目前還沒有相關文獻對作戰行動沖突檢驗下過定義,但其與文獻[3]中所提的作戰計劃校驗非常相似,文獻[3]對作戰計劃校驗的定義是:為消除作戰計劃中存在的不符合軍事規則的因素而進行的活動。鑒于此,本文認為,電子對抗作戰行動方案沖突檢測,是為消除作戰行動中存在的不兼容或不匹配因素而進行的活動。時域沖突檢測只是其中一項,除此之外,還包括空域沖突檢測、頻率沖突檢測和能域沖突檢測。由此可得出如下定義:電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測,是指為消除作戰行動中直接或間接因為時間的影響,造成的作戰行動之間的不兼容或不匹配而進行的活動。

3 電子對抗作戰行動方案時域沖突類型

1) A-A沖突

行動(action)-行動(action)沖突簡稱A-A沖突,是指作戰過程中行動與行動之間由于違背了本應存在的時間上或邏輯上的順序而引發的沖突。電子對抗作戰行動之間的時序關系有七種,分別是Meets、Before、Overlaps、Starts、During、Finishes、Equals,其示意圖如圖1所示。

圖1 電子對抗作戰行動時序關系示意圖

電子對抗作戰行動之間的邏輯關系分為組成關系和非組成關系,其中非組成關系可細分為共同效果關系、效果依賴關系和資源依賴關系。通過幾個具體行動進行表述: 1) 組成關系:對預警機對抗行動與對預警機數據鏈干擾行動; 2) 共同效果關系:A、B裝備共同遂行對機載預警機雷達干擾的行動; 3) 效果依賴關系:A裝備干擾行動依賴B裝備偵察行動分析參數; 4) 資源依賴關系:A、B兩種行動均包含相同實體。

2) A-C沖突

行動(action)-指揮(Command)沖突簡稱A-C沖突,是指作戰過程中由于指揮關系錯亂而引發的沖突。指揮關系在作戰中是十分重要的關系,只有明確部隊之間的指揮關系,才能夠保證作戰命令的順利傳達、戰場情報的及時上報以及戰果戰損的準確統計。一般來說,指揮關系錯亂包括三類情況:下級指揮上級、平級指揮平級、無隸屬關系之間相互指揮。

3) A-O沖突

行動(action)-目標(Object)沖突簡稱A-O沖突,是指作戰過程中由于作戰行動與作戰目標之間映射不全面而引發的沖突。作戰過程中,行動與目標之間應該是完全對應的,即每個行動都應該有其明確的作戰目標,每個作戰目標也都應該有其相應的作戰行動。當然,這種對應關系并非唯一,一種作戰行動可能打擊多個目標,一個作戰目標也可能對應多種作戰行動。因此,AO沖突主要分為兩類:由于作戰行動丟失作戰目標引發的沖突和由于作戰目標缺乏作戰行動引發的沖突。

4) A-R沖突

行動(action)-資源(Resource)沖突簡稱A-R沖突,是指作戰過程中由于資源分配不均或不當而引發的沖突。AR沖突通常分為兩種:重用性資源沖突和消耗性資源沖突。重用性資源主要包括各類平臺、系統、裝備等實體,其特點是可直接用于遂行作戰行動,且能夠遂行多種任務。消耗性資源主要包括油料、燃料等能源,其特點是使用后不可恢復,不具備獨立遂行任何作戰行動的能力,必須作用于其他武器裝備才能發揮作戰效能。

基于上述兩種資源,AR沖突也可分為兩大類:重用性資源沖突和消耗性資源沖突。重用性資源沖突主要考慮同一資源,是否存在同時或在該資源還未恢復使用能力之前,被兩個或兩個以上作戰行動調用的問題;消耗性資源沖突主要考慮是否存在消耗性資源已經消耗完畢,而依賴此消耗性資源的作戰行動仍在繼續的問題。

5) A-S沖突

行動(action)-兵力(Strength)沖突簡稱A-S沖突,是指作戰過程中由于兵力配置不均或類型不當而引發的沖突。AS沖突通常分為二類:兵力配置不均引發的沖突和兵種類型不當引發的沖突。兵力配置不均引發的沖突主要包含兩類: 1) 未給作戰行動配備作戰兵力,即無兵力配置; 2) 已配備作戰兵力,但存在兵力過少,不足以完成作戰任務,或兵力過多,造成資源浪費的現象。兵種類型不當引發的沖突主要包含三類: 1) 為作戰行動配備了錯誤的作戰兵力,導致行動無法進行; 2) 為作戰行動配備了不需要的作戰兵力; 3) 為提供足夠類型的作戰兵力給相應的作戰行動。

4 電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測方法

4.1 電子對抗作戰行動方案時域檢測流程

電子對抗作戰行動方案的檢測包括以下四個方面的主要工作: 1) 構建規則庫。規則庫也叫知識庫,主要用來存放軍事人員提供的軍事規則,它是方案檢測的基礎和前提。規則庫構建的完整程度,直接影響方案檢測的細致程度。在電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測中,應當輸入的軍事規則有五類,分別是A-A檢測規則、A-C檢測規則、A-O檢測規則、A-R檢測規則和A-S檢測規則。 2) 方案檢測與沖突判斷。方案檢測與沖突判斷過程實際上就是基于規則庫的知識推理過程,類似于人工智能專家系統中的推理機。該模塊利用用戶構建的規則庫,通過確定性或不確定性推理的方法,得出是否沖突的判斷結果,供用戶參考。 3) 用戶對方案的實時修改。當沖突被檢測出來以后,用戶應當及時作出修改,從而使方案處于不斷更新的狀態,逐漸減少存在的沖突。 4) 檢測報告生成。作戰問題本身是復雜的,但還是有許多規律可循。一個方案檢測出來的問題,很有可能在其他方案中也同時存在。檢測報告記錄下的各類沖突問題及修改方法,一方面可用于系統教學,提高用戶修改方案的效率,另一方面可經過分析,進一步更新規則庫,完善檢測系統。

圖2 電子對抗作戰仿真實驗方案時域沖突檢測流程圖

4.2 電子對抗作戰行動方案時域檢測規則

方案的檢測規則是方案檢測的依據,按照面向的對象不同可分為三類: 1) 面向軍事指揮員的軍事規則,特點是符合軍事用語習慣,易于從定性的角度理解; 2) 面向研究人員的邏輯規則,特點是具有一定的抽象性,但邏輯嚴密,利于分析和與數據庫對接; 3) 面向軟件系統的程序規則,特點是具有高度的抽象性和嚴密性,非專業的技術人員難以理解,是直接用于實現檢測功能的規則形式。三種類型的規則雖然在形式上有所不同,但只是面向的對象不同,對規則的表述本質上是一致的。下面就以一個具體的例子,比較三種規則在形式上的不同。

· 規則實例:關于何種情況下可判斷通信對抗干擾行動達到預期目標的問題。

· 實例分析:根據文獻[4]的相關知識,判斷電子對抗干擾行動是否達到預期目標,可以通過四個條件來進行判斷: 1) 頻率對準; 2) 時間對上; 3) 方向正確; 4) 功率超過。如果干擾信號滿足上述條件,就可以認為干擾有效。至此,可寫出三類檢測規則的表述形式:

1) 軍事規則:如果電子對抗干擾行動中的干擾信號與信號相比,滿足頻率對準、時間對上、方向正確和功率超過這四個條件,則可判斷此次干擾行動有效。

2) 邏輯規則:對知識的邏輯表述方法很多,比較常見的有謂詞邏輯法、語義網絡法和框架表達法等[5],這里以謂詞邏輯法為代表進行舉例。對于上一個問題,謂詞邏輯法表述如下:

3) 程序規則:編程語言有很多種,這里使用使用廣泛的C++語言進行規則表述[6]。示例如下:

int JamEffective()//判斷干擾效果的函數,返回1表示干擾有效,返回0表示干擾無效//

{int m_FreSame= FreSame(x,y);

int m_TimeSame= TimeSame(x,y);

int m_DirRight= DirRight(x,y);

int m_PowPass= PowPass(x,y);

// FreSame(x,y)、TimeSame(x,y)、DirRight(x,y)、PowPass(x,y)表示四個條件的符合情況,符合返回1,反之返回0//

if((m_FreSame‖ m_TimeSame‖ m_DirRight‖ m_PowPass)!=0)

return 1;

else

return 0;}

4.3 電子對抗作戰行動方案時域檢測報告

電子對抗作戰行動方案的時域檢測中,過程數據非常多,用戶沒有必要將精力放在這方面,而應該重點關注檢測結果。而今基于編程語言自動生成word文檔的技術已經被廣泛使用,將方案檢測的結果通過word文檔形式導出,可以方便用戶掌握方案存在的沖突,同時也為方案的修改提供了依據。目前較為通用的word文檔自動生成技術有以下三個重要步驟[7]:搭建應用平臺、制作文檔模板和實現文檔操作。如圖3所示。

圖3 word文檔自動生成原理圖

· 搭建應用平臺:在編程環境中建立一個具有文字、圖片、表格的界面。

· 制作文檔模板:文檔模板的引入有效避免了同類信息的反復輸入和格式修改,方法也非常簡單,只需新建空白的word文檔,將檢測報告中通用的文字和格式調整好后,另存為.dot格式,供程序調用即可。

· 實現文檔操作:不同的編程語言實現的方法有所不同,以VC++為例,通過COM技術調用word自動化服務器中的OLE自動化對象(_Application、_Document、Ranged等),來完成基本的文檔操作,包括插入文字、圖表等。

考慮到電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測的特點,設計文檔模板如下,深色部分的內容只是描述性文字,實際內容由檢測系統自動生成:

圖4 電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測報告模板

5 掩護航空兵突防編隊出航的電子對抗作戰行動方案時域沖突檢測實例

5.1 實例背景及作戰過程描述

為對敵方重要目標實施有效打擊,聯指命令我電子對抗部隊支援航空兵編隊突防。航空兵編隊突防一般劃分為掩護出航階段、抗敵空中攔截階段和抗敵地空攔截階段,其主要作戰階段及節點劃分如圖5所示。

圖5 航空兵編隊突防過程示意圖

假設航空兵攻擊目標為T島,突防過程中,典型的電子對抗兵力配置及主要作戰行動情況如下。

電子對抗作戰行動過程描述如下:雷達對抗無人機群和反輻射無人機群提前發射,突防進入攻擊區域,在突防編隊即將進入預警探測范圍之前,反輻射無人機群對近岸島嶼的警戒雷達實施攻擊,由雷達對抗無人機群對沒有被反輻射摧毀的警戒雷達實施雷達對抗偵察和雷達干擾,遠距離支援干擾群對T島上嚴重威脅航路安全的警戒雷達實施重點壓制干擾。與此同時,前伸部署的預警機干擾群對機載預警雷達、短波/超短波通信進行干擾壓制。突防編隊應該充分利用電子對抗作戰行動撕開的敵防空預警雷達網威力范圍缺口進行突防,以最大限度降低敵防空預警時間。

圖6 掩護航空兵出航中典型的電子對抗兵力配置及主要作戰行動

5.2 規則集的引入

為簡化敘述過程,本文只討論A-A沖突中的時序沖突,故引入規則集A-A及自動沖突消除規則集A-A-Remove。由于規則集本身考慮的是軍事應用原則性問題,部分電子對抗作戰行動沖突無法覆蓋,故不能直接進行時序沖突判斷,需要人工輸入各行動之間的時序關系。根據5.1中對電子對抗作戰行動過程的描述,可將各行動的時序關系梳理后表示如圖7。

圖7 掩護航空兵出航電子對抗作戰行動時序關系

5.3 時域沖突檢測結果

將制定好的一個作戰方案輸入檢測系統中,檢測過程如圖8所示。

圖8 電子對抗作戰行動方案時域檢測過程

經檢測,存在時域A-A沖突情況如表1所示。

表1 A-A沖突檢測結果列表

根據檢測結果,對電子對抗作戰行動方案進行分析,發現是由于反輻射無人機出航時間有誤,按照作戰規則,反輻射無人機應在航空兵出航前對目標近岸島嶼的警戒雷達實施攻擊,而實際方案中該行動卻被安排在了行動③后面,故出現此沖突。

6 結語

在時域范疇內對電子對抗作戰行動方案進行檢測,能夠在方案進入推演前,有效排除存在的問題和沖突,提高方案的有效性。本文就這一問題提出了電子對抗作戰行動方案時域沖突的基本類型及檢測方法,并結合實例進行了分析,驗證了方法的有效性。接下來,還應該進一步豐富時域沖突檢測類型及規則集,并將其擴展到空域、頻域及能域沖突檢測上去,達到全方位檢測電子對抗作戰行動方案的目的。

[1] 胡曉峰,楊鏡宇,司光亞,等.戰爭復雜系統仿真分析與實驗[M].北京:國防工業出版社,2008.

[2] 陳懷進.基于Bayesian網絡的電子對抗作戰行動方案有效性評估與優化方法研究[D].合肥:電子工程學院,2014.

[3] 胡欣.基于本體的聯合作戰計劃表示與校驗研究[D].長沙:國防科學技術大學研究生院,2011.

[4] 邵國培,曹志耀,何俊,等.電子對抗作戰效能分析[M].北京:解放軍出版社,1998.

[5] 陳惠萍,趙躍華,錢旭,等.人工智能教程[M].北京:電子工業出版社,2011.

[6] 鄭莉,董淵,張瑞豐.C++語言程序設計[M].北京:清華大學出版社,2003.

[7] 熊瑜容,柴毅,王淑娟,等.基于VC++的Word文檔自動生成技術[J].計算機科學,2010,18(1):52-54.

[8] 劉希亮,陳桂明.一種自適應沖突證據檢驗與合成方法[J].控制與決策,2014,29(5):929-931.

[9] 曹志朋,胡曉峰,曹占廣,等.兵棋推演聯合作戰計劃路徑沖突校驗算法研究[J].計算機仿真,2013,30(3):1-4.

[10] 曹志朋,胡曉峰,曹占廣,等.兵棋系統聯合火力打擊計劃沖突校驗算法[J].火力與指揮控制,2014,39(1):106-110.

Study on Conflict Detection of Time Domain Method in Electronic Countermeasures Operation Scheme

WAN Yichun DU Zehai

(Electronic Engineering Institute of PLA, Hefei 230037)

After the introduction of the concept of conflict of time domain method in electronic countermeasures operation scheme, the article proposes five types of electronic countermeasures operation scheme, then it presents three kinds of basic methods and rules described in the form of conflict detection and conflict detection in the template of the report form, and finally to the electronic countermeasure combat action plan. Air sea is taken as an example to verify the effectiveness of the temporal conflict detection method.

electronic countermeasures, operation scheme, time domain, conflict detection

2015年4月11日,

2015年5月26日

萬宜春,男,碩士研究生,研究方向:電子對抗作戰模擬與作戰實驗。杜澤海,男,碩士研究生,研究方向:通信對抗系統與運用工程。

TN97

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.10.035