通信系統(tǒng)受干擾條件下合成部隊(duì)作戰(zhàn)指揮能力評(píng)估

魏 元，賈仁耀，翟 翔

(電子工程學(xué)院，合肥 230037)

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通信系統(tǒng)受干擾條件下合成部隊(duì)作戰(zhàn)指揮能力評(píng)估

魏 元，賈仁耀，翟 翔

(電子工程學(xué)院，合肥 230037)

對(duì)通信受干擾條件下部隊(duì)作戰(zhàn)指揮能力進(jìn)行分析、評(píng)估，將作戰(zhàn)指揮能力劃分為情報(bào)能力、決策能力、組織能力和控制能力，分析通信干擾威脅下作戰(zhàn)指揮的薄弱環(huán)節(jié)，最后運(yùn)用“聯(lián)合指數(shù)法”建立作戰(zhàn)指揮能力的聚合模型。

通信干擾；作戰(zhàn)指揮；能力評(píng)估

0 引 言

指揮信息系統(tǒng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的“神經(jīng)中樞”，而其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是通信。受敵通信干擾時(shí)，通信系統(tǒng)效能下降，導(dǎo)致情報(bào)、決策、組織和控制等一系列作戰(zhàn)指揮活動(dòng)的有效、及時(shí)程度下降，作戰(zhàn)指揮能力受到嚴(yán)重影響。

通信受干擾條件下，對(duì)部隊(duì)作戰(zhàn)指揮能力的評(píng)估可分為2個(gè)層次進(jìn)行:第一是在受干擾條件下，對(duì)通信系統(tǒng)的可靠性、有效性進(jìn)行評(píng)估；第二是在指揮通信受干擾時(shí)，對(duì)我作戰(zhàn)指揮能力下降程度進(jìn)行分析。本文在當(dāng)前通信系統(tǒng)作戰(zhàn)效能研究的基礎(chǔ)上，對(duì)作戰(zhàn)指揮能力進(jìn)行分析研究。

1 合成部隊(duì)作戰(zhàn)指揮能力評(píng)估指標(biāo)

作戰(zhàn)指揮能力的評(píng)估指標(biāo)體系，按作戰(zhàn)指揮活動(dòng)中各個(gè)環(huán)節(jié)職能的不同劃分為情報(bào)能力、決策能力、組織能力和控制能力4項(xiàng)。指揮通信系統(tǒng)受干擾時(shí)，情報(bào)、控制能力被削弱是敵通信干擾的直接影響，指揮機(jī)構(gòu)、指揮員所受影響是間接的[1]。

情報(bào)通信受阻，影響的是情報(bào)活動(dòng)的及時(shí)程度和全面程度，導(dǎo)致情報(bào)能力被削弱。指揮通信受阻，影響到的是指令下達(dá)的及時(shí)程度和可行性，導(dǎo)致控制能力被削弱。情報(bào)、控制都是作戰(zhàn)指揮能力的重要行動(dòng)環(huán)節(jié)，其能力受到削弱必將導(dǎo)致作戰(zhàn)指揮能力的下降[2]。

2 對(duì)情報(bào)能力的評(píng)估分析

情報(bào)活動(dòng)指的是指揮所收集與處理情報(bào)信息的活動(dòng)，是決策活動(dòng)的基礎(chǔ)。對(duì)情報(bào)能力的評(píng)估可以從情報(bào)的及時(shí)程度和全面程度兩方面進(jìn)行[3-4]。

情報(bào)活動(dòng)的延時(shí)包括獲取延時(shí)、傳輸延時(shí)、處理延時(shí)三部分。情報(bào)活動(dòng)的組織實(shí)施過程中，情報(bào)源獲取和處理情報(bào)的速度、情報(bào)通信的誤碼率共同決定了指揮員獲取戰(zhàn)場情報(bào)的及時(shí)程度，即情報(bào)的及時(shí)程度TQB。隨著干擾信號(hào)強(qiáng)度增大，情報(bào)通信誤碼率升高，數(shù)據(jù)的傳輸速率逐漸下降；誤碼率過高的情況下，通信鏈路被阻塞，情報(bào)信息需多次中轉(zhuǎn)傳輸至指揮所。2種情況都將導(dǎo)致情報(bào)傳輸延時(shí)增大，情報(bào)活動(dòng)的及時(shí)程度下降。指揮所從不同情報(bào)源獲取情報(bào)信息，各情報(bào)源使用的情報(bào)通信手段、受通信干擾的程度不同，延時(shí)也不相同，情報(bào)源i情報(bào)活動(dòng)的及時(shí)程度可表示為:

(1)

式中:τQB-i為第i個(gè)情報(bào)源的傳輸延時(shí)；τQBmin為情報(bào)傳輸延時(shí)的下限閾值，情報(bào)傳輸延時(shí)不超過該值時(shí)，情報(bào)價(jià)值最大，時(shí)效性不受延時(shí)影響；τQBmax為情報(bào)傳輸延時(shí)的上限閾值，情報(bào)傳輸時(shí)延超過該值時(shí)，情報(bào)將無法體現(xiàn)其價(jià)值，失去時(shí)效性。

圖1 情報(bào)通信平均延時(shí)對(duì)情報(bào)活動(dòng)及時(shí)程度的影響趨勢(shì)

部分情報(bào)受指揮員關(guān)注程度高，對(duì)戰(zhàn)場形勢(shì)的影響大，這部分情報(bào)對(duì)于指揮所的情報(bào)能力影響也大。因此，使用情報(bào)通信延時(shí)的加權(quán)均值以體現(xiàn)情報(bào)活動(dòng)的整體特征。設(shè)ωQB-i為反映情報(bào)源重要程度的權(quán)值，情報(bào)源提供的情報(bào)越受指揮員關(guān)注，對(duì)戰(zhàn)場局勢(shì)影響越大，ωQB-i值越大。對(duì)各情報(bào)通信的及時(shí)程度進(jìn)行加權(quán)平均得到合成部隊(duì)的情報(bào)活動(dòng)及時(shí)程度：

(2)

式中:0<ωQB-i<1,∑ωQB-i=1。

敵我雙方關(guān)注的焦點(diǎn)目標(biāo)也是敵通信干擾的重點(diǎn)，ωQB-i越大，τQB-i也就越大。前沿部署的偵察部隊(duì)、先頭部隊(duì)及主要作戰(zhàn)方向上的主力部隊(duì)通信系統(tǒng)受干擾時(shí)，對(duì)應(yīng)的ωQB-i·τQB-i項(xiàng)變化程度較大，導(dǎo)致獲取情報(bào)延時(shí)τQB的大幅增加，情報(bào)及時(shí)程度受較大影響。

情報(bào)全面程度RQB衡量的是指揮所獲取情報(bào)信息反映敵情我情、戰(zhàn)場態(tài)勢(shì)的全面程度，由各情報(bào)源所搜集情報(bào)的全面程度和情報(bào)傳遞的可靠性決定，表達(dá)式為：

(3)

式中:SQB為情報(bào)搜集的全面性;n為情報(bào)源數(shù)目;N(0≤N≤n)為通信被壓制的情報(bào)源數(shù)目。

通信干擾條件下，各條通信鏈路的誤碼率都會(huì)不同程度地增大，誤碼率超過門限值的通信鏈路被壓制。

成功傳遞情報(bào)是情報(bào)價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)的前提，當(dāng)所有情報(bào)通信暢通時(shí)，情報(bào)活動(dòng)的全面程度與各情報(bào)源情報(bào)搜集的全面程度相等。而隨著通信系統(tǒng)效能的下降，被壓制的情報(bào)源無法傳遞，情報(bào)的全面程度也相應(yīng)下降。若所有情報(bào)通信都被壓制，指揮所無法接收情報(bào)，則情報(bào)活動(dòng)就無全面程度可言了。

情報(bào)活動(dòng)的及時(shí)性、全面性衡量的是2個(gè)不同方面的屬性，兩者都是情報(bào)能力得以發(fā)揮的保證，因此，情報(bào)能力EQB表達(dá)式為：

EQB=TQB·RQB

(4)

3 對(duì)控制能力的分析評(píng)估

控制能力指的是指揮所對(duì)下屬部分隊(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)進(jìn)行控制的能力，控制能力的評(píng)估可從控制及時(shí)程度、控制可行性兩方面進(jìn)行。

控制的及時(shí)程度TKZ與指揮所處理情報(bào)、決策、下達(dá)指令等環(huán)節(jié)的效率有關(guān)。通信干擾條件下，指令下達(dá)過程受干擾影響最大。受干擾影響，指揮通信誤碼率增大，通信延時(shí)相應(yīng)增加，指令下達(dá)延時(shí)增加。設(shè)第i條指令的傳輸延時(shí)為τKZ-i，該指令的及時(shí)程度為:

TKZ-i=

(5)

式中:τKZmax,τKZmin為指令下達(dá)延時(shí)的上限閾值和下限閾值。

指揮通信延時(shí)對(duì)控制及時(shí)程度的影響趨勢(shì)如圖2所示。

圖2 指揮通信延時(shí)對(duì)控制活動(dòng)及時(shí)程度的影響趨勢(shì)

延時(shí)小于τKZmin則視為延時(shí)對(duì)控制的及時(shí)程度無影響;延時(shí)處于τKZmin、τKZmax之間時(shí)，τKZ越大，控制的及時(shí)程度越差；延時(shí)超過τKZmax時(shí)，下屬部分隊(duì)所接收的已成為過時(shí)的作戰(zhàn)指令，不具備戰(zhàn)場控制的作用，控制的及時(shí)程度最差。指令下達(dá)延時(shí)τKZ-i是受干擾條件下通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率受限的表現(xiàn)。設(shè)共傳輸指令m條，控制的及時(shí)程度即為:

(6)

控制的可行性QKZ由指令傳輸?shù)目煽啃院椭噶畋旧淼目尚行越M成，只有當(dāng)指令本身可行、指令傳輸手段也可靠時(shí)，控制的可行性才得以體現(xiàn)。每個(gè)部分隊(duì)使用的通信手段、所傳遞的指令內(nèi)容不盡相同，綜合考慮控制過程中指揮員發(fā)出的所有指令的可行性，有：

(7)

式中:rZL-i為第i條指令傳輸手段的可靠性，即指揮通信的可靠性，是通信系統(tǒng)誤碼率的函數(shù)；qZL-i為指令本身的可行性，即指揮員所作決策的正確性和指令的準(zhǔn)確性。

式(5)中通信系統(tǒng)的有效性下降，導(dǎo)致延時(shí)增加、控制及時(shí)程度下降；式(6)中，通信系統(tǒng)可靠性下降，導(dǎo)致控制可行性下降。在敵通信干擾力量的威脅下，通信裝備抗擾性較差或?qū)惩{度高的部分隊(duì)，其指揮通信受影響的程度也較深，rZL-i下降程度大。

控制活動(dòng)同時(shí)對(duì)指揮的及時(shí)性和有效性提出了較高要求，兩項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)滿足要求才能保證控制活動(dòng)的順利實(shí)施。因此，控制能力EKZ可表示為：

EKZ=TKZ·QKZ

(8)

4 合成部隊(duì)作戰(zhàn)指揮能力聚合模型

作戰(zhàn)指揮過程是情報(bào)、決策、組織、控制4種階段性活動(dòng)有序、周期性重復(fù)實(shí)施的過程，每一環(huán)節(jié)是其他后續(xù)各項(xiàng)活動(dòng)開展的基礎(chǔ)。沒有情報(bào)活動(dòng)，決策時(shí)就無據(jù)可依；沒有決策過程定下作戰(zhàn)決心，后續(xù)的組織工作和戰(zhàn)場控制就無從談起。因此，作戰(zhàn)指揮能力是情報(bào)、決策、組織、控制4種能力的有機(jī)結(jié)合，而不是簡單的線性疊加。傳統(tǒng)的線性加權(quán)平均方法不能將各項(xiàng)能力之間相互依存、緊密銜接的關(guān)系體現(xiàn)出來，本文采用“聯(lián)合指數(shù)法”對(duì)作戰(zhàn)指揮能力進(jìn)行聚合，將作戰(zhàn)指揮能力看作一個(gè)由不同能力指標(biāo)構(gòu)成的向量，向量的模值作為作戰(zhàn)指揮能力值。計(jì)算公式如下：

(9)

式中:EQB、EJC、EZZ、EKZ分別為情報(bào)能力、決策能力、組織能力和控制能力。

通信受干擾時(shí)，情報(bào)能力EQB和控制能力EKZ受影響程度較大，作戰(zhàn)指揮活動(dòng)中這2個(gè)環(huán)節(jié)受阻，部隊(duì)作戰(zhàn)指揮能力E也將下降。若情報(bào)活動(dòng)受阻，后續(xù)的一系列指揮活動(dòng)都建立在不完整的情報(bào)信息之上，效能必然會(huì)下降，但根據(jù)上級(jí)指示、前期偵察和預(yù)定決心，指揮員仍能起到指導(dǎo)部隊(duì)行動(dòng)的作用。而控制活動(dòng)受阻時(shí)，下級(jí)指揮員可根據(jù)上級(jí)的既定決心和作戰(zhàn)方案，結(jié)合已掌握的情報(bào)自行指揮部隊(duì)。戰(zhàn)前的決策結(jié)果仍能在一定程度上起到指導(dǎo)作用。

5 仿真分析

某合成師，其指揮所的情報(bào)來源主要包括：上級(jí)戰(zhàn)區(qū)聯(lián)指組織的敵情報(bào)知，友鄰部隊(duì)的情報(bào)支援，處于一線的偵察部隊(duì)，戰(zhàn)場預(yù)置的聲、光、電傳感器。根據(jù)各情報(bào)源提供信息的重要程度對(duì)4種情報(bào)源的權(quán)重賦值為0.2,0.15,0.3,0.35。使用0-1函數(shù)表示不同敵我態(tài)勢(shì)情況下，師指揮所與各情報(bào)源之間通信被壓制情況，0表示未受壓制，1表示受到壓制。師指揮所與各情報(bào)源之間的情報(bào)通信延遲見表1、表2，師指揮所共發(fā)送5條指令，發(fā)送指令時(shí)的指揮通信連通率、延遲見表3、表4。

表1 師指揮所情報(bào)通信被壓制情況

表2 師指揮所情報(bào)通信延遲

表3 師指揮所指揮通信連通率

表4 師指揮所指揮通信延遲

情報(bào)通信延時(shí)的上限閾值和下限閾值分別為0.2 s和5 s，指揮通信延時(shí)的上限閾值和下限閾值分別為1 s和5 s，情報(bào)搜集的全面程度和各指令的可靠程度都為1，則情報(bào)活動(dòng)的及時(shí)程度、全面程度和情報(bào)能力如圖3(a)所示;指揮活動(dòng)的及時(shí)程度、可靠程度、控制能力如圖3(b)所示;指揮活動(dòng)的情報(bào)能力、控制能力、綜合作戰(zhàn)指揮能力如圖3(c)所示。

圖3 不同敵我態(tài)勢(shì)情況下部隊(duì)情報(bào)能力、控制能力、指揮能力

隨著被壓制通信的數(shù)量升高、情報(bào)傳輸延時(shí)的增加，情報(bào)能力也在持續(xù)下降，而當(dāng)傳輸延時(shí)過于嚴(yán)重時(shí)，情報(bào)的及時(shí)程度變化就不再敏感了。當(dāng)某一部分隊(duì)受到強(qiáng)烈通信干擾以至于指揮通信連通度大幅下降，延時(shí)增加時(shí)，指揮所的控制能力也受到較嚴(yán)重影響。指揮所的整體作戰(zhàn)指揮能力受影響時(shí)變化敏感程度更低，原因在于作戰(zhàn)指揮能力是由眾多因素共同影響決定的，情報(bào)能力、控制能力所產(chǎn)生的影響只是一方面。

6 結(jié)束語

綜上可知：(1)指揮員關(guān)注的焦點(diǎn)通常也是敵通信干擾的重點(diǎn)，前沿部署的偵察部隊(duì)、先頭部隊(duì)及主要作戰(zhàn)方向上的主力部隊(duì)通信系統(tǒng)受干擾時(shí)，作戰(zhàn)指揮能力所受影響具體表現(xiàn)為關(guān)鍵情報(bào)信息獲取困難、熱點(diǎn)區(qū)域監(jiān)視失效，作戰(zhàn)部隊(duì)指令接收困難、戰(zhàn)場控制手段失效。對(duì)每個(gè)下屬單位的控制能力下降都會(huì)嚴(yán)重影響指揮所對(duì)部隊(duì)整體的控制能力。(2)與強(qiáng)敵作戰(zhàn)時(shí)，電磁環(huán)境復(fù)雜，通信干擾嚴(yán)重，距離較遠(yuǎn)的部隊(duì)易受影響，導(dǎo)致情報(bào)不暢、指令不通。對(duì)前出作戰(zhàn)梯隊(duì)或迂回穿插分隊(duì)的指揮員來說，需要具備過硬的綜合素質(zhì)，可以獨(dú)立指揮部隊(duì)在上級(jí)決心的基礎(chǔ)上自行指揮部隊(duì)，完成既定任務(wù)。

本文描述了通信受干擾條件下合成部隊(duì)指揮控制能力的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)其情報(bào)能力、控制能力2項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行闡述，為進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境下陸軍作戰(zhàn)能力的評(píng)估和分析奠定基礎(chǔ)。通信系統(tǒng)效能下降，其影響不僅限于本文研究的兩方面，指揮機(jī)構(gòu)運(yùn)行效率、指揮員的指揮意志、心理狀態(tài)等多方面所受影響都有待進(jìn)一步研究。

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Synthesis Operation Command Capability Evaluation of Troops UnderThe Condition of Jammed Communication System

WEI Yuan，JIA Ren-yao，ZHAI Xiang

(Electronic Engineering Institute,Hefei 230037,China)

This paper analyzes and evaluates the operation command capability of troops under the condition that the communication system are jammed,divides the operation command capability into intelligence ability,decision-making ability,organization ability and control ability,analyzes the weak link of operation command under the threat of communication jamming,finally uses the combination index method to establish the polymerization model of operational command capability.

communication jamming；operation command；capability evaluation

2015-03-15

TN914

A

CN32-1413(2015)04-0106-05

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.04.027