艦載作戰系統信息傳輸能力評價指標研究＊

劉 亭 姜忠龍

（91404部隊 秦皇島 066001）

1 引言

隨著信息技術的發展，未來海上作戰不再是平臺之間的對抗，而是多平臺之間網絡體系對抗。與基于“平臺”為中心的艦艇編隊作戰相比，基于“網絡”為中心的艦艇編隊一體化作戰的主要優勢在于其實現了通信技術的數字化、戰場信息的實時化、指揮控制一體化和作戰系統網絡化，從而能夠在極其復雜的信息化戰場環境中，實現戰場信息實時或近實時的傳輸，以保證指揮決策及時、準確。

作為編隊協同作戰信息傳輸任務信息傳輸裝備，是實現多個平臺聯網，提高各作戰平臺快速反應能力、協同作戰能力的關鍵，是空天地一體化作戰的基礎。信息傳輸系統能否滿足作戰系統、指控系統、武器系統等上層用戶的需求，已經很難單獨用信息傳輸設備本身的誤碼率、丟包率等技術指標進行評價，需要用什么樣的指標體系評價系統的性能就成為亟待研究的問題，本文從作戰應用對信息傳輸能力需求出發，探討建立評價作戰系統信息傳輸能力指標體系。

2 艦艇作戰指揮對信息傳輸的需求

2.1 信息傳輸系統組成及任務使命

信息傳輸系統作為C4ISR系統的基本組成部分，在傳感器、指控系統和武器平臺之間實時傳輸戰術信息，是滿足作戰信息交換需求的必需手段。信息傳輸系統為了適應機動條件下作戰單元共享戰場態勢和實時指控的需要，采用標準化的消息格式、高效的組網協議、保密抗干擾的數字信道而構成的一種戰術信息系統。其主要包括各型數據鏈設備和衛星通信系統。

其主要任務使命為滿足海上作戰編隊的情報、航保、作戰等對數據傳輸要求，實現作戰編隊之間多平臺的組網，從而實現各種戰術數據實時的傳輸和交換，為編隊建立一致的戰場態勢、協同火力打擊、遠程警戒探測、多平臺協同作戰指揮等提供保障。

2.2 艦艇編隊作戰指揮對信息的需求分析

2.2.1 跨平臺協同火力打擊對信息需求分析

跨平臺協同火力打擊是本地作戰單元根據作戰編隊內部敵我態勢，利用其它作戰單元探測到目標數據，實施遠地作戰的功能，作戰單元直接控制本地武器，對敵實施攻擊，也可利用其它作戰單元對本地單元提供目標提示，使本地火控雷達能夠迅速捕獲跟蹤，并實時提供諸元解算，實施攻擊。本地作戰單元根據作戰需要也可以利用系統中的空中成員探測到的超視距目標實施超視距導彈攻擊。

從上面跨平臺協同火力打擊的需求來看，本地武器系統要實現利用外平臺數據實施打擊，需要外平臺提供的目標航跡（目標指示數據）能夠穩定、連續、準確可靠，這就需要信息傳輸設備在作戰使用環境下滿足以下需求：

· 外平臺傳輸過來的信息格式本地平臺能夠解析處理；

· 航跡（目標指示）數據更新率保持一定水平；

· 信息傳輸時延、目標精度能夠滿足本地武器系統打擊要求。

2.2.2 多平臺作戰指揮對信息的需求分析

作戰指揮是指揮者綜合利用能夠獲得作戰信息，通過運籌決策、組織計劃、協調控制，實現人與武器裝備的最優結合，從而形成整體作戰能力，以小的代價獲取大的勝利。作戰指揮過程通常由搜集信息、分析判斷情況、定下決心、制定計劃、下達指令、協調控制部隊行動等環節組成。從上面的定義及其工作過程不難發現，作戰指揮過程就是指揮主體與客體之間不斷交互信息，實現信息與能量、精神與物質轉換的過程。指揮主體與客體之間交互的信息，就是作戰指揮信息。作戰指揮信息流程如圖1所示。

圖1 作戰指揮的信息流程

從作戰指揮的定義及其工作過程可以看出作戰指揮的主體與客體之間交互的信息種類主要包括情報信息、態勢信息、作戰計劃、作戰命令等，多平臺之間作戰信息傳遞要滿足作戰指揮的時效性、準確性、連續性的作戰需求，這就需要信息傳輸設備在作戰使用環境下滿足以下需求：

· 各類作戰信息傳輸能夠到達指定的平臺；

· 作戰命令、作戰計劃、情報信息必須保證其正確性，其時效性保證在允許范圍之內；

· 態勢信息必須要保障其實時性，其正確性也必須要保障在允許范圍之內。

2.2.3 協同預警探測對信息的需求分析

在現代海戰中，單平臺預警探測系統受其探測距離、范圍及精度等條件的限制，不利于充分發揮該平臺戰斗性能，難以有效地對付強干擾、隱身突防、反輻射導彈、低空突防的四大威脅。作戰系統通過高速信息傳輸設備將各個參戰平臺的預警探測系統組成網絡，形成一個戰區分布式協同預警體系，各個平臺的預警探測系統根據作戰任務的重點區域實施預警探測，通過高速寬帶信息傳輸設備將網內作戰單元數據共享，構成統一的戰術圖像態勢，實現整個作戰區域的預警探測。

要滿足協同預警探測形成統一的戰術圖像態勢的要求，信息傳輸設備要滿足如下要求：

· 數據更新速度要滿足指控系統數據融合處理的需求；

· 數據傳輸精度誤差要滿足武器系統命中或發射需求；

· 數據傳輸時延滿足指控系統數據融合處理的需求。

3 作戰系統信息傳輸能力評價指標

3.1 作戰系統信息傳輸能力評價指標框架

信息傳輸系統能否滿足作戰系統指控、武器系統等上層用戶的需求，已經很難單用信息傳輸設備本身的誤碼率、丟包率等技術指標進行評價，需要研究從用戶角度提出相應的技術指標體系，對其滿足作戰系統需求的能力進行評價。

根據上面的分析，用戶對信息傳輸系統的需求主要集中在信息的可達性和可用性兩個方面。信息的可達性是信息能夠實現用戶到用戶傳遞，這里的用戶指的是信息使用者（指控或武器系統）。信息的可用性指送達信息要滿足用戶的使用要求。

信息的可達性主要通過測試指控系統、武器系統與信息傳輸系統之間以及跨平臺指控系統、武器系統之間的連通性和跨平臺的信息丟失率來進行評價。系統連通性表征單平臺用戶之間、用戶與信息傳輸系統之間的連通性和跨平臺用戶之間的連通性。系統的連通性的試驗主要通過測試用戶之間、用戶與信息傳輸系統之間、跨平臺用戶之間對協議的執行情況，系統的連通性主要通過靜態試驗或者內場試驗完成。跨平臺的信息丟失率測試信息傳輸系統跨平臺信息傳輸性能。

信息的可用性指信息到達指定的平臺（或系統）后要滿足該系統上層用戶需求，主要用信息更新率、信息傳輸時延、信息正確率、跨平臺的目指精度等指標對信息的可用性進行評價，用這些技術指標測試信息傳輸系統信息傳輸時效性、可靠性、正確性等性能。

根據上述討論建立表征作戰系統信息傳輸能力的指標體系如下：整個的體系框圖如圖2所示。

圖2 體系框圖

3.2 各個評價指標含義

3.2.1 系統連通性

該指標用于測試與信息傳輸系統交聯的各指控系統、武器系統與信息傳輸系統的聯通性，主要檢驗的項目包括交互信息協議的遵循情況、系統信息傳遞正確性、控制協議的可執行性等。該項指標主要保障本平臺系統內部之間信息能夠準確、及時傳遞和控制命令正確執行。

3.2.2 信息丟失率

該項指標用于測試各類指控、武器系統發送和接收的信息能否實現多平臺之間的傳遞。由于指控和武器系統對不同類型的信息連續性要求各不相同，即對信息的丟失率要求不一樣。例如對于態勢類信息對信息的連續性要求不高，目標指示類信息對信息的連續性要求就很高，命令類信息就不允許丟失。該項指標主要保障指控和武器系統的信息能夠跨平臺傳遞且信息的連續性滿足指控和武器系統的要求。

某類信息丟失率計算方法如下：

pl為該類信息的丟失率，Nl為試驗統計時間內信息的丟失數量，Ns為試驗統計時間內信息的發送數量。

3.2.3 信息時延

該項指標用于測試跨平臺信息傳遞所需時間，指的是用戶（指控系統）到用戶（指控系統）的時延，主要檢驗態勢信息、命令信息、文電等信息實時性是否滿足用戶（指控系統、武器系統）的要求。

某類信息傳輸時延的計算方法如下：

Ti為該類信息的平均傳輸時延，tn為第n條信息的傳輸時延，tr為第n條信息指控接收時刻，ts為第n條信息指控發送時刻，m為試驗統計時間內傳輸的該類總信息條數。

3.2.4 信息正確率

該項指標用于測試跨平臺信息傳遞的正確性。作戰使用中不同用途信息對信息正確性的要求各不相同，例如態勢類信息對信息的正確率要求要比目標指示類、文電類低，有的信息不允許錯誤，必須要進行嚴格的校驗，一旦錯誤就要丟棄重傳，例如作戰命令。本指標主要用于測試不同種類信息跨平臺傳遞的正確率是否滿足用戶的作戰需求。

某類信息信息正確率計算方法如下：

Pm為某類信息正確率，Ne為接收到某類錯誤的信息數，Nr接收到某類信息數量。

3.2.5 信息更新率

該項指標主要用于測試跨平臺信息傳遞速度是否滿足武器系統武器發射、指控系統作戰指揮的需求。信息傳輸系統裝備類型很多，不同裝備的性能各不相同，有的信息傳輸速率快，信息更新率就高，有的信息傳輸速率低，信息更新率就低，通過該項指標的測試把各個信息傳輸設備的信息更新率測試出來，為用戶（指控系統、武器系統）在信息傳遞時能夠根據信息需求選擇不同的信息傳輸設備進行傳遞提供參考。本指標主要用于測試信息跨平臺傳遞的實時性。

某類信息的更新率的計算方法如下：

F為某信息的更新率，m為在試驗統計期間共收到該類信息的條數，tm為第m條信息收到的時刻，t1為第1條信息收到的時刻。

3.2.6 目標傳輸精度

該項指標主要用于測試目標類信息跨平臺傳輸后的精度是否滿足作戰需求。接收到跨平臺目標信息后，目標航跡信息的位置參數（方位、距離、或經度、緯度）和運動參數（航速、航向）與發送式目標的位置及運動參數真值之間的誤差統計的均方根（二階原點矩的平方根）。

其計算方法如下［1］：

接收態勢中，t時刻目標Tfy（t）（y＝1，2，…，Y）與相應發送目標Trj（t），（j＝1，2，…，N）之間的經度、緯度和高度誤差分別為Elon（t，y）、Elat（t，y）和Ealt（t，y），y是接收態勢目標的數目。lonf（t）、latf（t）和altf（t）是接收目標Tfy（t）在該時刻的經度、緯度和高度值，lonr（t）、latr（t）和altr（t）是發送目標Trj（t）在t時刻的經度、緯度和高度值。接收航跡Tfy（t）在［tb，te］時間段內共有n個輸出，定義統計量

接收航跡Tfy（t）與發送目標Trj（t）經度、緯度和高度的誤差均值為

則接收航跡Tfy（t）經度、緯度和高度的均方差為

4 結語

本文通過分析作戰指揮對信息傳輸系統的需求，根據需求提出了表征上層應用系統需求的技術指標，并敘述了各個技術指標測試意義及計算方法，構建了表征作戰系統信息傳輸能力的指標框架，為作戰系統研制總要求制定提供參考意義。

［1］何友，修建娟，張晶煒，等.雷達數據處理及應用［M］.北京：國防工業出版社，1994.

［2］朱林，張曉囡，等.網絡中心戰作戰理念與信息融合技術［J］.中國工程科學，2007，3：69－73.

［3］王啟國.網絡中心戰實施構架與戰術數據鏈［J］.艦船科學技術，2008（11）：8－10.

［4］劉重陽.國外艦載通信情報偵察系統的作用及發展［J］.通信對抗，2014，3：10－14.

［5］李劉，記凱，等.大型艦艇編隊通信指揮效能評估［J］.哈爾濱理工大學學報，2011，6：63－67.

［6］彭鋒，周學軍.海軍通信需求分析理論研究［J］.船電技術，2012，1：57－59.

［7］高輔剛，史紅權.艦載作戰系統信息傳輸體系［J］.火力指揮控制，2007，10：121－124.

［8］何友，修建娟，張晶煒，等.雷達數據處理及應用［M］.北京：國防工業出版社，1994.