網電一體戰行動計劃動態推演方法研究

賈曉磊 賀筱媛 曹占廣

1.國防大學信息作戰與指揮訓練教研部北京100091

網電一體戰作為一種新型作戰理論,是未來網電空間作戰的基本樣式,強調通過網絡戰與電子戰手段一體運用獲取網電空間主導權[1],具有快速性、精確性、時變性、并發性和不確定性等特點,這些特點決定了網電一體戰行動無法完全依照某一既定計劃展開,要求其行動計劃具有極高時效性和一定的動態適應能力,并結合態勢發展即時調整,使制定行動計劃更加困難.

計劃推演是籌劃作戰行動、評估作戰效果、驗證作戰方案的重要方法,是輔助計劃制定的重要手段.傳統的計劃推演一般基于歷史數據對既定計劃內容進行驗證和完善,推演結果與實際情況始終存在較大差距.新興的分布式推演和在線推演方法有了一定提高,但仍有其局限性.分布式推演提高了過程的操作性和人機交互能力,但仍缺乏對動態變化的分析預測能力[2].在線推演可連續提供推演結果并在一定時間內作出支持、優化,但不具備動態自適應能力[3].因此,需要著眼應對網電一體戰行動特點研究新的推演方法.

動態數據驅動概念的提出,為解決網電一體戰行動計劃實時仿真推演提供了新的思路.本文借鑒動態數據驅動思想,提出基于實時態勢信息的動態推演方法,為將網電一體戰行動計劃仿真推演應用于實時輔助決策提供參考和借鑒.

1 動態數據驅動基本理論

動態數據驅動應用系統(Dynamic Data Driven Application Systems,DDDAS),概念最早提出是為了解決氣象以及火災預測不準確的問題[4].在現實環境中,模型參數和運行條件并不是一成不變的,依靠靜態數據進行仿真,產生的預測結果總是存在誤差,因此,為了提高計算效率和仿真分析的精確度,逐漸形成了DDDAS概念,并不斷發展成熟.美國自然科學基金會(National Science Foundation,NSF)在2000年明確了相關概念.NSF對DDDAS給出的定義是“一種新的協作應用和測量系統模式的研究,在這種模式下,仿真運行能夠接受并動態響應注入到應用中的新數據.同時,相反地,這些應用系統也具有動態控制測量過程的能力”[5].

DDDAS系統原理如圖1所示,在仿真過程中,通過加入實驗得出的最新數據,從而對仿真研究的復雜系統進行更好的預測.

圖1 DDDAS系統的原理圖

它不同于傳統的將仿真與實驗串行化順序執行的模式,而是在仿真過程中,不斷接入動態更新數據,產生時效性更強的仿真結果,提高了仿真精度；不斷補充信息,適應計算需求變化,充實完善應用模型,縮短仿真運行時間；將仿真結果及時地反饋給實際系統,調整系統結構或配置,控制系統運行,并指導數據測量的進行；仿真與試驗更加有機和高效地結合起來,大大拓寬了仿真的應用領域.

2 基于動態數據驅動的網電一體戰行動計劃推演方法框架

網電一體戰的特點決定了依靠已知靜態數據進行推演時結果誤差過大、操作性較差,更新數據后須重新推演,周期過長.為解決這一問題,應當在推演過程中就不斷導入作戰發展的最新數據,提高推演精度和效率.而網電一體戰的順利實施,要求以較高的網電空間情報偵察和態勢感知能力為基礎,使獲取動態數據成為可能,為研究基于實時數據的新的推演方法提供了條件.

通過借鑒DDDAS的設計理念,將網電一體戰行動中實時態勢信息和指揮決策指令作為數據來源,驅動推演過程的數據更新,借助既定預案快速生成行動計劃,形成包括計劃生成、數據更新、動態推演和快速評估的循環迭代推演流程.

通過多輪推演達到以下目的：一是檢驗預案對新情況的適應能力,使計劃內容設置更加合理、靈活、多樣；二是推演當前態勢的可能演化方向,增設應對意外情況的處置方案,提高計劃的適應能力；三是對可行計劃進行快速評估和合理描述,探明行動特點、規律和效果,方便指揮員精確控制、按需選擇.最終,推演和評估結果實時反饋,輔助指揮員準確把握戰場形勢,實時快速處置決策,方法框架如圖2所示.

2.1 計劃動態生成

計劃動態生成,是指在網電一體戰作戰預案基礎上,結合實時動態數據快速擬制行動計劃,并生成可供推演使用的行動序列,包括計劃動態擬制和可推演的行動計劃生成兩部分.

1)計劃動態擬制.由于網電一體戰行動的復雜性和作戰空間的特殊性,行動實施需要依托大量的情報偵察、戰場預置和預案準備,針對具體作戰任務建立大量計劃模板、文本和圖表藍本.作戰過程中,根據實時態勢數據和決策指令,綜合使用網、電作戰方法手段,利用預案和模板靈活制定網電一體戰行動計劃.

圖2 推演方法框架圖

2)可推演的行動計劃生成.利用基于決策點和行動元的多分支計劃描述方法,對初步擬制的行動計劃進行分解和描述,將任意一個復雜的網電一體戰行動計劃分解為若干計劃分支,每個計劃分支解析為一系列行動元構成的行動序列,并進行相應標準化的形式化描述.然后以甘特圖為交互方式將行動序列與推演指令相映射[6?7],生成可供推演執行的網電一體戰行動計劃指令,供推演引擎使用,基本原理如圖3所示.

2.2 動態數據驅動

動態數據驅動,是將繁雜的戰場信息分別傳遞至相應的仿真實體和推演環境模型,實現參數的及時動態更新,驅動網電一體戰行動計劃推演與作戰實施平行展開,提高推演、分析的準確性和操作性.主要包括數據獲取、數據處理和數據同步等內容.

數據獲取主要從作戰進程的時間聯系和效果銜接兩方面考慮,借助情報偵察和態勢感知系統,實現與計劃相關的數據檢測和提取.數據處理是針對數據真實度、時效性等問題,通過分析、研判和評估,確定數據來源、影響、可信度和時效性,并分別標記、分類組合.數據同步是將處理好的數據分別同步至推演實體和環境模型中,更新相關參數,基本原理如圖4所示.

圖3 計劃動態生成過程示意圖

圖4 動態數據驅動機制

2.3 計劃動態推演

計劃動態推演,是指利用實時動態更新的推演數據,快速推演網電一體戰行動計劃,檢驗計劃內容設置是否合理,發現當前態勢發展的可能變化,人工即時設置應對措施,提高計劃的適應性和操作性.

傳統的計劃推演對時效性要求相對較低,通常采用靜態、串行推演方法,將計劃的不同分支分別組合為多個靜態方案,然后串行逐個進行推演,效率較低,而且無法干預推演過程.網電一體戰行動中決策時間極短、方案選擇極多、情況變化極快,要求必須盡可能壓縮推演周期,及時處置引入動態數據導致的突發情況,不斷進行干預調整.

可以采用多分支并行推演方法,在推演過程中,通過驅動引擎調用行動元指令,按預設條件依次觸發,在決策點位置復制仿真線程,進行多線程并行推演.采用人在回路的混合主導控制模式,通過監控決策點狀態,基于階段性作戰意圖辨識,自動或人工方式確定可行的行動計劃分支,并通過人工剪枝的方式去除不可行計劃分支[8].同時,針對突發情況由人工進行分支即時設置,使系統自動與人工調整相相合,以自動處理提高決策效率,以人的主觀決斷應對網電作戰的不確定,實現推演動態干預.

2.4 計劃動態評估

計劃動態評估,是指通過動態分析推演過程,對最終得到的網電一體戰行動計劃進行評估和描述.

經過推演得出的網電一體戰行動計劃,是具有較高適應性的多分支行動計劃.由于網電一體戰行動的復雜性和手段的多樣性,與傳統作戰計劃相比,計劃分支規模更加巨大、內容更加精細,很多不同分支觸發條件、作用效果類似,經過不同組合方式最終形成多個可行方案,各有優劣,需要進行精確評估分析和特點差異性描述,以供指揮員根據個人偏好和作戰需要選擇決策.

主要內容包括：

1)建立動態評估指標.在推演前的準備過程中,借鑒體系效果評估理念,以物理網、信息網和指控網三層子網的節點構成的鏈路為目標,針對網電一體戰的每一行動關注的特定技術指標和效果,分別確定相應評估指標,建立多層評估指標網,不斷積累形成指標庫.在推演中,根據網電一體戰行動計劃涵蓋的具體行動,抽取相應評估指標,經過絳維或聚類,將多個層次的多個指標聚合成少量的指標,組成臨時動態指標集合.

2)推演數據采集.采集每次推演的所有數據,抽取推演網電一體戰行動計劃導致的作戰體系狀態參數變化,包括實體狀態、對抗裁決及環境信息變化等內容,經過必要清洗、轉換等處理,供評估使用.

3)計劃動態評估.結合每次推演抽取的推演數據,利用相應的動態指標集合,對網電一體戰行動計劃進行評估.通過不斷動態測量,以評估不同計劃優劣和區別特點,實現精確評估分析和特點差異性描述,供指揮員參考,基本原理如圖5所示.

圖5 計劃評估原理示意圖

3 結論

本文提出的網電一體戰行動計劃動態推演方法,主要從方法框架設計和實現思路方面進行探討.研究利用計劃推演活動支持實時指揮決策的應用方式,利用實時戰場態勢產生的動態數據驅動推演運行,提高網電一體戰行動計劃的時效性和應對情況變化的適應能力.其整體效能的實現依賴于動態數據感知處理、計劃快速動態推演、體系效能評估的技術發展和應用水平,希望隨著研究的不斷深入和對理論及技術的更多理解,不斷加以改進和完善.