基于信息流的潛艇作戰系統作戰能力試驗方法研究

張儀楊國華李志偉

（91388部隊湛江524022）

基于信息流的潛艇作戰系統作戰能力試驗方法研究

張儀楊國華李志偉

（91388部隊湛江524022）

根據“全系統、全流程、全要素”的武器系統試驗總體要求，在潛艇作戰系統試驗中，應對各子系統/設備的功能、不同作戰流程與作戰要素條件下的作戰能力進行全面考核。從潛艇作戰系統的體系架構與作戰流程出發，分析系統作戰過程中的各種信息流，同時對作戰能力指標進行細化表述。據此，設計作戰系統作戰能力試驗項目，并研究了試驗方案和評定準則。

信息流；作戰系統；作戰能力；試驗方法

Class NumberE925.66

1 引言

隨著信息技術在軍事領域的廣泛運用，戰爭形態正由機械化向信息化轉變。特別是在水下戰場上，擁有信息優勢的一方可利用獲取的大量信息，使其裝備的各種武器系統的作戰效能大幅度提高［1］。現階段，新型潛艇一般配置了聲納、雷達、潛望鏡等各種探測設備，同時裝配了指揮控制與輔助決策系統，對環境與目標信息的獲取能力、信息融合與處理能力、指揮控制能力得到較大提升。

在潛艇作戰過程中，作戰系統使用到的各種外部與內部信息不僅種類多，而且信息量大。在傳統的作戰系統試驗方法中，主要根據規定的功能指標要求，按照系統功能流程與功能模塊劃分方式，對作戰系統作戰能力進行考核。采取基于信息流的試驗方法，其基本思路是：從作戰能力涵蓋的各種作戰使用方式和基本信息流程出發，以作戰信息流為主線，對作戰系統各分系統/設備功能、信息流程、作戰使用方式以及綜合作戰能力進行全面考核。

2 潛艇作戰系統信息流分析

在實際作戰過程中，潛艇作戰系統信息流是在一定的作戰環境、作戰態勢、作戰使用方式下，按照系統體系架構設計的作戰流程進行的。

2.1 作戰系統體系架構分析

2.1.1 系統組成

潛艇作戰系統中各分系統/設備按照作戰過程中的信息流程，可分為四類［2］：傳感器類設備、通信類設備、指揮控制類設備、攻防類武器。

1）傳感器類設備

傳感器類設備是指發揮傳感器獲取信息的功能，為作戰系統收集、獲取目標及戰場環境信息的設備，一般包括聲納、雷達、潛望鏡等。

2）通信類設備

通信類設備是指以通信鏈路為基礎，聯接其他武器裝備進行各種通信傳輸的設備。

3）指揮控制類設備

指揮控制類設備是指輔助作戰過程中的作戰指揮人員進行情報信息處理、輔助決策計算、指揮控制等功能的設備。指揮控制類設備是作戰系統的決策中心，輔助生成驅動整個作戰系統運作的指揮控制命令。

4）攻防類武器設備

攻防類武器是指直接對目標進行攻防任務的各種武器設備。攻擊類武器一般包括魚雷、導彈、水雷等；防御類武器一般包括干擾器、氣幕彈、聲誘餌等。

2.1.2 系統組成之間的關系

在作戰過程中，作戰系統各組成以各種信息流為紐帶，有機整合起來共同完成作戰任務。信息流在作戰系統中的傳遞關系如圖1所示。

圖1 中，傳感器類設備從目標獲取目標信息，從自然環境獲取環境信息，形成態勢流提供給指揮控制類設備和武器使用；除傳感器來源外，還有通過通信鏈路由其他作戰平臺提供的目標信息。狀態流是指指揮控制類設備獲取的傳感器類設備、通信類設備、配裝武器的狀態信息。指揮控制類設備獲取態勢流和狀態流后，根據作戰指揮人員決策指令，按照一定作戰指揮模型，生成指控指令，以指控流形式對傳感器、通信設備與武器進行集中指揮控制。攻防類武器在目標與環境信息支撐下，按照指控指令進行攻防任務。

2.2 作戰系統中的信息流分析

根據上述對作戰系統體系架構的分析，作戰系統各組成之間交互信息根據信息類型和功能作用的不同，可分為態勢流、狀態流和指控流三類。下面對這三類信息進行分析。

2.2.1 態勢流

態勢流是指通過各種傳感器設備感知或通信鏈路獲取的，與作戰自然環境、目標有關的戰場態勢信息流，態勢信息流的主要內容如表1所示。

表1 作戰系統態勢流信息

2.2.2 狀態流

狀態流是指作戰系統獲取的各子系統/設備自身狀態的信息。狀態流信息一般由各子系統/設備向指揮控制類設備上報，其主要內容如表2所示。

表2 作戰系統狀態流信息

2.2.3 指控流

指控流是指在獲取一定態勢流信息、狀態流信息的基礎上，根據指揮員決策指令和作戰輔助決策模型，由指揮控制類設備生成的指揮控制指令，其主要內容如表3所示。

3 基于信息流的作戰能力分析

3.1 潛艇作戰系統作戰能力構成

根據潛艇作戰系統的作戰使命任務，其作戰能力可劃分為對陸作戰能力、對海作戰能力、對潛作戰能力與作戰支援能力四個方面［3］，如圖2所示。其中，對陸、海、潛目標的作戰能力可進一步細化為使用不同武器的攻擊能力、使用對抗器材與機動對抗的防御能力；作戰支援能力一般是指潛艇執行情報搜集、監視、特種力量投送、協同火力支援等任務的能力。

表3 作戰系統指控流信息

3.2 基于信息流的作戰能力分析

在作戰過程中，各種作戰能力的發揮與采用的作戰方式相關，而作戰方式與具體的作戰信息流過程相對應。同時，信息流的內容、強度、流向隨作戰時間不斷發生變化，信息流的任何變化，都有可能影響作戰系統作戰能力和效果。下面采用集合和流圖方法分別對作戰系統信息流進行描述。

1）集合形式化描述

采用集合方法，對作戰系統中的態勢流、狀態流和指控流分別進行形式化描述：

對上述信息流集合中的元素進一步細化描述，以水下環境信息為例，采用集合描述其信息內容以及取值區間。

則在作戰系統作戰過程中，其作戰信息流可表示為

i為作戰系統各節點

2）流圖描述［4～5］

為方便對作戰系統信息流的分析，將系統結構與功能流程結合起來，建立整個作戰系統信息流圖，對作戰信息流進行描述，如圖3所示。

圖中，虛線框表示各分系統，帶圈的字母與數字標號表明系統的功能，在信息流圖中視為流節點；節點間的連線表明為系統實現功能需交換的數據流，在信息流圖中視為邊。

根據上述兩種信息流的描述方法可知，作戰能力指標可看作是作戰能力在作戰信息空間上的映射。在作戰系統作戰能力試驗時，一方面，由態勢流、狀態流和指控流綜合組成作戰信息流的內容是千變萬化的，在試驗方案設計時，應根據作戰使命任務和典型作戰樣式與流程，區分不同階段試驗的側重點；另一方面，除規定的系統戰技指標外，從信息流要求出發，還應對信息的可信性、準確性、時效性等內容進行評價。

4 基于信息流的作戰能力試驗方法

4.1 試驗總體方案設計

4.1.1 基本原則

按照“全系統、全流程、全要素”的原則，在作戰信息空間中，試驗項目與方案內容全面覆蓋作戰系統各種作戰樣式、作戰流程以及典型和邊界作戰態勢條件。

4.1.2 試驗項目設計

根據上述基于信息流的作戰能力指標分析結果，按照“全系統、全流程、全要素”的基本原則，對作戰系統作戰能力試驗項目進行設計，具體試驗項目如表4所示。

對于上述三級試驗項目，還可根據作戰系統信息流的關鍵內容（例如系統工作方式、武器使用方式等）進一步細化并設置下一級試驗項目，本文不再進行詳細闡述。

表4 作戰系統作戰能力試驗項目

4.1.3 試驗實施方案

受限于試驗周期、經費、風險等要素限制，作戰能力所有試驗項目不可能全部通過海上實航或實際發射武器等方式進行考核。采取“陸上仿真、系泊模擬、海上實航”相結合的方式，對作戰系統作戰能力進行綜合試驗與評定。

1）陸上仿真試驗

（1）試驗目的

考核作戰系統在復雜環境條件與邊界態勢條件下的指揮控制能力是否滿足規定要求。

（2）試驗方案

在實驗室條件下，由仿真試驗設備仿真生成復雜環境下的目標探測信息或邊界條件下作戰態勢信息，并驅動作戰系統中的指揮控制等關鍵設備運行。檢查與記錄指揮控制類設備對上述信息的處理結果及功能運行情況。

2）系泊模擬試驗

（1）試驗目的

考核作戰系統在不同工作方式、不同工作狀態下的指揮控制能力是否滿足規定要求。

（2）試驗方案

在系泊靜態條件下，由相關模擬器代替探測設備、導航設備、武器等，作戰系統按照規定的工作方式、工作狀態，模擬進行目標探測、情報處理、指揮決策、目標運動要素及武器射擊諸元解算、武器發控等作戰過程。檢查與記錄作戰系統在上述過程中對態勢流、狀態流與指控流等信息的傳輸正確性、處理準確性。

3）海上實航試驗

（1）試驗目的

考核作戰系統在海上典型作戰條件下的作戰能力。

（2）試驗方案

①攻防作戰能力試驗

在海上動態條件下，試驗艇、目標艦艇等兵力按照預定的作戰態勢要求航行。根據試驗想定和試驗設計要求，試驗艇與目標艦船分別完成攻防對抗過程。在對抗過程中，試驗艇作戰系統進行目標探測、情報處理、指揮決策、目標運動要素及武器射擊諸元解算（對抗方案解算）、武器發控等。檢查與記錄作戰系統在上述過程中對態勢流、狀態流與指控流等信息的傳輸正確性、處理準確性、功能完備性等。

②作戰支援能力試驗

在海上動態條件下，試驗艇、其他艦艇等兵力按照預定的作戰態勢要求航行。根據試驗想定和試驗設計要求，試驗艇獲取其他兵力共享的情報信息，同時將本艇探測信息發送至其他艦艇，協同其他艦艇完成預定的作戰任務。檢查與記錄作戰系統在上述過程中對態勢流、狀態流與指控流等信息的傳輸正確性、處理準確性、功能完備性等。

4.2 試驗評定準則

對作戰系統中的信息流指標進行評價［6～10］：1）信息可信性

傳感器設備獲取的環境目標信息的可信程度滿足規定要求。

2）信息傳輸正確性

態勢流、狀態流、指控流信息在作戰系統各設備傳輸過程中正確、無誤。

3）信息處理準確性

作戰系統各設備對態勢流、狀態流、指控流信息處理準確，處理結果精度滿足規定要求。

4）信息傳輸與處理時效性

作戰系統在其功能運行過程中，對態勢流、狀態流、指控流信息的傳輸與處理時間滿足規定要求。

5）信息傳輸與處理功能完備性

作戰系統對態勢流、狀態流、指控流信息的傳輸與處理功能運行正常、完備，功能流程滿足規定要求。

根據上述評價結果，對作戰系統作戰能力進行綜合評價。當1）～5）結果均滿足規定要求時，作戰能力考核結果合格，否則不合格。

5 結語

在潛艇信息化作戰過程中，只有獲取更透明的水下戰場環境與態勢信息，并及時對這些信息進行準確、有效處理與利用，才能發揮作戰系統集中指揮控制的優勢。根據“全系統、全流程、全要素”的原則，從作戰系統中的各類信息流出發，對作戰系統功能、使用方式、工作流程等方面進行全面測試，進而對作戰能力進行綜合考核。這種基于信息流的作戰系統試驗方法，一方面試驗空間能夠基本覆蓋作戰信息空間，試驗結果更加客觀、全面；另一方面對作戰系統的各種作戰流程和要素均進行檢查，更有利于及時發現系統在實際使用過程中的各種隱患。

［9］T.Jann，Approximated steady aerodynamic characteristics for two cuboids and a hemispherical shell used in airdrop simulation［R］.AIAA，2013.

［10］V.N.Do brokhodov，O.A.Yakimenko，C.J.Junge，Six-degree-of-freedom model of a controlled circular parachute［J］.Journal of aircraft，2003，40（3）：482-493.

［11］T.W.Knacke，Parachute Recovery Systems Design Manual［M］.Santa Barbara，CA：Para Pub，1992.

［12］E.M.Queen.B.Raiszadeh，Mars science laboratory parachute simulation model［J］.Journal of Spacecraft& Rockets，1971，43（43）：374-377.

［13］S.A.Striepe，D.W.Way，A.M.Dwyer，et al，Mars science laboratory simulations for entry，descent，and landing［J］.Journal of Spacecraft&Rockets，2006，43（2）：311-323.

［14］J.R.Cruz，D.W.Way，J.D.Shidner，et al，Parachute models used in the mars science laboratory entry，descent，and landing simulation［R］.AIAA-2013-1276，2013.

［1］郭齊勝，郅志剛，楊瑞平，等.裝備效能評估概論［M］.北京：國防工業出版社，2005：11-12.

［2］蔡勇，呂云飛，黃牛.潛艇新型作戰系統發展構想［J］.船電技術，2011，2（31）：1-7.

［3］李躍輝，周勇，洪貞啟.潛艇作戰能力的綜合量化評估［J］.系統工程理論與實踐，2009，8：136-140.

［4］卜廣志.武器裝備體系中的信息流分析與評估［J］.系統工程與電子技術，2007，29（8）：1309-1311.

［5］卜廣志.基于信息流的武器裝備體系效能模型［J］.火力與指揮控制，2009，34（8）：34-37.

［6］劉剛，羅愛民，羅雪山.體系結構信息流復雜性評估［J］.智慧信息系統與技術，2012，3（3）：20-24.

［7］宋振宇，丁勇鵬，劉喆.信息流模型在電子設備最優測試分析中的應用［J］.艦船電子工程，2010，30（9）：172-175.

［8］戴汝為.系統科學及系統復雜性研究［J］.系統仿真學報，2002，14（11）：1411-1416.

［9］王景光.信息系統建模與結構復雜性［M］.北京：機械工業出版社，2011：53-54.

［10］Walter P，David S，John B.Exploring Information-Supe-riority：A Methodology for Measuring theQuality of I-nformation and Its Impact on SharedAwareness［R］. R-AND Corporation，MR-1467，2004.

Testing Method of Submarine Combat System Operational Capability Based on Information Flow

ZHANG YiYANG GuohuaLI Zhiwei
（No.91388 Troops of PLA，Zhanjiang524022）

According to the overall requirement of weapon system testing under the condition of“the whole system，the whole flow and the whole element”，the function of every subsystem&facility and the diverse combat flow should be examined systematically in the submarine combat system test，excepting the operational capability in combat factor.Considering of the architecture&combat flow of submarine combat system，analysing the various information flow and bewriting operational capability index detailedly are necessary.Therefore，the test item that examining operational capability of combat system is designed，the test program and the evaluating standard are also researched.

information flow，combat system，operational capability，testing method

E925.66

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.007

2017年1月19日，

2017年3月2日

張儀，男，碩士研究生，工程師，研究方向：潛艇作戰系統試驗總體。