基于DoDAF的防空體系結構設計方法研究

李興國 王志敏

摘 要：本文在對美國國防部體系結構框架（DoDAF）的研究基礎上，開展DoDAF在防空體系結構設計的應用研究，形成基于系統視角的典型防空體系結構設計流程，并以典型防空體系攻防對抗場景，完成基于系統視角的典型防空體系結構設計示例，對防空體系結構設計、模型構建、仿真驗證具有一定的參考意義。

關鍵詞：DoDAF 地面防空體系；體系結構設計；建模與驗證

1 引言

面向未來體系化攻防對抗作戰，將呈現空襲體系與防御體系之間的非合作博弈與對抗，其作戰場景大、作戰要素多、作戰樣式多樣、作戰過程復雜，同時體系動態博弈對抗的大量不確定性、涌現性、動態性等特性，使得通過單一武器裝備設計方法難以把握防御體系的內在規律，如何從體系頂層入手以整體最優方式設計防御作戰成為當前研究熱點方向。

體系結構設計框架作為國外武器裝備頂層設計的重要基礎，是保障跨領域人員對體系的理解一致性、無偏性的高效手段。因此，本文旨在以典型防空作戰為背景，探索并研究基于美軍DoDAF 2.0體系結構框架的防空體系結構設計、模型構建與邏輯仿真驗證流程，為DoDAF應用于防空體系頂層設計提供借鑒與參考。

2 基于系統視角的典型防空體系結構設計流程

體系結構框架定義了體系組成單元的結構、相互關系、基本語法規則等核心要素，是體系結構開發的頂層的、全面的框架和概念模型。DoDAF 2.0提出體系結構描述的8個視角、52個視圖，包括全景視角（AV）、能力視角（CV）、作戰視角（OV）、服務視角（SvcV）、系統視角（SV）、數據和信息視角（DIV）、標準視角（StdV）、計劃視角（PV）等。

由于系統視角SV集中反映了完成體系作戰使命的武器裝備及其功能、作戰活動、彼此間必須交換的信息，因此，針對體系動態博弈對抗背景下的作戰模式、時序、接口等關鍵邏輯關系設計問題，本文采用系統視角（SV）完成地面防空體系結構進行設計、建模和邏輯驗證，以確定體系及裝備作戰使命、體系作戰過程、系統節點之間的信息交換關系、作戰規則和系統事件跟蹤等，滿足地面防空體系結構設計的需求。

首先，根據體系的使命定位分析、頂層設計構想等頂層輸入文件，構建典型體系攻防對抗場景，明確體系結構設計的范圍、背景、意圖、構想、體系發展規劃等內容，形成體系作戰想定文件，即概述和摘要信息視圖AV-1。

然后，根據AV-1，開展系統視角產品開發，并通過多輪反復迭代后形成滿足體系作戰需求的裝備（或系統節點）組成、裝備功能需求、裝備作戰活動，以及各裝備之間的連接關系和數據交換等。主要包括

1）分析滿足體系作戰需求的裝備類型，并描述各系統節點之間的接口關系、體系集成方式等，即系統接口描述視圖SV-1；

2）從體系整體協同作戰角度，分解各系統節點的功能活動，并以數據流箭頭來表示各系統節點功能的連接，明確系統功能、功能之間的資源流，即系統功能視圖SV-4；

3）構建系統作戰事件/作戰活動之間的時間序列，可用于按照時間先后順序檢查參與其中的系統節點之間的資源交換，確定交互作用和作戰線程，能夠對想定中的行動或事件關鍵序列進行跟蹤，確保每個系統節點能在適當的時間獲得必要信息，從而執行指定的系統功能活動，即系統事件跟蹤描述視圖SV-10c；

4）根據SV-10c視圖，按系統節點分別梳理其參與的作戰事件，明確系統節點在體系作戰過程中的狀態及其狀態轉換關系，即系統狀態轉移視圖SV-10b，并初步完成SV-10c視圖的時序關系檢查和優化；

5）由SV-10b視圖生成可執行的代碼框架，可基于外部事件驅動完成邏輯仿真以檢驗系統視角SV的邏輯（一致性、完整性），并根據邏輯仿真結果返回步驟2）進行迭代。

借助體系結構框架DoDAF2.0的系統視角SV，通過圖形化語言設計地面防空體系結構，快速生成和檢驗體系架構組成方案（SV-1），構建滿足體系作戰需求的體系架構組成方案集，同時遍歷每種可行方案中各裝備的功能需求（SV-4）、作戰活動（SV-10b）、裝備間的交互關系（SV-10c），形成體系作戰使用方案，支撐裝備性能需求的分析、設計。

3 基于系統視角的典型防空體系結構設計示例

以典型區域防空為典型作戰背景，基于Rhapsody軟件進行基于DoDAF2.0框架的地面防空體系結構產品開發、建模與邏輯仿真驗證。

（1）概述和摘要信息視圖AV-1

假定在某地區發生局部沖突，藍方采用作戰飛機、巡航導彈、精確制導武器、無人機等先進裝備形成多方向立體化攻擊體系，突破區域防御體系實現對紅方在150km×150km范圍內分散部署的指揮所、防空陣地、集結地等高價值固定目標進行打擊。

為有效應對藍方的空襲體系打擊，構建區域反平臺、末端反彈藥的區域+末端的兩層地面防空體系，主要由區域指揮控制中心、中程防空導彈武器系統、近程末端防空導彈武器系統等構成。

（2）系統接口描述視圖SV-1

根據AV-1視圖，紅方主要有區域指揮控制中心、中程防空導彈武器系統、近程末端防空導彈武器系統等3類武器系統，3類武器系統可細分為9個系統節點，分析各系統節點的交互關系后，構建系統接口描述視圖SV-1如圖1所示。

（3）系統功能視圖SV-4

區域指揮控制中心主要完成各防御武器之間的信息共享、協同作戰、通信保障，實時根據各傳感器的探測信息生成戰場綜合態勢，并調度防空火力資源處理各類威脅目標；中程防空導彈武器系統、近程末端防空導彈武器系統組成體系的攔截火力網，前者主要用于攔截各類飛機，減少來襲彈藥數量，后者主要攔截各類精確制導彈藥。因此，由各系統節點的功能需求生成體系作戰功能流，構建系統功能視圖SV-4示意如圖2所示。

（4）系統事件跟蹤描述視圖SV-10c

按照典型作戰過程，以時間先后順序梳理各武器裝備的作戰活動、信息交換，構建系統事件跟蹤描述視圖SV-10c。其中，中程防空階段的SV-10c視圖見圖3所示。

（5）系統狀態轉移描述視圖SV-10b

根據每個武器裝備的作戰活動，構建系統狀態轉移描述視圖SV-10b。其中，紅方中程防空導彈武器系統指控車的狀態轉移視圖見圖4所示。

（6）邏輯仿真驗證

由SV-10b視圖生成可執行的代碼框架，并通過外部事件激勵完成系統作戰過程的邏輯仿真驗證，以對系統功能SV-4進行迭代。

通過典型攻防場景的邏輯仿真驗證，明確了體系中各武器系統的使命任務，完善了面向敵方空襲體系的體系作戰活動、作戰邏輯、時序關系等作戰過程要素，形成了對9個系統節點的14項系統功能、44項作戰事件、41項作戰活動的詳細描述，可為武器系統設計提供總體設計需求輸入。

4 結論

本文在對體系結構框架DoDAF 2.0研究基礎上，結合地面防空作戰的特點，給出裁剪后的防空體系結構設計流程，并基于典型防空作戰場景，構建系統視圖模型，從總體上描述了面向區域防空的體系組成和作戰流程，以模型數據的形式明確了防空體系作戰的組成、作戰流程、作戰活動和信息流等關鍵要素及其之間的相互關系，對于防空體系頂層設計方法研究具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]梁振興，沈艷麗.體系結構設計方法的發展及應用[M].國防工業出版社，2012.

[2]周榮坤，張永利，石教華.DoDAF 2.0及其應用分析[J].艦船電子對抗，2015.

[3]彭超韡，王書敏，基于DoDAF 2.0的陸軍遠程火力打擊體系構建分析[J]，2016.

[4]張少兵，郭忠偉，錢曉進.基于DoDAF的防空兵指揮信息系統作戰體系結構[J].兵工自動化，2011.