基于OODA環的海警裝備體系作戰能力評估

孫盛智,孟春寧,鄭 高

(武警海警學院 a.電子技術系; b.機電管理系, 浙江 寧波 315801)

海警裝備正處于快速發展時期，海警裝備體系正由單一的海上平面作戰向海空一體的立體作戰轉變[1]，而海警裝備體系作戰能力的評估方法卻相對滯后，嚴重制約了海警裝備的發展。選擇科學合理的作戰能力評估方法，是促進海警裝備成體系發展的關鍵，以海警作戰能力需求牽引海警裝備發展，以作戰能力評估優化海警裝備體系配置，促進海警裝備體系良性循環發展[2，3]。由于海警作戰是體系間的對抗，采用基于OODA(Observe,Orient,Decide,Act)評估方法，更好地研究作戰要素對海警裝備體系作戰能力的影響。

1 海警作戰OODA環模型

OODA(Observe,Orient,Decide,Act)環是美國陸軍John R.Boyd提出[4]，OODA環將作戰過程抽象出來，描述為“觀測(Observe)-判斷(Orient)-決策(Decide)-行動(Act)”，實施后，形成閉環回路[5]。OODA環的基本觀點是：軍事沖突可以看作是敵對雙方互相較量，評價誰能更快更好地完成“觀測-調整-決策-行動”的循環程序，雙方都從觀測開始，根據感知的外部威脅，快速做出決策，采取相應行動。

1.1 海警作戰OODA環分析

海警作戰遵循“觀測-判斷-決策-行動”的作戰環路，海警作戰OODA環是一個嵌套結構，從體系結構的層次看，OODA環的環路包括偵察監視敵方艦艇、分析判斷艦艇航向航速及威脅程度、快速制定海上維權決策和采取海空立體打擊，構建海警作戰OODA環模型如圖1所示。

圖1 海警作戰OODA環模型

① 觀察(Observe)-偵察監視：太空偵察、艦載偵察和機載偵察等傳感器，對入侵的敵方艦艇進行偵察監視和精確跟蹤，獲取敵方艦艇的各種信息。

② 判斷(Orient)-分析判斷：對傳感器獲取的各種艦艇信息進行融合和處理，形成海警作戰預警信息。通過對目標的精確跟蹤，從目標群中快速識別出真實的敵方艦艇，并預測艦艇的航向航速，評估目標的威脅程度，為海警作戰決策提供精確的目標指示。

③ 決策(Decide)-維權決策：根據目標威脅程度排序結果和己方部署的具體位置，形成海警作戰方案，進行目標分配，形成海警作戰預案和火力分配計劃。

④ 行動(Act)-立體打擊：根據海上維權的作戰目標，制定海空一體協同驅離計劃，利用各偵察監視設備及時截獲并跟蹤目標，立即啟動驅離程序，對來襲的敵方艦艇進行海空立體攔截。

1.2 海警作戰OODA環時效性分析

海警作戰OODA環的每個環節都需要消耗時間，其時效性分析示意圖如圖2。Δτ1，Δτ2，Δτ3，Δτ4表示完成每個環節轉入下一個環節的時刻。

圖2 海警作戰OODA環時效性分析示意圖

把海警作戰體系看作是一個信息網絡，從信息處理和信息傳遞兩個方面分析其時效性。

首先，網絡交換效率為λT，也可以表示為網絡延伸IR和網絡復雜性RQ的乘積[8]。

λT=IR×RQ

(1)

其次，海警作戰的每個環節，都是在敵方艦艇目標信息驅動下形成的OODA環，取敵方艦艇出發時刻為0點。

因此，偵察監視、分析判斷、維權決策以及立體攔截消耗的時間如式(2)所示。

(2)

式(2)中，tYJ，tFX，tCC為海警裝備固有的功能參數，其取值一般為常數，λT為信息網絡的固有屬性。

如果海警對敵方實施立體打擊，其打擊效果評估的持續時間定義為tPG，從上述分析可以看出，海警作戰OODA環的時間為T。

(3)

tPG也可以認為是海警裝備固有的設計參數，由上述分析可以看出，影響海警作戰OODA環的單次消耗時間越小，且越早完成越好。

min(ΔT+T0)

(4)

從另一個方面說明：海警作戰OODA環主要取決于敵方艦艇進入偵察監視環時刻T0，越早越好。

2 海警裝備體系作戰能力的計算模型

海警作戰過程中，時間是一個極其重要的指標，提升各個環節的時效性是重點。海警裝備體系由4個部分組成，分別為偵察監視系統、跟蹤制導系統、海空攔截系統和BMC4I系統。4個部分表現為串聯結構，假設BMC4I系統能力為1，則將海警體系的作戰能力表示為[9-10]

E0=EYJ×EGZ×EGBI

(5)

式(5)中，E0是海警裝備的體系作戰能力；EYJ是偵察監視能力，偵察監視系統主要由太空偵察監視衛星、艦載偵察機以及艦載雷達組成；EGZ是跟蹤制導能力，跟蹤制導系統主要包括目標指示系統和精確制導系統；EGBI是海空攔截能力，海空攔截系統主要包括海上攔截和空中壓制。

偵察監視衛星、艦載偵察機以及艦載雷達綜合實現的偵察監視能力EYJ，主要考慮對來襲的敵方艦艇目標的發現概率pd-s和提供的預警時間TBM-T0，偵察監視能力EYJ表示為：

(6)

式(6)中，pd-s是對敵方艦艇的發現概率；TBM是敵方艦艇的航行時間；t1是目標指示的響應時間；t2是海空攔截反應時間；t3是敵方艦艇從進入有效攔截區到目標區時間(如果不實施攔截的話)；TBM-T0最大預警時間(從敵方艦艇出發即被發現)；α是修正系數，可以取為1。

目標指示系統的作用分別是跟蹤識別敵方艦艇目標，精確制導系統的作用是對敵方目標實施海空攔截進行引導，其作戰能力EGZ主要取決于對敵方艦艇的發現概率和對海空攔截裝備的引導概率，此因子也可以忽略，統一到攔截系統中的概率指標，為此可以設為1。

海空攔截系統是行動類武器裝備，攔截系統共有空中攔截和海上攔截2層組成，其能力EGBI主要取決于海空攔截武器的可靠性Pri，各層攔截武器的毀傷概率Pki以及攔截修正因子PNi，則有

(7)

綜合式(5)、(6)、(7)分析，可以得到海警裝備體系作戰能力為：

(8)

3 實例分析

分析攔截作戰范圍400 km的敵方艦艇目標時，偵察監視裝備對海警裝備體系作戰能力影響。為簡化問題研究，主要考慮三種簡單的偵察監視裝備體系配置形式，即有太空偵察監視、衛星遠程監視，不但具有衛星裝備，而且有艦載機偵察監視裝備和艦載目標指示雷達、空中偵察監視具有艦載機偵察監視裝備和艦載目標指示協達和無外部偵察監視僅有艦載目標指示雷達3種不同的配置。由式(8)可知，可以忽略攔截能力，即有E0=EYJ。

敵艦航行時間為6 h，海警裝備性能參數值如表1。

將上述相關參數代入式(8)可以得出，不同場景下海警裝備體系作戰能力值。

偵察監視系統是海警裝備體系作戰能力的關鍵因素，有太空和空中偵察監視支持的海警裝備體系作戰能力達到1.475 6；無太空偵察監視支持，僅有空中偵察監視支持的海警裝備體系作戰能力達到0.692 0；而無外部偵察監視裝備支持，僅靠艦載偵察監視雷達的海警裝備體系作戰能力達到0.125 7。

表1 海警裝備性能參數

4 結論

偵察監視衛星應用裝備和空中偵察監視裝備在海警作戰中起到了至關重要的作用，是提升海警作戰能力的重要因素。