衛星裝備在役考核數據采集研究?

齊分嶺 韋國軍 侯 煒 何能波

（1.航天工程大學研究生院 北京 101400）（2.中國人民解放軍66389部隊 太原 030031）（3.航天工程大學航天保障系 北京 102206）

1 引言

在役考核是新形勢下裝備試驗鑒定活動的重要組成部分，是我軍為適應裝備轉型發展所提出的一種新型試驗鑒定樣式，其目的是通過跟蹤掌握裝備在列裝服役后的實際使用和保障情況，發現問題缺陷，為裝備運用、后續采購、改進升級提供意見建議［1］。數據采集是在役考核工作的重要環節，是進行后續評估分析的基礎，但由于在役考核需要結合部隊日常工作組織開展，使得在役考核數據采集工作又具有自己的特點和難點。本文以衛星裝備為研究對象，開展裝備在役考核數據采集研究，有助于探索在役考核數據采集的方法機制，推動在役考核高質量開展。

2 衛星裝備在役考核數據來源與采集內容

在役考核通常結合部隊戰備訓練、日常管理、維修保障等工作任務進行，主要考核裝備適編性、適配性等在役適用性內容，進一步驗證裝備作戰效能及作戰適用性［2］。在役考核數據主要產生于日常訓練、裝備管理、實裝演習、維修保養等多樣化軍事任務中，有著明顯的分散性特點。

2.1 衛星裝備在役考核數據來源

結合衛星工作特點及衛星裝備在役考核實際［3］，經調查研究，衛星列裝服役后的工作任務可主要歸納為戰備值班、聯合演訓、日常訓練、裝備管理四個方面，因此衛星裝備在役考核數據也主要來源于戰備值班、聯合演訓、日常訓練、裝備管理等活動產生的相關服役數據，如圖1所示。

圖1 衛星裝備在役考核數據來源

戰備工作是部隊全局性的工作，戰備值班作為戰備工作中的一項重要內容，能夠直接反映衛星裝備列裝服役后的工作狀態與任務效能，衛星屬于典型的天基信息支援裝備，其“平戰一體”的特點明顯，服役后大部分時間都需要執行戰備值班任務，時刻準備接受指令與傳輸信息。在役考核數據來源聯合演訓是檢驗部隊訓練標準質量與裝備戰法運用的重要手段，也是和平時期促進裝備戰斗力生成的主要手段，一般部隊會安排年度聯合演訓計劃，通過聯合演訓驗證人裝結合能力及裝備主戰效能。衛星裝備聯合演練主要包括信息支援流程演練、聯合作戰演習、戰略戰役集訓等軍事活動。

日常訓練是裝備操作人員熟悉裝備性能、掌握操作方法促進戰斗力生成的必要手段，衛星裝備系統服役后的日常訓練既包括專業基礎訓練、專業技能訓練，也包括任務處理流程訓練、衛星操作管理訓練、地面站運行維護測試訓練以及目標信息處理傳輸訓練等內容［4］。

裝備管理主要是根據裝備的技術特點實行科學化、制度化、經常化管理，保持符合戰備規定的完好性水平和良好的技術狀況［5］，保證裝備能夠隨時遂行各項天基信息支援任務，主要包括備品備件使用管理、地面系統維修管理、天地一體聯調聯測等內容。

2.2 衛星裝備在役考核數據采集內容與部隊工作任務間的關系

衛星裝備在役考核主要結合日常工作任務開展，因此在役考核數據采集內容也應圍繞指標體系并緊密結合日常工作任務進行。根據衛星工作特點，參照在役考核指標體系構建一般模式［6～9］，給出某型衛星在役考核指標體系如圖2所示。在役考核數據采集內容需要根據在役考核大綱要求進行具體明確，一般按照采集時序分為歷史數據與現場數據。為使數據采集更加具有針對性，可以依據指標體系進行分類采集，將采集的數據分為適編性數據、適配性數據、質量穩定性數據、部隊適用性數據及任務效能數據，從而得到與在役考核指標吻合度較高的各類數據，這樣更加方便后期的分析評估。

圖2 衛星裝備在役考核指標體系

由于在役考核數據主要來源于服役期間所涉及的工作任務，數據采集工作也要結合部隊工作任務在實際使用環境中采集，在役考核數據采集內容與裝備服役期部隊工作任務有著密切的關系［10］，可用矩陣表示，如表1。簡單來說就是在役考核所需的三級指標數據值可以直接或間接從“戰備值班、聯合演訓、日常訓練、裝備管理”這四項工作任務中獲取，數據采集內容與部隊日常工作任務間存在一定映射關系。

表1 數據采集內容與部隊工作任務矩陣關系表

從表格中可以看出戰備值班與在役考核指標關系最密切，說明裝備在戰備值班期間的表現能夠充分展示衛星在役適用性的好壞，戰備值班期間所產生的衛星運行狀態數據、故障數據、任務響應數據、人機交互數據、用戶體驗數據等數據正是在役考核的需要重點采集的數據。聯合演訓任務中衛星系統的表現可以反映衛星主戰效能、保障效能、體系融合度、人機結合效能及編配適應性。日常訓練及裝備管理工作中產生的維修保養數據、衛星遙測遙控數據、動用使用數據、衛星可用性數據、地面裝備配套完好率數據等能夠反映衛星系統經濟性及質量穩定性。

2.3 衛星裝備在役考核數據采集內容

2.3.1 適編性數據

適編性指裝備在編配到部隊實際使用環境下，裝備與操作使用人員間的適用性，可用人員適編性、數量適編性、任務適編性等指標來衡量。衛星系統的適編性數據應設計調查問卷進行調查統計，主要調查了解當前衛星數量是否滿足戰備值班任務需求，編制人員能否滿足衛星測控管理要求，衛星值班人員專業素質是否達標。通過調查問卷采集衛星數量任務滿足度、編配業務值班人員合理性、運控設備及應用系統編配合理性等數據。適編性數據采集應當定期開展，在衛星服役的不同壽命周期開展，在戰備值班、聯合演訓等重大任務完成后組織，結合戰備任務調整、部隊編制調整、衛星星座數量變動等時機進行。

2.3.2 適配性數據

適配性重點從裝備與作戰體系的協調程度進行考核，梳理衛星和運控系統、測控系統、應用系統之間實際使用中發現的通用性問題。衛星裝備適配性數據一般也采用問卷調查的方式收集，通過問卷調查收集官兵對衛星與運控系統、應用系統之間匹配性，了解衛星星座內衛星通聯情況、衛星組網能力、偵察衛星與通信中繼衛星、導航衛星信息傳輸融合度及存在問題。適配性數據采集也要定期組織，緊密結合戰備值班、聯合演訓、日常訓練工作開展調查統計。

2.3.3 服役經濟性數據

服役經濟性數據能夠反映衛星裝備服役期間效費比，主要統計收集衛星系統各部分的使用保障費用。分析衛星系統的費用效能比及壽命周期費用，為裝備設計使用、升級改造、維修以及為后續裝備研制與相關決策提供參考。服役經濟性數據應注重平時收集積累，做好原始資料留存，結合值班值勤落實好登記統計制度，這些經濟性數據主要來自于日常管理工作，包括地面運控、應用系統預檢費用、部件維修保養費、軟件升級費，另外還包括年度訓練費、戰備任務及聯合演訓產生的直接費用與間接費用。

2.3.4 質量穩定性數據

質量穩定性數據主要來自于衛星裝備在執行任務時的狀態數據，是對衛星長期運行狀況的觀察統計，主要結合戰備值班、訓練管理等任務采集。在軌衛星及地面系統服役期間的故障事件、告警事件、檢修情況都應重點采集，不同壽命期載荷的目標識別能力、信息轉發能力、任務響應時間等性能數據，平臺太陽能電池功率、蓄電池充放電電壓、推進劑剩余量等數據逐年變化情況都需要從遙控遙測數據中采集。質量穩定性數據的采集主要來自兩個方面，一是對收集相關歷史數據，包括各種衛星列裝時下發的手冊及說明書、官兵值勤日志、故障事件登記本等；二是從衛星遙測遙控狀態數據中提取。

2.3.5 部隊適用性數據

部隊適用性數據能夠反映裝備是否適用、是否好用、是否耐用，是對作戰適用性的進一步驗證，是在役考核關注的重要內容指標數據。部隊適用性數據要結合戰備任務、聯合演訓、裝備管理等任務進行采集，數據來源于官兵值勤時的登記統計資料及衛星遙測遙控狀態數據。比如反映衛星可靠性的數據：衛星故障時間、故障次數、緊急任務保障成功次數、失敗次數。反映維修性的數據：歷次衛星故障調試時間、星上備份部件切換率、運控系統及運控系統維修歷史數據。反映測試性的數據：星上故障告警正確次數、錯誤次數、告警隔離成功率。

2.3.6 任務效能數據

在役考核期間需要對裝備作戰效能進行進一步驗證，但并非是對所有作戰效能指標的再次驗證，而是僅對反映裝備主戰能力及官兵關注的關鍵指標進行考核驗證，為區別于作戰試驗中的作戰效能考核，本文將在役考核階段需要驗證的“作戰效能”部分稱為“任務效能”。任務效能數據直接反映了裝備的戰斗力，應結合戰備值班、聯合演訓等任務進行采集，在各種實戰對抗環境下考察衛星裝備任務效能發揮情況。需要采集的數據有反映衛星偵察探測能力的數據：區域覆蓋時間、目標重訪周期、可視偵察范圍；反映衛星目標識別定位能力的數據：成像分辨率、目標發現概率、目標識別成功率、色彩失真度、平面定位偏差、高程定位偏差；反映衛星信息傳輸時效性的數據：任務準備時間、衛星成像時間、數據傳輸時延、信息處理時間［11］。

3 衛星裝備在役考核數據采集流程

衛星裝備在役考核數據采集通常需要根據在役考核目的進行詳細籌劃，制定切實可行方案計劃，依據在役考核大綱及所構建的指標體系確定采集內容，確保考核任務圓滿完成。數據采集流程通常包括五步，如圖3所示。

圖3 在役考核數據采集流程

3.1 明確采集需求及內容

成立在役考核數據采集領導小組，結合在役考核目的，依據在役考核大綱明確數據采集需求，根據考核目的與要求，采用“使命-任務-能力-指標”的分析方法，構建在役考核指標體系，進而將需要采集的數據內容具體化，把數據采集需求定準定好，設計好數據的需求類型以及采集方法，確保采集需求明確、采集內容具體。

3.2 制定采集計劃

在役考核多是結合部隊工作任務進行，主要根據在役考核大綱要求和具體實施條件組織實施，為不過度影響部隊工作任務，需要制定詳細的采集計劃，緊密結合部隊戰備值班、聯合演訓、日常訓練、裝備管理等工作任務來安排，當部隊任務活動調整時，計劃應同步調整。

3.3 數據采集與獲取

考核部隊根據采集計劃和采集標準進行數據采集，適編性、適配性等主觀感受類數據應制定問卷組織裝備使用人員進行調查統計，質量穩定性、部隊適用性及任務效能數據通過查閱歷史資料、查看遙控遙測數據或跟班作業采集等形式獲取，每項數據的獲取都應實行逐級負責制，分別由數據采集人員和審查人員簽字確認，并及時將采集到的數據梳理匯總到計算機中，保存備份。

3.4 數據梳理匯總

在役考核領導小組負責對采集到的數據進行再次核查校對，根據需要建立數據狀態矩陣，進行壓縮、檢索、歸檔，分門別類進行梳理匯總，對音視頻資料、紙質版數據進行數字化處理，做好裝備在役考核數據預處理工作。

3.5 數據應用管理

對在役考核采集的數據進行預處理后，可根據考核目的綜合運用決策樹、支持向量機、神經網絡等算法進行挖掘評估［12］，根據評估結果為裝備運用及改進改型提供意見建議。數據入庫后做好數據維護、更新、共享等管理工作，定期進行數據備份與安全措施升級，建立健全數據管理規章制度，加強數據應用管理人才隊伍建設。

4 衛星裝備在役考核數據采集方法

衛星裝備服役期間產生大部分運行狀態數據儲存于測運控系統，任務數據存儲于應用管理系統，其他數據分散于操作手冊、登記統計資料中，針對不同類別的數據應采用不同的采集方法。通過調查研究發現，在役考核數據采集工作在實際落實上還存在不少困難，主要問題是試驗鑒定部門所需要的在役考核數據并不能從裝備使用單位完全獲取，有些數據因部隊在執行任務中并不關注而沒有記錄，有些數據雖然部隊能提供但是標準質量又難以滿足考核需要。

4.1 基于制度的數據采集

4.1.1 堅持歷史數據定期采集，主動做好數據采集工作

歷史數據是在役考核數據的重要來源，需要試驗部門人員和一線裝備官兵配合完成，應從制度上固化數據采集方法與機制，堅持定期采集、長期跟蹤、周期匯總［13］。一線官兵結合日常工作任務開展采集記錄，結合工作安排抓好周期性任務數據采集匯總，通過更新裝備操作使用手冊內容等方式，將數據采集工作嵌入官兵值班值勤等日常工作任務中，讓在役考核數據采集融入官兵日常工作，平時注重積累在役考核數據，抓好可靠性指標等數據的長期跟蹤采集，以制度規范為約束做好維護保養類數據的定期采集，做到每周登記統計，每月整理匯總，裝備出現重大問題時及時采集狀態數據。

4.1.2 堅持現場數據伴隨采集，全程確保數據采集質量

對于結合式在役考核，試驗人員應以在役考核任務為牽引，結合不同考核目的建立健全現場數據采集制度規范，做好裝備任務期間的伴隨采集，運用先進的數據采集儀器裝置，全方位采集裝備任務期間各項數據。根據部隊擔負的任務情況，搞好統籌安排，在制定任務方案時就充分考慮到數據采集需求，安排好數據采集人員進行數據的采集，在任務開始前、任務進行中、任務完成后按流程采集裝備狀態數據與任務數據。在需要考核裝備適編性、適配性等主觀感受類數據時，也要有針對性地設計好問卷（如表2），做好登記統計；在進行衛星任務效能考核時，應根據考核目的制定專用采集表格（如表3）進行專門采集。

表2 XX型衛星適編性問卷調查表

表3 XX型衛星任務效能數據采集表

4.2 基于設備的數據采集

4.2.1 設備在線采集

裝備試驗鑒定中實時數據采集多采用機器設備采集，主要包括各類傳感器、存儲器及配套軟硬件，由于衛星裝備大部分數據均能傳輸到地面站后臺，研究智能采集軟件進行數據采集也是一種高效的方法，隨著物聯網、人工智能、大數據技術的發展應用，完全可以通過軟件實現對后臺數據庫在役考核數據的實時提取，比如電池輸出電壓、任務響應時間、目標分辨率等數據。從裝備研制論證的角度考慮在地面運控系統中加裝智能采集設備模塊，實現部分數據在線采集，如將衛星發生故障、告警信息實時采集到專用磁盤，再通過安全渠道上報至數據采集管理系統，這樣就可以減少大量登記統計工作，而且不會過度影響部隊正常工作。

4.2.2 設備離線采集

由于衛星裝備信息保密程度高，在役考核涉及的單位部門多，有些數據只能現場調閱查看，不能通過網絡傳輸，對于實時性要求不強或者無法實現實時性采集的在役考核數據，可以應用試驗測量儀器設備進行離線采集。在役考核實施過程中，任務單位應當根據在役考核數據需求，在考核小組的指導下指定專人采用專門設備到衛星管控單位離線下載數據，有些數據還需要裝備使用單位平時采集、定期匯總，逐級匯報給業務部門，并作為未來在役考核的重要參考資料。例如可利用大數據采集軟件設備對衛星運控服務器后臺日志信息進行離線爬取，獲取衛星分系統狀態變化數據，分析預測衛星健康情況，大幅度節省人力物力［14］。

4.2.3 設備跟蹤采集

從在役考核工作內容來分析，部分在役考核所需數據可以直接從相關部門紙質版或電子版資料里中提取，但也有少部分數據不能從部隊工作中直接采集或者說能夠采集到的數據并不能完全滿足考核要求。這類數據往往需要采用多種試驗采集終端進行跟蹤采集。例如對衛星系統任務支援流程合理性進行考核時，就需要對指揮員任務籌劃、操作員指令上注、情報員情況判讀等環節進行全程音視頻跟蹤，再從音視頻資料中提取關鍵數據，各點位數據采集人員協同配合共同完成全流程跟蹤采集，跟蹤采集的數據資料將成為復盤檢討重要資料。

5 加強衛星裝備在役考核數據采集工作的意見建議

為加強在役考核數據采集工作，提高數據采集標準與效率，推動衛星裝備在役考核工作順利開展，充分發揮數據價值，下面主要從組織領導、制度規范、人才隊伍、技術應用四個方面提出意見建議。

5.1 建強組織領導機構

衛星裝備在役考核是一項長期、復雜的工作，而在役考核中數據采集工作又涉及部隊、院校、研制方、生產方等多個單位，為保證在役考核數據采集工作順利進行，應建立強有力的組織領導機構，以便統籌協調各方關系，牽頭抓好在役考核工作。在上級機關首長統一領導下，明確各單位、各部門任務分工，確保各類數據的采集都有專門機構或專人負責。按照統一領導、科學組織、分工負責的原則，高效完成在役考核數據采集工作，并積極協調工作中遇到的各種程序上、技術上的困難，全程跟蹤數據采集管理流程。

5.2 建立健全制度規范

制度規范是在役考核數據采集的基礎，為提高數據采集效率，充分發揮在役考核數據效益，應加強數據采集制度研究，健全數據開放與共享機制，建立符合裝備運用特點的數據采集規范。通過對裝備擔負的使命任務進行分析，明確不同類型裝備數據采集類別及在役考核數據指標，規范數據采集組織指揮流程，提供統一的數據接口協議、測試測量工具、分析評估模型。利用制度固化官兵采集數據的內容與要求，構建全域多維的數據采集、傳輸、顯示和共享體系［15］，規范數據采集、處理、存儲的技術要求，實現數據采集智能化自動化、數據傳輸實時化、數據格式標準化、數據處理批量化等要求。

5.3 加強人才隊伍建設

由于在役考核試驗體系龐大復雜，數據采集量大，如果沒有專業人才嚴格依據規范的數據采集流程和標準去采集，就容易導致數據雜亂無章。加強專業人才隊伍建設，應著重培養既懂裝備使用又懂數據管理的數據采集人員，按編制科學配備數據維護管理人員，通過專項任務實踐鍛煉，提升數據采集維護人員數據采集和維護管理能力。加強頂層設計，科學設置編制崗位，合理配備數據采集相關人員，可以在連排級單位編配數據采集員、數據維護員，旅營級單位編配數據管理員、維護工程師，軍（基地）級單位編制數據開發工程師、運維工程師、總工程師。

5.4 深化技術研究應用

隨著技術的進步，裝備的發展，在役考核數據大數據特征越來越明顯，在役考核數據采集與管理應注重應用大數據、云計算、物聯網等新技術［16］，加大智能化自動化采集設備研制力度，加快適應衛星裝備在役考核數據采集管理平臺研發，實現在役考核數據的高效存儲、科學管理、深入挖掘，最大限度使數據增值。注重在役考核數據積累，強化數據采集基礎性研究，通過考核評估科學調整數據采集內容，不斷更新完善在役考核數據庫，通過安全可靠的網絡化能力提升數據信息的共享程度，實現一方試驗，多方受益，為裝備實戰應用、研制論證、改進升級提供意見建議。

6 結語

本文面向衛星裝備在役考核數據采集需求，分析了衛星裝備在役考核數據來源，結合部隊實際工作任務給出了衛星裝備在役考核需要采集的具體數據內容，梳理了在役考核數據采集一般流程，提出了基于制度于基于設備的采集方法，總結了加強衛星裝備在役考核數據采集的意見建議，為衛星裝備在役考核數據采集工作提供了具體思路方法，也為其他裝備在役考核數據采集工作提供參考。