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【好文推薦】動(dòng)態(tài)目標(biāo)打擊殺傷網(wǎng)構(gòu)建范式和集成架構(gòu)

 小飛俠cawdbof0 2024-12-28 發(fā)布于北京

往期回顧

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本文發(fā)表于《指揮信息系統(tǒng)與技術(shù)》2024年第5期
者:宦國(guó)楊,郭曉鴻,梁波,王旭東,陳為雄,劉相融
引用格式:宦國(guó)楊,郭曉鴻,梁波,等.動(dòng)態(tài)目標(biāo)打擊殺傷網(wǎng)構(gòu)建范式和集成架構(gòu)[J].指揮信息系統(tǒng)與技術(shù),2024,15(5):60-68.

摘要

首先,分析了殺傷網(wǎng)建設(shè)面臨的諸多挑戰(zhàn);其次,在此基礎(chǔ)上,提出了由基礎(chǔ)范式、功能模式和殺傷鏈交戰(zhàn)序列組(ESG)構(gòu)成的殺傷網(wǎng)新型構(gòu)建范式,為殺傷網(wǎng)構(gòu)建提供理論支持和建模框架,提出了基于ESG的殺傷網(wǎng)控制模型,結(jié)合“尋殲式打擊”、“召喚式打擊”和“授權(quán)式打擊”3種作戰(zhàn)典型樣式,給出了相應(yīng)的功能模式;然后,提出了一種共享云服務(wù)環(huán)境+分布端要素節(jié)點(diǎn)的殺傷網(wǎng)體系集成總體架構(gòu),設(shè)計(jì)了以資源底圖+戰(zhàn)場(chǎng)變量為輸入、事件總線+規(guī)則管理為引擎、3級(jí)派單系統(tǒng)為核心、ESG為輸出的交戰(zhàn)控制系統(tǒng)功能架構(gòu),描述了核心功能設(shè)計(jì)思路,為殺傷網(wǎng)體系集成提供了解決方案;最后,對(duì)后續(xù)發(fā)展重點(diǎn)和主要研究方向給出了前瞻性建議。

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引言

隨著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)加速演進(jìn),體系與體系的整體對(duì)抗成為主流,整體聯(lián)動(dòng)、智能協(xié)同和跨域融合已成為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)演進(jìn)發(fā)展的基本趨勢(shì)。著眼于對(duì)強(qiáng)抗強(qiáng),打贏高端戰(zhàn)爭(zhēng),加速構(gòu)建可以在當(dāng)前乃至未來(lái)取勝的殺傷鏈,贏得殺傷鏈競(jìng)爭(zhēng)、奪取制殺傷權(quán),顯得至關(guān)重要。當(dāng)前,武器系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步、多域作戰(zhàn)理論的發(fā)展完善以及動(dòng)態(tài)目標(biāo)規(guī)模打擊的現(xiàn)實(shí)需求,正在推動(dòng)和指導(dǎo)殺傷鏈向更加復(fù)雜、更加多維的殺傷網(wǎng)發(fā)展,同時(shí)也為殺傷網(wǎng)構(gòu)建提出了諸多新的挑戰(zhàn)。如何設(shè)計(jì)一種能夠支持新舊武器多模態(tài)、作戰(zhàn)樣式自適應(yīng)的殺傷網(wǎng)構(gòu)建范式,如何設(shè)計(jì)一種能夠統(tǒng)合集成不同作戰(zhàn)域的作戰(zhàn)速度、作戰(zhàn)能力、打擊方式和作戰(zhàn)節(jié)奏的殺傷鏈集成架構(gòu),成為殺傷網(wǎng)體系建設(shè)的關(guān)鍵。

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問(wèn)題與挑戰(zhàn)分析

1.1  作戰(zhàn)樣式不斷演進(jìn)為殺傷鏈概念進(jìn)化注入源動(dòng)力

1996年,針對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)打擊,美國(guó)前空軍參謀長(zhǎng)羅納德·弗格爾提出殺傷鏈概念——在打擊一個(gè)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的過(guò)程中各個(gè)相互依賴的環(huán)節(jié)構(gòu)成的有序鏈條,將作戰(zhàn)分為發(fā)現(xiàn)(Find)、定位(Fix)、跟蹤(Track)、瞄準(zhǔn)(Target)、交戰(zhàn)(Engage)和評(píng)估(Assess)6個(gè)階段,即F2T2EA。

2018年,針對(duì)馬賽克作戰(zhàn),美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在C4ISRNET會(huì)議上首次提出殺傷網(wǎng)概念,旨在使任意武器平臺(tái)可跨域獲得任意傳感器的信息,避免因鏈條中某個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題引起整個(gè)鏈條功能失效。

殺傷網(wǎng)是各作戰(zhàn)要素的可組合集成體,能夠通過(guò)關(guān)聯(lián)特定要素來(lái)執(zhí)行多種獨(dú)立的殺傷鏈。本質(zhì)上看,殺傷網(wǎng)是傳統(tǒng)殺傷鏈構(gòu)建方式的一種進(jìn)化,是針對(duì)大規(guī)模動(dòng)態(tài)目標(biāo)跨域精確打擊的敏捷構(gòu)建、跨域協(xié)同、韌性抗毀的殺傷鏈。傳統(tǒng)方式構(gòu)建的殺傷鏈具有預(yù)先嚴(yán)格定義(靜態(tài)路由)、單鏈串行執(zhí)行、面向連接和資源獨(dú)占的特征,單一作戰(zhàn)資源在特定時(shí)間段內(nèi)只能專注于單個(gè)殺傷鏈;基于殺傷網(wǎng)構(gòu)建的殺傷鏈則具有軟件敏捷定義(動(dòng)態(tài)路由)、多鏈并行執(zhí)行、基于網(wǎng)絡(luò)和資源共享的特征,從而擺脫了前述制約(除消耗性資源,如巡飛彈),最大限度提升殺傷鏈并行規(guī)模。

因此,作戰(zhàn)樣式的演進(jìn)是催生殺傷鏈概念出現(xiàn)并推動(dòng)其進(jìn)化的根本動(dòng)力,對(duì)作戰(zhàn)樣式的支持和適應(yīng)是設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)殺傷網(wǎng)構(gòu)建范式的根本依據(jù)。

1.2  武器系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步為殺傷鏈運(yùn)行方式帶來(lái)新變化

隨著技術(shù)的進(jìn)步,相對(duì)固化的傳統(tǒng)殺傷鏈模型(如F2T2EA)已不能完全適用于當(dāng)前信息化、智能化技術(shù)高速發(fā)展的戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)。

一方面,傳統(tǒng)的殺傷鏈的階段劃分已不再明顯,部分階段已經(jīng)并行或重疊執(zhí)行,如多功能傳感器的出現(xiàn),整合集成通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)以及情報(bào)、監(jiān)視和偵察等多種功能,使得發(fā)現(xiàn)、鎖定和跟蹤環(huán)節(jié)可以由傳感器自主實(shí)現(xiàn);部分裝備系統(tǒng)在殺傷鏈路環(huán)節(jié)上已經(jīng)具備了替代傳統(tǒng)作戰(zhàn)人員的能力,如察打一體作戰(zhàn)平臺(tái),傳統(tǒng)的瞄準(zhǔn)、交戰(zhàn)環(huán)節(jié)由武器自己完成;部分作戰(zhàn)樣式出現(xiàn)了殺傷鏈環(huán)節(jié)相互嵌套,如察打一體無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng),在射后環(huán)節(jié)還嵌套了偵察、控制、對(duì)抗和打擊(偵控抗打)自閉環(huán)的殺傷鏈完整過(guò)程。

另一方面,隨著武器系統(tǒng)自動(dòng)化程度提高和智能化技術(shù)加持,傳統(tǒng)的“預(yù)先定義”殺傷鏈執(zhí)行過(guò)程已不適應(yīng)打擊樣式的變化,例如,對(duì)于半自主武器,如天基探測(cè)手段指引艦載巡航導(dǎo)彈超視距打擊機(jī)動(dòng)艦船目標(biāo),其殺傷鏈過(guò)程為發(fā)現(xiàn)、發(fā)射、鎖定、打擊和反饋,是一種典型的“傳感器主導(dǎo)型”殺傷鏈過(guò)程;對(duì)于具備較高智能化水平的自主武器,如集自主識(shí)別、探測(cè)、定位和打擊能力于一身的智能巡飛彈,其殺傷鏈過(guò)程為發(fā)射、發(fā)現(xiàn)、鎖定、打擊和反饋,是一種典型的“射手主導(dǎo)型”殺傷鏈過(guò)程;對(duì)于常規(guī)武器,如多個(gè)自行火炮旅團(tuán)按照作戰(zhàn)計(jì)劃位預(yù)定陣地對(duì)某目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行火力壓制,其殺傷鏈過(guò)程為發(fā)現(xiàn)、鎖定、發(fā)射、完成和反饋,是一種典型的“決策者主導(dǎo)型”殺傷鏈過(guò)程。

因此,設(shè)計(jì)一種能夠支持新舊武器多模態(tài)、運(yùn)作方式自適應(yīng)的殺傷網(wǎng)構(gòu)建范式和集成架構(gòu)成為聯(lián)合指揮多域武器平臺(tái)的關(guān)鍵。

1.3  全域作戰(zhàn)理論發(fā)展為殺傷鏈集成統(tǒng)合帶來(lái)新挑戰(zhàn)

在全域作戰(zhàn)理念下,殺傷網(wǎng)不僅是各作戰(zhàn)域殺傷鏈簡(jiǎn)單的疊加,而且要從單向、二維的鏈狀結(jié)構(gòu)調(diào)整為復(fù)雜、多維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。但是,由于各個(gè)作戰(zhàn)域均有其獨(dú)有的特點(diǎn)、需求、平臺(tái)及武器,殺傷鏈統(tǒng)合為殺傷網(wǎng)并非易事。

首先,盡管各作戰(zhàn)域中的殺傷鏈執(zhí)行流程基本相同,但是不同作戰(zhàn)域中的殺傷鏈仍存在較大差異,例如,殺傷鏈的執(zhí)行速度相差甚遠(yuǎn),傳感器的偵察對(duì)象與能力存在差異,武器的攻擊方式、打擊距離與毀傷效果差別明顯,而網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域殺傷鏈則更加特殊。

其次,由于每個(gè)特定問(wèn)題均有在特定領(lǐng)域的特定解決方式,因此要想實(shí)現(xiàn)殺傷鏈的跨域集成統(tǒng)合,需跨越各軍種間的固有壁壘。其中,既包括互連互通方面的技術(shù)壁壘,這是因?yàn)椴煌姺N的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮有朝一日會(huì)統(tǒng)合至殺傷網(wǎng)中;也包括殺傷鏈統(tǒng)合的概念壁壘,這是因?yàn)橥耆蚱栖姺N限制仍不現(xiàn)實(shí),性質(zhì)不同、節(jié)奏不同的殺傷鏈進(jìn)行配合和重疊可能造成矛盾,而非增益。

因此,設(shè)計(jì)一種能夠統(tǒng)合集成不同作戰(zhàn)域的作戰(zhàn)速度、作戰(zhàn)能力、打擊方式和作戰(zhàn)節(jié)奏的殺傷鏈集成架構(gòu)成為關(guān)鍵。

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殺傷網(wǎng)構(gòu)建范式研究

2.1  總體構(gòu)建思路

范式一詞由托馬斯·庫(kù)恩提出,指一種思考方式或理論框架,可以用來(lái)解釋某個(gè)領(lǐng)域的現(xiàn)象或者問(wèn)題,具有指導(dǎo)性、規(guī)范性和普適性等特點(diǎn)。本質(zhì)上看,范式是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的底層邏輯。

傳統(tǒng)的殺傷鏈雖然未提出范式的概念,但從典型的F2T2EA可以看出,它是一種預(yù)先定義的、靜態(tài)的、機(jī)械的和線性的事件序列。傳統(tǒng)殺傷鏈發(fā)展到殺傷網(wǎng),不僅是殺傷鏈在數(shù)量上的變化,更是在思維方式方面的革命,需要將這些二維殺傷鏈(靜態(tài)線性事件序列)躍升為六維殺傷網(wǎng)(將6個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)域連接成1個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)),因此,從哲學(xué)意義上講,是一種范式轉(zhuǎn)型,是一種質(zhì)變和飛躍。

殺傷網(wǎng)具有任務(wù)多樣性、資源跨域性和目標(biāo)差異性等特點(diǎn),因此,找到一個(gè)通用的殺傷網(wǎng)構(gòu)建范式很難。為此,本文創(chuàng)新性提出了由基礎(chǔ)范式、功能模式和殺傷鏈交戰(zhàn)序列組(ESG)3級(jí)構(gòu)成的殺傷網(wǎng)新型構(gòu)建范式,如圖1所示。

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圖 1  基于基礎(chǔ)范式、功能模式和ESG的殺傷網(wǎng)構(gòu)建范式

基礎(chǔ)范式是從事殺傷網(wǎng)研究的一套基本完善的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn),是能夠?qū)⒋嬖谟谲娛聦?duì)抗、演習(xí)演訓(xùn)中的不同范例、理論、方法和工具加以歸納、定義并相互聯(lián)系起來(lái)的底層范式,也可稱為“理論范式”或“概念范式”。

功能模式是針對(duì)特定作戰(zhàn)樣式、特定作戰(zhàn)場(chǎng)景以及特定類別打擊目標(biāo),以基礎(chǔ)范式的基本要素,按時(shí)間順序組合建立的殺傷鏈邏輯過(guò)程,此外,決策點(diǎn)的設(shè)置是功能范式關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)。從某種意義上說(shuō),功能模式也可理解為“應(yīng)用范式”或“邏輯范式”。本文以“尋殲式打擊”、“召喚式打擊”和“授權(quán)式打擊”3種作戰(zhàn)行動(dòng)為典型場(chǎng)景,分別給出了相應(yīng)的功能模式。

ESG是將殺傷網(wǎng)各組成要素針對(duì)特定打擊目標(biāo)、在特定時(shí)刻建立的一個(gè)有序的殺傷鏈物理過(guò)程,通過(guò)ESG形成作戰(zhàn)要素的任務(wù)卡片,驅(qū)動(dòng)殺傷鏈的執(zhí)行,是確保殺傷鏈落地實(shí)施的核心。

從定位和作用上看,基礎(chǔ)范式類似于“道”,解決指導(dǎo)思想和本質(zhì)規(guī)律的問(wèn)題,屬于形而上的層面;功能模式類似于“法”,解決原則、法則的問(wèn)題,屬于方法論層面;ESG類似于“術(shù)”,解決落地應(yīng)用和操作層面的問(wèn)題;而殺傷網(wǎng)各組成要素則發(fā)揮“器”的作用,屬于物質(zhì)、能量和信息等要素層面,其中當(dāng)然也包括作為殺傷網(wǎng)體系能力集成核心功能的交戰(zhàn)控制系統(tǒng)。

2.2  基礎(chǔ)范式設(shè)計(jì)

本文提出的是CF5基礎(chǔ)范式或“元范式”。CF5指動(dòng)態(tài)目標(biāo)打擊殺傷網(wǎng)閉合的6大環(huán)節(jié),即交戰(zhàn)控制(Control)、偵察發(fā)現(xiàn)(Find)、目標(biāo)指示(目指,F(xiàn)ix)、武器發(fā)射(Fire)、飛行打擊(Finish)和閉環(huán)評(píng)估(Feedback),覆蓋了殺傷網(wǎng)運(yùn)行所需的必要環(huán)節(jié)及人機(jī)協(xié)作的機(jī)制。CF5基礎(chǔ)范式構(gòu)成如圖2所示。

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圖 2  CF5基礎(chǔ)范式構(gòu)成

1) 偵察發(fā)現(xiàn):指在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)抗條件下,從多源途徑匯聚的各類探測(cè)數(shù)據(jù)、動(dòng)向情報(bào)數(shù)據(jù)和輿情數(shù)據(jù)等海量非格式信息中,發(fā)現(xiàn)并動(dòng)態(tài)生成目標(biāo),且持續(xù)跟蹤動(dòng)態(tài)目標(biāo),具體包括目標(biāo)屬性、目標(biāo)位置、目標(biāo)運(yùn)行速度和電子特征等。

2) 目標(biāo)指示:指基于目標(biāo)數(shù)據(jù),匹配殺傷鏈武器資源池各類武器,即時(shí)生成武器打擊所需目標(biāo)指示信息,或?yàn)榇驌粑淦髌ヅ浠鹂乩走_(dá)通道。

3) 武器發(fā)射:指由指令或目指信息驅(qū)動(dòng)打擊武器發(fā)射。

4) 飛行打擊:指打擊武器發(fā)射后,依據(jù)射前諸元或在線目標(biāo)指引信息,自主導(dǎo)航或制導(dǎo)至彈目交會(huì)處,并自主尋的,對(duì)目標(biāo)實(shí)施打擊。

5) 閉環(huán)評(píng)估:指對(duì)打擊效果進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估,包括物理毀傷、功能毀傷評(píng)估,為殺傷鏈的結(jié)束或循環(huán)的再次啟動(dòng)提供輸入。

6) 交戰(zhàn)控制:指殺傷網(wǎng)構(gòu)建、運(yùn)行和調(diào)整的核心環(huán)節(jié),本質(zhì)上就是殺傷網(wǎng)控制器,通過(guò)生成ESG,實(shí)現(xiàn)殺傷鏈統(tǒng)合集成和自適應(yīng);是殺傷鏈人機(jī)交互的連接點(diǎn),通過(guò)在殺傷鏈不同環(huán)節(jié)設(shè)置決策點(diǎn),提供預(yù)先授權(quán)控制、人在環(huán)中的指令控制以及人在環(huán)上的狀態(tài)監(jiān)控等多種控制模式,能夠適應(yīng)不同目標(biāo)打擊要求。

2.3  ESG設(shè)計(jì)

2.3.1  控制器模型

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各級(jí)控制器的控制周期各不相同,控制周期的作用點(diǎn)就是決策點(diǎn)。體系級(jí)控制器控制周期主要“以人為主”進(jìn)行控制調(diào)節(jié),量級(jí)由分鐘至天不等;系統(tǒng)級(jí)控制器控制周期匹配不同作戰(zhàn)場(chǎng)景模式,以“規(guī)則為主”進(jìn)行控制調(diào)節(jié),量級(jí)由分鐘至小時(shí)不等;平臺(tái)級(jí)控制器控制周期以“機(jī)器自主”固定周期進(jìn)行控制,量級(jí)一般在秒級(jí)。

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圖 3 基于ESG的殺傷網(wǎng)控制模型

2.3.2 體系級(jí)控制器模型

從控制模型角度看,體系級(jí)控制器模型對(duì)殺傷網(wǎng)具有微分調(diào)節(jié)控制作用,是實(shí)現(xiàn)多個(gè)殺傷鏈集合最優(yōu)解的基礎(chǔ),解決體系如何靈活適變和賦權(quán)問(wèn)題。其控制模型參數(shù)決定了整個(gè)殺傷網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu),進(jìn)而決定殺傷網(wǎng)的規(guī)模和韌性核心指標(biāo),作用于偏差的導(dǎo)數(shù)(戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化量),主要是提高殺傷網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和對(duì)可能出現(xiàn)情況的超前反應(yīng)。

從作戰(zhàn)運(yùn)用角度看,體系級(jí)控制器模型輸出是一階ESG,面向作戰(zhàn)效果進(jìn)行“布陣式”派單,與作戰(zhàn)方案相匹配,調(diào)度陸、海、空、天、網(wǎng)絡(luò)等全域偵察、指揮、火力和保障等資源,開展一次作戰(zhàn)周期(分鐘級(jí)到天級(jí))相對(duì)長(zhǎng)的全域殺傷網(wǎng)體系運(yùn)行,其輸出的結(jié)果明確交戰(zhàn)對(duì)象類型、范圍、交戰(zhàn)規(guī)則,以及交戰(zhàn)資源的組成、角色分工和職責(zé)權(quán)限,資源間關(guān)系弱關(guān)聯(lián)、松耦合。

2.3.3 系統(tǒng)級(jí)控制器模型

從控制模型角度看,系統(tǒng)級(jí)控制器模型對(duì)殺傷網(wǎng)具有比例調(diào)節(jié)控制作用,是根據(jù)當(dāng)前實(shí)際情況進(jìn)行的快速應(yīng)對(duì),是面向特定目標(biāo)、在特定時(shí)間段的執(zhí)行式派單,直接作用于偏差本身(當(dāng)前待打擊目標(biāo)集合),其核心是求解特定殺傷鏈執(zhí)行控制參數(shù),決定殺傷鏈閉合速度。

從作戰(zhàn)運(yùn)用角度看,系統(tǒng)級(jí)控制器模型輸出是二階ESG,面向交戰(zhàn)過(guò)程進(jìn)行“執(zhí)行式”派單,與作戰(zhàn)計(jì)劃相匹配,圍繞對(duì)具體目標(biāo)的打擊任務(wù),調(diào)度權(quán)限內(nèi)的可用資源,構(gòu)建符合條件的傳感器到最佳射手的鏈路,確定不同交戰(zhàn)時(shí)間切面上的資源組成、發(fā)射陣位、成爆時(shí)刻和協(xié)同時(shí)序,各資源在時(shí)空關(guān)系上強(qiáng)關(guān)聯(lián),各條殺傷鏈在資源占用上松耦合。

2.3.4 平臺(tái)級(jí)控制器模型

從控制模型角度看,平臺(tái)級(jí)控制器模型具有積分調(diào)節(jié)作用,要消除累積偏差(盡可能解決前面所有環(huán)節(jié)的遺留誤差,保證最終命中),在武器單元飛行速度、目標(biāo)逃逸速度、目指精度和彈目距離等約束下求解平臺(tái)間組織協(xié)同控制參數(shù),決定最終彈目成功交會(huì)概率。

從作戰(zhàn)運(yùn)用角度看,平臺(tái)級(jí)控制器模型輸出是三階ESG,面向彈目交會(huì)進(jìn)行平臺(tái)級(jí)“自主式”派單,與控制指令參數(shù)相匹配,在各武器單元(無(wú)人機(jī)群和彈群等)與目標(biāo)臨空交戰(zhàn)過(guò)程中,根據(jù)臨空打擊態(tài)勢(shì)快速調(diào)整各武器單元的鏈路組合及任務(wù)時(shí)序,實(shí)現(xiàn)自主感知、自主決策和自主打擊,各武器單元在信息流關(guān)系上強(qiáng)關(guān)聯(lián),在資源占用上緊耦合。

2.4 功能模式設(shè)計(jì)

2.4.1 “尋殲式打擊”

“尋殲式打擊”適用于活動(dòng)區(qū)域大致確定但尚未偵察發(fā)現(xiàn)的目標(biāo),需要預(yù)先排兵布勢(shì),調(diào)動(dòng)各種偵察資源,一旦發(fā)現(xiàn)識(shí)別定位目標(biāo),快速生成發(fā)射指令,快速遂行打擊任務(wù)。

其功能模式為“CF2CF3”,即構(gòu)建初始?xì)W(wǎng)(Control)、發(fā)現(xiàn)(Find)、目指(Fix)、動(dòng)態(tài)構(gòu)建殺傷鏈(Control)、發(fā)射(Fire)、打擊(Finish)和評(píng)估(Feedback),如圖4所示。

該模式共設(shè)置2個(gè)決策點(diǎn):1) 接收到目標(biāo)清單后生成一階ESG時(shí)確認(rèn)殺傷網(wǎng)方案;2) 鎖定目標(biāo)后生成二階ESG時(shí)確認(rèn)火力計(jì)劃和發(fā)射命令。

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圖 4 “尋殲式打擊”功能模式

2.4.2 “召喚式打擊”

“召喚式打擊”適用于對(duì)臨機(jī)出現(xiàn)的目標(biāo)(可以是計(jì)劃外的高價(jià)值目標(biāo)等)進(jìn)行快速響應(yīng)打擊,由目指驅(qū)動(dòng),快速規(guī)劃,快速生成發(fā)射指令,快速遂行打擊任務(wù)。

其功能模式為“FCF3”,即目指(Fix)、快速構(gòu)建殺傷鏈(Control)、發(fā)射(Fire)、打擊(Finish)和評(píng)估(Feedback),如圖5所示。

該模式共設(shè)置1個(gè)決策點(diǎn),即接收目指信息后生成二階ESG時(shí)對(duì)火力計(jì)劃和發(fā)射命令確認(rèn)。

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圖 5 “召喚式打擊”功能模式

2.4.3 “授權(quán)式打擊”

“授權(quán)式打擊”適用于明確打擊對(duì)象進(jìn)行持續(xù)跟蹤和瞄準(zhǔn)(跟瞄)、適時(shí)或接令打擊場(chǎng)景。指揮官預(yù)先授權(quán)偵察系統(tǒng)、武器平臺(tái)按照交戰(zhàn)控制指令自主運(yùn)行,跟蹤鎖定目標(biāo)后,指引武器系統(tǒng)進(jìn)行打擊。

其功能模式為“CF2CFCF2”,即構(gòu)建初始?xì)W(wǎng)(Control)、發(fā)現(xiàn)(Find)、目指(Fix)、動(dòng)態(tài)生成殺傷鏈(Control)、發(fā)射(Fire)、目指在線推送與協(xié)同策略在線生成(Control)、打擊(Finish)和評(píng)估(Feedback),如圖6所示。

該模式共設(shè)置3個(gè)決策點(diǎn):1) 接收到目標(biāo)清單后生成一階ESG時(shí)對(duì)殺傷網(wǎng)方案確認(rèn),對(duì)殺傷網(wǎng)內(nèi)具有自主協(xié)同的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行授權(quán)確認(rèn);2) 由戰(zhàn)場(chǎng)事件變化驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生二階ESG時(shí)對(duì)殺傷鏈各節(jié)點(diǎn)要素控制參數(shù)調(diào)整確認(rèn);3) 多武器平臺(tái)協(xié)同打擊時(shí)由自主交戰(zhàn)控制系統(tǒng)生成三階ESG,并下發(fā)協(xié)同打擊控制參數(shù)。

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圖 6 “授權(quán)式打擊”功能模式

2.5 構(gòu)建范式的主要特點(diǎn)

與傳統(tǒng)殺傷鏈范式F2T2EA相比,CF5范式具有以下特點(diǎn):

1) 優(yōu)化環(huán)節(jié)構(gòu)成。刪去跟蹤和瞄準(zhǔn)環(huán)節(jié),用發(fā)現(xiàn)和目指2個(gè)環(huán)節(jié)替代原來(lái)的F2T。在完成對(duì)目標(biāo)的定位后即進(jìn)入攻擊階段,流程更加簡(jiǎn)捷,更容易實(shí)現(xiàn)各作戰(zhàn)域的兼容。在該流程下,一旦情報(bào)、監(jiān)視和偵察網(wǎng)絡(luò)建立并運(yùn)行,并連接到每個(gè)武器系統(tǒng),任何進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)均會(huì)被1個(gè)或多個(gè)情報(bào)、監(jiān)視和偵察系統(tǒng)檢測(cè)到,這就是CF5中的“發(fā)現(xiàn)”部分。然后,這些情報(bào)、監(jiān)視和偵察系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位并形成“目指”信息與網(wǎng)絡(luò)中所有武器共享。在此之后,即可實(shí)施對(duì)目標(biāo)的攻擊。

2) 靈活執(zhí)行順序。各環(huán)節(jié)不再?gòu)?qiáng)調(diào)順序執(zhí)行,甚至還可互相嵌套,滿足了殺傷網(wǎng)適應(yīng)性和擴(kuò)展性要求。傳統(tǒng)殺傷鏈F2T2EA是順序執(zhí)行的過(guò)程,而CF5中只是發(fā)現(xiàn)—目指—打擊—評(píng)估4個(gè)環(huán)節(jié)保持固定順序,發(fā)射環(huán)節(jié)根據(jù)交戰(zhàn)控制的不同模式可動(dòng)態(tài)形成不同閉合模式。此外,針對(duì)中遠(yuǎn)程精確打擊,射前、射后環(huán)節(jié)中都可嵌套CF5相應(yīng)環(huán)節(jié),有效解決了武器發(fā)射前和發(fā)射后的殺傷鏈閉合控制模型統(tǒng)一和銜接的問(wèn)題。

3) 突出交戰(zhàn)控制。新增交戰(zhàn)控制環(huán)節(jié)C,引入決策控制點(diǎn)概念,在F5循環(huán)中不同位置插入決策控制點(diǎn),可以提供預(yù)先授權(quán)控制、人在環(huán)中的指令控制以及人在環(huán)上的狀態(tài)監(jiān)控等多種控制模式,在強(qiáng)調(diào)機(jī)器自主決策、提高自動(dòng)化程度的同時(shí),也不否認(rèn)必要時(shí)人在殺傷鏈閉合中的干預(yù)作用。既解決了新舊武器多模態(tài)、運(yùn)作方式自適應(yīng)的殺傷鏈統(tǒng)合難題,也解決了人的權(quán)限如何介入的問(wèn)題,可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)高效協(xié)作,提高殺傷鏈閉合的精度和效益。

4) 注重落地實(shí)施。在基礎(chǔ)范式基礎(chǔ)上,針對(duì)典型打擊樣式引入功能模式,在確保靈活性前提下,指導(dǎo)性更強(qiáng);引入三階ESG概念,在戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)乃至戰(zhàn)斗各層級(jí),在體系、系統(tǒng)和平臺(tái)各層面確??陕涞貙?shí)施。

3

殺傷網(wǎng)集成架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1  體系集成總體架構(gòu)

從本質(zhì)上看,殺傷網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)信息體系支撐下的一種典型應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)信息體系是殺傷網(wǎng)作戰(zhàn)概念的孕育母胎。殺傷網(wǎng)的集成是一種體系能力的集成,是將充分解耦、廣域分布的作戰(zhàn)資源和要素節(jié)點(diǎn)在傳統(tǒng)互連互通基礎(chǔ)上,基于開放式體系架構(gòu),進(jìn)行充分耦合,形成整體能力。

殺傷網(wǎng)體系集成可采用共享云服務(wù)環(huán)境+分布端要素節(jié)點(diǎn)的總體架構(gòu)。殺傷網(wǎng)體系集成總體架構(gòu)如圖7所示。其中,共享云服務(wù)環(huán)境提供泛在互聯(lián)、韌性抗毀的網(wǎng)云融合支撐,扁平入網(wǎng)、全域共享的戰(zhàn)場(chǎng)資源池,資源即時(shí)聚優(yōu)、體系隨需構(gòu)建的體系能力服務(wù),以及人機(jī)結(jié)合、云邊協(xié)同的核心功能應(yīng)用;傳感器、武器、平臺(tái)和業(yè)務(wù)要素系統(tǒng)等作為分布端要素節(jié)點(diǎn),分散部署、數(shù)字化入網(wǎng),由交戰(zhàn)控制系統(tǒng)進(jìn)行資源跨域協(xié)同和高效靈活組織。

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圖 7 殺傷網(wǎng)體系集成總體架構(gòu)

在殺傷網(wǎng)體系集成構(gòu)建中,交戰(zhàn)控制系統(tǒng)是主導(dǎo)、支配和組織殺傷鏈的建立和執(zhí)行的核心,是殺傷網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的“大腦”和“中樞”。交戰(zhàn)控制在整個(gè)殺傷網(wǎng)中無(wú)處不在,是殺傷網(wǎng)構(gòu)建運(yùn)行中“看不見的手”:信息在哪里處理?知識(shí)從哪里獲得?人在循環(huán)中處于什么位置?在瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng),核心決策在哪里做出,如何做出?交戰(zhàn)控制系統(tǒng)本質(zhì)上是殺傷網(wǎng)的操作系統(tǒng)。

該架構(gòu)具有以下特點(diǎn):1) 采用開放式系統(tǒng)架構(gòu),改變以往武器平臺(tái)與系統(tǒng)綁定、指揮層級(jí)與系統(tǒng)綁定、軟件與硬件綁定的架構(gòu),使得資源節(jié)點(diǎn)的接入更加靈活,應(yīng)用可以敏捷且低成本升級(jí);2) 交戰(zhàn)控制系統(tǒng)應(yīng)用被集成至一個(gè)基于云的系統(tǒng),指揮員可以從任何地方對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)并生成ESG,支持偵察或火力計(jì)劃的分布式執(zhí)行;3) 通過(guò)交戰(zhàn)控制App,鉸鏈傳統(tǒng)情報(bào)、指揮控制和規(guī)劃應(yīng)用,提升了系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)化程度,減少了需要生成ESG的人力協(xié)作成本,實(shí)現(xiàn)人在環(huán)上的控制,提高了殺傷鏈閉合的速度。

3.2  交戰(zhàn)控制系統(tǒng)架構(gòu)

交戰(zhàn)控制系統(tǒng)以體系能力支撐平臺(tái)為底座,以資源底圖+戰(zhàn)場(chǎng)變量為輸入,事件總線+人工智能(AI)管理為引擎,以3級(jí)派單為核心,以交戰(zhàn)序列組為輸出,采用人機(jī)結(jié)合的方式有序調(diào)動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)、通信節(jié)點(diǎn)、指揮控制節(jié)點(diǎn)和火力打擊節(jié)點(diǎn)等,實(shí)現(xiàn)殺傷網(wǎng)動(dòng)態(tài)構(gòu)建、最優(yōu)殺傷鏈組織運(yùn)行和快速調(diào)整。

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圖 8 殺傷網(wǎng)交戰(zhàn)控制系統(tǒng)架構(gòu)

3.3  交戰(zhàn)控制核心功能

交戰(zhàn)控制系統(tǒng)核心包括如下5項(xiàng)功能:

1) 作戰(zhàn)資源管控。該功能負(fù)責(zé)為3級(jí)派單提供作戰(zhàn)資源數(shù)據(jù),是制定殺傷網(wǎng)方案并生成準(zhǔn)確ESG的基礎(chǔ)。主要包括:a) 資源標(biāo)準(zhǔn)化入網(wǎng)。在傳感器、火力等資源節(jié)點(diǎn)集成入網(wǎng)單元模塊,作為接入共享云服務(wù)環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān),將資源節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、標(biāo)準(zhǔn)化處理和轉(zhuǎn)發(fā)。b) 資源數(shù)字化能力建模。在共享云服務(wù)環(huán)境,關(guān)聯(lián)組織對(duì)應(yīng)實(shí)體資源能力屬性、實(shí)時(shí)狀態(tài)和任務(wù)序列數(shù)據(jù),構(gòu)建各作戰(zhàn)資源數(shù)字孿生體。c) 資源狀態(tài)共享管控,使得指揮員能夠以安全的方式查看和管理可用的作戰(zhàn)資源,包括資源狀態(tài)訂閱查詢和手動(dòng)設(shè)置資源可訪問(wèn)權(quán)限等,為3級(jí)派單提供作戰(zhàn)資源能力底圖。

2) 戰(zhàn)場(chǎng)變量管理。該功能負(fù)責(zé)提供“敵我環(huán)”及“任務(wù)調(diào)整/方案執(zhí)行”等變化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),是殺傷網(wǎng)在線實(shí)時(shí)調(diào)整的輸入。主要包括:a) 任務(wù)管理,用于接收、處理并生成任務(wù),主要產(chǎn)生任務(wù)生成、變更和終止等變量;b) 目標(biāo)管理,用于管理動(dòng)態(tài)目標(biāo),包括對(duì)潛在目標(biāo)、打擊目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、定位和效果評(píng)估全周期進(jìn)行目標(biāo)狀態(tài)管理,支持對(duì)目標(biāo)威脅自動(dòng)進(jìn)行分析并完成目標(biāo)打擊優(yōu)先級(jí)排序,對(duì)構(gòu)成鎖定狀態(tài)的目標(biāo)自動(dòng)提取點(diǎn)位生成目標(biāo)指示信息,主要產(chǎn)生目標(biāo)狀態(tài)變化類變量;c) 資源管理,用于管理資源狀態(tài),觸發(fā)產(chǎn)生資源可用性變化事件;d) 戰(zhàn)場(chǎng)管理,關(guān)聯(lián)戰(zhàn)場(chǎng)氣象、電磁、導(dǎo)航和空域等實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù),主要產(chǎn)生戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境威脅、空域沖突和電磁壓制等變量;e) 殺傷鏈運(yùn)行監(jiān)控,用于管理ESG序列組數(shù)據(jù),監(jiān)控各殺傷鏈CF5運(yùn)行,提供任務(wù)監(jiān)控和執(zhí)行狀態(tài)跟蹤,產(chǎn)生ESG程序組執(zhí)行偏差類變量。

3) 事件總線引擎。該功能負(fù)責(zé)處理全域戰(zhàn)場(chǎng)空間的變化事件,提供事件注冊(cè)、分發(fā)、關(guān)聯(lián)綜合、管理和處置,是實(shí)現(xiàn)交戰(zhàn)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享以及各應(yīng)用鉸鏈集成的關(guān)鍵。主要包括:a) 事件產(chǎn)生,基于各類戰(zhàn)場(chǎng)變量,計(jì)算變量與約束條件匹配情況,當(dāng)變量構(gòu)成待處理事件條件時(shí),觸發(fā)產(chǎn)生相應(yīng)事件;b) 事件流轉(zhuǎn),提供事件注冊(cè)、訂閱和分發(fā)功能,支持3級(jí)派單等應(yīng)用按需訂閱獲取所需事件源;c) 事件處置,調(diào)用事件處置規(guī)則,匹配時(shí)間與處置該事件的應(yīng)用,并將事件信息流轉(zhuǎn)至相應(yīng)應(yīng)用處置。

4) 規(guī)則管理引擎。該功能負(fù)責(zé)提供并維護(hù)全域戰(zhàn)場(chǎng)交戰(zhàn)規(guī)則,是決定殺傷網(wǎng)性能優(yōu)劣的核心。規(guī)則的形成有如下多種途徑:a) 系統(tǒng)運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)手段廣泛學(xué)習(xí)各類國(guó)際戰(zhàn)爭(zhēng)法規(guī)和作戰(zhàn)條令并形成結(jié)構(gòu)化規(guī)則描述;b) 由作戰(zhàn)人員基于經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)手動(dòng)錄入;c) 由系統(tǒng)不斷學(xué)習(xí)歷史案例,優(yōu)化目標(biāo)體系排序、兵力分配、事件告警處置推薦等算法模型而得。規(guī)則包括2類:a) 事件處置規(guī)則,包括對(duì)任務(wù)變化、目標(biāo)變化、資源狀態(tài)和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境變化的處置規(guī)則;b) 業(yè)務(wù)規(guī)則,包括決策點(diǎn)設(shè)置規(guī)則、情報(bào)處理規(guī)則、快速規(guī)劃規(guī)則、指令生成規(guī)則和武器使用的規(guī)則。規(guī)則的內(nèi)容從廣義上看,包括知識(shí)、數(shù)據(jù)和法規(guī)條令等,例如武器毀傷知識(shí)、目標(biāo)知識(shí)和歷史案例數(shù)據(jù)等。

5) 3級(jí)派單關(guān)鍵技術(shù)。a) 體系級(jí)派單的難點(diǎn)在于對(duì)交戰(zhàn)態(tài)勢(shì)變化的預(yù)測(cè)和響應(yīng),在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)一次對(duì)抗過(guò)程目標(biāo)的規(guī)模和敵我力量消耗比,急需突破面向指揮員意圖理解的作戰(zhàn)任務(wù)拆解分析技術(shù)、基于數(shù)據(jù)挖掘的時(shí)敏態(tài)勢(shì)認(rèn)知預(yù)測(cè)技術(shù)以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的殺傷網(wǎng)構(gòu)建技術(shù)等;b) 系統(tǒng)級(jí)派單的難點(diǎn)在于能夠?qū)Ω卟l(fā)目指的實(shí)時(shí)響應(yīng),盡可能在有限時(shí)間內(nèi)生成對(duì)同一目標(biāo)的多條殺傷路徑并尋找最優(yōu)路徑解,急需突破基于作戰(zhàn)能力的資源孿生建模技術(shù)、基于信火一體的殺傷鏈規(guī)劃技術(shù)等;c) 平臺(tái)級(jí)派單的難點(diǎn)在于在極短控制周期內(nèi)對(duì)飛行中平臺(tái)進(jìn)行控制參數(shù)解算和指令下達(dá),需能確??刂戚敵鰧?duì)當(dāng)前測(cè)量誤差有效而不是已超出調(diào)節(jié)范圍,急需突破臨空交戰(zhàn)對(duì)抗威脅實(shí)偵實(shí)判技術(shù)、高速平臺(tái)協(xié)同控制引導(dǎo)技術(shù)等。

4

結(jié)束語(yǔ)

殺傷鏈的概念產(chǎn)生和范式轉(zhuǎn)型發(fā)端于戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的演變,根植于信息技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)也推動(dòng)著電子信息領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施的深刻變革與轉(zhuǎn)型。隨著實(shí)時(shí)傳感器-武器連接、無(wú)人機(jī)、遠(yuǎn)程精確武器、傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理為代表的新興技術(shù)廣泛應(yīng)用,現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)方式、作戰(zhàn)范圍和作戰(zhàn)規(guī)模正在發(fā)生重大變化,而構(gòu)建規(guī)模更大(增加可同時(shí)閉合的殺傷鏈數(shù)量)、速度更快(縮短對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)打擊的反應(yīng)時(shí)間)、彈性更強(qiáng)(提高在強(qiáng)對(duì)抗條件下的生存能力)的殺傷網(wǎng)則是未來(lái)的重要發(fā)展方向。此外,在大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下,傳統(tǒng)的指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視和偵察(C4ISR)架構(gòu)正逐步向傳感器、網(wǎng)絡(luò)和人工智能(SNAI)架構(gòu)演變,因此,加強(qiáng)“AI+殺傷鏈”技術(shù)路徑研究,推動(dòng)殺傷鏈在智慧空間中的快速閉合和彈性重構(gòu),既是殺傷網(wǎng)構(gòu)建的重要研究方向,更是后續(xù)推動(dòng)網(wǎng)信體系智能轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要抓手。

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