基于网络化信息系统的常规导弹部队作战指挥模拟仿真

霍 贝，武晓鹏

(1.第二炮兵工程大学，西安 710025; 2.边防学院，西安 710108)

目前，虽然部队装备了信息化指挥控制系统，使指挥员的信息感知、信息传输和信息处理能力空前提高，但部队行动筹划与协同、对作战资源的控制与运用等指控能力指标却未得到明显改善［1］。究其原因，是指挥体系相对落后。如何构建和改进指挥控制体系与指挥方式，发挥网络化信息系统效能，大幅度提升部队战斗力是亟需解决的现实问题。本文以常规导弹部队为对象，对基于网络化信息系统的常规导弹作战指挥进行了仿真研究。

1 常规导弹部队作战实体分类与作用

依照功能与使命的不同，常规导弹部队作战力量可分为侦察感知力量、指挥控制力量、导弹打击力量和支持保障力量( 包括装备后勤保障力量、区域防卫力量等) 。相应地，将作战实体也分为4 类:感知实体、指挥实体、发射实体和支持保障实体。其导弹部队的作战过程就是这4 类实体相互作用、相互协同的过程，其彼此间作用关系如图1 所示。

图1 常规导弹部队作战实体作用关系

感知实体主要是战场上各类传感器及其组成的侦察感知网络，最主要的功能是完成对战场和敌方纵深目标的及时侦察与有效监视，使得导弹部队能够准确、及时地获取所需信息。指挥实体通常由各类指挥控制人员和信息处理系统组成，其功能主要包括指挥控制、信息综合处理、资源分配、战术制定等。发射实体主要指发射架，是主要战斗力实体，执行导弹机动、待机、占领发射阵地、发射导弹等任务。支持保障实体主要包括各类装备、后勤保障力量及发射区域地面防卫力量等，主要负责为指挥和发射实体提供各种相关保障和防卫抗击敌打击等。

2 基于网络化信息系统的作战指挥体系构想

为适应未来瞬息万变的战场需要，必须提高常规导弹部队的快速反应能力，而基于网络化信息系统的同步分布式指挥体系能够大幅度提高指挥效率［2］。变“树状层次型”指挥结构为“扁平式分布式”网状结构是解决问题的很好途径。作战指挥体系结构如图2 所示。

图2 导弹分布式作战指挥体系结构

战时，作战指挥中心是常规导弹部队的最高作战指挥机构，主要对常规导弹部队的作战进行整体、高层的指挥与控制，具体负责战场感知、任务规划与区分、作战资源编组和打击效果评估等任务。任务指挥组是针对某项具体打击任务动态设置的指挥机构，依据编组策略，可由单个基层指挥车担任，也可由多个基层指挥车协同构成，主要对具体作战行动和发射进程进行指挥与控制，具体负责导弹作战单元的信息综合、控制协调与命令下达等任务。

图2中，指挥控制中心级节点是导弹部队指挥控制网络的第1 级节点; 任务指挥组级节点是2 级节点; 导弹发射实体为3 级节点。导弹部队作战指挥中心节点作为信息化指挥控制的核心，与第2 级、第3 级节点共同构成指挥控制网络。2 级节点作战任务指挥组作为具体作战任务执行控制机构，与其隶属的作战资源3 级节点发射实体构成火力控制网，从而实现指控与火控网的融合。2 级节点与其隶属的3级节点构成1 个作战任务组。作战任务组是1 种动态的作战编组方式，通常针对每个具体作战发射任务，相应编成1个作战任务组。构成作战任务组的指挥组和发射实体等作战指挥资源则依据战场态势、各作战区域发射实体状态、任务需求等因素灵活配属。

3 基于网络化信息系统的作战指挥模型［3 -4］

出于合理简化需要，主要考虑发射实体属性与任务需求间的匹配关系，建立了面向对象的常规导弹部队网络化作战指挥模型。

3.1 定义作战任务空间

常规导弹作战行动，主要就是完成一系列相对独立的火力打击任务，这些火力打击任务构成1 个作战任务空间其中i =1，2，…，n。Fi表示1 项打击任务［5］。为便于描述，将每项打击任务分解为多个子任务。对打击任务的描述主要就是描述其各子任务的属性、时间排序及各子任务间的相互关系。因此，打击任务定义为F =为子任务集，j=1，2，…，n，;S 表示子任务间的关系。

3.1.1 子任务属性定义

每个子任务代表1 枚导弹的发射任务，定义变量Task_U:

Task_U=

＜

Task_name，//任务名称

Task_location， //目标位置

Task_level，//任务优先级

Task_time，//使命任务出现时间

Task_warhead， //子任务战斗部类型需求

＞

3.1.2 子任务间关系定义

1) 子任务间无逻辑相关性:Ui→Uj。此情况表示子任务Ui和子任务Uj间只有时间先后顺序，无逻辑相关性。

2) 子任务间有逻辑相关性:Ui⇒Uj。

此情况表示子任务Ui和子任务Uj间除了有时间先后顺序外，还具有逻辑前后性。子任务逻辑关系还可进一步细化为:①Ui∩Uj⇒Ul，表示子任务Ui和Uj全部完成后，才能进行子任务Ul;②Ui∪Uj⇒Ul，表示子任务Ui或Uj只要完成其任何1 项，就可进行子任务Ul; ③Ui⇒Uj∪Ul，其中P( Ui⇒Uj) =pij，P( Ui⇒Ul) =pil，pij+pil=1，表示子任务Ui完成后，依据任务执行情况可能随之执行子任务Uj，也可能执行子任务Ul，且执行子任务Uj的概率为pij，执行子任务Ul的概率为pil。

3) 发射方式表述。

Ui⊗Uj表示子任务Ui和子任务Uj必须共同完成，二者只完成其一没有价值，即2 枚导弹必须齐射。

3.2 定义发射实体

每辆发射架就是1 个发射实体，定义发射实体变量Firer:

Firer

＜

Firer_name， //发射实体名称

Firer_state，//发射实体准备状态:

Firer_warhead，//载弹种类

Firer_location，//发射阵地地理位置Firer_min_time，//最小准备时间

Firer_range， //射程

＞

其中，发射实体准备状态S 为:

发射实体最小准备时间tmin为:

表示从待机地域到发射阵地的机动时间，tfire表示发射操作时间。

3.3 对作战指挥流程描述

信息化条件下，常规导弹部队的各作战实体以“即插即用”方式接入网络，形成“感知实体—指挥实体—发射实体”无缝链接，缩短观察、判断、决策和行动周期，提高指挥速度，加快作战节奏。

3.3.1 指挥控制中心作战指挥流程

作战指挥中心的指挥职能与基本流程为:综合判读上级意图与指示，战场感知网络获知的战场态势与目标状态信息、下级所属作战资源上报的状态信息等内容，形成统一的作战态势图;依据任务需求和所属作战资源状态对作战力量进行编组和任务区分; 向下级下达编组命令和作战任务命令;对战场上所属作战资源的状态、各任务组执行任务进度进行监督，对突发情况进行协调控制。若任务组遭遇困难，应及时干预重新区分任务和调配作战资源，以保证作战任务的顺利完成。作战指挥中心指挥流程见图3。

图3 指挥控制中心指挥流程

3.3.2 任务指挥组指挥流程

任务指挥组的指挥职能与基本流程为: 从上级受领任务，掌握上级意图与指示、目标状态及其诸元数据等信息，并将这些信息同感知网获知的战场态势信息、下属作战实体报告的状态信息、由保障实体获知的作战保障信息等融合，全面掌握战场信息;以所掌握情报为依据，制定火力打击方案和协同计划;依照计划向所属发射实体下达作战命令，对各发射实体任务执行情况进行监督，对突发情况及时协调控制。若遭遇本级无法解决的困难而无法顺利完成作战任务时，应迅速上报指挥中心。任务指挥组指挥流程见图4。

3.3.3 发射实体作战行动流程

发射实体的作战流程为:在接受到指挥中心的预先号令后，完成准备工作，进入临战阶段;在接到指挥中心的战备命令后，按照要求提升战备等级，进入无使命待机状态;当接到指挥中心的编组命令后，与承担相应任务的指挥组完成编组，确定关系和发射任务，发射实体进入待命状态;发射实体在任务指挥组的命令下，进入作战实施阶段;完成任务后，若接到撤出战场命令，则按要求撤出战场，到指定地域待命;若没有撤出命令，则自动与任务指挥组解除编组关系，进入原定区域，重新进入无使命待机状态，等待赋予新的编组和发射任务。

4 导弹作战仿真分析［5］

在上述模型的基础上，分别编写网络化作战指挥和传统作战指挥仿真程序，通过仿真实验对2 种作战指挥方式进行比较。

4.1 评估指标

以作战反应时间tR为作战效能评估指标

其中:tC表示作战准备时间; tmove表示机动时间; tfire表示发射操作时间。

4.2 基本数据设定

作战力量参数:发射实体数量N =18，编组数M =3，每组发射实体数量m=6;

单个发射实体参数: 转载待机时间tS=60，机动时间tmove=10，发射时间tfire=20;时间单位统一为仿真单位时间。

4.3 仿真结果分析

作战任务参数如表1 所示。

将表1 中任务参数代入仿真程序运行，得传统作战指挥方式仿真结果如表2 所示，tR=73.8。

表1 作战任务参数

表2 传统作战指挥方式仿真结果

表3 信息化条件下作战指挥方式仿真结果

每次任务的子任务数在6 ～10 之间依照平均概率随机产生，经过15 次模拟仿真运行，其结果如图5 所示。

图5 2 种作战指挥方式平均反应时间比较

从以上仿真实验数据可知，本文提出的基于网络化信息系统的作战指挥体制构想，可明显强化常规导弹部队指挥控制能力，提高部队作战反应速度和效能。当然，这种提高效果与作战力量的规模及作战任务强度具有较强的关联性，这里的模拟实验只是针对小规模作战的概略模拟，如进行大规模作战模拟时，还需设计相应的火力分配优化算法等。

5 结束语

本文提出了基于网络化信息系统的常规导弹部队作战指挥体系构想，对其中组织体制和指挥流程进行了模型描述，通过仿真运行将信息化作战指挥和传统作战指挥2 种指挥效能进行比较，验证了所提构想的有效性。对信息化条件下常规导弹部队作战指挥问题进行了探索性研究，其中既有技术问题，更有作战运用问题。从静态上讲，这一个重新设计与构建作战指挥体制的问题，主要涉及3 方面工作，即设计组织结构、确定任务功能分配、明确组成指挥和控制系统的实体与系统能力。从动态上讲，这是一个改进指挥控制方法和流程的问题，主要涉及决策权的分配、参与者之间交互的模式、信息分发等内容。

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