基于DoDAF的大型舰艇编队防空反导系统作战体系结构

2012-08-10刘新发夏惠诚

舰船电子对抗 2012年6期

戎光，刘新发，夏惠诚

（1.海军大连舰艇学院，大连116018；2.解放军92143部队，三亚572021）

0 引言

大型舰艇编队在任务海区执行各种任务时，面临的空中威胁最大，可能遭到敌飞机、导弹的空中袭击，而且这种威胁是全时空的，贯穿于编队作战行动的始终，从而导致编队的生存面临严峻的考验。为了更好地应对空中威胁，提高编队对空作战的能力，既要提高武器装备性能、作战人员的素质，也要优化编队内部防空反导系统的体系结构。体系结构设计近年来广受各国重视，得到了迅速发展和广泛的应用，美国国防部体系结构框架（DoDAF）是体系结构设计的典型代表，它经过多年发展，代表了体系结构框架的发展方向[1]。本文基于DoDAF，构建外军某大型编队防空反导系统作战体系结构，对编队防空反导作战需求进行了描述，从本质上刻画了大型编队防空反导作战的活动过程，推动了编队防空反导系统顶层设计。

1 DoDAF体系结构框架简述

DoDAF始于1996年。它在14年的时间里，共执行了5个版本。1996年6月，为了在分散的战略、战术、战役框架之间提供无缝的信息流通以及互操作能力，美军公布了C4ISR体系结构框架1.0版，规定其为一切军事信息系统集成的框架。1997年12月，美军以C4ISR 1.0为基础，发布了C4ISR 2.0版本，并于2000年3月将该体系结构框架扩大到整个国防部领域，该框架在事实上成为国防部体系结构框架。2003年8月，美军发布了国防部体系结构框架DoDAF 1.0版，用于军方指控系统和企业运作过程的体系结构设计[2]。2007年4月，美军发布了DoDAF 1.5版，作为指导所有军事工程项目研发的系统工程方法论。DoDAF 1.5版分成3卷：体系结构框架概念、结构描述的开发、结构数据的管理。其目标是使开发出的系统能够综合集成，并且可以互操作，效费比高[3]。2009年8月，美军发布了DoDAF 2.0版，该版本提供了关于网络中心的体系结构信息，侧重点从以产品为中心转移到以数据为中心，该版本代表了体系结构设计的最新研究成果[4]。

2 作战体系结构设计思路

2.1 作战体系结构产品

DoDAF体系结构框架主要由全景视图、作战视图、系统视图和技术标准视图组成。本文从作战的角度，对大型舰艇编队防空反导体系结构进行了构建。设计作战体系结构是为了确定作战使命、描述一般作战过程、作战节点之间的信息交换关系、作战规则和作战事件跟踪等。

根据设计的需要，本文构建的作战视图产品包括：OV－1（高级作战概念图）、OV－2（作战节点连接描述）、OV－3（作战信息交换矩阵）、OV－4（组织关系图），OV－5（作战活动模型）、OV－6b（作战状态转换模型）、OV－6c（作战事件跟踪描述）。

2.2 作战体系结构设计步骤

根据外军某大型编队防空反导作战的内在联系，对作战体系结构的设计将按照一般情况遵循一定的开发顺序[5]，本文的开发顺序为：首先，明确作战概念，确定作战节点之间的指挥关系。OV－1是作战概念的概要图形描述；OV－4描述作战节点间的上下级指挥关系。其次，描述作战过程，OV－5描述整个作战流程；OV－6b描述作战过程中作战状态的转换关系。再次，描述作战事件的跟踪情况，OV－6c描述各作战节点之间的行为逻辑和信息交互关系。最后，描述作战节点之间的信息交换关系，OV－2和OV－3分别以图形化的方式和以矩阵形式描述节点间信息交换关系。开发顺序如图1所示。

图1 作战体系结构设计流程图

3 编队防空反导系统作战体系结构设计

舰艇编队的防空战，是在海洋环境中为夺取制空权而采取的一种防御性作战行动，目的在于防止敌方飞机及各种反舰导弹突破编队的防御而毁伤编队中的舰艇。编队防空战的原则是多层防御、早期预警、协调一致。编队防空区域划分为预警区与作战区两部分。预警区包括空袭征候区与探测跟踪区，作战区包括战斗机交战区、导弹拦截区和交叉区。编队的对空防御包括对飞机的防御和对反舰导弹的防御。对飞机的防御一般是指对远距离携带空舰导弹的飞机的防御。编队由舰载预警飞机、舰载战斗机、舰载防空导弹、火炮和电子干扰等组成远、中、近多层的作战截击幕。当敌方导弹和飞机进入拦截区后，编队依次使用舰载机、远程和中程舰空导弹实施拦截，之后进行近程拦截和末端防御。对空中目标的打击和拦截，航空兵和水面舰艇应以区域进行协同。

3.1 高级作战概念图

OV－1是对外军某大型编队防空反导作战的一种高层次的图形描述，它描述了己方的编队协同配合以及与敌方的交战过程等，便于决策者的交流。根据编队防空反导作战的一般形式，确定的作战节点包括编队指挥舰、直接警戒舰、中程对空警戒舰、远程对空警戒舰、预警飞机、舰载战斗机和敌方飞机，如图2所示。

图2 高级作战概念图OV－1

3.2 作战节点连接描述

作战节点连接描述是以图形的方式描述了作战节点、作战节点间的需求线的一个产品。作战节点连接图包括作战节点、节点之间的需求线、连通性，目的是描绘在编队防空反导作战中重要的作战节点到其它节点间需要交换的信息，如图3所示。

图3 作战节点连接描述OV－2

3.3 作战信息交换矩阵

作战信息交换矩阵以表格形式描述信息交换的信息要素及其相关属性，并将产生信息的作战节点、消耗信息的作战节点通过作战活动以需求线的形式关联起来，见表1。

表1 作战信息交换关系矩阵

3.4 组织关系图

如图4，组织关系图描述了外军某大型编队防空反导作战过程中各作战节点之间的指挥关系。

图4 组织关系图OV－4

3.5 作战活动模型

作战活动模型描述了外军某大型编队防空反导作战中的作战流程，包含了作战过程中的主要作战活动，如图5所示。

3.6 作战状态转换描述

作战状态转换描述是用图形的方法描述各种不同的作战事件中作战状态是如何变化的，可以把作战活动的顺序清楚地描述出来，如图6所示。

图5 作战活动模型OV－5

3.7 作战事件跟踪描述

作战事件踪迹描述定义了外军某大型编队防空反导作战中，各作战节点的信息动态交互的时序逻辑，提供作战节点之间信息交换的时间顺序的检查，如图7所示。

图6 作战状态转换模型OV－6b

3.8 作战体系结构模型验证

根据对外军某大型编队防空反导作战体系结构设计所形成的模型，生成其体系结构的可执行模型，将可执行模型的仿真运行结果与动态模型进行比较，对该作战体系结构进行逻辑和行为验证。采用Petri网方式对外军某大型编队防空反导系统作战体系结构进行驱动，验证其动态行为逻辑。结果表明，该逻辑与预期一致，符合系统的设计需求。