海战场时敏目标打击原型系统分析与设计

王 瑾，黄孝鹏，裴 江

(1.91404 部队，河北 秦皇岛 066001;2.中国船舶重工集团公司第七二四所，南京 210003)

0 引言

海战场时敏目标(Time Sensitive Target，TST）指海战场上随机出现、打击机会受目标的时间窗口严格限制的高价值、高威胁目标。它具有机动性高、突防能力强、隐身能力强、探测识别难、跟踪难、定位难、打击难等特点，如稍纵即逝的各种飞行器(如超高速隐形目标、无人机等）［1-2］、突然出现的高性能攻击性武器等，对海战场中舰艇(编队）的作战使命完成甚至生存构成了严重威胁。

海战场TST 打击所要进行的工作是在目标发挥作用之前或对我方达成战斗目标构成阻碍之前摧毁目标或使其丧失威胁能力，其打击的完整过程主要包括发现目标、识别目标、跟踪目标、快速制定决策方案、交战和效果评估等6个阶段。

目前，美国海军的“联合火力网”、陆军的“战术导弹系统”，以及俄罗斯的“指控与打击方案生成系统”等均已具备针对TST的快速、精确打击能力。美海军已将实施TST 打击的时间从数小时缩短为20 min左右，其最终目标是在几分钟内完成精确打击。

1 海战场时敏目标打击的需求分析

由于海战场环境复杂多变，即使再周密的作战计划也不可能考虑到所有突发情况。当突然出现时敏目标或某常规目标的行为特征突然改变时，因含有“时间窗”，时间紧迫，战机稍纵即逝，必然要对原作战计划中的资源进行重新组织和分配，快速完成TST 打击决策，实时或近实时地生成时敏目标打击方案，并实施有效打击。而以往依据作战预案，按固定流程调用模型对情报信息进行处理，难以满足海战场时敏目标打击的快速、精确需求，会贻误战机。

海战场时敏打击信息系统是舰艇(编队）作战系统的重要组成部分，也是提升其基于信息系统的体系作战能力的重要途径之一。以海战场TST 打击快速决策的军事需求为牵引，以预警探测、信息化、自动化等技术为推动，结合海战场TST 打击的任务特点，分析认为压缩时敏打击时间链是实施有效打击的重要措施之一，但涉及面很广，且对舰艇(或舰艇编队）指挥信息系统的探测(或多传感器协同探测）与识别(或联合目标识别）能力、信息交互与共享能力、快速决策能力及精确打击能力等都提出了更高的要求。

目前，部队的指挥信息系统尚不完全具备对TST打击的信息处理、快速决策、实时计划的能力，相关研究主要集中在机理分析与方案想定［3-4］、体系建模与评估［5］、打击效能评估［6］、TST排序［7］、基于效能的TST 打击策略［8］、TST 打击的任务规划与决策［9-10］、TST 打击指挥控制模式［11］、TST 协同打击［12］等基础性研究层面。而从系统体系结构［13-14］、快速决策及打击过程优化等角度对海战场TST 打击的系统研究处于起步阶段，亟需加强对TST的探测与识别、多源传感器信息融合、快速决策、打击方案自动生成等瓶颈技术、关键技术和基础技术的重点突破及对海战场TST打击的体系技术、系统技术和装备技术的系统衔接，为今后强(近）实时的海战场时敏目标打击信息系统构建提供理论和技术支撑。

2 任务分解

TST 打击任务可划分为发现目标、识别目标、跟踪目标、快速制定决策方案、交战和效果评估等6个子任务(它们均是粗粒度的复合任务），同时每个子任务也是一个复合任务，需要对其作进一步的分解以设计快速打击流程。运用相关研究结果对TST 打击所作的最终任务分解如图1(其中层数M=4，最终子任务数目N=18），这也为TST 打击流程设计提供了一种参考［15］。

3 原型系统功能模块和关键模块

原型系统的功能模块组成如图2所示。

原型系统使用Flex和Java技术实现，其中Flex技术可用于构建具有表现力的Web 应用程序。这些应用程序利用Adobe Flash Player和Adobe AIR，运行时跨浏览器、桌面和操作系统实现一致的部署;Java技术则用于实现管理维护工具、流程组装工具和决策用户客户端等;采用Orchestra 作为流程执行引擎。原型系统采用一种比BPEL 更面向业务、更直观的图元作为建模基础，生成的模型可以在后台转换成BPEL 输出，并部署在BPEL 引擎上运行，对业务工作流建模进行支撑。服务开发工具可由开发人员根据自己的习惯和偏好选择任意的服务开发软件［16］。原型系统涉及的部分软件或插件如表1所示。

图1 时敏目标打击任务分解

图2 原型系统功能模块组成

表1 原型系统涉及的部分软件和插件

原型系统的部署由以下主要模块组成:

·Web服务发布:本原型系统的Web服务用Java语言实现，所以使用Eclipse 开发，通过JDK+Tomcat+Axis发布。

·服务管理、流程设计、服务组合、任务求解集成客户端:JDK+Orchestra+Flex 实现，直接部署运行。

关于关键模块的设计和实现已有成熟的成果，在此不再详述。

4 流程设计及原型系统实现

各个子任务模块以服务的形式实现，可根据需要选用现有的成熟服务包。在服务程序实现后，根据海战场TST 打击的流程部署与设计，将各个服务程序分别运行在不同的子任务节点中。

4.1 流程设计与原型系统实现

通过单个服务或多个服务组合实现某功能模块时，需要进行服务(组合）的流程优化设计。在系统开发和运行阶段，因服务组合流程具有可重构(可组态）等特征，往往随着海战场时敏目标的特点不同及打击子任务关系不同而调整，此时可利用流程设计工具动态适应这种调整。设计海战场TST 打击的总流程如图3所示。

图3 TST 打击总流程设计

在流程设计过程中，先由系统自动生成服务组合结构，随后进行人工调整。流程设计完成后所形成的界面如图4所示。

4.2 决策应用

完成流程设计，形成服务组合的BPEL 文件后，利用Orchestra所提供的流程部署服务接口，便可完成部署工作。

当进行系统演示验证时，输出相关参数信息便可请求流程执行引擎逐个调用具体服务，生成海战场TST 打击方案。

5 结束语

以海战场时敏目标打击为背景分析和设计了原型系统，初步证明了原型系统分析与设计的合理性和有效性，并验证了系统的可行性和潜力，为今后更大规模的舰艇(编队）作战系统构建提供理论和技术支撑。

图4 系统流程界面

［1］NASH G C.Commander’s Handbook for Joint Time-Sensitive Targeting［M］.United States Joint Forces Command Joint Warfighting Center，2002.

［2］Haffa R P，Jr.，Welch J.Command and Control Arrangements for the Attack of Time-Sensitive Targets［M］.Northrop Grumman Inc，2005.

［3］李敏勇，孙胜春.猎击时敏目标的作战机理分析［J］.情报指挥控制系统与仿真技术，2004，26(2）:10-15.

［4］李北林，刘玉洁，李安兴.火力打击时敏目标的方案实时制作设想［J］.火力与指挥控制，2008，33(10）:5-7，11.

［5］赵炤.时敏目标打击体系建模与评估方法研究［D］.国防科技大学博士学位论文，2009.6.

［6］陈军，高晓光，丁琳.时敏打击系统作战效能评估和效费分析［J］.系统仿真学报，2007，9(17）:4042-4044.

［7］王俊，梁维泰，董允强，杨进佩.基于时敏目标打击的优先级排序模型研究［J］.军械工程学院学报，2009，21(2）:16-19.

［8］崔乃刚，殷志宏，杨宝奎.基于效能的时间敏感目标打击策略问题研究［J］.控制与决策，2008(5）:563-566.

［9］孟波波，高晓光，王云辉.无人作战飞机打击时敏目标的任务规划研究［J］.计算机工程与应用，2009，45(26）:5-7.

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［13］刘占荣.海军“时间敏感目标”打击系统［J］.情报指挥控制系统与仿真技术，2004，26(4）:32-36.

［14］郜越，梁维泰，敖志刚.时间敏感目标打击系统体系结构研究［J］.计算机技术与发展，2012，22(4）:77-80，84.

［15］黄孝鹏，周献中.复杂决策任务层级分解动态控制策略与算法［J］.军事运筹与系统工程，2013，27(1）:71-75.

［16］黄孝鹏.基于人件的人机协同决策系统若干关键问题研究［D］.南京大学博士学位论文，2012.5.