舰载作战系统信息传输能力评价指标研究＊

2015-07-11姜忠龙

舰船电子工程 2015年6期

刘亭姜忠龙

（91404部队秦皇岛 066001）

1 引言

随着信息技术的发展，未来海上作战不再是平台之间的对抗，而是多平台之间网络体系对抗。与基于“平台”为中心的舰艇编队作战相比，基于“网络”为中心的舰艇编队一体化作战的主要优势在于其实现了通信技术的数字化、战场信息的实时化、指挥控制一体化和作战系统网络化，从而能够在极其复杂的信息化战场环境中，实现战场信息实时或近实时的传输，以保证指挥决策及时、准确。

作为编队协同作战信息传输任务信息传输装备，是实现多个平台联网，提高各作战平台快速反应能力、协同作战能力的关键，是空天地一体化作战的基础。信息传输系统能否满足作战系统、指控系统、武器系统等上层用户的需求，已经很难单独用信息传输设备本身的误码率、丢包率等技术指标进行评价，需要用什么样的指标体系评价系统的性能就成为亟待研究的问题，本文从作战应用对信息传输能力需求出发，探讨建立评价作战系统信息传输能力指标体系。

2 舰艇作战指挥对信息传输的需求

2.1 信息传输系统组成及任务使命

信息传输系统作为C4ISR系统的基本组成部分，在传感器、指控系统和武器平台之间实时传输战术信息，是满足作战信息交换需求的必需手段。信息传输系统为了适应机动条件下作战单元共享战场态势和实时指控的需要，采用标准化的消息格式、高效的组网协议、保密抗干扰的数字信道而构成的一种战术信息系统。其主要包括各型数据链设备和卫星通信系统。

其主要任务使命为满足海上作战编队的情报、航保、作战等对数据传输要求，实现作战编队之间多平台的组网，从而实现各种战术数据实时的传输和交换，为编队建立一致的战场态势、协同火力打击、远程警戒探测、多平台协同作战指挥等提供保障。

2.2 舰艇编队作战指挥对信息的需求分析

2.2.1 跨平台协同火力打击对信息需求分析

跨平台协同火力打击是本地作战单元根据作战编队内部敌我态势，利用其它作战单元探测到目标数据，实施远地作战的功能，作战单元直接控制本地武器，对敌实施攻击，也可利用其它作战单元对本地单元提供目标提示，使本地火控雷达能够迅速捕获跟踪，并实时提供诸元解算，实施攻击。本地作战单元根据作战需要也可以利用系统中的空中成员探测到的超视距目标实施超视距导弹攻击。

从上面跨平台协同火力打击的需求来看，本地武器系统要实现利用外平台数据实施打击，需要外平台提供的目标航迹（目标指示数据）能够稳定、连续、准确可靠，这就需要信息传输设备在作战使用环境下满足以下需求：

· 外平台传输过来的信息格式本地平台能够解析处理；

· 航迹（目标指示）数据更新率保持一定水平；

· 信息传输时延、目标精度能够满足本地武器系统打击要求。

2.2.2 多平台作战指挥对信息的需求分析

作战指挥是指挥者综合利用能够获得作战信息，通过运筹决策、组织计划、协调控制，实现人与武器装备的最优结合，从而形成整体作战能力，以小的代价获取大的胜利。作战指挥过程通常由搜集信息、分析判断情况、定下决心、制定计划、下达指令、协调控制部队行动等环节组成。从上面的定义及其工作过程不难发现，作战指挥过程就是指挥主体与客体之间不断交互信息，实现信息与能量、精神与物质转换的过程。指挥主体与客体之间交互的信息，就是作战指挥信息。作战指挥信息流程如图1所示。

图1 作战指挥的信息流程

从作战指挥的定义及其工作过程可以看出作战指挥的主体与客体之间交互的信息种类主要包括情报信息、态势信息、作战计划、作战命令等，多平台之间作战信息传递要满足作战指挥的时效性、准确性、连续性的作战需求，这就需要信息传输设备在作战使用环境下满足以下需求：

· 各类作战信息传输能够到达指定的平台；

· 作战命令、作战计划、情报信息必须保证其正确性，其时效性保证在允许范围之内；

· 态势信息必须要保障其实时性，其正确性也必须要保障在允许范围之内。

2.2.3 协同预警探测对信息的需求分析

在现代海战中，单平台预警探测系统受其探测距离、范围及精度等条件的限制，不利于充分发挥该平台战斗性能，难以有效地对付强干扰、隐身突防、反辐射导弹、低空突防的四大威胁。作战系统通过高速信息传输设备将各个参战平台的预警探测系统组成网络，形成一个战区分布式协同预警体系，各个平台的预警探测系统根据作战任务的重点区域实施预警探测，通过高速宽带信息传输设备将网内作战单元数据共享，构成统一的战术图像态势，实现整个作战区域的预警探测。

要满足协同预警探测形成统一的战术图像态势的要求，信息传输设备要满足如下要求：

· 数据更新速度要满足指控系统数据融合处理的需求；

· 数据传输精度误差要满足武器系统命中或发射需求；

· 数据传输时延满足指控系统数据融合处理的需求。

3 作战系统信息传输能力评价指标

3.1 作战系统信息传输能力评价指标框架

信息传输系统能否满足作战系统指控、武器系统等上层用户的需求，已经很难单用信息传输设备本身的误码率、丢包率等技术指标进行评价，需要研究从用户角度提出相应的技术指标体系，对其满足作战系统需求的能力进行评价。

根据上面的分析，用户对信息传输系统的需求主要集中在信息的可达性和可用性两个方面。信息的可达性是信息能够实现用户到用户传递，这里的用户指的是信息使用者（指控或武器系统）。信息的可用性指送达信息要满足用户的使用要求。

信息的可达性主要通过测试指控系统、武器系统与信息传输系统之间以及跨平台指控系统、武器系统之间的连通性和跨平台的信息丢失率来进行评价。系统连通性表征单平台用户之间、用户与信息传输系统之间的连通性和跨平台用户之间的连通性。系统的连通性的试验主要通过测试用户之间、用户与信息传输系统之间、跨平台用户之间对协议的执行情况，系统的连通性主要通过静态试验或者内场试验完成。跨平台的信息丢失率测试信息传输系统跨平台信息传输性能。

信息的可用性指信息到达指定的平台（或系统）后要满足该系统上层用户需求，主要用信息更新率、信息传输时延、信息正确率、跨平台的目指精度等指标对信息的可用性进行评价，用这些技术指标测试信息传输系统信息传输时效性、可靠性、正确性等性能。

根据上述讨论建立表征作战系统信息传输能力的指标体系如下：整个的体系框图如图2所示。

图2 体系框图

3.2 各个评价指标含义

3.2.1 系统连通性

该指标用于测试与信息传输系统交联的各指控系统、武器系统与信息传输系统的联通性，主要检验的项目包括交互信息协议的遵循情况、系统信息传递正确性、控制协议的可执行性等。该项指标主要保障本平台系统内部之间信息能够准确、及时传递和控制命令正确执行。

3.2.2 信息丢失率

该项指标用于测试各类指控、武器系统发送和接收的信息能否实现多平台之间的传递。由于指控和武器系统对不同类型的信息连续性要求各不相同，即对信息的丢失率要求不一样。例如对于态势类信息对信息的连续性要求不高，目标指示类信息对信息的连续性要求就很高，命令类信息就不允许丢失。该项指标主要保障指控和武器系统的信息能够跨平台传递且信息的连续性满足指控和武器系统的要求。

某类信息丢失率计算方法如下：

pl为该类信息的丢失率，Nl为试验统计时间内信息的丢失数量，Ns为试验统计时间内信息的发送数量。

3.2.3 信息时延

该项指标用于测试跨平台信息传递所需时间，指的是用户（指控系统）到用户（指控系统）的时延，主要检验态势信息、命令信息、文电等信息实时性是否满足用户（指控系统、武器系统）的要求。

某类信息传输时延的计算方法如下：

Ti为该类信息的平均传输时延，tn为第n条信息的传输时延，tr为第n条信息指控接收时刻，ts为第n条信息指控发送时刻，m为试验统计时间内传输的该类总信息条数。

3.2.4 信息正确率

该项指标用于测试跨平台信息传递的正确性。作战使用中不同用途信息对信息正确性的要求各不相同，例如态势类信息对信息的正确率要求要比目标指示类、文电类低，有的信息不允许错误，必须要进行严格的校验，一旦错误就要丢弃重传，例如作战命令。本指标主要用于测试不同种类信息跨平台传递的正确率是否满足用户的作战需求。

某类信息信息正确率计算方法如下：

Pm为某类信息正确率，Ne为接收到某类错误的信息数，Nr接收到某类信息数量。

3.2.5 信息更新率

该项指标主要用于测试跨平台信息传递速度是否满足武器系统武器发射、指控系统作战指挥的需求。信息传输系统装备类型很多，不同装备的性能各不相同，有的信息传输速率快，信息更新率就高，有的信息传输速率低，信息更新率就低，通过该项指标的测试把各个信息传输设备的信息更新率测试出来，为用户（指控系统、武器系统）在信息传递时能够根据信息需求选择不同的信息传输设备进行传递提供参考。本指标主要用于测试信息跨平台传递的实时性。

某类信息的更新率的计算方法如下：

F为某信息的更新率，m为在试验统计期间共收到该类信息的条数，tm为第m条信息收到的时刻，t1为第1条信息收到的时刻。

3.2.6 目标传输精度

该项指标主要用于测试目标类信息跨平台传输后的精度是否满足作战需求。接收到跨平台目标信息后，目标航迹信息的位置参数（方位、距离、或经度、纬度）和运动参数（航速、航向）与发送式目标的位置及运动参数真值之间的误差统计的均方根（二阶原点矩的平方根）。

其计算方法如下［1］：

接收态势中，t时刻目标Tfy（t）（y＝1，2，…，Y）与相应发送目标Trj（t），（j＝1，2，…，N）之间的经度、纬度和高度误差分别为Elon（t，y）、Elat（t，y）和Ealt（t，y），y是接收态势目标的数目。lonf（t）、latf（t）和altf（t）是接收目标Tfy（t）在该时刻的经度、纬度和高度值，lonr（t）、latr（t）和altr（t）是发送目标Trj（t）在t时刻的经度、纬度和高度值。接收航迹Tfy（t）在［tb，te］时间段内共有n个输出，定义统计量