DoDAF的空地信息下地空导弹混编作战体系结构模型*

赵永，杨丽薇，李为民，肖金科

（1.空军工程大学防空反导学院，西安710051；2.空军工程大学科研部，西安710051；3.空军工程大学训练部，西安710051）

DoDAF的空地信息下地空导弹混编作战体系结构模型*

赵永1，杨丽薇2，李为民3，肖金科1

（1.空军工程大学防空反导学院，西安710051；2.空军工程大学科研部，西安710051；3.空军工程大学训练部，西安710051）

针对日趋复杂的系统设计和开发要求，以DoDAF作战视图描述体系结构方法为参考，提出了空地信息下地空导弹武器系统混编作战体系结构模型。首先概述了DoDAF体系结构框架，分析了军事概念建模形式化描述语言的优缺点；然后确定了作战体系结构设计思路；最后构建了空地信息下地空导弹武器系统混编作战体系结构模型。研究对空地信息下地空导弹武器系统混编作战体系的顶层设计具有一定的参考价值。

DoDAF，混编作战，军事概念建模，作战体系结构，作战视图

0　引言

地空导弹武器系统混编作战是未来空天防御作战的重要作战样式之一，混编作战有利于形成高中低空、远中近程的防御火力配系，对提高地空导弹武器系统的生存能力和整体作战效能具有重要意义［1］。而空地信息的协同支持则对地空导弹武器系统混编作战的作战效能起到了倍增促进效果。

构建合理的体系结构是形成高效作战能力的基础，传统的体系结构描述方法在体系的结构、组成以及相互关系等方面已经很难胜任，而美国国防部开发的体系结构框架（department of defense architectural framework，DoDAF）是一种有效的体系结构描述方法，并且其在作战体系结构分析与描述等方面已经得到了广泛的关注和研究。

国内在体系结构的研究方面以武器装备的体系结构描述方法居多［2-5］，而对DoDAF运用于相关作战体系结构的研究较少。因此，本文以DoDAF标准作为系统工程的分析方法，以空地信息下地空导弹武器系统混编作战为背景，通过空地信息下地空导弹武器系统混编作战过程描述，采用IDEF0、UML等概念建模形式化描述语言分析方法，建立空地信息下地空导弹武器系统混编作战体系结构模型。

1　DoDAF体系结构框架概述及军事概念建模形式化描述语言

1.1DoDAF体系结构框架概述

DoDAF定义的体系结构产品构成了设计体系结构的基本标准和规范。DoDAF起源于C4ISR AF 1.0，发展经历了C4ISR AF2.0和DoDAF 1.0［6］，至今发展到DoDAF 2.0［7］。2007年4月发布的DoDAF V1.5版本［8］，主要包括作战视图OV、全视图AV、技术标准视图TV和系统与服务视图SV等。其中作战视图产品由高级作战概念图（OV-1），作战活动描述（OV-5），组织关系描述（OV-4），作战节点连接描述（OV-2），作战信息交换矩阵（OV-3），作战规则描述、作战状态转换描述、作战事件跟踪描述（OV-6a～OV-6c）以及逻辑数据描述（OV-7）等组成。

1.2军事概念建模形式化描述语言

军事概念模型主要是指面向获取模拟系统的军事需求以及模拟系统的校核、验证与验收（VV&A）的执行过程，在通用的语义环境下，采用军事专家和技术专家都能够理解的没有争议的形式化描述语言，对研究所关注的作战任务空间、对实现模拟目标有价值的静态实体、实体行为控制规则以及动态行为等内容进行结构化描述或者半结构化描述的知识集合［9］。其中形式化描述是指对获取的信息和知识等元素以一致化的结构进行组织，并存储为知识库，来达成计算机的智能处理和求解问题。目前以IDEF0、UML、Petri网等军事概念建模形式化描述语言运用居多，这3种形式化描述语言方法的优缺点对比如表1所示［10］。

表1　IDEF0、UML及Petri网主要优缺点分析

2　作战体系结构设计思路

DoDAF定义的体系结构产品分别从系统视图、作战视图和技术视图描述体系结构。文中采用作战视图产品进行体系结构设计，其开发顺序及其内在联系如表2所示。对空地信息下地空导弹武器系统混编作战进行建模，根据设计需要，主要选取DoDAF产品的OV-1、OV-5、OV-4、OV-2、OV-6c、OV-7，其他产品在此略去［11-14］。

3　空地信息下地空导弹武器系统混编作战视图设计

空地信息下地空导弹武器系统混编作战描述为：当敌预警机、电子干扰机、无人侦察机、作战飞机等空气动力学目标来袭，区域指挥控制中心迅速启动应急预案，雷达情报网和空基预警平台对目标进行实时监控，其得到的目标粗略情报信息送入区域指挥控制中心的同时，分发给地空导弹武器系统的目标指示雷达进行精确搜索，区域指挥控制中心同时发出命令给混编作战单元指控中心，由混编作战单元指控中心进行指挥控制，当远程地空导弹的目标指示雷达搜索、发现并识别目标，制导雷达依据目标指示雷达的指示信息，在相应的空域搜索捕获目标并转为跟踪状态，同时发射架与制导雷达天线同步，使导弹指向来袭方向，当目标达到适宜拦截精度时，发射导弹进行目标拦截，当导弹处于可能杀伤目标位置时，引信起爆战斗部，毁伤目标。制导雷达观察射击效果，若目标没被射中，又符合再次拦截条件，混编作战单元指控中心组织其他地空导弹进行拦截，确保摧毁目标。

表2　DoDAF作战视图产品开发顺序及其内在联系表

3.1OV-1

OV-1，即高级作战概念图，其目的是为了便于决策者理解交流，通过形式化的方式来对交战双方情况进行描述，包括：给出关键作战节点，对需要完成的使命、战场环境、作战活动、对象及方式等进行描述，对重要的作战能力进行描述，以及对环境和目标体系结构间及外部系统和体系结构间的两种关系进行描述。通过分析空地信息下地空导弹武器系统混编作战过程，进行作战想定，得到如图1所示的高级作战概念图。

图1　高级作战概念图OV-1

3.2OV-5

OV-5是指作战活动模型，是体系结构的关键产品之一，用于研究信息、作战要素及作战活动在实现作战任务和达到作战目标过程中三者的关系，主要对作战能力、作战活动及其过程中输入和输出的信息流进行描述，以及对作战活动的先后顺序与相互关系及信息流的来龙去脉进行描述。分析混编作战状态控制、目标态势感知、目标威胁评估、作战任务规划、拦截资源控制、拦截效果评估及二次拦截控制七大活动模块及其子模块，构建OV-5如图2所示。

图2　基于IDEF0的作战活动模型OV-5

3.3OV-4

OV-4，即组织关系图，其主要对在体系结构中起重要作用的各种人员组织或作战组织间的指挥关系及其内部包含的作战角色进行描述。建立的地空导弹武器系统混编作战组织关系如图3所示。根据空地信息下地空导弹武器系统混编作战任务需求，地空导弹武器系统混编作战体系由气球载雷达、地基预警雷达、预警机、地基精密跟踪雷达、区域指挥控制中心、混编作战单元指挥中心等组织组成。根据对各组织功能的分析，得到设定的关键角色如图3所示。

图3　组织关系图OV-4

3.4OV-2

OV-2，即作战节点连接描述，目的在于对体系结构中起关键作用的重要节点与其他作战节点间要交换的信息进行描述，包括人员、装备和管理的指挥机构、作战节点间信息交换需求性、连通性，以及包含体系结构外部和体系结构内部的作战节点。作战节点连接描述OV-2如图4所示，其直观描述了空地信息下地空导弹武器系统混编作战过程中的活动和角色。

图4　作战节点连接描述OV-2

3.5OV-6c

OV-6c，即作战事件跟踪描述，其主要对在整个作战过程中各作战节点之间信息交互的时序逻辑进行描述，以及检查作战节点间信息交换的时间先后顺序。以地空导弹武器系统混编作战为例，在确定作战节点和信息流向的基础上，得出地空导弹武器系统混编作战跟踪，描述如下页图5所示。

3.6OV-7

OV-7是指逻辑数据模型，其描述管理系统数据的结构化的程序规则和体系结构范围的数据类型的结构，并给出体系结构范围内的特性或种类、数据类型、以及内部关系的定义。构建的高层次的OV-7如61页图6所示。

4　结束语

本文参考美国国防部体系结构框架，采用IDEF0、UML等军事概念形式化描述语言完成了空地信息下地空导弹武器系统混编作战视图的分析，从宏观上描述了空地信息下地空导弹武器系统混编作战体系结构，对作战需求、体系结构组成、作战功能、作战活动以及需要交换的信息流等要素之间的相互关系进行了明确表述，实现了体系结构的概念建模，对研究其他类似军事问题和空地信息下地空导弹武器系统混编作战体系的顶层设计具有一定的参考价值。

图5　基于UML的作战事件跟踪描述OV-6c

图6　逻辑数据模型OV-7

［1］王洁，娄寿春，王颖龙，等.防空导弹混合部署火力单元配置距离的量化［J］.系统工程与电子技术，2006，28（2）：263-265.

［2］舒宇，谭跃进.基于UML的武器装备体系结构描述［J］.火力与指挥控制，2010，35（1）:70-72.

［3］葛冰峰，陈英武，王军民，等.基于功能的武器装备体系结构描述方法［J］.系统工程与电子技术，2010，32（1）:94-99.

［4］葛冰峰，陈英武，舒宇.基于多视图的武器装备体系结构描述方法［J］.火力与指挥控制，2010，35（4）:102-105.

［5］潘星，尹宝石，温晓华.基于DoDAF的装备体系任务建模与仿真［J］.系统工程与电子技术，2012，34（9）:1846-1851.

［6］DoD Architecture Frame Working Group.DoD Architecture Framework Version 1.0［S］.The United States:Depertment of Defense，2007.

［7］DoDArchitectureFrameworkWorkingGroup.DoD Architecture Framework Version 2.0［S］.US:Depertment of Defense，2009.

［8］DoD Architecture Frame Working Group.DoD Architecture Framework Version 1.5［S］.The United States:Depertment of Defense，2007.

［9］谢卫平，邓苏，谭东风.概念模型工程研究［J］.计算机仿真，2003，20（2）：120-122.

［10］王杏林，曹晓东.概念建模［M］.北京：国防工业出版社，2013.

［11］姚勇，李智.基于DoDAF的C2BMC系统作战视图研究［J］.装备指挥技术学院学报，2011，22（3）：76-81.

［12］张少兵，郭忠伟，钱晓进，等.基于DoDAF的防空兵指挥信息系统作战体系结构［J］.兵工自动化，2011，30（3）: 18-20.

［13］李薇，林干.地空导弹武器系统备件需求模型［J］.四川兵工学报，2010，29（1）:13-15.

［14］李雪超，张金成，陈欢欢，等.基于DoDAF的多层弹道导弹防御系统模型研究［J］.指挥控制与仿真，2010，32（5）:45-48.

Research of Mixed Ground-to-air Missile Weapon System Combat System Architectural Model with Air-and-ground Information Based on DoDAF

ZHAO Yong1，YANG Li-wei2，LI Wei-min3，XIAO Jin-ke1
（1.School of Air and Missile Defense，Air Force Engineering University，Xi'an 710051，China；
2.Department of Scientific Research，Air Force Engineering University，Xi'an 710051，China；
3.Department of Training，Air Force Engineering University，Xi'an 710051，China）

Aiming at the requirement of more complicated system designation and developing，referring to operational view architecture description method of defense architecture framework，mixed ground-to-air missile weapon system combat system architectural model with air-and-ground informationisproposed.First，DoDAFsystemarchitectureframeworkissummarized，andthe strongpoints and shortcomings of military conception modeling formalized description languages are analyzed.And then，operational system architecture designation method is confirmed.At last，mixed ground-to-air missile weapon system combat system architectural model with air-and-ground information is set up，which could be useful for description of mixed ground-to-air missile weapon system combat system with air-and-ground information.

department of defense architecture framework（DoDAF），mixed combat，military concept modeling，operational system architecture，operational view

N945.12；E917；TJ762.1+3

A

1002-0640（2015）08-0056-06

2014-06-15

2014-08-27

国防科技重点实验室基金资助项目（9140XXXXXXX1001）

赵永（1985-），男，江苏灌云人，博士研究生。研究方向：防空反导作战运筹分析。