基于作战任务的舰艇数据链传输时效控制方法*

王睿，姜宁

（海军大连舰艇学院，辽宁大连116018）

基于作战任务的舰艇数据链传输时效控制方法*

王睿，姜宁

（海军大连舰艇学院，辽宁大连116018）

数据链作为舰艇信息系统的重要组成部分，其效能的发挥程度直接影响作战任务的完成度。针对舰艇数据链技战术运用缺乏科学化、规范化理论支撑的问题，创新性地将作战任务完成度理念引入到舰艇数据链传输时限判定和实效性管控过程中，通过构建舰艇作战任务完成度量化评估模型，并详尽分析数据链传输实效判定因素，提出了基于作战任务的舰艇数据链传输时效性管控方法。

作战任务，数据链，传输实效

0 引言

数据链是舰艇作战指挥与信息传输的重要支撑力量。舰艇在数据链支持下，通过互通、互联和互操作，可以自动连接各作战指挥平台，实现跨平台作战资源共享；能优化作战指挥信息资源，有效调配和使用作战能量，提升作战指挥效能；能充分提高作战资源的利用率，增强指挥系统的生命力，使作战指挥结构向扁平化发展成为可能。数据链采用格式化消息进行数据传输，旨在实现指控系统的快速解读，与普通话音、文字通信相比具有较大的差异，在众多影响因素中对数据传输时效要求更高，数据传输实效的优劣直接关系到作战指挥的效率。

目前，许多学者已在基于数据链的武器作战效能方面进行了较为深入的研究。文献［1］将作用域原则引入WSSDL作战效能评估体系中，提出了数据链支持下武器系统作战效能评估方法；文献［2］通过对加装数据链前后潜艇导弹攻击任务的效能比较进行建模分析，提出了一套具有较强针对性的效能评估方法；文献［3］从数据链传输准确性和实效性入手，提出了战术数据链传输效能评估法；文献［4］以空中作战为背景，运用多属性方法构建了包含数据链影响因素的空战效能评估模型。综合上述可知，相关研究关注问题和取得成果主要集中在以下两个方面：一是通过量化计算得到数据链对武器装备作战效能具有较强的推动作用；二是将数据链融入到作战效果评估体系之中，构建新的评估体系模型。这些成果虽然从不同角度论证了数据链装备对作战效果的影响，但都是在理想化条件下进行宏观理论分析，并没有考虑实际限制条件，如不同作战任务中数据链所占重要性比重不同、数据链装备效能最大贡献程度不同等。此外，指挥员及操作手更加关注怎样合理运用数据链装备，最大限度地提高核心度量指标——数据链传输实效性，进而提升实际作战效果，而这方面更具实用意义的研究很少。因此，本文以确保研究成果实用性为目标，以具体作战任务为背景，提出一套基于作战任务的舰艇数据链传输实效控制方法，为舰艇数据链合理使用提供理论支撑。

1 舰艇作战任务完成度量化评估模型

舰艇实施作战行动中，其作战指挥效能发挥程度直接体现在该平台作战任务完成度，进而反馈出舰艇综合作战效果。鉴于目标需求的不同，舰艇作战任务完成度可从“基于数值量化”和“基于实战效果”两个角度进行分析。“基于数值量化”主要是从舰艇作战要素能力发挥程度出发，通过对各级衡量指标重要性判定和指标值量化计算，运用相应数学方法聚合运算得到具体数值。“基于实战效果”主要是通过舰艇实际作战中任务完成情况进行直接判定。舰艇数据链传输时间可通过内部相关要素的量化计算得到，而“传输时限”的标准无法直接确定，必须结合特定作战任务的完成度进行间接反馈，因此，可采用“基于实战效果”的作战任务完成度进行逆向判断。

舰艇平台集多种信息化装备于一体，按照基于信息系统作战的思路，制约舰艇作战任务完成度的因素主要包括侦察预警能力、指挥控制能力、信息传输能力、信息对抗能力和武器装备作战能力，而上述各类影响因素又包括多种、多级内在度量指标，鉴于本文重点关注数据链传输时限及管控方法选择问题，因此，聚焦于信息传输能力相关要素，其他不一一列举。舰艇通信保障主要依托于无线通信手段，其信息传输能力主要由卫星、数据链、短波和超短波通信能力构成，数据链通信能力上重点关注数据链通信准确性、时效性和抗干扰能力三项非相关性较强的指标。构建舰艇作战任务量化评估体系如图1所示。

图1 舰艇作战任务完成效果量化评估体系结构

1.1 评估指标权重判定

舰艇遂行作战任务和装备特点不同，其作战任务完成度评估的各级影响因素重要性存在很大差异，如防空反导任务和对岸火炮攻击任务，前者对数据链通信时效性要求远远高于后者。为增强指标权重的合理性，采取基于层次分析法［5-7］和主客观复合修正的方法［8］确立评估指标权重，最大程度消除主观因素的影响。

第1步：用层次分析法确定各级指标权重的初始值

第2步：对权重进行分析修正

αi为主观判定专家可信度，βi为客观判定专家可信度［8］。

运用式（3）对专家可信度进行修正

得到评估指标体系中m层指标权重为：

其中：m为相应层级，n为第m层指标数量。

1.2 量化聚合方法

舰艇作战任务完成度量化评估是一个相对复杂的系统工程，各本级影响因子之间常存在较强的相关性，必须综合考虑“功能性”和“均衡性”。突出权重和指标值大的指标的作用，能够强调某一重要指标值对最终效能值得影响程度；加权几何平均法，强调指标值之间的均衡性，使得评估值受较小指标值的影响教大。对舰艇作战任务完成度进行量化评估时，按照遵循“两性”原则，其指标聚合模型为：

上述内容旨在给出一套明确且固定的方法，完成客观、简洁、高效的评估任务，其指标和权重呈动态变化，可随作战任务变化进行随机调整。

2 数据链传输时效判定因素

数据链传输过程中，与传输时间相关的因素主要集中在数据收发延迟时间和相邻数据传输时间间隔两个方面。

2.1 数据收发延迟时间

数据链收发延迟时间是单元数据从发送时刻到接收时刻的时间差，主要反映单元信息在电磁空间中的传递［9-10］。由于数据链是按包（帧）来进行传输数据，因此，数据包（帧）延迟时间计算公式为：

式中：tYi为第单包（帧）数据延迟时间，tRi为第i包（帧）数据接收时刻，tSi为第i包（帧）数据发送时刻。

则在单位时限内延迟时间平均值为：

式中：N为单位时间内传递数据包（帧）的数量。

数据收发延迟时间对指控系统实际使用有重要意义，其值主要受通信手段和电磁空间化境影响。

2.2 相邻数据传输时间间隔

相邻数据传输时间间隔是前一数据接收时刻与后一数据发送时刻的时间差，此含义具有相对“狭义性”（并非指相邻数据接收时间间隔），主要反映指控系统对战场态势生成的实时性。其时间间隔计算公式为：

式中：tCi为相邻数据传输时间间隔，tSi为第i包（帧）数据的发送时刻，tR（i-1）为前一包（帧）数据的接收时刻。

在单位时间内时间间隔均值为：

式中：N为传递数据包（帧）的数量。

相邻数据传输时间间隔综合体现了指控系统与数据链的传输机制，对指控系统实际使用有重要意义，理想状态下其值与数据链装备自身数据传输指标成反比，通常情况下的具体值受侦察预警系统情报获取能力和指控系统信息处理能力影响较大。

3 舰艇数据链传输时效控制方法

舰艇数据链传输实效是制约舰艇作战任务完成效果众多评价指标之一，其量化值受装备性能、空间环境等多重因素影响，整体上可在一定区间进行变化调整。若要进行数据链传递实效的有效调控，进而实现数据链装备的高效运用，必须在固定作战效果、任务背景、影响因素量化值（数据链传递实效除外）等条件前提下，按照规范的程序逐级运算推导。具体参照以下流程，如图2所示。

图2 舰艇数据链传递时效判定及管控流程

3.1 规范量化评估模型

舰艇作战效果评估模型主要包括评估指标体系、指标权重和聚合方法等内容的构建选取，执行不同作战任务时，上述3类影响因素会发生不同程度的变化和调整。其中，指标权重变化最大，如遂行防空反导作战和对岸火炮攻击两项任务时，武备作战能力的重要性差异较大（后者较前者对该项指标的依赖性更高，评估指标权重也更大）；评估指标体系适度调整，如遂行反潜作战任务时应增加水声通信保障能力相关指标；聚合方法遵循1.1节内容（其具有较好的通用性）不发生变化。因此，必须将作战任务具体化，进而结合具体作战任务确定各相关制约因素，形成具有较强针对性的量化评估模型。

3.2 舰艇数据链传输时限判定

采用逆向判定的思路，首先确定实际作战效果，并结合作战效果完成度u={u1，u2，…}与量化区间值的对应关系，得到作战效果评估模型的顶层参考值，为确保一定的预留度取量化区间的下限值。如：作战任务完成度为合格，对应量化区间［60，70），则量化值为60。而后，以上节中确定的效果评估模型为基础，通过计算得到各级衡量指标值，反向得到数据链通信时限。

3.3 舰艇数据链传输实效控制

结合T、Ts和Tmin三者之间关系，论证不同情况下舰艇数据链任务保障能力及传输实效控制方法，见表1所示。

表1 基于不同情况的舰艇数据链传输实效管控方法选取表

如表1中所列，数据链实时传递时间Ts小于数据链通信时限T时，无需对数据链进行任何调整即可达到新的作战任务需求；数据链实时传递时间Ts大于数据链通信时限T，且数据链通信时限T大于数据链传递最短时间Tmin时，可通过改变通信频率、传输速率、发信功率和采取抗扰手段（受到干扰时）等方法，缩短Ts时间进而达成新的作战任务需求；数据链通信时限T小于数据链传递最短时间Tmin时，该型数据链装备已无法满足作战任务需求，必须更换到其他数据链网络。

4 结论

舰艇数据链传输时效制约因素多、不易量化，数据链效能调控过程中，传统的方法选择受人为主观因素影响大，呈现较强的“不规范性”和“盲目性”，严重制约了数据链保障效果。本研究以舰艇作战任务完成度评估模型为切入点，在各项要素相对稳定的“静态环境”下，计算数据链传递时限；依据新作战任务完成度的“动态需求”，结合数据链实时传递时间、数据链通信时限和数据链传递最短时间三者之间相互关系，分析基于数据链时效调整的作战任务完成度可行性，进而提出数据链时效性管控方法。另外，本文提出的方法可以和计算机相结合，汇编计算程序开发相应软件，将理论方法转化成实际应用，为舰艇作战指挥决策提供更有效的支撑。

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Research on Control Methods of Warship Data Link Transmission Timeliness Based on Operational Task

WANG Rui，JIANG Ning
（Dalian Naval Academy，Dalian 116018，China）

Being the important element of warship information system，development degree of warship data link capability affects directly completed degree of operational task.To deal with the problem of lacking scientific and standard theory for warship data link application，this paper introduces innovatively completed degree of operational task to process of the transmission time limit judgment and timeliness management for warship data link，and constructes completed degree assessment model of warship operational task，and analyzes deeply judgment factors of data link transmission timeliness，and proposes control methods of warship data link transmission timeliness based on operational task.

operational task，data link，transmission timeliness

TP273

A

1002-0640（2016）12-0146-04

2015-10-05

2015-12-07

国家社会科学基金资助项目（15GJ003-208）

王睿（1982-），男，黑龙江巴彦人，博士研究生。研究方向：指挥信息系统与作战应用、军事通信。