“分布式杀伤”作战体系及其武器装备体系贡献度评估方法研究∗

张 军王建军 张 木 王 亮

（1.南京航空航天大学航空宇航学院 南京 210016）

（2.中国运载火箭技术研究院战术武器事业部 北京 100076）（3.南京工程学院能源与动力工程学院 南京 211167）

1 引言

“分布式杀伤”［1］是美国海军作战理论创新的最新成果，是美国海军自我调整与适应新形势需要的一种尝试。该概念发展最突出的成果有两个，一是协同作战能力系统；另一个是海上一体化防空火控体系。

在科技发展日新月异的今天，现代战争已变成作战体系与体系之间的对抗，“分布式杀伤”正是如此，作为作战体系重要组成实体的装备在体系中的重要性日益增强。信息化战场的“分布式杀伤”体系对抗需要体系思维，实现体系对抗的优势获取是一项体系工程，其核心在于复杂战场环境中作战体系整体的完备性，在于作战体系整体敏捷的反应与有效行动，以获取信息战场的信息优势、决策优势与行动优势。基于装备对体系的贡献度，分析体系中落后的装备以及技术空白，重点发展对体系贡献度大的装备，淘汰或改进体系贡献度低的装备，对装备体系结构展开论证和优化，提升“分布式杀伤”体系作战效能有着十分重要的意义。因此对“分布式杀伤”装备体系贡献度评估方法进行研究很重要也很迫切。

2 “分布式杀伤”作战体系

2.1 “分布式杀伤”概念

“分布式杀伤”概念源于美国海军对濒海战斗舰未来定位的思考。所谓分布式结构，是指将原有功能系统拆分为若干物理分离、结构相对简单、功能相对专一的子系统，通过信息互通，保持或增强原有功能。“分布式杀伤”概念的核心含义是：以构建小型编队为目标，以强化水面、水下、空中反舰能力建设为重点，最终实现海上力量使用方式由集中（航母编队）向集中和分散相结合转变，从而扩大在全球重要海区的存在与控制范围，图3是“分布式杀伤”的示意图。其核心思想包括两个方面：一是将海上反舰、防空能力分散到更多的水面舰艇上；二是提高单舰作战能力，在“宙斯盾”舰上加装反舰导弹等进攻性武器，在两栖舰上加装“宙斯盾”系统。

2.2 “分布式杀伤”发展历程

2014年底，海上“分布式杀伤”概念最初形成于美国海军战争学院的一次兵棋推演中。2015年2月25日，美国智库战略与预算评估中心高级研究员克拉克［2］对美国海军正在推动的最新概念——“分布式杀伤”进行了详细分析。2015年6月，美军成立“分布式杀伤”工作小组，重点研究了“分布式杀伤”概念将如何改变未来作战模式，以及在现有武器装备条件下将实现怎样的打击能力。2015年7月9日，美海军水面部队司令汤姆·罗登中将在出席活动中表示，“分布式杀伤”是海军水面部队保持海上优势的一个工具，美海军已完成多次“分布式杀伤”体系作战的兵棋推演。2016年1月，美国智库国际海上安全中心还发表了题为《“分布式杀伤”及未来战争概念》的文章，分析了“分布式杀伤”的作战特点、平台、能力及战略价值。2016年2月，美军一艘阿利·伯克级导弹驱逐舰发射了原来用于防空的“标准-6”导弹，击中了一艘退役护卫舰。2016年6月，美海军舰队司令在美国国际战略研究中心召开的“当前环境下的作战部队设想”会议上，将“分布式杀伤”概念确定为海军作战部队概念，用于指导美海军所有作战部队装备能力建设，图2是美海军“分布式杀伤”发展进程。

2.3 主要作战模式

作战模式是为作战使命服务的，是作战体系形成与发展演化的驱动力，是赋予作战体系活力的第一要素作战任务，是作战使命的分解和细化，是作战平台分式与协作的基础。

2.3.1 空中“分布式杀伤”

分布式结构有望在小型无人机系统中首先获得运用，并将由此拉开空中作战新一轮革命的序幕。近年来，随着无人机热潮的兴起，无人机的类型不断增多、机队规模不断扩大、运用领域也不断拓展。随着分布式结构走向实用，无人机集群作战和有人/无人飞机协同作战有望成为现实，空中作战的新一轮革命有望到来，美国空军正在为此努力。分布式空中作战概念的核心思想是不再由当前的高价值多用途平台独立完成作战任务，而是将能力分散部署到多种平台上，由多个平台联合形成作战体系共同完成任务。这一作战体系将包括少量有人平台和大量无人平台［3］。其中，有人平台的驾驶员作为战斗管理员和决策者，负责任务的分配和实施；无人平台则用于执行相对危险或相对简单的单项任务（如投送武器、电子战或侦察等）。

2.3.2 海上“分布式杀伤”

在未来基于信息系统的“分布式杀伤”体系作战中，各类舰载武器射程不断增大、精度不断提高，舰载武器的作战运用也必将更加灵活。在未来作战过程中，水面舰艇的作战是通过充分发挥信息系统的支撑保障作用，围绕作战任务要求，以作战能力为中心，实现作战组织过程的整体筹划和组织［4］。依据水面舰艇分布式协同作战基本框架，在通信网络和数据管理系统的支持下，分布式配置的舰艇平台之间实现可靠的互联互通，各作战单元在最短时间内形成最佳的系统结构，如图3。

2.3.3 水下“分布式杀伤”

根据水下“分布式杀伤”的作战理念，网络鱼雷作为一个水下移动探测平台和进攻武器，可由水下作战平台、水面舰艇或飞机等多种平台发射，也可布放在岸基或海底固定平台，可在水下、海面、陆地甚至空中和太空随时对其进行操控，对敌方目标进行侦测、识别、跟踪和攻击［5～6］。依托水下网络，可实现海（水面）、陆、空、天、潜（水下）5D立体化网络化协同作战，进行超远程精确打击，从而提高整体作战效能［7］。水下网络通过水声通信链路将固定节点、移动节点和网关节点连接成水声网络；通过无线通信链路将网关节点和岸基指控中心连成无线网络［8］。

2.4 作战特点

“分布式杀伤”将“增加战场复杂性”并使敌方的“运算复杂化”。“分布式杀伤”体系的本质特征在于作战单元间的自同步行为达成作战行动的统一，其自同步行为是指作战体系内相关的作战单元在诸多作战问题上达成共识而付诸行动，这些作战问题包括任务计划的协商问题、资源配置的协调问题以及指挥信息网络拓朴的设置等问题。其作战特点包括：

1）常规部署灵活多样，火力配系更加完善，使敌面临的作战形势复杂化。“分布式杀伤”作战概念的核心，是实现海上作战样式的转型，由传统的“以兵力集中实现火力集中”向“兵力分散火力仍集中”转变。

2）以超视距反舰导弹强化水面舰船战斗力。对于水面舰船，提升“宙斯盾”战舰的远程反舰作战能力，为濒海战斗舰增配反舰导弹，为其它舰船增配反舰导弹。使用新型反舰导弹，如“鱼叉”反舰导弹升级型、海军打击导弹（挪威）、远程反舰导弹、反舰式“战斧”导弹、近程反舰——“地狱火”和“格里芬”导弹等。

3）战场信息化，增强海上监视侦察能力，削弱对方海上军事行动的隐蔽性。向由于作战环境的高度动态、不确定性及作战任务的复杂性，基于程序化规划和决策的无人作战智能体（unmanned combat agent，UCA）对战场态势的全局判断和应急反应能力仍无法与有人作战智能体（manned com⁃bat agent，MCA）相比拟［9～10］。分布式协同目标分配是一个约束众多而复杂的优化问题，其解空间随智能体和目标数的增加而呈指数级增加，属于多参数、多约束的NP问题［11～13］。

2.5 平台与能力

平台：航空部队将成为分布式部署部队的重要使能器。分布式部署的航空部队可以提供快速响应的反潜战能力，并充当分散部署部队维持响应性决策周期的通信中继。“分布式杀伤”概念中的航空部队将重点关注杀伤链的前端。

电子战能力：美海军所有战舰都部署了AN/SLQ-32电子战系统。“水面电子战改进计划”（SEWIP）Block III增量则将为水面战舰提供通用电子攻击能力。航母打击战斗群不仅将大型水面战舰的发展重点放在防空战（AAW）防御应用上，也放在电子战能力发展上。

对陆攻击能力：“分布式杀伤”寻求为舰队加装更多火力，甚至可能按照“漂浮在水面上就要战斗”的理念，为后勤保障船装备导弹。不过，海军应重新审视反水面战能力发展的优先级，考虑重点发展对陆攻击能力。

一体化作战能力：“协同作战能力”（CEC）和“海军一体化火控防空”（NIFC-CA）能力加强了“分布式杀伤”。具备这些能力的分散部署部队可以通过加装适当的传感器、发射装置等有效载荷（而非增加平台）成倍加强杀伤力。

3 “分布式杀伤”体系作战效能研究

体系研究和建设都不可避免地需要体系工程理论方法的支撑。在“分布式杀伤”作战体系设计的基础上，开展分布式装备对“分布式杀伤”体系贡献率评估方法研究，有助于解决“分布式杀伤”体系顶层设计、装备发展与作战运用等问题。

3.1 “分布式杀伤”作战体系贡献率概念

总装提出体系贡献率计算模型如下：

其中：E0为原有体系作战效能，E1为增加装备A或用装备A替换原有同类武器后的新体系作战效能。

体系贡献度评估应遵循以下原则：1）评估数据的综合利用原则；2）评估指标突出重点原则，；3）评估内容分级分层原则；4）作战诱导原则；5）远近结合原则。

3.2 “分布式杀伤”作战体系装备贡献度评估计算方法

评估装备对“分布式杀伤”体系的贡献率的实质就是对体系各要素（装备）重要程度的计算。根据己知数学理论，系统某要素的重要程度可以转化为该因素的波动对整体的影响程度，利用该值为改进作战体系和优化作战流程提供数据支撑。针对“分布式杀伤”体系作战的特点，本文研究了提供以下四种武器装备体系贡献度的计算方法。

3.2.1 基于概率论一逻辑学的解析计算方法［14］

1）明确被评装备可参与的“分布式杀伤”作战模式。一个装备对装备体系的贡献度是多个作战体系贡献度的和，权重根据任务的重要程度确定；

2）设计相关作战模式。需要对每个与被评装备有关的作战模式进行设计，明确体系所包含的环节、各装备之间的作战链关系，形成作战体系结构；

3）逻辑拓扑转化。根据“分布式杀伤”作战模式确定的兵力构成和设计的作战流程，基于逻辑学的理论方法将作战体系转化为方便计算的逻辑拓扑图；

4）计算框架形成。在得到的各个环节逻辑因果关系基础上，按照概率论中随机事件发生概率及相互关系的理论基础，形成体系完成任务情况的解析计算公式，并确定各级指标计算方法及其对应的含义；

5）体系贡献率计算。根据形成的计算框架，按照贡献率即该要素（装备）的波动对整体的影响程度的理论认识，最终通过计算框架对代表该要素（装备）参变量的偏导运算，计算得到该要素（装备）的贡献率。将被评装备所参与的多个“分布式杀伤”作战模式的贡献率加权求和，即为该装备对“分布式杀伤”作战体系的贡献率。

3.2.2 基于作战环的武器装备体系贡献度评估［15］

现代作战循环理论认为作战过程是由观察、定位、决策、行动（OODA）构成的循环过程。

基于作战环的武器“分布式杀伤”体系装备贡献度评估具体步骤如下：

1）“分布式杀伤”体系装备综合性能指数可由该装备的各项主要性能指标以一定的方法聚合而成，价值中心法、指数法等，由于不同的装备（系统）的特点属性不同，所采用的具体聚合方法也有所不同，选择一个函数表示某个装备系统的的综合性能指数；

2）对于“分布式杀伤”体系观察节点，通常有多个装备系统同时对目标信息进行观察，探测到的目标信息则汇聚到多个上级信息处理中心进行数据融合再处理；

3）采用融合系数来衡量数据融合程度，该系数可由判断节点的能力M来表示，它主要由指控决策装备中的信息数据融合系统的性能决定。数据融合之前，若多个装备系统同时对同一目标探测，则观察系统之间相互独立，观察节点的能力理论上取决于观察性能最高的系统；

4）不考虑人的因素，“分布式杀伤”体系决策节点的能力主要取决于指控决策装备中相应辅助决策系统的性能。由于一次具体行动方案的直接决策节点通常只有一个，则可给出决策节点的能力指数，对于行动节点，由于打击毁伤能力和效果可以叠加，因而其节点能力可表示为多个攻击打击类装备能力的累加；对于通信链路，若由多个通信装备系统组合而成，则通信链路的整体能力指数可表示为多个系统性能指数的聚合；

5）由于“分布式杀伤”体系整个OODA环由通信链路将4个节点串接而成，则可得到OODA的的整体能力指数该模型实际上是一种基于能力指数的体系能力评估模型，能从逻辑意义上反映不同装备系统及其性能指标对装备体系整体能力的贡献作用和大小。

3.2.3 基于“分布式杀伤”体系任务一能力一结构一演化的武器装备体系贡献度评估

从任务、能力、结构、演化4个维度来探讨武器装备体系贡献度的内涵和分类，构建武器装备体系贡献度分析的总体框架。基于“探索性分析+”的武器装备体系贡献度评估大致可分为3个步骤［16］：

1）进行方案规划和实验设计，确定探索性分析的基本条件；

2）探索性建模与仿真实验。主要工作是分析被评武器装备或系统对“分布式杀伤”体系作战体系作战能力、作战效能或任务完成效果的影响机制，确定武器装备体系贡献度探索样本空间，构建相关评估模型，采集评估所需的数据（通过装备试验、训练、演习、使用、仿真模拟等产生），进行仿真实验与探索计算，获得在任务、能力、结构、演化不同维度内的武器装备体系贡献度评估结果；

3）形成评估结论。编写评估报告，给出武器装备体系贡献度评估结果，分析存在的问题，并给出措施建议，供决策者参考。

3.2.4 基于复杂网络的“分布式杀伤”体系武器装备体系贡献度评估分析方法

由于武器装备作战体系网络中各实体内部状态及战场环境复杂性等因素的影响，武器装备作战体系作战效能具有不确定性。只要存在不确定性，就可以用不确定性自信息量对武器装备作战体系作战效能进行分析与度量［17］。

具体步骤为：

1）对于有n种可能状态的随机变量，给出其在某种状态下的概率，某个武器装备作战体系内部的2种武器装备的不确定性自信息量在具体的作战任务中其功能作用存在重叠。如若计算该武器装备作战体系的不确定性自信息量，则对这2种武器装备进行不确定性自信息量的合成；

2）用不确定性自信息量度量某个影响因素完成使命任务的不确定性，其中影响侦察探测能力的主要因素有目标发现概率、目标跟踪概率、目标识别概率、目标预警时间等；影响指挥控制能力的主要因素有作战计划（方案）的制定能力及准确性、组网通信能力及质量、武器系统控制能力、指控时效性等；影响火力打击能力的主要因素有生存概率、战果、战损、作战行动任务完成时间等；以及影响武器装备作战体系网络结构演化的度量参数，如平均路径长度、集聚系数、度分布等；

3）根据自信息量具有可加性，确定武器装备作战体系能力环的不确定性自信息量；

4）定义“分布式杀伤”武器装备作战体系网络完成使命任务的不确定性自信息量，进而给出武器装备作战体系网络的作战效能由被评武器装备纳入网络前后的作战体系作战效能，则可给出被评武器装备的体系贡献度CSW。

4 结语

未来发展高性能的武器平台可能已不再是战胜对手的唯一途径，而发展灵活的体系技术方法，基于分布式作战概念将武器装备的作战能力分散在多个可互操作的有人和无人平台上，采用开放系统架构技术实现任务模块的快速升级和替换将是未来武器装备作战体系发展的趋势。

装备体系贡献度评估是装备论证领域非常重要的前提工作，对体系中种类数量繁多的各装备体系贡献度进行评估，为装备的论证和体系的发展与结构的优化提供了科学合理的依据。当前体系贡献度评估研究虽然受到相关科研院校的关注。现代战争以体系对抗为主，纵观近20年的体系研究与建设，体系顶层设计方法与验证平台是体系研究的关键。本文基于体系工程理论，深入开展“分布式杀伤”作战体系顶层设计、“分布式杀伤”作战体系领域概念建模、装备对体系贡献率和装备体系化运用等研究，明确各武器装备在“分布式杀伤”作战体系中的地位和贡献率，为我国未来作战体系研究和建设提供一定支撑。

［1］马晓晨，白旭尧.美海军“分布式杀伤”概念及其落实情况［J］.现代军事，2017（4）：56-9.

［2］王璐菲.美海军防空新概念：由分层作战转向“分布式杀伤”［J］. 防务视点，2015（4）：58-60.

［3］蒋琪，葛悦涛，张冬青.“动态”与“分布”——空中力量建设的“新”方向［J］. 航天电子对抗，2016，32（1）：4-7.

［4］李进军，申战胜.基于信息系统的水面舰艇分布式协同作战研究［J］. 军事运筹与系统工程，2015（3）：16-9.

［5］Wheeler M，Schrick B，Whitacre W，Campbell M.Coop⁃erative Tracking of Moving Targets by a Team of Autono⁃mous UAVs［C］//Ieee/aiaa：Digital Avionics Systems Con⁃ference，2006：1-9.

［6］ Furukawa T，Bourgault F，Lavis B，et al.Recursive Bayesian search-and-tracking using coordinated uavs for lost targets［C］//IEEE：International Conference on Ro⁃botics and Automation，2006：2521-2526.

［7］淦华东，冀邦杰，周德善，贠晓辉.网络鱼雷概念及关键技术探讨［J］.鱼雷技术，2008，16（2）：5-8.

［8］ O'Rourke R.Navy Network-Centric Warfare Concept：Key Programs and Issues for Congress［C］//Congressional Research Service，Library of Congress，2002.

［9］Valenti M，Schouwenaars T，Kuwata Y，et al.Implemen⁃tation of a Manned Vehicle-UAV Mission System［J］.Applied Mechanics & Materials， 2012： 198-199，1789-1793.

［10］刘波，张选平，王瑞等.基于组合拍卖的协同多目标攻击空战决策算法［J］. 航空学报，2010，31（7）：1433-1444.

［11］唐苏妍，梅珊，朱一凡等.基于扩展合同网协议的分布式武器目标分配方法［J］.系统工程与电子技术.2011，33（3）：568-574.

［12］Sayyaadi H，Moarref M.A Distributed Algorithm for Pro⁃portional Task Allocation in Networks of Mobile Agents［J］.IEEE Transactions on Automatic Control.2011，56（2）：405-410.

［13］Cousin K.A United Framework for Solving Multiagent Task Assignment Problems［J］.Dissertations&The⁃ses-Gradworks，2007.

［14］任晓军，涂震飚.一种装备对体系贡献率评估方法研究［J］. 新技术新工艺，2016（9）：49-53.

［15］张春华，张小可，邓宏钟.一种基于作战环的作战体系效能评估方法［J］.电子设计工程，2012，20（21）：62-64.

［16］罗小明，杨娟，何榕.基于任务-能力-结构-演化的武器装备体系贡献度评估与示例分析［J］.装备学院学报，2016，27（3）：7-13.

［17］胡晓峰，贺筱媛，饶德虎.基于复杂网络的体系作战协同能力分析方法研究［J］.复杂系统与复杂性科学，2015，12（2）：9-17.