基于UAF业务领域的太空信息支援 对海打击作战体系结构建模

曹冠平， 王跃利， 丁 茜

(军事科学院研究生院， 北京 100091)

信息是现代战争的重要资源，获取、传输、处理、应用信息的速度、数量和质量，事关作战指挥员的科学决策，决定着战争的进程和胜负。因此，夺取信息优势，取得制信息权，已成为作战双方争夺的制高点。太空信息支援是指通过太空信息系统的情报监视与侦察、导弹预警、环境监测、卫星通信、定位导航与授时等5项任务，为联合作战提供信息支援的一种作战行动[1]。以成像和电子侦察卫星、导航定位卫星、通信卫星、预警卫星、气象卫星、测绘卫星、海洋监测卫星等组成的太空信息系统，具有大纵深、多层次、时高效等特点，克服了传统信息支援的瓶颈，实现了指挥机构、中间节点和作战单元之间信息的无缝链接,有效满足了现代战争远程精确打击对信息的需求。

太空信息支援对海打击作战是太空信息支援作战的重要形式之一，构建和优化太空信息支援对海打击作战体系结构，能有效描述太空信息支援对海打击作战需求，深化对海打击作战运行机制和作战规律的认识，对创新太空信息支援作战理论，推进太空信息支援作战体系建设，指导太空信息支援作战体系需求论证、结构设计、优化评估等具有十分重要的参考价值。当前，在体系结构设计的实用化研究中，学者多采用的是美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Framework，DoDAF)。如：潘星等[2]借鉴DoDAF体系结构设计方法，从全景、业务活动、事件追踪、状态转换等视角对装备体系任务进行了建模与仿真；乔熔岩等[3]分析了防空部队对太空信息的需求，设计了基于太空信息支援的要地防空指挥体系，描述了防空作战的指挥流程；赵永等[4]通过分析空地信息下地空导弹武器系统混编作战过程，基于DoDAF构建了空地信息下地空导弹混编作战体系结构模型；简平等[5]针对天基预警系统的特点及其在反导中的作用，从作战层面构建了基于DoDAF的天基预警系统的体系结构模型；胡磊等[6]在对预警卫星系统作战流程分析的基础上，建立了部分作战体系结构模型。

统一架构框架(Unified Architecture Framework，UAF)作为最新的体系设计框架，支持基于模型的系统工程方法，兼容DoDAF、英国国防部体系结构框架(Ministry of Defense Architecture Framework，MoDAF)和北约体系结构框架(NATO Architecture Framework，NAF)等，克服了不同体系结构框架之间标准和规范不统一的问题，具有很强的适用性和通用性，可以从10个领域和11个视角对系统进行建模，元模型更加完备，分类更细，相互逻辑关系也更加严密。

笔者运用UAF体系结构方法，对太空信息支援对海打击作战体系结构开展研究，从本质上刻画太空信息支援对海打击作战的活动过程，重点建立太空信息支援背景下对海打击业务背景概述视图(Sm-Ova)、人员分类视图(Pr-Tx)、业务领域流程视图(Op-Pr)、业务领域状态视图(Op-St)、业务领域交互场景视图(Op-Is)、业务领域结构视图(Op-Sr)和业务领域关联视图(Op-Cn)。

1 UAF相关知识

1.1 UAF由来

2008年，以美国为首的44个国家组建了国际安全援助部队在阿富汗遂行作战任务。2010年，为实现作战行动中多国军队之间信息共享，包括美国在内的10个参战国将各自的地区信息交流系统与阿富汗国际安全援助部队的网络进行链接，建立了“即插即用”的任务网络，用于作战指挥、控制、通信、监视和侦察。在进行网络体系结构设计时，由于各国所采用框架不同(美军使用DoDAF，北约使用NAF，英军使用MoDAF)，标准规范很难统一，使用不同框架的架构师无法很好地沟通，框架之间的数据交流十分困难，最终导致建立的任务网络并未达到预期效果。2012年，北约体系架构组织决定建立一种统一的、规范的、具有很强兼容性和数据互通能力的体系架构框架。2017年11月，UAF正式发布。作为最新的体系设计框架，UAF从集成体系结构描述中提取指定的视图，支持基于模型的系统工程方法，完全兼容DoDAF、MoDAF以及NAF等框架[7]。

1.2 UAF系统框架

在系统框架的描述上，UAF借鉴了Zachman框架的表示方法，其系统框架如图1所示。

UAF坚持以需求为牵引，以业务背景概述和业务术语规范为基础，分别从元数据(Metadata)、战略(Strategic)、业务(Operational)、服务(Services)、人员(Personnel)、资源(Resources)、安全(Security)、项目(Projects)、标准(Standards)、现实资源(Actuals Resources)等10个领域以及分类(Taxonomy)、结构(Structure)、关联性(Connectivity)、流程(Processes)、状态(States)、交互场景(Interaction Scenarios)、信息(Information)、参数(Parameters)、约束(Constraints)、路线图(Roadmap)、可追溯性(Traceability)等11个视角对系统进行建模，各部分相互联系、互为支撑[8-9]。

作战体系结构建模的目的是明确作战使命，描述作战过程和作战规则，以及作战过程中各节点之间的信息交换关系和作战事件跟踪等。UAF业务领域主要是描述复杂组织体的需求、业务行为、结构以及业务行为之间的交互，阐述复杂组织体的逻辑架构[10]。因此，从UAF业务领域进行太空信息支援对海打击作战体系结构建模，构建太空信息支援下对海打击的业务背景概述视图(Sm-Ov)、人员分类视图(Pr-Tx)、业务领域流程视图(Op-Pr)、业务领域状态视图(Op-St)、业务领域交互场景视图(Op-Is)、业务领域结构视图(Op-Sr)以及业务领域关联视图(Op-Cn)等模型，能有效描述太空信息支援对海打击作战需求，深化对海打击作战运行机制和作战规律的认识。

2 基于UAF的太空信息支援对海打击作战体系结构建模步骤

基于UAF的太空信息支援对海打击作战体系结构建模步骤如下：

1) 建立业务背景概述视图(Sm-Ov)，明确作战背景、作战任务和涉及节点，并确定作战体系中各节点间的指挥关系。Sm-Ov可以是文字，也可以是概要图形或内部框图。

2) 分析系统中人员、组织、节点之间的隶属关系和指挥层级，建立人员分类视图(Pr-Tx)。

3) 根据作战阶段及系统中各节点的任务功能，描述作战过程。一是建立业务领域流程视图(Op-Pr)，描述作战活动的先后顺序及相互关系;二是建立业务领域状态视图(Op-St)，描述作战节点的状态转换关系。

4) 建立业务领域交互场景视图(Op-Is)，描述作战过程中各节点的交互关系及行为逻辑。

5) 描述作战过程中各节点之间的信息交互关系，建立业务领域结构视图(Op-Sr)和业务领域关联视图(Op-Cn)。

3 基于UAF的太空信息支援对海打击作战视图构建

3.1 业务背景概述视图(Sm-Ov)

业务背景概述视图给出了作战过程中涉及的关键节点，并对战场环境、作战对象、作战活动以及作战方式等进行了描述，目的是通过形式化的方式来描述作战双方的情况，以便决策者更好地理解和交流，通常在分析整个作战过程之后进行构建。太空信息支援对海打击作战过程如下：1)太空信息系统中的侦察卫星根据作战需求在作战海域上执行侦察任务，获取海战场相关信息，如敌海上目标(舰船、航空母舰等)的位置、装备信息等，并实时下传侦察数据到地面接收站；2)地面接收站实时接收侦察数据并同步传送至数据处理中心；3)数据处理中心对侦察数据进行分析处理，生成作战情报并传送至联合作战指挥中心；4)联合作战指挥中心对情报进行研判,生成作战指令并下发至各作战平台(陆基、海上、空中、临近空间、太空作战平台)；5)各作战平台接收作战指令后按要求对敌海上目标实施精确打击。由此，可以得到太空信息支援对海作战业务背景概述视图(Sm-Ov)，如图2所示。

3.2 人员分类视图(Pr-Tx)

人员分类视图主要对体系结构中起重要作用的组织、组织内部的角色及其作用进行描述，同时还描述组织和角色之间的各种关系(如指挥、协调、控制关系)。根据太空信息支援对海打击作战任务需求，太空信息支援对海打击作战体系由太空信息系统、地面接收站、数据处理中心、联合作战指挥中心、作战平台(包括陆基、海上、空中、临近空间、太空作战平台)等组成。分析各组织的功能，可以得到涉及的关键角色，如：太空信息系统包括侦察、通信、导航定位、预警、气象、测绘、海洋监视等卫星；陆基作战平台包括弹道导弹和巡航导弹等；海上作战平台包括航母、潜艇、驱逐舰等；空中作战平台包括歼击机、轰炸机等。人员分类视图(Pr-Tx)如图3所示。

3.3 业务领域流程视图(Op-Pr)

业务领域流程视图主要是描述在完成作战任务和实现作战目标的过程中涉及的作战活动以及活动之间的输入和输出信息流，同时明确作战活动的先后顺序、相互关系以及作战过程中信息流的具体流向，如图4所示。

3.4 业务领域状态视图(Op-St)

业务领域状态视图主要是以图形化的方式清楚地描述太空信息支援对海打击作战过程中的状态变化，如图5所示。

3.5 业务领域交互场景视图(Op-Is)

业务领域交互场景视图描述太空信息支援对海打击作战过程中各节点之间信息动态交互的时序逻辑关系，以及检查各作战节点之间信息交互的先后顺序。通常在确定作战节点和信息流向的基础上得出，如图6所示。

3.6 业务领域结构视图(Op-Sr)

业务领域结构视图主要是描述太空信息支援对海打击作战过程中重要节点到其他节点之间交换的信息流，如图7所示。

3.7 业务领域关联视图(Op-Cn)

业务领域关联视图主要是描述太空信息支援对海打击作战过程中各节点、作战活动、信息之间的关系。通过将作战过程中信息的产生、使用节点以需求线进行关联，能很好地明确作战过程中进行信息交互的双方。具体的信息交互内容和形式，通常以表格的形式表示，如图8所示。

4 结论

笔者运用UAF，从业务领域阐述了太空信息支援对海打击作战体系建模的方法步骤，并参考UAF进行了太空信息支援背景下对海打击作战视图研究，构建了主要的作战体系结构模型，对优化太空信息支援对海打击体系顶层设计具有重要作用。但本文一些视图对太空信息支援对海打击作战体系结构的特点体现还不够鲜明，下一步还需要深化、细化、专业化，以增强研究成果的针对性。此外，本文只是对太空信息支援对海打击作战体系结构进行了逻辑验证，并未进行仿真模型验证。Petri网是一种逻辑层次的建模方法，能很好地对系统的功能、结构、行为以及系统各要素之间的交互作用进行描述。下一步，将重点研究基于UAF建立的各视图转换为可执行的Petri网仿真模型，进一步分析验证体系结构设计的合理性。