基于OODA环的海警装备体系作战能力评估

2019-07-05孙盛智孟春宁

兵器装备工程学报 2019年5期

孙盛智,孟春宁,郑高

(武警海警学院 a.电子技术系; b.机电管理系, 浙江宁波 315801)

海警装备正处于快速发展时期，海警装备体系正由单一的海上平面作战向海空一体的立体作战转变[1]，而海警装备体系作战能力的评估方法却相对滞后，严重制约了海警装备的发展。选择科学合理的作战能力评估方法，是促进海警装备成体系发展的关键，以海警作战能力需求牵引海警装备发展，以作战能力评估优化海警装备体系配置，促进海警装备体系良性循环发展[2，3]。由于海警作战是体系间的对抗，采用基于OODA(Observe,Orient,Decide,Act)评估方法，更好地研究作战要素对海警装备体系作战能力的影响。

1 海警作战OODA环模型

OODA(Observe,Orient,Decide,Act)环是美国陆军John R.Boyd提出[4]，OODA环将作战过程抽象出来，描述为“观测(Observe)-判断(Orient)-决策(Decide)-行动(Act)”，实施后，形成闭环回路[5]。OODA环的基本观点是：军事冲突可以看作是敌对双方互相较量，评价谁能更快更好地完成“观测-调整-决策-行动”的循环程序，双方都从观测开始，根据感知的外部威胁，快速做出决策，采取相应行动。

1.1 海警作战OODA环分析

海警作战遵循“观测-判断-决策-行动”的作战环路，海警作战OODA环是一个嵌套结构，从体系结构的层次看，OODA环的环路包括侦察监视敌方舰艇、分析判断舰艇航向航速及威胁程度、快速制定海上维权决策和采取海空立体打击，构建海警作战OODA环模型如图1所示。

图1 海警作战OODA环模型

① 观察(Observe)-侦察监视：太空侦察、舰载侦察和机载侦察等传感器，对入侵的敌方舰艇进行侦察监视和精确跟踪，获取敌方舰艇的各种信息。

② 判断(Orient)-分析判断：对传感器获取的各种舰艇信息进行融合和处理，形成海警作战预警信息。通过对目标的精确跟踪，从目标群中快速识别出真实的敌方舰艇，并预测舰艇的航向航速，评估目标的威胁程度，为海警作战决策提供精确的目标指示。

③ 决策(Decide)-维权决策：根据目标威胁程度排序结果和己方部署的具体位置，形成海警作战方案，进行目标分配，形成海警作战预案和火力分配计划。

④ 行动(Act)-立体打击：根据海上维权的作战目标，制定海空一体协同驱离计划，利用各侦察监视设备及时截获并跟踪目标，立即启动驱离程序，对来袭的敌方舰艇进行海空立体拦截。

1.2 海警作战OODA环时效性分析

海警作战OODA环的每个环节都需要消耗时间，其时效性分析示意图如图2。Δτ1，Δτ2，Δτ3，Δτ4表示完成每个环节转入下一个环节的时刻。

图2 海警作战OODA环时效性分析示意图

把海警作战体系看作是一个信息网络，从信息处理和信息传递两个方面分析其时效性。

首先，网络交换效率为λT，也可以表示为网络延伸IR和网络复杂性RQ的乘积[8]。

λT=IR×RQ

(1)

其次，海警作战的每个环节，都是在敌方舰艇目标信息驱动下形成的OODA环，取敌方舰艇出发时刻为0点。

因此，侦察监视、分析判断、维权决策以及立体拦截消耗的时间如式(2)所示。

(2)

式(2)中，tYJ，tFX，tCC为海警装备固有的功能参数，其取值一般为常数，λT为信息网络的固有属性。

如果海警对敌方实施立体打击，其打击效果评估的持续时间定义为tPG，从上述分析可以看出，海警作战OODA环的时间为T。

(3)

tPG也可以认为是海警装备固有的设计参数，由上述分析可以看出，影响海警作战OODA环的单次消耗时间越小，且越早完成越好。

min(ΔT+T0)

(4)

从另一个方面说明：海警作战OODA环主要取决于敌方舰艇进入侦察监视环时刻T0，越早越好。

2 海警装备体系作战能力的计算模型

海警作战过程中，时间是一个极其重要的指标，提升各个环节的时效性是重点。海警装备体系由4个部分组成，分别为侦察监视系统、跟踪制导系统、海空拦截系统和BMC4I系统。4个部分表现为串联结构，假设BMC4I系统能力为1，则将海警体系的作战能力表示为[9-10]

E0=EYJ×EGZ×EGBI

(5)

式(5)中，E0是海警装备的体系作战能力；EYJ是侦察监视能力，侦察监视系统主要由太空侦察监视卫星、舰载侦察机以及舰载雷达组成；EGZ是跟踪制导能力，跟踪制导系统主要包括目标指示系统和精确制导系统；EGBI是海空拦截能力，海空拦截系统主要包括海上拦截和空中压制。

侦察监视卫星、舰载侦察机以及舰载雷达综合实现的侦察监视能力EYJ，主要考虑对来袭的敌方舰艇目标的发现概率pd-s和提供的预警时间TBM-T0，侦察监视能力EYJ表示为：

(6)

式(6)中，pd-s是对敌方舰艇的发现概率；TBM是敌方舰艇的航行时间；t1是目标指示的响应时间；t2是海空拦截反应时间；t3是敌方舰艇从进入有效拦截区到目标区时间(如果不实施拦截的话)；TBM-T0最大预警时间(从敌方舰艇出发即被发现)；α是修正系数，可以取为1。

目标指示系统的作用分别是跟踪识别敌方舰艇目标，精确制导系统的作用是对敌方目标实施海空拦截进行引导，其作战能力EGZ主要取决于对敌方舰艇的发现概率和对海空拦截装备的引导概率，此因子也可以忽略，统一到拦截系统中的概率指标，为此可以设为1。

海空拦截系统是行动类武器装备，拦截系统共有空中拦截和海上拦截2层组成，其能力EGBI主要取决于海空拦截武器的可靠性Pri，各层拦截武器的毁伤概率Pki以及拦截修正因子PNi，则有

(7)

综合式(5)、(6)、(7)分析，可以得到海警装备体系作战能力为：

(8)

3 实例分析

分析拦截作战范围400 km的敌方舰艇目标时，侦察监视装备对海警装备体系作战能力影响。为简化问题研究，主要考虑三种简单的侦察监视装备体系配置形式，即有太空侦察监视、卫星远程监视，不但具有卫星装备，而且有舰载机侦察监视装备和舰载目标指示雷达、空中侦察监视具有舰载机侦察监视装备和舰载目标指示协达和无外部侦察监视仅有舰载目标指示雷达3种不同的配置。由式(8)可知，可以忽略拦截能力，即有E0=EYJ。

敌舰航行时间为6 h，海警装备性能参数值如表1。

将上述相关参数代入式(8)可以得出，不同场景下海警装备体系作战能力值。

侦察监视系统是海警装备体系作战能力的关键因素，有太空和空中侦察监视支持的海警装备体系作战能力达到1.475 6；无太空侦察监视支持，仅有空中侦察监视支持的海警装备体系作战能力达到0.692 0；而无外部侦察监视装备支持，仅靠舰载侦察监视雷达的海警装备体系作战能力达到0.125 7。