一种面向任务的作战指令生成方法

2020-09-23侯腊梅张亚星

火力与指挥控制 2020年8期

魏涛，侯腊梅，张亚星，刘婷

（北方自动控制技术研究所，太原 030006）

0 引言

作战指令是指挥员对所属部队下达的指示或命令，是连接指挥员与战斗员的重要纽带。典型C4ISR 系统以数据指挥为作战指令生成和下达的主要实现形式。通过制定数据交换协议，采用结构化的方法对作战指令的内容进行定义，实现指挥决策与行动控制业务数据的贯通，基本实现了指挥控制过程的自动化。随着信息化条件下多样化作战任务需求的提出，指挥信息系统的构建朝着更加灵活、敏捷的方向发展，作战指令的生成方式也由粗放的“点选拟制”向精准的“关联推送”转变。

指挥信息系统在针对灵活多变的作战任务快速准确生成作战指令过程中，通常以作战任务为输入建立概念模型，实现对作战任务的一致性描述。通过将作战任务分解到元任务，使指挥信息系统获得对任务的准确理解。依据元任务描述，提取作战指令，同时对指令集进行时序化展现完成指令的自动生成。在此过程中，为了达到根据作战任务快速生成作战指令的目的，指挥信息系统必须解决如下几个难题：首先，要具备对作战任务的规范化建模方法。通过对作战任务要素、任务分解过程的准确描述，为指令提取创造条件；其次，要保证作战指令参数的准确性。作战指令中相关参数与作战计划、敌我态势等紧密铰链，信息准确性要求高，部分参数提取难度大；第三，要具备面向任务灵活构建指令集的能力。战场态势瞬息万变，作战任务依据指挥员意图产生快速变化，指令集随之调整才能满足指挥控制需求。本文将重点针对前两个问题的解决途径进行详细描述，针对第3 个问题亦提出解决思路。

1 作战任务描述

1.1 作战任务的概念模型

作战任务形式化描述是面向作战任务指令提取的前提。依据作战任务空间概念模型，定义任务描述。任务空间概念模型是从预期作战应用的角度，强调任务执行的具体过程，体现为作战使命的组成部分。可理解为在一定的战场环境和时空约束下，作战单元为完成所承担的责任或达到特定的作战目的，而进行的一系列相互关联的作战行动的有序集合［1］。因此，可得出完整的作战任务属性如下：

1）作战实体：指执行任务的作战单元以及任务作用的对象，环境和其他作战单元，例如敌我双方的作战部队，人工设施等。

2）作战目的：通过任务的执行以达到某种预期的状态，是对目标对象状态改变的一种函数关系判断。

3）作战行动：在特定战场环境下的不可分或不必要再分的基本战斗行为，是作战过程中抽象出来最基本、最底层的要素。

4）关系：包括总体作战任务与具体作战任务之间的关系、作战任务与作战行动之间的关系和作战行动之间的关系。

5）不确定性：是指在作战过程中存在的一系列不确定要素。例如总体作战任务被分解后，由于战场情况变化，很多子任务会重新修改甚至被丢弃。

依据作战任务要素，将其进一步细化规范化描述为八元组：

其中，Name 表示任务名称；Entity={entity1，entity2，entityn}是实体的集合，是与任务相关的资源或实体。具体表现为作战单位的4 种能力：火力打击、战术机动、整体防护、信息保障能力；Target={target1，target2，targetn}表示完成任务的指标集合，通过权重W来表示指标targeti对任务的影响程度；Operation={ope1，ope2，…，open}表示对应该作战任务的作战行动集合。作战任务的执行表现为一系列相关作战行动的集合，而作战行动受多种不确定因素影响，执行的效果最终体现在“时间”、“空间”、“战斗力”的变化上，具有一定的随机性，因此，可形式化为三元组：opei=＜actioni，objecti，statisticsi＞，式中，action 是行动本身的动作名称，object 是可选的，表示行动直接作用的对象，statistic 是行动的统计量描述，表示行动效果的均值、方差、最值等；Relationship={InstanceOf，ParentOf，BrotherOf}表示关系集合，Instance Of 表示总体任务与具体任务间的关系集合，Parent Of 表示任务间的纵向关系集合，Brother Of 表示行动间的横向；Time={T_Strat，T_End}表示任务的时间参数，T_Strat 表示开始时间，T_End 表示结束时间；Surroundings={Geography，Weather，Electromagnet}，表示执行任务的作战环境，Geography 为任务的空间位置，Weather 为任务的气象条件，Electromagnet 为任务的电磁环境；Rule 表示任务在执行中应遵守的基本军事规则，以远程火箭炮为例，对于分队的部署规则需考虑发射间距、队形配置等，对于单个武器平台的部署规则需考虑平坦度、遮蔽性、覆盖率等［2］。

具备上述作战任务形式化描述的基本要素后，理论上来说，信息系统已经可以对作战任务进行表达并将其作为指令提取的输入条件，但作战任务往往较为笼统，为了让信息系统更准确全面地理解作战任务的实质，并转化为可执行的具体行动内容，需对总的作战任务进行分解直至元任务。按照上述任务描述方法中的关系要素，可实现对总体作战任务到元任务的逐层分解和关系表达。

1.2 作战任务分解

总体作战任务一般是上级赋予的比较原则性的任务。例如，向某团下达对敌纵深实施攻击的总体任务，对于这个团来说该任务是比较笼统的，需要指挥员根据敌情、作战目的、作战环境等情况，将该作战任务进行逐级分解、规划，从而明确为本级下属作战单位能够执行的具体作战任务。

为了达到准确指令提取的目的，作战任务分解以形成可表达的作战指令集为分解原则，分解过程借鉴UML 可视化建模思想，对各任务间的相互关系进行表达［3］。分解是研究复杂系统的一种通用思想，将内涵复杂的总体作战任务进行逐层分解，得到作战子任务，而作战子任务根据需要可以进一步分解为下一层子任务，最终得到不必再分的作战行动，从而形成作战任务的层次结构，它们之间的关系如图1 所示。

图1 作战任务分解层次关系图

通过梳理典型作战元任务，建立元任务清单，覆盖陆军典型分队级战术行动，主要包括：综合行动类、火力打击类、侦察类、作战保障、电子战等。依据元任务清单，将作战任务逐级分级直至形成元任务集合。为下一步作战指令提取提供基础。

2 作战指令生成

2.1 基于元任务的指令集提取

经过作战任务的逐级分解形成了元任务的集合，本章重点讨论如何从元任务中提取相应的作战指令集。传统依靠作战计划等文本类型的作战指令提取方法依靠对文本语义的识别，缺乏对作战指令集表达的准确性和完整性［4-7］。本文使用的基于作战任务分解的指令提取方法以结构化的作战元任务描述为基础，可避免异构数据的语义识别和提取难题。元任务是作战任务的最小分解单位，对元任务要素规范化描述的八元组中，“行动”和“实体”是表征任务要素的重要部分。通过对元任务的解析，信息系统获取完整的行动描述信息和任务实体信息，确定由“谁”来执行“什么”任务。以指令集模板库为基础，确定元任务与指令集之间的匹配关系。流程如下页图2 所示。

表1 典型作战任务描述

以典型元任务“引导行动”为例，“引导行动”通常是为火力突击单位指示目标的战术行动，一般由步兵突击单元、战车突击单元、武侦单元、无人机侦察单元、联合目标引导员具体实施。引导行动在特定的应用模式下行动的组织结构和实施过程会出现一定的差异，从而对指令集的形成产生影响。例如，步兵突击单元对地面火力单元实施引导作业时，属于地面部队间的协同作战模式，步兵突击单元与地面火力单元获得协同授权并建立协同关系后，通报步兵突击单元实施引导的位置，确定引导指示类型，如激光照射引导方式下，还需通报激光编码类型和照射时机。完成引导作业后，步兵突击单元利用自身位置优势观察收集毁伤效果并通报。而联合火力引导员实施的引导行动通常与陆航或空军支援飞机等空中火力打击力量协同完成，其引导过程还需关注空中支援力量的航向、航速、关键航路点信息等内容。因此，作战指令要准确反应引导行动的具体样式和作业过程，需要对行动类型、实体类型、关联关系等要素综合分析，形成与之对应的指令集合。

图2 作战指令提取流程

2.2 作战指令集编排

以数据关联关系为基础，系统建立起元任务与作战指令集的映射关系。根据元任务的具体描述，可筛选出与之相对应的作战指令集。而后，根据作战方案，并结合具体的资源能力特性对筛选出的作战指令集进行编排，通过规则模板匹配，确定基本的作战指令时序。依据指令时序对元指令模板进行编排，形成针对元任务的时序化作战指令集。

图3 指令生成流程

2.2.1 依据作战计划调整指令时序

在形式上，作战计划由一系列固定格式的要素组成，基于可扩展作战计划模板，采用可扩展标记语言（XML）或具有智能标签的WORD 来进行作战文书标准化描述。根据作战计划中包含的时间要素、逻辑要素进一步调整作战指令集的时序。元任务确定的作战任务指令集在作战计划的约束下，一方面按时间调整指令排列顺序，另一方面确定具体指令中包含的时间参数。

2.2.2 依据资源能力匹配指挥对象

确定指令时序后，需进一步确定指令接收对象，本文提出一种基于资源能力匹配的指挥对象确定方法，基本过程如下：首先，通过资源虚拟化建立作战资源能力模型，将系统能力分解为若干子能力，再将子能力映射到装备实体能力形成资源能力的完整表达；其次，将任务需求匹配到资源能力需求，确定该任务对武器装备火力、侦察、防护、计算等基本能力的需求；再次，结合距离、装备完好性等当前资源状态以及战场态势确定资源可调配能力；最后，根据已形成指令集匹配形成“时间-指令执行单位”的关联关系。

3 时序化作战指令集的设计实现

基于对作战任务的规范化描述和分解，指控系统形成对任务的准确理解。以元任务的属性描述为基础，分析元任务性质、数据关联关系、任务场景等，获得相应的作战行动指令集［8］。结合实际战场情况和行动计划，对作战指令集进行编排，以时间为横轴，任务指令为纵轴形成作战任务指令集矩阵，实现时序化的作战指令展现。通过对上述功能进行软件设计和实现，形成面向任务的数据指挥功能的原型软件，效果如下页图4 所示。