基于SA 的反导预警作战管理流程仿真设计

肉孜麦麦提 ,王树文 ,赵家豪 ,刘 辉

(1.解放军93986部队,新疆 和田 848000;2.空军预警学院,湖北 武汉 430019)

0 引言

首都地区反导预警体系从结构的特点来看,是体系级和装备级相结合的战略反导预警体系。首都地区反导预警作战管理系统在整个反导预警体系中发挥很大的作用。在反导预警作战中,管理系统出了问题,整个作战管理流程将无法正常运行,最终影响到作战的成败。因此,反导预警作战管理流程中的每个环节都十分重要。一般建立的体系结构中,各类单元之间的信息流都是以静态的方式描述。静态的体系结构中无法判断整个体系流程的薄弱环节,SA Simulator流程仿真工具,对流程的模型进行动态的仿真,在仿真过程中自动报告体系机构中存在的问题隐患,并提出相应的改进措施、检验过程的合理性,指导过程重构,实现优化。对反导预警作战管理流程进行仿真时,为了提高作战效率,要充分考虑情报分发、资源分配、节点使用率和传递效率等问题,比如:反导预警作战管理系统在情报分发过程中,情报的时间不能过早,也不能太迟,要充分考虑到决策资源执行进程所需要的时间,在准确的时间内把情报分发给有情报需求的情报用户。在节点使用中同时要考虑到如何处理节点间的关系,尽量减少影响反导预警作战管理系统工作效率的节点。情报传递过程中,要充分考虑到情报传输的时间、地点、过程、要素、任务等问题,保证情报的准确性、连续性和可靠性。

1 反导预警作战管理流程

反导预警作战管理的基本流程与一般作战管理的流程相一致,但有些步骤可合并成一个。不同级别的反导预警作战管理规模、数量、结构以及管理措施、持续时间等方面有所不同。反导预警作战管理基本流程如图1所示。

图1 反导预警作战管理基本流程

作战管理流程一旦启动,各环节相续运转之后,就形成了彼此交叉、重叠的状态,而且循环往复地进行,直到作战行动结束。有序科学的反导预警作战管理流程,给纷繁复杂、变化不定的反导预警作战活动提供了一条主线,使管理活动不至于陷入混乱和迷惘,使预警行动在激烈复杂的反导作战中保持良好的秩序性。

随着仿真工具的大规模使用,仿真工作的深入开展带来了大量的业务过程数据和其他相关数据,为社会、企业甚至部队带来了很多方便。SA 作为一套综合多种建模方法的工具集成了业务流程建模、数据建模、对象建模、业务流程仿真等多种功能,在国外特别是美国有着大量的成功案例。下面使用SA Simulator流程仿真工具,对反导预警作战信息服务流程进行仿真。

2 SA Simulator流程原理

SA Simulator流程仿真工具是通过体系结构仿真工具,执行规则约束对建立的模型进行动态式运行,检查建立的模型、信息流、数据流是否正确、是否合理,同时对得出的结果进行数据统计,最终为定量决策提供支持。一般这种方法以过程描述语言(IDEF3)为基础。

3 反导预警作战信息服务流程建模

3.1 流程建模

首先,主要选取2个场景,一是北美沃伦基地向我首都地区发射民兵-3 战略导弹。我方组织高轨预警卫星、低轨预警卫星、导弹测量船、远程预警雷达、精密跟踪雷达装备进行协同探测,支持拦截作战;二是韩国在美国支持下,对我首都地区进行战役战术导弹集火打击。我方组织战支火眼-01 星,北部、中部战区的远程相控阵雷达、多功能相控阵雷达等雷达装备进行协同探测,支持拦截作战。

本文主要从服务资源数量和服务能力面对、服务流程及服务效率进行验证分析。在整个流程运行中,传感器资源服务能力越高,探测目标的时间用得越少,并且目标跟踪时间也越短,可是服务资源越多,因此,可以选择服务能力更好的其他组合。最后,选取服务行为节点的繁忙程度、服务资源繁忙程度以及拦截概率等一系列指标反映反导预警作战信息流程的服务效率。

服务流程模型分为3个组织:一是进攻导弹模块,根据实际作战背景模拟敌方来袭弹道导弹的信息和生存能力;二是信息获取和指控模块,主要就是我方如何探测、识别和跟踪敌方的弹道导弹等流程,并描述如何处理在流程中发生的信息;三是拦截模块,主要描述双方如何进行拦截,在拦截过程中,我方的反导预警作战管理系统发挥作用是否有效,评估拦截效果并反馈等流程。主要作战节点为反导预警中心、红外预警卫星、远程预警雷达、地基多功能雷达、指挥控制系统。反导预警作战信息传递流程模型如图2所示。

图2 反导预警作战信息传递流程模型

3.2 模型参数设置

在传递流程中,事件产生方针对象,通过设置对象的到达率来模拟传递流程。对传递流程模型的作战想定可做出如下设定:敌方的导弹发射,天基预警情报中心获取情报为起始点开始计时。整个仿真过程时间为16 min,在16 min内导弹按实际情况发射。每一节点的分配资源与时间不同,则会出现忙闲概率。表中的资源可用性表示系统在同一时间内可用的资源数。各行为节点参数设置如表1所示。转发流程模型交汇点属性如表2所示。

表1 各行为节点参数设置

表2 转发流程模型交汇点属性描述

3.3 模型验证

下面按照SA Simulator提供的验证报告来分析上面建立的反导预警信息流程是否有效,设置的参数是否合理,能否进一步进行动态仿真。验证报告结果如图3所示。

图3 验证报告结果

验证报告显示,建立的反导预警作战管理流程模型对仿真有效,可以进一步进行动态仿真,如图4所示。

图4 动态仿真过程

通过仿真可以得出各资源忙闲率和各行为节点的忙闲率,如表3、表4所示。同时可以对数据进行统计和分析,如图5、图6所示。

图6 各行为节点忙闲率统计

表4 各行为节点忙闲率统计

图5 各资源忙闲率显示

表3 各资源忙闲率统计

4 结束语

本文主要以分析案例的方式,使用流程建模SA Simulator仿真工具对反导预警作战情报传输流程进行了建模与仿真,根据报告结果认真分析了建立的模型是否合理,是否完整,同时进行了动态仿真和优化。

从以上图表数据可以得出以下结论:

(1) 从资源的繁忙程度来分析:角色资源利用率是在整个仿真过程中每个角色用于执行活动的时间所占的比例,通过分析资源的忙碌程度来评估其利用率,确定该资源是否为瓶颈或空闲。反导预警作战管理系统运行时间51.56%,指示情报生成时间18.1%,地面运控中心系统(低轨)运行时间20.5%,地面运控中心系统(高轨)运行时间60.5%,发点估计与综合印证子系统(低轨)运行时间15.7%,落点预报融合子系统(低轨)运行时间18.1%。

(2) 从行为节点的繁忙程度来分析:行为节点的繁忙时间是触发事件中的实体对象以及经行为单元后转变的新实体对象从产生到流程结束在整个仿真中所需的时间。综合分发时间51.56%,综合处理并上报时间51.56%,运动轨道计算并上报时间(高轨)18.1%,上报综合时间16.7%,生成落点预报时间0.8%,运动轨道计算并上报时间(低轨)0.8%,关机点射向估计生成射向情报时间4.7%,远程相控阵雷达上报时间(雷达)14.1%,发出估计生成首点告警情报(低轨)时间17.2%,综合印证生成发点估计情报并上报时间15.7%,主动段轨迹信息融合并上报时间18.1%。

(3) 为了进一步提高反导预警作战管理情报传递流程效率,首先要提高时间的效率,其次考虑资源的使用和节点的缩短,同时要考虑精度高低和人机交互效率等因素。