中国指挥与控制学会会刊 
雷达对抗作战的效能除了受装备效能、人员操作技能等因素影响外,指挥是另一个关键因素。指挥的效能影响作战能力的发挥,也将影响作战行动的进程和结局[1-2]。目前,雷达对抗训练主要依靠实兵实训展开,重点放在装备效能检验、装备操作手认知强化和技能提升上面,指挥层面的训练相对较少,主要依靠指挥所演习的方式进行,总的来说没有完全解决“练兵不练官”的问题。
1 面向指挥的模型体系要求
模拟训练系统对战争场景进行模拟目的是人为创造一种环境或者刺激因素,从而造成某种情况的发生,这种情况就好像在真实的环境中要发生的一样,使得受训人员参与其中具有身临其境的感觉。 受训人员对所处的环境和刺激因素做出反应,就好像他们在战时应该做出的一样,同时模拟系统针对受训人员的反应和操作做出相应的交互式变化,使得受训人员不断面对新的环境和刺激因素。模拟训练系统提供模拟的作战环境让受训者直接在经历的对抗过程中学习和实践各种技能。在雷达对抗中,面向操作员的模拟训练,模拟系统需要让受训者面对战争环境下战斗岗位上的各种敌方信号,而面向指挥员的模拟训练,模拟系统需要提供让指挥员面对的各种威胁情况、各种态势变化,让指挥员能够根据其做出指挥反应,在指挥活动中融会知识、掌握技能、提升经验和能力。
一般来说,指挥员的主要指挥活动和职责包括:
1)作战意图掌握和分析
2)战场威胁判断和分析
3)针对威胁和各种问题,提出对抗策略和计划
4)组织对抗协同和保障
5)受领上级命令向上级通报情况
6)对下发布命令督促下级作战实施
7)评估下级命令执行情况反馈,及时解决作战实施过程中出现的问题
8)完成上级赋予的其他相关任务。
训练指挥员,需要模拟训练系统为指挥员提供能够履行上述职责的环境。实际战场上指挥员所感受的世界就应该是模拟训练系统需要提供的环境。指挥员能看到什么,能听到什么,能感触到什么是指挥模拟训练系统需要重点关注的。作战意图掌握和分析需要依赖上级命令、作战情报、对手情况等,战场威胁判断和分析以及提出针对性的策略需要依赖敌我装备情况、敌我部署情况、威胁变化情况等,组织对抗协同和保障需要依赖上级命令、友邻情况、所属部队情况等。对上对下的联系需要依赖作战实施情况、作战效果评估等。所有这些可以广义地称为态势,态势包括指挥员所能感受的一切。对于雷达对抗作战来说,指挥员面对的态势主要包括作战命令、作战任务、我部所属部队及装备、友邻部队及装备、对手部队和装备、战场环境等因素的动态变化,重点是与威胁相关的部队或武器的变化和调整,包括距离、高度、方位、轨迹、信号和呈现形式等。根据作战瞬间的态势变化,指挥员判断敌我双方的行为、活动和目的,以及可能带来的威胁和影响,然后结合敌我状况做出决策。
如果把指挥员作出判断和决策等指挥活动的状态称为指挥点,那么对应的提供给指挥员的输入态势状态可以称为态势点,而这些态势点的生成需要模拟系统的模型体系来支撑。要为指挥员训练提供足够和全面的态势点,那么就要求模型系统满足以下条件。
1)要素全面。
既然指挥员训练面对的是态势,那么态势必须要完整建模、完善模拟。首先是装备和环境的模拟,包括陆海空天所有的平台、与现实对应的所有雷达及雷达对抗装备、在雷达对抗中可能涉及其他类型装备、不同地形不同场景不同气象的环境等。其次是行动的模拟,包括上下级的命令和通报、友邻的联系和通报、敌方所有作战行动、我方的作战行动比如:情报侦察融合、战术实施等。再次是战果的模拟,包括作战行动中装备的交战结果、部队及装备状态的变化等。最后是指挥员界面的模拟,包括态势显示界面、指挥控制界面等。
2)层次合理。
雷达对抗在整个战争系统中的层级相对较低,最低是装备层级,最高可以到战役层级,最低层级的指挥训练主要是装备的指挥训练、最高层级的指挥训练主要是战役指挥员对雷达对抗力量运用的指挥训练。层次不同模拟训练系统的模型体系也会不同,其颗粒度,逼真度都将不同。装备指挥员的训练必须考虑信号的模拟,战役指挥员的训练无法做到也没有必要做到对所有装备信号的模拟,当不同层次的模拟训练共存时,还需要考虑模型的聚合和解聚。对于目前主流的电子对抗相关的模拟训练系统而言,考虑所涉及的装备数量程度,通常对装备进行功能性模拟。总的来说,模拟训练系统要根据训练对象和训练目的确定模型体系的层次,是装备指挥、战术指挥、还是战役指挥?进而确定模型的颗粒度和逼真度,是信号实际模拟,信号的功能模拟,还是装备的功能模拟?逼真程度是要完全模拟信号的呈现形式、还是仅给出信号特征的提示等因素。
3)特征准确。
指挥所依赖的态势点本质是变化驱动,所有变化才综合成态势。而所有的变化由相关实体的特征变化来体现。装备威胁的变化通过装备的位置及其信号特征来体现,作战行动的变化通过装备状态和特征的变化来体现。要让受训者经历类似现实的场景,必须要为其提供类似现实环境的态势变化,也就要求模拟系统提供的各种特征变化必须准确。所有的特征变化依赖于实际作战规则,空中突袭行动中的雷达行动,必然有搜索到跟踪再到射击的特征变化;反空袭的雷达对抗干扰行动,必然有信号搜索和截获,才能有后面的干扰;运动模型中导弹的运动要符合动力学特性;交战双方对抗的结果应符合对抗的实际情况;指挥控制界面应符合实际指挥工具的特点。此外,作战理论、装备体系特征也不能脱离实际,既不能落后于现有编制体制,也不能过分超前[10]。
2 功能模拟的模型体系
对于雷达对抗相关的指挥训练,通常在装备层级以上,因此模拟颗粒度考虑功能模拟。逼真度方面考虑态势和内容上的逼真,而不过于注重指挥工具和形式上的完全一致。面向指挥训练的模拟系统通常是人在回路的模拟系统,因此模型体系从内容上分为两类: 1)是控制界面模型,2)是仿真实体模型。控制界面模型包括各级指挥所各种功能界面,比如态势、情报、通信、指控界面,各型装备的控制界面包括运动、目标显示、装备控制等。仿真实体模型,包括各类型装备的仿真实体模型,所有的实体模型由业务组件模型构成。所有界面和模型基于总线交换数据。图1 给出了群-分群结构的雷达对抗指挥训练相关的控制界面和仿真实体模型,基本涵盖海陆空天所有雷达对抗装备体系。
模拟系统的核心是仿真实体的组件体系,所有的实体模型都由业务组件构成,仿真实体所有的业务逻辑也由业务组件完成。雷达对抗训练相关的模型组件体系分为四类:1)是业务组件;2)是平台组件;3)是辅助计算组件;4)是效能评估组件。图2 给出了模型组件体系。在业务组件中,所有的雷达从功能上其实可以统合为一个雷达业务组件,但是考虑到不同类型的雷达可能工作频段不同,应用环境不同,业务逻辑也不同,所以将其分开考虑。
同类型但不同型号雷达组件的业务逻辑实现,采用分支结构,既考虑通用的业务逻辑,也考虑特殊型号的业务逻辑,比如F22和F35上的AN/APG-77和AN/APG-81雷达如果要考虑其不同的特点,则在组件内实现对应的特殊型号的业务逻辑分支,又比如成像雷达不同工作模式下的业务也在同一组件内由不同分支实现,又比如雷达干扰组件针对火控、成像、搜索雷达的不同方式也在组件内以不同分支实现。平台组件中由于导弹移动平台具有跨域特征,将其与基本的空基移动平台进行区分。
以空基平台武器为例来分析仿真实体模型的组件构成,如图3 所示。空基平台武器比如一架战斗机,其基本的构成组件包括空基移动平台组件、制导/火控雷达组件、雷达告警系统组件、雷达干扰系统组件,而其挂载的导弹以另一仿真实体存在,两个实体之间的数据交互通过总线完成。战斗机的运动业务逻辑由移动平台组件负责;打击目标侦察跟踪业务逻辑由制导/火控雷达组件负责,结合雷达目标检测评估或雷达成像/目标识别效果评估以及雷达抗干扰效果评估组件来完成;自卫中的告警业务逻辑由雷达告警系统组件负责,结合雷达信号截获评估组件来完成;自卫干扰业务逻辑由雷达干扰系统组件负责,结合雷达干扰效果评估组件完成。组件运行过程中需要调用空间坐标计算、环境信息计算、视距传播计算、传播衰减计算、地形遮蔽计算、天线/方向图计算、波束覆盖计算等组件来完成整个计算任务。
3 模型设计中的关键难点及解决思路
基于前述模型体系可以开展雷达对抗专业的指挥训练,如果结合计算机虚拟兵力或者其他专业的模型体系还可以开展综合的电子对抗专业指挥训练。训练过程中,蓝、红双方作战体系分别由蓝军扮演者和红军受训指挥员带所属力量操作员操作控制,开展自主对抗。前述所有的指挥点都由红方侦察并融合当前双方态势产生,要为红军指挥员产生足够全面的态势,需要模型系统具备要素全面、层次合理、特征准确的原则特点。而达成这些原则,需要底层的组件具备这样的支撑能力,其中的两个关键是组件的逻辑规则支撑和组件的对抗效能支撑。只有组件的逻辑规则正确合理,即只有表现为组件针对时间、空间、态势、消息、事件等触发条件执行任务、行动、动作的行为正确合理,才能准确地模拟装备和作战行动的特征,也只有组件的对抗效能评估合理,才能准确地反映装备和作战行动对抗的结果,才能够正确地驱动态势。然而这两个关键支撑的实现都非常困难,反映到组件上就是要解决业务组件和效能评估组件合理设计难题。下面对这两个方面进行分析:
1)逻辑规则支撑方面
作战没有固定的模式,但有一定的逻辑,这些逻辑与作战样式、作战行动、作战战术相关、与装备相关、与指挥员的知识技能相关。指挥员依赖态势和自身经验技能完成判断和决策,依赖所属力量来完成战术行动。指挥员可以是自由的,甚至是天马行空地完成指挥,但装备是有力量边界的,这边界首先限制了作战的边界,因此,用于构成仿真模型的组件首先必须有一个明确的力量边界,这一边界必须合理估计才能准确地反映实战。其次,每一种装备的运行都是有其固有的逻辑和规则的,比如一个陆基火控/制导雷达必然首先完成目标的搜索和跟踪才会实施导弹引导。而且不同类型的装备业务逻辑不同,同类型的不同型号装备业务逻辑也可能不同,比如同类型的不同型号搜索雷达,其天线扫描方式很可能是不同的,因此组件设计必须要深入研究装备的运行逻辑和规则,组件只有准确地反映其规则才能正确地模拟作战行动。要解决逻辑规则支撑方面的问题,必须要对对手的力量体系、作战规则、装备性能、装备的运行逻辑有深入地研究。在组件的实现方面,抽象为一类的组件如果内部业务逻辑分支太多完全可以进行再分解,形成新的一类组件。
2)对抗效能支撑方面
作战就是对抗,指挥活动的效能一定程度上通过对抗效能来反映,对抗效能的评估合理性是受训指挥员训练效果的关键影响因素。一旦指挥员的指挥活动不能得到正确的反馈,甚至得到错误的反馈,那么不仅指挥员的能力得不到提升,反而可能会对指挥员的认知造成混乱。比如:对空协同干扰过程中,当下属部分力量无法完成任务,那么指挥员会考虑更多力量的协同,此时如果协同干扰评估不准确,那么将严重影响指挥员对下属力量能力的估计。因此组件设计中必须要有科学合理的对抗效能评估。然而对于雷达及雷达对抗来说,没有干扰不了的雷达,也没有对抗不了的干扰,如何合理估计对抗效能一直是雷达对抗建模的难点,而合理估计的基础在于对双方装备的了解,无论是性能参数还是运行逻辑都需要了解,但外军的装备通常是很难深入了解的。为此,要解决对抗效能评估的问题,首先要深入的研究对手和我方的装备情况,在没有条件获取准确参数的情况下,通过装备试验估计来获取一定的数据。在没有准确估计的情况下,对模拟训练中的对抗给出明确的说明,当前对抗结果是在一个什么样的前提下而评估得到的,而不再强求真实模拟对方的装备。当指挥员明确了解效能评估的基础和前提,才能对作战中的力量运用有清楚的估计。
在对抗效能评估存在明显局限的情况下,与对抗效能相关的训练自然会受到限制,比如雷达欺骗干扰效能,在功能级的仿真中,基本不可能实现有效评估,自然也就会影响攻防双方开展有效对抗。若利用目标检测原理,在功能模拟上考虑假目标的影响,来降低目标的检测概率提高虚警率,只能简单地估计效能。对于装备指挥人员或更高一级的指挥人员,显然不可能获得直观的态势驱动来开展训练。对于雷达系统的指挥员,首先需要感知到欺骗干扰威胁,然后才能发出指挥命令。在欺骗干扰下,实际雷达应该有什么样的变化让指挥人员感知,那么模型的设计就应该重点呈现这些内容,比如雷达界面组件就应该根据不同的欺骗干扰样式以及自身雷达的特点呈现出不同的现象或行为,使得指挥员训练得以展开,而这又回到前一个设计难题,要开展指挥(目标是人)的训练,第一要务是把逻辑规则(行为规则)设计完善,当逻辑规则设计完善时,一定程度可以弥补效能评估方面的局限。
综上分析,在组件合理建模过程中,应考虑如下要点:
1)必须确保业务组件逻辑和行为规则设计合理;
2)尽可能获得装备性能和对抗数据,以支撑对抗效能评估;
3)当装备性能及对抗数据无法准确获取时,应以合理的评估规则开展效能评估,训练时必须让受训人员明确当前设定的装备性能和对抗效能规则;
4)逻辑规则(行为规则)合理设计比效能评估更重要,当效能评估受限时,应转而在逻辑(行为)规则上弥补,以支撑态势驱动指挥训练。
总之,在指挥员的受训过程中,指挥员在运用自身原有知识经验完成指挥活动中受到锻炼,以科学合理组件设计为基础的仿真模型体系为指挥员提供逻辑规则和对抗效能两个方面的正确反馈,那么指挥员的知识、经验、技能将会得到较大提升,指挥训练能够真正发挥作用。
4 结束语
本文通过对雷达对抗指挥模拟训练的特点分析,明确了面向指挥训练的雷达对抗模型体系三个基本要求。通过对指挥训练的层次和需求分析,明确了雷达对抗模型体系的颗粒度和仿真度,构建了一个全面的模型内容和组件体系。提出了模型组件设计中逻辑规则支撑和对抗效能支撑两个方面的难点,提出了初步的解决方案,明确了逻辑(行为)规则设计的重要性。