中国指挥与控制学会会刊 
海战场信息系统由舰船、飞机、潜艇等平台上的指挥控制、信息传输、信息感知、电子对抗、综合保障等部分组成,可对海战场信息进行实时获取、传输、处理,形成以信息获取为前提,指挥控制为核心,信息传输为纽带的信息体系。目前,海战场信息系统日益呈现要素可变、动态分布、链接柔性的动态变化性特征和要素多样、组合多样、使用多样的复杂多样性特征,传统的功能集成设计理念难以满足作战使用便捷性的需求。随着海战场信息系统涉及装备、平台、系统数量的增多以及海战场对空、对潜、对海、对陆、信息等作战域的拓展,跨岸、海、空、天、潜的体系性实兵试验规模日益庞大,流程更加复杂,组织更加困难。随着信息系统软硬解耦,分层设计理念的逐步扩展,对海战场信息系统能力评估试验采用分层设计的思路已经成为必然趋势,因此,本文提出基于典型任务剖面的海战场信息系统能力评估试验设计方法,将海战场信息系统承担的任务进行横向和纵向的分层,考虑每个层次内部的试验组织与层次之间的信息联动,基于这一思路,规范海战场能力评估试验设计的方法和流程,最大化复用结论,简化试验流程。
作战试验由美军在20世纪60年代提出,其基本思想是根据作战目标,设置作战对手,构建逼真的战场环境,通过模拟作战,检验装备作战效能和作战适用性,检验装备作战能力和满足作战需求的程度,经过长期的研究和实践,美国已在装备作战试验与鉴定方面积累了丰富的经验,形成了完整、规范的管理体系、政策与标准指南。由于作战试验能够较真实地反映装备满足部队作战使用要求的程度,因而一直受到人们的高度关注。
1 海战场信息系统能力评估试验基本特点
海战场信息系统涉及水面舰船、飞机、潜艇、天基等多型装备,在海空域、复杂性、体系性等方面呈现出显著特点,因此,海战场能力评估试验涉及兵力装备多、组织难度大,需要在试验之前,对试验进行科学、精细、层次化的设计,以最大化地发挥每次试验的价值。
1)海空域广阔。随着海军的舰船、飞机、潜艇和天基应用逐步走向远海,海军的试验场不但覆盖陆海空天多维领域,同时也在走向深海和远海,试验海空域更加广阔。
2)试验环境复杂。海战场环境主要包括复杂电磁环境、海洋地理环境、海洋水文环境、海洋气象环境等,要在陆地环境营造海战场试验环境也非常困难,导致陆上试验很可能不充分,需要在多种海洋试验环境下进行实地试验。
3)体系性特征明显。随着海上航母编队、两栖编队等编队作战和协同作战能力要求的不断提升,对陆海空天的体系性试验要求越来越高,在试验中需要调用多型平台和兵力,进行多种边界试验,试验体系性明显,试验组织更为复杂。
4)保障难度大。随着复杂环境、边界极限条件、体系对抗等考核内容的不断深入,海战场环境下作战试验保障难度越来越大。
2 海战场信息系统能力评估试验内容
海战场信息系统能力评估试验应紧紧围绕作战使用需求及装备使用中存在的问题进行设计和安排,重点检验装备在体系应用情况下,融合、链接各信息装备达成协同作战能力的效果,主要包括海战场信息系统作战任务效能、系统能力和系统性能指标的评估试验设计。
作战任务效能:在给定作战想定和任务目标的情况下,在作战准备、编队集结展开、作战实施、作战效果评估等作战环节上,检验装备的任务执行能力和作战效果,重点检验装备在作战体系中的贡献度。
系统能力:复杂环境下的信息系统功能发挥情况,如信息服务能力、指挥控制系统的信息处理、指挥决策和武器控制能力等。复杂环境主要包括电磁环境、气象水文环境、海洋背景环境、敌方对抗环境等。
系统性能:系统的某一属性,从信息感知分系统、指挥控制分系统、信息传输分系统、信息对抗分系统和精确保障分系统五个方面来衡量。
3 基于任务剖面的海战场信息系统能力评估试验设计
基于典型任务剖面的海战场信息系统能力评估试验设计方法是将整个海战场信息系统试验内容按照使命任务进行横向分层,再在每一层内部进行基于任务剖面的纵向划分,所谓的任务剖面是指一个相对独立、完整的指挥或战斗过程,如决策过程、平台行动控制过程、协同探测过程、火力打击过程等。
本文将整个海战场信息系统的作战试验横向划分为五个层次:平台内功能性能试验、跨平台功能性能试验、战术行动试验、方面作战试验和海战场信息系统体系试验。在纵向上,平台功能性能试验和跨平台功能性能试验按照项目批复的立项报告、研制总要求等战技指标要求进行划分;战术行动试验纵向上根据试验科目划分独立的战术行动样式,如多平台雷达信号级协同探测、跨平台目标指示、跨平台指挥引导等;方面作战试验按照海上方向作战总体要求,划分为对空、对潜、对海、对陆和信息对抗作战样式;体系试验按照试验总体要求进行组织,如表1 所示。在组织试验时,可以先进行实验室的仿真试验,再进行海上任务剖面试验,再组织海空联合体系性试验。
表1 基于任务剖面的海战场信息系统能力评估试验设计 |
| 序号 | 试验层级 | 试验内容 | 试验组织方式 | 试验重点 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 平台内功能性能试验(综合指挥控制功能) | 输入和输出由单平台内部生成,与其他跨平台系统没有直接的信息铰链关系,如情报分析功能、保障效果评估功能、作战筹划功能等。 | 以基于实装的实验室仿真为主。 | 信息系统功能性能指标,包括边界指标测试。 |
| 2 | 跨平台功能性能试验(综合指挥控制功能) | 为跨平台功能,与外部情报信息、指挥命令信息、时空一致信息等有直接铰链关系,如跨平台点航迹融合处理、编队作战状态监控等。 | 实验室仿真生成先验数据,以海上实兵验证为主。 | 信息系统功能性能指标,包括边界指标测试。 |
| 3 | 战术行动试验(战术行动任务剖面) | 跨平台战术行动,如多平台雷达信号级协同探测、跨平台目标指示、跨平台指挥引导等。 | 实验室仿真生成先验数据,以海上实兵验证为主。 | 信息系统功能性能指标、指挥流程、信息流程、功能集成流程合理性、可行性,包括边界指标测试。 |
| 4 | 方面作战试验(方面作战剖面) | 海上方向对空、对潜、对海、对陆和信息对抗试验,验证方向作战试验流程有效性。 | 以海上实兵验证为主。 | 重点验证多战术行动协同的指挥流程、信息流程,验证时效性、完整性,验证多战术行动体系筹划、体系控制、冲突消解、信息贯通等。 |
| 5 | 海战场信息系统体系试验(体系作战剖面) | 基于多个方向威胁,开展海战场信息系统体系性试验,验证体系总体能力。 | 以海上实兵验证为主。 | 重点验证多方面战协同的指挥流程、信息流程,验证方面战体系筹划、体系控制、冲突消解等能力。 |
围绕具体方向作战样式,进一步将平台内试验、跨平台试验和战术行动试验,结合具体的信息系统划分为综合指挥任务剖面、战术行动任务剖面、装备资源任务剖面和信息联通任务剖面四个部分,如图1 所示。
综合指挥主要包括作战情报保障、作战指挥决策和作战行动控制功能,与指挥员紧密相关,主要用于筹划、指挥、控制具体的兵力行动,将水面舰艇、飞机、潜艇等具体装备的行动过程按照作战OODA环划分为具体的战术任务,综合指挥任务剖面履行指挥决策和控制任务,重在稳定、连续。
战术行动任务指具体的兵力机动、传感器探测、火力打击任务,与平台、传感器、武器等紧密相关,重在准确、高效。
装备资源是指具体的作战要素,包括传感器、武器、通信、指控等作战资源。
信息联通主要包括综合指挥和兵力行动之间的信息联通以及兵力行动和装备资源之间的信息联通,其中,综合指挥和兵力行动之间存在跨平台和平台内信息交互两种情况,兵力行动和装备资源之间为平台内信息交互。
每个任务剖面的关注重点和试验方法各不相同。如表2 所示。
表2 海战场信息系统能力评估任务剖面设计 |
| 序号 | 任务剖面 | 特点 | 验证内容 | 验证方式 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 综合指挥任务剖面 | 稳定、连续 主要为软件产品 | 情报分析功能、保障效果评估功能、作战筹划功能 | 实验室实装仿真验证 | ||
| 跨平台点航迹融合处理、编队作战状态监控功能等 | 海上实兵试验 | |||||
| 2 | 战术行动任务剖面 | 准确、高效; 以水面舰艇、飞机、潜艇等具体平台为主 | 具体任务剖面执行效果 多平台协同探测、协同打击能力 | 海上实兵试验 | ||
| 3 | 装备资源任务剖面 | 以硬件设备为主 | 具体单装备的功能、性能 | 不在海战场信息系统试验范畴内,纳入单装备试验 | ||
| 4 | 信息联 通剖面 | 综合指挥和兵力行动之间 | 跨平台信息交互 | 信息传递时效性、准确性、传输距离等 | 海上实兵试验,结合综合指挥和战术行动剖面同时开展 | |
| 平台内信息交互 | 信息传递时效性、准确性 | 实验室实装仿真,系泊试验。结合综合指挥和战术行动剖面同时开展 | ||||
| 兵力行动和装备资源之间 | 平台内信息交互 | 信息传递时效性、准确性 | 实验室实装仿真,系泊试验。结合综合指挥和战术行动剖面同时开展 | |||
3.1 典型任务剖面
3.1.1 综合指挥任务剖面
我们将综合指挥划分为情报保障、作战指挥、作战行动三个任务剖面。
1)情报保障任务。根据作战方案,明确情报保障需求,分析兵力配置及情报保障能力,拟制情报保障计划,包括兵力部署方案、情报保障方案及通信保障方案等内容,在作战指挥的过程中监控情报保障计划的执行情况,根据战场态势的变化实时调整情报保障计划。
2)作战指挥任务。根据上级下发的作战任务,结合情报保障信息,指挥所进行作战计划的拟制并下发给各平台,根据预警探测信息进行态势分析与目标威胁判断,对作战子任务执行能力进行动态实时评估,结合目标威胁判断结果进行作战子任务分配,并将分配结果下发至承担各方面作战子任务的兵力平台。
3)作战行动任务。根据作战指挥决策与子任务分配命令,执行作战子任务,并将子任务完成情况上报给指挥所,指挥所进行作战综合任务、子任务的指挥监控,向各子任务承担平台下发作战任务提示信息,作战过程中指挥所负责对水面舰艇、飞机、潜艇等各型兵力的行动控制、协同打击;各平台上报传感器、武器、通信等作战资源状态,指挥所进行作战资源监控;在指挥过程中,指挥所根据战场实时态势和各子任务执行情况进行指挥决策的临机调整。
3.1.2 战术行动任务剖面
战术行动任务剖面的主体是参加作战行动的岸基、天基、空基、海基作战平台,执行具体的侦察预警、兵力机动、火力打击任务。
1)侦察预警任务剖面,包括中长期战略征候预警、对战略目标来袭即时预警、对水面目标侦察监视、对空中目标侦察监视、对陆上目标侦察监视、对水下目标侦察监视等任务。
2)兵力机动任务剖面,包括海上机动、空中机动、水下机动、两栖机动等任务。
3)火力打击任务剖面,包括对水面目标打击、对空中目标打击、对陆上目标打击、对水下目标打击、预置封锁等任务。
3.1.3 信息联通剖面
信息联通剖面包括两个方面:一是综合指挥任务剖面向兵力行动任务剖面传递协同控制命令、指挥引导信息、目标指示信息、任务分配命令,以及预警信息、航迹信息等,兵力行动任务剖面向综合指挥任务剖面传递探测信息等;二是兵力行动任务剖面向装备资源剖面传递指挥控制命令,装备资源剖面向兵力行动任务剖面传递任务状态、交战状态和资源状态,不同任务剖面之间信息交互的准确性、时效性、传输距离等是需要进行评估试验验证的内容。
3.2 能力评估试验设计
3.2.1 设计思路
本文将试验划分为平台内功能性能试验、跨平台功能性能试验、战术行动试验、方面作战试验和海战场信息系统体系试验几个层面,其中,平台内功能性能试验、跨平台功能性能试验、战术行动试验按照任务剖面划分为综合指挥任务剖面、战术行动任务剖面和信息联通任务剖面,充分利用实验室环境开展平台内功能性能试验,对涉及跨平台信息铰链的试验,按照战术行动任务剖面组织海上专项试验,在所有任务剖面试验组织完毕后,再组织方面作战试验和体系试验,如图2 所示。系统边界测试结合任务剖面试验完成,方面作战试验和体系试验只测试体系流程的有效性和时效性。
3.2.2 任务剖面试验
综合指挥任务剖面以软件为主,以实验室仿真和实装验证为主,对主要软件进行多输入情况下的功能性能测试、人机界面友好性测试等,结合跨平台互联互通试验成果,可以获得综合指挥任务剖面的评估测试结果。
兵力行动任务剖面由跨平台信息互联互通、跨平台信号级协同探测、指挥引导和协同打击等任务剖面组成,在典型背景和有限兵力情况下,组织战术行动任务剖面试验,形成战术行动任务剖面执行结果。
3.2.3 体系试验
体系试验是综合组织运用岸、海、空、天、潜各类兵力,进行的“全系统、全流程、全过程”的试验,试验组织代价比较大,需要在实装仿真试验和任务剖面试验已经进行充分验证的前提下开展,并需要结合典型兵力、典型队形、典型环境开展,主要验证信息装备体系在典型条件下的组织运用流程的稳定性、流程性,不以边界测试为主,而以验证体系流程的达成为主。体系试验可以预先在实验室内或陆上试验场内部署实装指控系统和半实装/模拟形式的平台、武器、传感器等装备,开展集成联调调试,进行充分验证后,再到海上结合实兵实装开展体系能力验证试验。
4 结束语
海战场信息系统涉及侦察预警、指挥控制、电子对抗、综合保障、安全保密、信息传输等多个方面,按照传统的方式组织海战场信息系统试验,需要涉及多个场景,调动大量兵力,组织大量试验,历时长,难度大,为此,本文提出了一种基于任务剖面的海战场信息系统能力评估试验设计方法,将海战场能力评估试验横向划分为作战任务效能、系统能力和系统性能,纵向划分为综合指挥、战术行动和信息联通等任务剖面,将海战场信息系统能力评估试验需求和试验内容基于任务剖面进行精细化划分,便于针对性组织实兵试验、实验室试验、仿真验证等,规范、清晰试验组织流程,最大化复用结论,简化试验流程。