胡盛華，王文豪，翟保磊，龐海龍

（中國航空無線電電子研究所，上海200233）

基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)合成技術(shù)應(yīng)用

胡盛華，王文豪，翟保磊，龐海龍

（中國航空無線電電子研究所，上海200233）

基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)合成技術(shù)能夠在不同態(tài)勢(shì)情況下以最短時(shí)間生成最優(yōu)的任務(wù)定勢(shì)計(jì)劃。飛行員根據(jù)作戰(zhàn)飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)提供的計(jì)劃進(jìn)行決策，任務(wù)系統(tǒng)依據(jù)決策信息自動(dòng)管理相應(yīng)的傳感器運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)執(zhí)行機(jī)制。通過建立任務(wù)合成仿真驗(yàn)證環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了作戰(zhàn)場(chǎng)景想定和任務(wù)合成組織運(yùn)行過程的開發(fā)和驗(yàn)證，為基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)合成技術(shù)型號(hào)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)和參考。

作戰(zhàn)邏輯，任務(wù)合成，任務(wù)階段，任務(wù)定勢(shì)計(jì)劃，任務(wù)事件

0 概述

作戰(zhàn)邏輯是作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行作戰(zhàn)所采取的流程，一般來說，對(duì)指定的作戰(zhàn)飛機(jī)以及當(dāng)前作戰(zhàn)思想，作戰(zhàn)飛機(jī)作戰(zhàn)邏輯是固定的［1］。隨著作戰(zhàn)思想以及裝備技術(shù)的發(fā)展，作戰(zhàn)飛機(jī)作戰(zhàn)邏輯也會(huì)更新迭代，尤其是面對(duì)日益多元化的戰(zhàn)爭形態(tài)，單一的OODA環(huán)也只能完成對(duì)應(yīng)類型的戰(zhàn)爭活動(dòng)，不能夠解決未來陸、海、空、天全方位，高自由度的新型戰(zhàn)爭?；谧鲬?zhàn)邏輯的任務(wù)合成技術(shù)能夠在最短時(shí)間內(nèi)完成作戰(zhàn)邏輯的切換并生成基于態(tài)勢(shì)響應(yīng)的任務(wù)計(jì)劃，最終實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)飛機(jī)能夠在一次任務(wù)中完成多種作戰(zhàn)樣式的任務(wù)要求［2］。

基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)合成技術(shù)從作戰(zhàn)任務(wù)效能出發(fā)，在任務(wù)感知的基礎(chǔ)上，對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解，將整個(gè)作戰(zhàn)任務(wù)分解成基元子任務(wù)，逐個(gè)分析基元子任務(wù)的執(zhí)行所需條件、所需資源及效能。將“戰(zhàn)術(shù)勢(shì)”和“對(duì)象勢(shì)”作為作戰(zhàn)邏輯的分類條件，將作戰(zhàn)邏輯節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基元子任務(wù)進(jìn)行羅列，根據(jù)作戰(zhàn)邏輯生成任務(wù)定勢(shì)鏈，并通過有效性檢查精簡任務(wù)定勢(shì)鏈，得到一條最優(yōu)的任務(wù)決策計(jì)劃，對(duì)生成的決策計(jì)劃進(jìn)行有效性分析和一致性檢查，最終得到整個(gè)任務(wù)合成的運(yùn)行架構(gòu)［3］。

在任務(wù)合成架構(gòu)運(yùn)行時(shí)，任務(wù)系統(tǒng)向飛行員提供當(dāng)前可選擇的任務(wù)定勢(shì)計(jì)劃以及執(zhí)行該條定勢(shì)計(jì)劃所需的資源，效能評(píng)估結(jié)果?；谧鲬?zhàn)邏輯的任務(wù)合成的關(guān)鍵技術(shù)包括任務(wù)生成和任務(wù)組織運(yùn)行兩個(gè)方面。

1 任務(wù)生成過程

基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)生成技術(shù)以作戰(zhàn)想定為輸入，根據(jù)任務(wù)分段規(guī)范和一般交戰(zhàn)過程的作戰(zhàn)邏輯要求對(duì)作戰(zhàn)想定進(jìn)行階段分析，得到不同的任務(wù)階段目標(biāo)、任務(wù)階段切換事件以及任務(wù)階段約束條件，任務(wù)生成過程如圖1所示。針對(duì)作戰(zhàn)想定中不同的任務(wù)階段，分析任務(wù)階段對(duì)應(yīng)的任務(wù)策略，從而生成基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)集、任務(wù)定勢(shì)庫和任務(wù)事件響應(yīng)集［4］。

圖1 基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)生成過程

任務(wù)生成的各個(gè)模塊定義如下：

（1）任務(wù)階段：根據(jù)作戰(zhàn)邏輯分解的不同時(shí)間段/空間段的標(biāo)準(zhǔn)作戰(zhàn)計(jì)劃，包括定義任務(wù)階段名稱、編號(hào)、目標(biāo)、切換條件、約束條件、任務(wù)過程以及相應(yīng)任務(wù)策略名稱；

（2）任務(wù)策略：完成當(dāng)前任務(wù)階段所需的任務(wù)策略，分別為通信策略、導(dǎo)航策略、探測(cè)策略、識(shí)別策略、攻擊策略和防御策略；

（3）任務(wù)定勢(shì)計(jì)劃：指預(yù)想作戰(zhàn)計(jì)劃，是在當(dāng)前態(tài)勢(shì)下，按邏輯流程可實(shí)施的下一步任務(wù)階段，以及該任務(wù)階段對(duì)應(yīng)的后續(xù)最佳作戰(zhàn)效能下任務(wù)階段組合；

（4）任務(wù)定勢(shì)庫：任務(wù)系統(tǒng)為達(dá)到預(yù)定任務(wù)目標(biāo)，可以采取的所有預(yù)想計(jì)劃的集合；

（5）任務(wù)集：描述所有任務(wù)階段的集合；

（6）任務(wù)事件響應(yīng)集：描述任務(wù)階段的切換事件的標(biāo)準(zhǔn)化集合；

（7）任務(wù)-功能映射庫：描述任務(wù)階段中不同任務(wù)策略包含的功能組織。

依據(jù)作戰(zhàn)邏輯對(duì)作戰(zhàn)想定進(jìn)行分析形成任務(wù)架構(gòu)后，根據(jù)態(tài)勢(shì)變化生成不同的任務(wù)事件驅(qū)動(dòng)任務(wù)架構(gòu)的組織運(yùn)行［5］。

2 任務(wù)組織過程

在任務(wù)架構(gòu)分析后，需要將整個(gè)任務(wù)架構(gòu)運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)任務(wù)計(jì)劃生成。任務(wù)組織運(yùn)行包括3個(gè)階段，分別為：

（1）態(tài)勢(shì)感知、識(shí)別和推測(cè)階段：將傳感器信息域發(fā)送的態(tài)勢(shì)信息通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行識(shí)別和推測(cè)，并對(duì)態(tài)勢(shì)進(jìn)行量化處理，生成與當(dāng)前態(tài)勢(shì)匹配的任務(wù)事件，分別為目標(biāo)相關(guān)事件、戰(zhàn)術(shù)勢(shì)事件、對(duì)象勢(shì)事件、指揮事件/飛行員命令事件和系統(tǒng)狀態(tài)事件；

（2）任務(wù)計(jì)劃評(píng)估決策階段：根據(jù)任務(wù)事件信息在任務(wù)事件響應(yīng)集以及任務(wù)集、任務(wù)定勢(shì)庫中進(jìn)行索引匹配，通過徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型解算出滿足當(dāng)前態(tài)勢(shì)條件下需要執(zhí)行的任務(wù)計(jì)劃信息，同時(shí)將可執(zhí)行的任務(wù)計(jì)劃通過任務(wù)系統(tǒng)界面進(jìn)行顯示供飛行員參考決策；

（3）任務(wù)計(jì)劃執(zhí)行管理階段：根據(jù)飛行員的決策指令或者操作指令驅(qū)動(dòng)或者管理傳感器執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)操作，從而實(shí)現(xiàn)任務(wù)計(jì)劃的執(zhí)行［6］。

任務(wù)架構(gòu)運(yùn)行過程如圖2所示。

圖2 任務(wù)架構(gòu)組織過程

3 軟硬件件實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件環(huán)境

任務(wù)合成環(huán)境硬件組成如圖3所示，具體組成部分定義為：

圖3 任務(wù)合成硬件環(huán)境

（1）主控計(jì)算機(jī)：實(shí)現(xiàn)整個(gè)任務(wù)合成系統(tǒng)的運(yùn)行控制操作；

（2）戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境想定工作站：顯示典型作戰(zhàn)任務(wù)想定的執(zhí)行過程，實(shí)現(xiàn)能力目錄的提??；

（3）任務(wù)態(tài)勢(shì)感知單元：獲取戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息并進(jìn)行量化處理，最終生成任務(wù)事件；

（4）任務(wù)計(jì)劃評(píng)估決策單元：根據(jù)輸入任務(wù)事件通過模型解算生成滿足當(dāng)前態(tài)勢(shì)下的任務(wù)計(jì)劃；

（5）任務(wù)執(zhí)行管理單元：根據(jù)決策信息驅(qū)動(dòng)傳感器運(yùn)行；

（6）功能能力評(píng)估單元：對(duì)生成的任務(wù)計(jì)劃效能進(jìn)行評(píng)估；

（7）綜合仿真工作站：實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、光電、電子戰(zhàn)、武器、通信、導(dǎo)航和座艙顯示的仿真功能。

3.2 軟件環(huán)境

任務(wù)合成軟件主要包含戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境仿真軟件、任務(wù)態(tài)勢(shì)感知軟件、任務(wù)計(jì)劃評(píng)估決策軟件、能力監(jiān)控評(píng)估軟件和任務(wù)執(zhí)行管理軟件，軟件交聯(lián)關(guān)系如圖4所示。

圖4 任務(wù)合成軟件交聯(lián)圖

任務(wù)合成軟件具體功能定義如下：

（1）戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境仿真軟件：主要完成戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)時(shí)顯示、運(yùn)行控制、戰(zhàn)場(chǎng)設(shè)置和各個(gè)綜合仿真器的通信狀態(tài)管理；

（2）任務(wù)態(tài)勢(shì)感知識(shí)別軟件：戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)元素的感知、顯示及設(shè)置，態(tài)勢(shì)信息識(shí)別顯示，態(tài)勢(shì)信息判斷顯示，傳感器能力指標(biāo)曲線顯示；

（3）任務(wù)計(jì)劃評(píng)估決策軟件：依據(jù)任務(wù)事件和任務(wù)事件屬性信息實(shí)現(xiàn)任務(wù)計(jì)劃的搜尋、優(yōu)化、評(píng)估和決策等；

（4）任務(wù)執(zhí)行管理軟件：主要完成任務(wù)計(jì)劃信息的顯示、任務(wù)策略信息的顯示和管理、任務(wù)設(shè)備的管理；

（5）任務(wù)能力監(jiān)控評(píng)估軟件：主要完成系統(tǒng)功能能力曲線顯示、實(shí)時(shí)效能評(píng)估曲線和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示、全過程評(píng)估信息以及飛行員打分項(xiàng)。任務(wù)合成軟件運(yùn)行如圖5所示。

圖5 任務(wù)合成軟件

5 仿真結(jié)果

以戰(zhàn)斗機(jī)空中目標(biāo)搜索為例進(jìn)行任務(wù)合成仿真驗(yàn)證。本機(jī)通過ESM無源探測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)敵目標(biāo)方位，需要通過雷達(dá)或紅外進(jìn)行目標(biāo)方位數(shù)量的精確探測(cè)。可選擇的搜索方式包括雷達(dá)搜索、紅外搜索、ESM無源搜索、綜合搜索4種方式，敵我態(tài)勢(shì)如表1所示。

表1 戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)

將表1信息作為戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)輸入任務(wù)態(tài)勢(shì)感知軟件生成任務(wù)事件，任務(wù)計(jì)劃評(píng)估決策軟件根據(jù)此任務(wù)事件進(jìn)行計(jì)劃決策，得出4種搜索方式的綜合效能指標(biāo)，仿真結(jié)果如表2所示。

表2 搜索計(jì)劃綜合指標(biāo)

軟件仿真結(jié)果如圖6所示。

圖6 任務(wù)計(jì)劃決策仿真結(jié)果

任務(wù)決策完成后由任務(wù)執(zhí)行管理軟件進(jìn)行計(jì)劃執(zhí)行和管理，并由任務(wù)監(jiān)控評(píng)估軟件進(jìn)行效能監(jiān)控評(píng)估。

6 結(jié)束語

本文首次提出了基于作戰(zhàn)邏輯的作戰(zhàn)飛機(jī)任務(wù)合成技術(shù)，對(duì)任務(wù)生成、任務(wù)組織運(yùn)行兩大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)描述和軟件應(yīng)用開發(fā)。任務(wù)合成技術(shù)從任務(wù)應(yīng)用的角度提升作戰(zhàn)品質(zhì)，減輕飛行員負(fù)擔(dān)，對(duì)先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)任務(wù)系統(tǒng)有著重要意義，是未來任務(wù)系統(tǒng)深度綜合化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

基于作戰(zhàn)邏輯的任務(wù)合成技術(shù)還有很多技術(shù)難點(diǎn)有待攻克，如任務(wù)態(tài)勢(shì)能力合成、任務(wù)合成技術(shù)指標(biāo)體系、任務(wù)合成的有效性評(píng)估、一致性評(píng)估等，具體到任務(wù)合成軟件開發(fā)中使用到的具體模型，都有待進(jìn)一步研究。

［1］付勉，張軍.面向裝備論證的作戰(zhàn)任務(wù)描述方法研究［J］.指揮控制與仿真，2011，33（3）：21-23.

［2］肖濱，孫永忠.作戰(zhàn)想定的形式化表述方法研究［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2008，20（11）：2978-2981.

［3］張紅，盧廣山.無人機(jī)作戰(zhàn)飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)技術(shù)研究［J］.電光與控制，2006，13（1）：55-59.

［4］姚宗信，李明.多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)決策方法多智能體結(jié)構(gòu)框架［J］.電光與控制，2008，15（3）：1-4.

［5］王文豪，胡盛華.飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)任務(wù)合成技術(shù)研究［J］.火力與指揮控制.2014，39（10）：5-7.

［6］Schulte A.Cognitiveautomation for Tacticalmission Management［J］.Cognitive Technology and Work,2002,4（1）：146-159.

Application Research on Mission Synthesis Technology Based on Operational Logic

HU Sheng-hua，WANG Wen-hao，ZHAI Bao-lei，PANG Hai-long
（AVIC Aeronautical Radio Electronics Research Institute，Shanghai 200233，China）

Mission synthesis technology based on operational logic can generate the optimal mission plans in the shortest time.Pilot can make decisions in the range of mission plans which are provided by the mission system of the combat aircraft.According to decision-making information, missionsystemautomaticallymanagethesensortoperformmissionoperation.Thesimulation environment of mission synthesis can validatethe combat Scenario and the operating and generating process of the mission synthesis，and also can provide the basis for theory research and project application of mission synthesis technology based on operational logic.

operational logic，mission synthesis，mission phase，mission plan，mission event

TP273，E844

A

1002-0640（2015）12-0156-03

2014-12-05

2015-02-06

胡盛華（1987-），男，江蘇南京人，碩士，工程師。研究方向：航空電子系統(tǒng)技術(shù)。