劉 亭 姜忠龍

（91404部隊 秦皇島 066001）

1 引言

隨著信息技術的發(fā)展，未來海上作戰(zhàn)不再是平臺之間的對抗，而是多平臺之間網(wǎng)絡體系對抗。與基于“平臺”為中心的艦艇編隊作戰(zhàn)相比，基于“網(wǎng)絡”為中心的艦艇編隊一體化作戰(zhàn)的主要優(yōu)勢在于其實現(xiàn)了通信技術的數(shù)字化、戰(zhàn)場信息的實時化、指揮控制一體化和作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡化，從而能夠在極其復雜的信息化戰(zhàn)場環(huán)境中，實現(xiàn)戰(zhàn)場信息實時或近實時的傳輸，以保證指揮決策及時、準確。

作為編隊協(xié)同作戰(zhàn)信息傳輸任務信息傳輸裝備，是實現(xiàn)多個平臺聯(lián)網(wǎng)，提高各作戰(zhàn)平臺快速反應能力、協(xié)同作戰(zhàn)能力的關鍵，是空天地一體化作戰(zhàn)的基礎。信息傳輸系統(tǒng)能否滿足作戰(zhàn)系統(tǒng)、指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等上層用戶的需求，已經(jīng)很難單獨用信息傳輸設備本身的誤碼率、丟包率等技術指標進行評價，需要用什么樣的指標體系評價系統(tǒng)的性能就成為亟待研究的問題，本文從作戰(zhàn)應用對信息傳輸能力需求出發(fā)，探討建立評價作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力指標體系。

2 艦艇作戰(zhàn)指揮對信息傳輸?shù)男枨?/h2>

2.1 信息傳輸系統(tǒng)組成及任務使命

信息傳輸系統(tǒng)作為C4ISR系統(tǒng)的基本組成部分，在傳感器、指控系統(tǒng)和武器平臺之間實時傳輸戰(zhàn)術信息，是滿足作戰(zhàn)信息交換需求的必需手段。信息傳輸系統(tǒng)為了適應機動條件下作戰(zhàn)單元共享戰(zhàn)場態(tài)勢和實時指控的需要，采用標準化的消息格式、高效的組網(wǎng)協(xié)議、保密抗干擾的數(shù)字信道而構成的一種戰(zhàn)術信息系統(tǒng)。其主要包括各型數(shù)據(jù)鏈設備和衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

其主要任務使命為滿足海上作戰(zhàn)編隊的情報、航保、作戰(zhàn)等對數(shù)據(jù)傳輸要求，實現(xiàn)作戰(zhàn)編隊之間多平臺的組網(wǎng)，從而實現(xiàn)各種戰(zhàn)術數(shù)據(jù)實時的傳輸和交換，為編隊建立一致的戰(zhàn)場態(tài)勢、協(xié)同火力打擊、遠程警戒探測、多平臺協(xié)同作戰(zhàn)指揮等提供保障。

2.2 艦艇編隊作戰(zhàn)指揮對信息的需求分析

2.2.1 跨平臺協(xié)同火力打擊對信息需求分析

跨平臺協(xié)同火力打擊是本地作戰(zhàn)單元根據(jù)作戰(zhàn)編隊內(nèi)部敵我態(tài)勢，利用其它作戰(zhàn)單元探測到目標數(shù)據(jù)，實施遠地作戰(zhàn)的功能，作戰(zhàn)單元直接控制本地武器，對敵實施攻擊，也可利用其它作戰(zhàn)單元對本地單元提供目標提示，使本地火控雷達能夠迅速捕獲跟蹤，并實時提供諸元解算，實施攻擊。本地作戰(zhàn)單元根據(jù)作戰(zhàn)需要也可以利用系統(tǒng)中的空中成員探測到的超視距目標實施超視距導彈攻擊。

從上面跨平臺協(xié)同火力打擊的需求來看，本地武器系統(tǒng)要實現(xiàn)利用外平臺數(shù)據(jù)實施打擊，需要外平臺提供的目標航跡（目標指示數(shù)據(jù)）能夠穩(wěn)定、連續(xù)、準確可靠，這就需要信息傳輸設備在作戰(zhàn)使用環(huán)境下滿足以下需求：

· 外平臺傳輸過來的信息格式本地平臺能夠解析處理；

· 航跡（目標指示）數(shù)據(jù)更新率保持一定水平；

· 信息傳輸時延、目標精度能夠滿足本地武器系統(tǒng)打擊要求。

2.2.2 多平臺作戰(zhàn)指揮對信息的需求分析

作戰(zhàn)指揮是指揮者綜合利用能夠獲得作戰(zhàn)信息，通過運籌決策、組織計劃、協(xié)調控制，實現(xiàn)人與武器裝備的最優(yōu)結合，從而形成整體作戰(zhàn)能力，以小的代價獲取大的勝利。作戰(zhàn)指揮過程通常由搜集信息、分析判斷情況、定下決心、制定計劃、下達指令、協(xié)調控制部隊行動等環(huán)節(jié)組成。從上面的定義及其工作過程不難發(fā)現(xiàn)，作戰(zhàn)指揮過程就是指揮主體與客體之間不斷交互信息，實現(xiàn)信息與能量、精神與物質轉換的過程。指揮主體與客體之間交互的信息，就是作戰(zhàn)指揮信息。作戰(zhàn)指揮信息流程如圖1所示。

圖1 作戰(zhàn)指揮的信息流程

從作戰(zhàn)指揮的定義及其工作過程可以看出作戰(zhàn)指揮的主體與客體之間交互的信息種類主要包括情報信息、態(tài)勢信息、作戰(zhàn)計劃、作戰(zhàn)命令等，多平臺之間作戰(zhàn)信息傳遞要滿足作戰(zhàn)指揮的時效性、準確性、連續(xù)性的作戰(zhàn)需求，這就需要信息傳輸設備在作戰(zhàn)使用環(huán)境下滿足以下需求：

· 各類作戰(zhàn)信息傳輸能夠到達指定的平臺；

· 作戰(zhàn)命令、作戰(zhàn)計劃、情報信息必須保證其正確性，其時效性保證在允許范圍之內(nèi)；

· 態(tài)勢信息必須要保障其實時性，其正確性也必須要保障在允許范圍之內(nèi)。

2.2.3 協(xié)同預警探測對信息的需求分析

在現(xiàn)代海戰(zhàn)中，單平臺預警探測系統(tǒng)受其探測距離、范圍及精度等條件的限制，不利于充分發(fā)揮該平臺戰(zhàn)斗性能，難以有效地對付強干擾、隱身突防、反輻射導彈、低空突防的四大威脅。作戰(zhàn)系統(tǒng)通過高速信息傳輸設備將各個參戰(zhàn)平臺的預警探測系統(tǒng)組成網(wǎng)絡，形成一個戰(zhàn)區(qū)分布式協(xié)同預警體系，各個平臺的預警探測系統(tǒng)根據(jù)作戰(zhàn)任務的重點區(qū)域實施預警探測，通過高速寬帶信息傳輸設備將網(wǎng)內(nèi)作戰(zhàn)單元數(shù)據(jù)共享，構成統(tǒng)一的戰(zhàn)術圖像態(tài)勢，實現(xiàn)整個作戰(zhàn)區(qū)域的預警探測。

要滿足協(xié)同預警探測形成統(tǒng)一的戰(zhàn)術圖像態(tài)勢的要求，信息傳輸設備要滿足如下要求：

· 數(shù)據(jù)更新速度要滿足指控系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合處理的需求；

· 數(shù)據(jù)傳輸精度誤差要滿足武器系統(tǒng)命中或發(fā)射需求；

· 數(shù)據(jù)傳輸時延滿足指控系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合處理的需求。

3 作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力評價指標

3.1 作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力評價指標框架

信息傳輸系統(tǒng)能否滿足作戰(zhàn)系統(tǒng)指控、武器系統(tǒng)等上層用戶的需求，已經(jīng)很難單用信息傳輸設備本身的誤碼率、丟包率等技術指標進行評價，需要研究從用戶角度提出相應的技術指標體系，對其滿足作戰(zhàn)系統(tǒng)需求的能力進行評價。

根據(jù)上面的分析，用戶對信息傳輸系統(tǒng)的需求主要集中在信息的可達性和可用性兩個方面。信息的可達性是信息能夠實現(xiàn)用戶到用戶傳遞，這里的用戶指的是信息使用者（指控或武器系統(tǒng)）。信息的可用性指送達信息要滿足用戶的使用要求。

信息的可達性主要通過測試指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)與信息傳輸系統(tǒng)之間以及跨平臺指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)之間的連通性和跨平臺的信息丟失率來進行評價。系統(tǒng)連通性表征單平臺用戶之間、用戶與信息傳輸系統(tǒng)之間的連通性和跨平臺用戶之間的連通性。系統(tǒng)的連通性的試驗主要通過測試用戶之間、用戶與信息傳輸系統(tǒng)之間、跨平臺用戶之間對協(xié)議的執(zhí)行情況，系統(tǒng)的連通性主要通過靜態(tài)試驗或者內(nèi)場試驗完成。跨平臺的信息丟失率測試信息傳輸系統(tǒng)跨平臺信息傳輸性能。

信息的可用性指信息到達指定的平臺（或系統(tǒng)）后要滿足該系統(tǒng)上層用戶需求，主要用信息更新率、信息傳輸時延、信息正確率、跨平臺的目指精度等指標對信息的可用性進行評價，用這些技術指標測試信息傳輸系統(tǒng)信息傳輸時效性、可靠性、正確性等性能。

根據(jù)上述討論建立表征作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力的指標體系如下：整個的體系框圖如圖2所示。

圖2 體系框圖

3.2 各個評價指標含義

3.2.1 系統(tǒng)連通性

該指標用于測試與信息傳輸系統(tǒng)交聯(lián)的各指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)與信息傳輸系統(tǒng)的聯(lián)通性，主要檢驗的項目包括交互信息協(xié)議的遵循情況、系統(tǒng)信息傳遞正確性、控制協(xié)議的可執(zhí)行性等。該項指標主要保障本平臺系統(tǒng)內(nèi)部之間信息能夠準確、及時傳遞和控制命令正確執(zhí)行。

3.2.2 信息丟失率

該項指標用于測試各類指控、武器系統(tǒng)發(fā)送和接收的信息能否實現(xiàn)多平臺之間的傳遞。由于指控和武器系統(tǒng)對不同類型的信息連續(xù)性要求各不相同，即對信息的丟失率要求不一樣。例如對于態(tài)勢類信息對信息的連續(xù)性要求不高，目標指示類信息對信息的連續(xù)性要求就很高，命令類信息就不允許丟失。該項指標主要保障指控和武器系統(tǒng)的信息能夠跨平臺傳遞且信息的連續(xù)性滿足指控和武器系統(tǒng)的要求。

某類信息丟失率計算方法如下：

pl為該類信息的丟失率，Nl為試驗統(tǒng)計時間內(nèi)信息的丟失數(shù)量，Ns為試驗統(tǒng)計時間內(nèi)信息的發(fā)送數(shù)量。

3.2.3 信息時延

該項指標用于測試跨平臺信息傳遞所需時間，指的是用戶（指控系統(tǒng)）到用戶（指控系統(tǒng)）的時延，主要檢驗態(tài)勢信息、命令信息、文電等信息實時性是否滿足用戶（指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)）的要求。

某類信息傳輸時延的計算方法如下：

Ti為該類信息的平均傳輸時延，tn為第n條信息的傳輸時延，tr為第n條信息指控接收時刻，ts為第n條信息指控發(fā)送時刻，m為試驗統(tǒng)計時間內(nèi)傳輸?shù)脑擃惪傂畔l數(shù)。

3.2.4 信息正確率

該項指標用于測試跨平臺信息傳遞的正確性。作戰(zhàn)使用中不同用途信息對信息正確性的要求各不相同，例如態(tài)勢類信息對信息的正確率要求要比目標指示類、文電類低，有的信息不允許錯誤，必須要進行嚴格的校驗，一旦錯誤就要丟棄重傳，例如作戰(zhàn)命令。本指標主要用于測試不同種類信息跨平臺傳遞的正確率是否滿足用戶的作戰(zhàn)需求。

某類信息信息正確率計算方法如下：

Pm為某類信息正確率，Ne為接收到某類錯誤的信息數(shù)，Nr接收到某類信息數(shù)量。

3.2.5 信息更新率

該項指標主要用于測試跨平臺信息傳遞速度是否滿足武器系統(tǒng)武器發(fā)射、指控系統(tǒng)作戰(zhàn)指揮的需求。信息傳輸系統(tǒng)裝備類型很多，不同裝備的性能各不相同，有的信息傳輸速率快，信息更新率就高，有的信息傳輸速率低，信息更新率就低，通過該項指標的測試把各個信息傳輸設備的信息更新率測試出來，為用戶（指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)）在信息傳遞時能夠根據(jù)信息需求選擇不同的信息傳輸設備進行傳遞提供參考。本指標主要用于測試信息跨平臺傳遞的實時性。

某類信息的更新率的計算方法如下：

F為某信息的更新率，m為在試驗統(tǒng)計期間共收到該類信息的條數(shù)，tm為第m條信息收到的時刻，t1為第1條信息收到的時刻。

3.2.6 目標傳輸精度

該項指標主要用于測試目標類信息跨平臺傳輸后的精度是否滿足作戰(zhàn)需求。接收到跨平臺目標信息后，目標航跡信息的位置參數(shù)（方位、距離、或經(jīng)度、緯度）和運動參數(shù)（航速、航向）與發(fā)送式目標的位置及運動參數(shù)真值之間的誤差統(tǒng)計的均方根（二階原點矩的平方根）。

其計算方法如下［1］：

接收態(tài)勢中，t時刻目標Tfy（t）（y＝1，2，…，Y）與相應發(fā)送目標Trj（t），（j＝1，2，…，N）之間的經(jīng)度、緯度和高度誤差分別為Elon（t，y）、Elat（t，y）和Ealt（t，y），y是接收態(tài)勢目標的數(shù)目。lonf（t）、latf（t）和altf（t）是接收目標Tfy（t）在該時刻的經(jīng)度、緯度和高度值，lonr（t）、latr（t）和altr（t）是發(fā)送目標Trj（t）在t時刻的經(jīng)度、緯度和高度值。接收航跡Tfy（t）在［tb，te］時間段內(nèi)共有n個輸出，定義統(tǒng)計量

接收航跡Tfy（t）與發(fā)送目標Trj（t）經(jīng)度、緯度和高度的誤差均值為

則接收航跡Tfy（t）經(jīng)度、緯度和高度的均方差為

4 結語

本文通過分析作戰(zhàn)指揮對信息傳輸系統(tǒng)的需求，根據(jù)需求提出了表征上層應用系統(tǒng)需求的技術指標，并敘述了各個技術指標測試意義及計算方法，構建了表征作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸能力的指標框架，為作戰(zhàn)系統(tǒng)研制總要求制定提供參考意義。

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