郭篤瑞 牛彥杰 羅晨 張東戈

戰(zhàn)場搜救一般包括生存求救和搜索營救,對于拯救官兵生命、恢復(fù)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力、鼓舞士氣有著重大的意義.在戰(zhàn)場搜救指揮體系中,指揮控制模式的確定顯得尤為重要,因?yàn)槠錄Q定了信息的傳遞路徑,是影響戰(zhàn)場搜救效能的重要因素.根據(jù)不同的作戰(zhàn)條件,確定戰(zhàn)場搜救的最佳指揮控制模式,更好地發(fā)揮搜救組織的效能是目前戰(zhàn)場搜救系統(tǒng)面臨的緊迫問題.

在傳統(tǒng)的作戰(zhàn)樣式和以往的研究成果中[1?3],戰(zhàn)場搜救的定量分析比較缺乏,多是以定性分析為主.本文從戰(zhàn)場搜救的指控模型出發(fā),闡述信息化條件下戰(zhàn)場搜救的特點(diǎn),探討在信息化戰(zhàn)爭條件下提升戰(zhàn)場搜救效能的途徑;采用Petri網(wǎng)建立相應(yīng)的仿真模型,并對戰(zhàn)場搜救指控系統(tǒng)進(jìn)行定量分析,為信息化戰(zhàn)場搜救的高效實(shí)現(xiàn)提供合理依據(jù).

1 戰(zhàn)場搜救指揮控制結(jié)構(gòu)

戰(zhàn)場搜救指揮體系在以往的軍事作戰(zhàn)中多采用的是樹狀形式的指控結(jié)構(gòu),隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和應(yīng)用,戰(zhàn)場搜救指揮體系呈現(xiàn)出分布式網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn),網(wǎng)狀形式的指控結(jié)構(gòu)正逐漸興起[4?5].本文以區(qū)域內(nèi)單兵搜救為背景,以遵循“時(shí)間協(xié)同”為原則,分別描述樹狀指控結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀指控結(jié)構(gòu)對應(yīng)的指控流程.

1.1 樹狀指控結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)場搜救指揮流程

在戰(zhàn)場環(huán)境中,被困士兵通過單兵野戰(zhàn)系統(tǒng)將自身周圍戰(zhàn)場態(tài)勢按級(jí)傳發(fā)給戰(zhàn)場指控中心,請求支援.戰(zhàn)場指控中心通過收獲信息、處理信息、制定方案、確定行動(dòng)等步驟,將任務(wù)下達(dá)給下一級(jí)的指控中心,一般包括搜救指控中心和火力打擊指控中心.下一級(jí)指控中心受領(lǐng)作戰(zhàn)任務(wù)后,派出分隊(duì)組織編隊(duì),根據(jù)上級(jí)指揮命令和傳來的戰(zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行突發(fā)狀況的處理,協(xié)作前往目標(biāo)區(qū)域完成作戰(zhàn)任務(wù),同時(shí)通過反饋機(jī)制將戰(zhàn)斗行動(dòng)傳回上級(jí)指控中心.

1.2 網(wǎng)狀指控結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)場搜救指揮流程

在戰(zhàn)場環(huán)境中,被困士兵通過單兵野戰(zhàn)系統(tǒng)將自身周圍戰(zhàn)場態(tài)勢同時(shí)傳發(fā)給戰(zhàn)場總指控中心、搜救指控中心、火力指控中心以及編組分隊(duì),請求支援.一方面戰(zhàn)場總指控中心通過獲取信息、處理信息、制定方案、確定行動(dòng)等步驟,將作戰(zhàn)任務(wù)下達(dá)給下一級(jí)搜救指控中心和火力打擊指控中心;另一方面編組分隊(duì)根據(jù)實(shí)時(shí)的戰(zhàn)場態(tài)勢信息通過自行編隊(duì)、獲得共同的態(tài)勢感知等,自行前往.同時(shí)下一級(jí)指控中心受領(lǐng)作戰(zhàn)任務(wù)或指示,將命令和指示傳給編組分隊(duì),編組分隊(duì)根據(jù)上級(jí)作戰(zhàn)任務(wù)和要求,以及目標(biāo)傳來的實(shí)時(shí)戰(zhàn)場態(tài)勢,自主決定并及時(shí)處理各種突發(fā)狀況,協(xié)作前往目標(biāo)區(qū)域完成作戰(zhàn)任務(wù),并通過反饋機(jī)制將行動(dòng)及時(shí)傳回上級(jí)指控中心.

1.3 兩種指揮流程的區(qū)別

在信息流的傳遞方面,樹狀層次指揮結(jié)構(gòu)信息流的傳遞嚴(yán)格遵循從上到下的順序,實(shí)時(shí)性上有所欠缺;網(wǎng)狀層次指揮結(jié)構(gòu)信息流的傳遞在各個(gè)作戰(zhàn)實(shí)體間相互共享,有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性.

在自主權(quán)的約束方面,對于樹狀層次的指揮結(jié)構(gòu)流程,下級(jí)(或一線)作戰(zhàn)單位嚴(yán)格按照上級(jí)指示要求或者作戰(zhàn)方案展開,缺少靈活性,不利于戰(zhàn)斗行動(dòng)的突發(fā)狀況的處理;對于網(wǎng)狀層次的指揮結(jié)構(gòu)流程,下級(jí)(或一線)作戰(zhàn)單位有很強(qiáng)的自主性,可以根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢實(shí)時(shí)調(diào)整作戰(zhàn)行動(dòng),在不偏離上級(jí)指示要求的前提下,充分體現(xiàn)戰(zhàn)斗行動(dòng)的靈活性和高效性.

為了對兩種指揮控制結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)場搜救系統(tǒng)進(jìn)行定量,本文對兩種指控流程進(jìn)行建模,并對所建立模型進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析和動(dòng)態(tài)性能分析.

1.4 建立模型

由于戰(zhàn)場搜救指揮控制過程具有并發(fā)和分布式等特點(diǎn),而Petri網(wǎng)是一種適合于描述分析并發(fā)、異步和分布式系統(tǒng)的工具.它提供了面向系統(tǒng)事件結(jié)構(gòu)的分析方法,能方便展現(xiàn)C2操作進(jìn)程或作戰(zhàn)事件順序、并發(fā)、沖突以及同步等邏輯關(guān)系[6],目前已廣泛應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的建模與分析.因此,選用Petri網(wǎng)作為本問題的建模工具.

1.5 兩種指揮結(jié)構(gòu)模式的Petri網(wǎng)模型

樹狀指揮層次模型是傳統(tǒng)的指揮控制模式,各個(gè)C2組織之間的指揮控制關(guān)系依指揮權(quán)、指揮關(guān)系決定,這種關(guān)系構(gòu)成了指揮鏈,是固定、有限和靜態(tài)的,是預(yù)先約定的關(guān)系,指揮鏈和指揮節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了指揮網(wǎng),各作戰(zhàn)單位之間保持時(shí)間協(xié)同[7].

圖3 樹狀指揮層次模型

圖4 網(wǎng)狀指揮層次模型

網(wǎng)狀指揮層次模型更強(qiáng)調(diào)各個(gè)組織之間的自同步,自同步是指兩個(gè)或兩個(gè)以上實(shí)體之間對外部情況進(jìn)行主動(dòng)協(xié)調(diào)的一種交互反應(yīng)模式,能對瞬息萬變的戰(zhàn)場情況做出自主的反應(yīng)[7].由于自同步的融入,指揮控制模式變?yōu)樽韵露?兩個(gè)或多個(gè)C2組織自主協(xié)調(diào),其協(xié)調(diào)關(guān)系是動(dòng)態(tài)、突發(fā)的,不受嚴(yán)格的指揮等級(jí)約束,具有速度快、信息共享能力強(qiáng)、互操作能力強(qiáng)等方面的優(yōu)勢.

1.6 參量設(shè)定

用庫所P表示資源、信息、條件等系統(tǒng)狀態(tài),用變遷表示作戰(zhàn)活動(dòng)或C2操作流程[8?9],兩者在戰(zhàn)場搜救C2系統(tǒng)中所代表的具體意義分別如表1、表2所示.

表1 各庫所P的含義

表2 各變遷T的含義

1.7 流程說明

初始狀態(tài)下目標(biāo)在指定的區(qū)域內(nèi)隨機(jī)生成.目標(biāo)S通過發(fā)送求救信息至指揮控制總中心,指揮控制中心通過獲取信息、分析處理、方案制定、確定實(shí)施等步驟,對所屬下級(jí)指控中心1和指控中心2下達(dá)作戰(zhàn)命令.指控中心1和指控中心2受領(lǐng)作戰(zhàn)任務(wù),并根據(jù)情報(bào)編組由火力單元和搜救單元構(gòu)成的作戰(zhàn)臨時(shí)分隊(duì)M.M自行搜索目標(biāo),并在遇到突發(fā)狀況時(shí)對敵方實(shí)施火力打擊.M在單兵野戰(zhàn)通信裝備和衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)、紅外探測等探測手段的幫助下,搜索防御敵方可能出現(xiàn)的目標(biāo),完成救援任務(wù).

在兩種不同的指控模式下,M捕獲到目標(biāo)信息和獲得實(shí)時(shí)的戰(zhàn)場態(tài)勢信息后,按照不同的流程傳遞給相應(yīng)的作戰(zhàn)單元,指控中心和作戰(zhàn)單元根據(jù)目標(biāo)信息的質(zhì)量和戰(zhàn)場實(shí)時(shí)狀況,結(jié)合自身當(dāng)前的狀態(tài),按照既定的決策規(guī)則確定火力打擊和營救的方案和策略.

在仿真過程中,追求的目標(biāo)均為信息傳遞所花費(fèi)的時(shí)間最短,從而保證搜救任務(wù)能夠及時(shí)高效地完成.

2 仿真分析

2.1 完成任務(wù)耗費(fèi)時(shí)間分析

對兩種指揮控制結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)場搜救行動(dòng)進(jìn)行仿真分析,運(yùn)行50次取平均值,得到的仿真結(jié)果如表3和表4所示.

表3 樹狀結(jié)構(gòu)指揮模式仿真結(jié)果

表4 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)指揮模式仿真結(jié)果

1)T0-T1、T2表示作戰(zhàn)初期作戰(zhàn)命令的下達(dá)、受領(lǐng)作戰(zhàn)任務(wù)后協(xié)同編組的過程,這個(gè)過程以目標(biāo)信息的反饋(T3-T0)作為前提.通過比較耗費(fèi)時(shí)間,發(fā)現(xiàn)在作戰(zhàn)初期同等條件下兩種結(jié)構(gòu)的指揮模式所花費(fèi)的時(shí)間差異不大.但隨著戰(zhàn)爭進(jìn)程的推進(jìn),從仿真模型的運(yùn)行機(jī)制對比分析得出:樹狀結(jié)構(gòu)的指揮模式在此進(jìn)程花費(fèi)的時(shí)間不定,且有上升趨勢;而網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的指揮模式在此進(jìn)程每隔一段時(shí)間才發(fā)生一次,主要以作戰(zhàn)單元間的自同步為主.從一次完整的指控流程分析,樹狀結(jié)構(gòu)指揮模式花費(fèi)時(shí)間為881個(gè)單位,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)指揮模式為868個(gè)單位.因此,網(wǎng)狀的指揮控制結(jié)構(gòu)更加高效.

2)信息在作戰(zhàn)單元之間傳遞(T0-T1-T3)的及時(shí)性比較:網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的指揮層次下自同步使戰(zhàn)場信息的傳遞更加迅速,獲得的戰(zhàn)場態(tài)勢信息更加及時(shí)高效.

3)接受作戰(zhàn)任務(wù)到覺知行為的協(xié)作過程(T0-T1、T2)比較:網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的指揮層次下戰(zhàn)場態(tài)勢感知的理解和處理更加迅速,自同步作戰(zhàn)方式的優(yōu)越性更加明顯.

4)作戰(zhàn)實(shí)況的實(shí)時(shí)反饋機(jī)制(T3-T0)的高效性比較:網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的指揮層次下上級(jí)對戰(zhàn)場的把控更加及時(shí)準(zhǔn)確,獲得的戰(zhàn)場進(jìn)程信息更加全面高效.

2.2 處置突發(fā)狀況的效能分析

戰(zhàn)場環(huán)境瞬息萬變,做到把握戰(zhàn)場的主動(dòng)權(quán),就要提前預(yù)知各種突發(fā)狀況、準(zhǔn)備好預(yù)備方案、及時(shí)高效做出靈活反應(yīng),并能夠根據(jù)情況的變化及時(shí)調(diào)整作戰(zhàn)方案,從而達(dá)到先敵主動(dòng)、先敵打擊、主動(dòng)出擊的目的.在戰(zhàn)場搜救的過程中,敵方對于目標(biāo)區(qū)域的防范給救援任務(wù)帶來了很大的不便,提前準(zhǔn)備好應(yīng)急方案就顯得尤為重要,尤其是在這個(gè)過程中信息傳遞的及時(shí)性能夠起到很大的決定性作用.

假如T時(shí)刻,作戰(zhàn)實(shí)體P2處遭受敵火力打擊,請求火力支援.假設(shè)每一個(gè)變遷所需的時(shí)間單位為1,總指控中心處理信息至最終救援方案確定所需時(shí)間單位為5.各作戰(zhàn)實(shí)體所追求的目標(biāo)都是信息傳遞所花費(fèi)的時(shí)間最短,則從P2發(fā)出火力支援信息到最終實(shí)現(xiàn)請求所消耗的時(shí)間為:

樹狀層次的指揮模式所走的路徑為P2-T3-P4-TO-P0-T1-P2,花費(fèi)時(shí)間為12個(gè)單位;網(wǎng)狀層次的指揮模式所走的路徑為P2-T3-P0-T1-P2,花費(fèi)時(shí)間為4個(gè)單位.

從比較結(jié)果看,在信息傳遞的及時(shí)性上網(wǎng)狀層次的指揮模式顯示出了很大的信息優(yōu)勢,更加符合未來信息化戰(zhàn)場的需要,從而實(shí)現(xiàn)效能的倍數(shù)增長.

3 結(jié)論

本文以兩個(gè)C2組織之間的協(xié)同關(guān)系為研究對象,探索在戰(zhàn)場搜救背景下采取何種指揮模式能夠迅速實(shí)現(xiàn)C2之間的自同步,并對系統(tǒng)整體性能進(jìn)行評(píng)估.通過分析,可以得到如下結(jié)論:當(dāng)作戰(zhàn)單元內(nèi)通信可靠性保持較好,而對敵方設(shè)防毫不知情的情況下,網(wǎng)狀指揮方式發(fā)揮的效果最佳,這樣的指揮方式可以充分發(fā)揮自主式?jīng)Q策主動(dòng)性強(qiáng)、靈活多變的優(yōu)點(diǎn);而當(dāng)作戰(zhàn)單元之間通信的信息化程度達(dá)不到及時(shí)、可靠性不強(qiáng)時(shí),此時(shí)無論敵方的防御能力如何,都應(yīng)采取完全集中式指揮最佳.這是因?yàn)楦髯鲬?zhàn)單元在自主決策時(shí)彼此之間存在相互協(xié)同,協(xié)同過程需要占據(jù)更大的通信資源,在這種情況下自主決策反而不利于各作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)行動(dòng),采用完全集中式可以盡可能減少各個(gè)作戰(zhàn)單元之間不必要的信息交換,充分發(fā)揮作戰(zhàn)單元的整體作用.可以預(yù)見,隨著信息化程度的不斷提高和通信科技的發(fā)展,網(wǎng)狀指揮方式的發(fā)展將逐步取代傳統(tǒng)的層次等級(jí)化指揮方式,此時(shí)更應(yīng)該充分發(fā)揮搜救組織之間的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同,提高戰(zhàn)場搜救系統(tǒng)的效能.