賈曉磊 賀筱媛 曹占廣

1.國防大學(xué)信息作戰(zhàn)與指揮訓(xùn)練教研部北京100091

網(wǎng)電一體戰(zhàn)作為一種新型作戰(zhàn)理論,是未來網(wǎng)電空間作戰(zhàn)的基本樣式,強調(diào)通過網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)與電子戰(zhàn)手段一體運用獲取網(wǎng)電空間主導(dǎo)權(quán)[1],具有快速性、精確性、時變性、并發(fā)性和不確定性等特點,這些特點決定了網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動無法完全依照某一既定計劃展開,要求其行動計劃具有極高時效性和一定的動態(tài)適應(yīng)能力,并結(jié)合態(tài)勢發(fā)展即時調(diào)整,使制定行動計劃更加困難.

計劃推演是籌劃作戰(zhàn)行動、評估作戰(zhàn)效果、驗證作戰(zhàn)方案的重要方法,是輔助計劃制定的重要手段.傳統(tǒng)的計劃推演一般基于歷史數(shù)據(jù)對既定計劃內(nèi)容進(jìn)行驗證和完善,推演結(jié)果與實際情況始終存在較大差距.新興的分布式推演和在線推演方法有了一定提高,但仍有其局限性.分布式推演提高了過程的操作性和人機交互能力,但仍缺乏對動態(tài)變化的分析預(yù)測能力[2].在線推演可連續(xù)提供推演結(jié)果并在一定時間內(nèi)作出支持、優(yōu)化,但不具備動態(tài)自適應(yīng)能力[3].因此,需要著眼應(yīng)對網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動特點研究新的推演方法.

動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動概念的提出,為解決網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃實時仿真推演提供了新的思路.本文借鑒動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動思想,提出基于實時態(tài)勢信息的動態(tài)推演方法,為將網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃仿真推演應(yīng)用于實時輔助決策提供參考和借鑒.

1 動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動基本理論

動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用系統(tǒng)(Dynamic Data Driven Application Systems,DDDAS),概念最早提出是為了解決氣象以及火災(zāi)預(yù)測不準(zhǔn)確的問題[4].在現(xiàn)實環(huán)境中,模型參數(shù)和運行條件并不是一成不變的,依靠靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真,產(chǎn)生的預(yù)測結(jié)果總是存在誤差,因此,為了提高計算效率和仿真分析的精確度,逐漸形成了DDDAS概念,并不斷發(fā)展成熟.美國自然科學(xué)基金會(National Science Foundation,NSF)在2000年明確了相關(guān)概念.NSF對DDDAS給出的定義是“一種新的協(xié)作應(yīng)用和測量系統(tǒng)模式的研究,在這種模式下,仿真運行能夠接受并動態(tài)響應(yīng)注入到應(yīng)用中的新數(shù)據(jù).同時,相反地,這些應(yīng)用系統(tǒng)也具有動態(tài)控制測量過程的能力”[5].

DDDAS系統(tǒng)原理如圖1所示,在仿真過程中,通過加入實驗得出的最新數(shù)據(jù),從而對仿真研究的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行更好的預(yù)測.

圖1 DDDAS系統(tǒng)的原理圖

它不同于傳統(tǒng)的將仿真與實驗串行化順序執(zhí)行的模式,而是在仿真過程中,不斷接入動態(tài)更新數(shù)據(jù),產(chǎn)生時效性更強的仿真結(jié)果,提高了仿真精度；不斷補充信息,適應(yīng)計算需求變化,充實完善應(yīng)用模型,縮短仿真運行時間；將仿真結(jié)果及時地反饋給實際系統(tǒng),調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或配置,控制系統(tǒng)運行,并指導(dǎo)數(shù)據(jù)測量的進(jìn)行；仿真與試驗更加有機和高效地結(jié)合起來,大大拓寬了仿真的應(yīng)用領(lǐng)域.

2 基于動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃推演方法框架

網(wǎng)電一體戰(zhàn)的特點決定了依靠已知靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行推演時結(jié)果誤差過大、操作性較差,更新數(shù)據(jù)后須重新推演,周期過長.為解決這一問題,應(yīng)當(dāng)在推演過程中就不斷導(dǎo)入作戰(zhàn)發(fā)展的最新數(shù)據(jù),提高推演精度和效率.而網(wǎng)電一體戰(zhàn)的順利實施,要求以較高的網(wǎng)電空間情報偵察和態(tài)勢感知能力為基礎(chǔ),使獲取動態(tài)數(shù)據(jù)成為可能,為研究基于實時數(shù)據(jù)的新的推演方法提供了條件.

通過借鑒DDDAS的設(shè)計理念,將網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動中實時態(tài)勢信息和指揮決策指令作為數(shù)據(jù)來源,驅(qū)動推演過程的數(shù)據(jù)更新,借助既定預(yù)案快速生成行動計劃,形成包括計劃生成、數(shù)據(jù)更新、動態(tài)推演和快速評估的循環(huán)迭代推演流程.

通過多輪推演達(dá)到以下目的：一是檢驗預(yù)案對新情況的適應(yīng)能力,使計劃內(nèi)容設(shè)置更加合理、靈活、多樣；二是推演當(dāng)前態(tài)勢的可能演化方向,增設(shè)應(yīng)對意外情況的處置方案,提高計劃的適應(yīng)能力；三是對可行計劃進(jìn)行快速評估和合理描述,探明行動特點、規(guī)律和效果,方便指揮員精確控制、按需選擇.最終,推演和評估結(jié)果實時反饋,輔助指揮員準(zhǔn)確把握戰(zhàn)場形勢,實時快速處置決策,方法框架如圖2所示.

2.1 計劃動態(tài)生成

計劃動態(tài)生成,是指在網(wǎng)電一體戰(zhàn)作戰(zhàn)預(yù)案基礎(chǔ)上,結(jié)合實時動態(tài)數(shù)據(jù)快速擬制行動計劃,并生成可供推演使用的行動序列,包括計劃動態(tài)擬制和可推演的行動計劃生成兩部分.

1)計劃動態(tài)擬制.由于網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動的復(fù)雜性和作戰(zhàn)空間的特殊性,行動實施需要依托大量的情報偵察、戰(zhàn)場預(yù)置和預(yù)案準(zhǔn)備,針對具體作戰(zhàn)任務(wù)建立大量計劃模板、文本和圖表藍(lán)本.作戰(zhàn)過程中,根據(jù)實時態(tài)勢數(shù)據(jù)和決策指令,綜合使用網(wǎng)、電作戰(zhàn)方法手段,利用預(yù)案和模板靈活制定網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃.

圖2 推演方法框架圖

2)可推演的行動計劃生成.利用基于決策點和行動元的多分支計劃描述方法,對初步擬制的行動計劃進(jìn)行分解和描述,將任意一個復(fù)雜的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃分解為若干計劃分支,每個計劃分支解析為一系列行動元構(gòu)成的行動序列,并進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的形式化描述.然后以甘特圖為交互方式將行動序列與推演指令相映射[6?7],生成可供推演執(zhí)行的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃指令,供推演引擎使用,基本原理如圖3所示.

2.2 動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動

動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動,是將繁雜的戰(zhàn)場信息分別傳遞至相應(yīng)的仿真實體和推演環(huán)境模型,實現(xiàn)參數(shù)的及時動態(tài)更新,驅(qū)動網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃推演與作戰(zhàn)實施平行展開,提高推演、分析的準(zhǔn)確性和操作性.主要包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)同步等內(nèi)容.

數(shù)據(jù)獲取主要從作戰(zhàn)進(jìn)程的時間聯(lián)系和效果銜接兩方面考慮,借助情報偵察和態(tài)勢感知系統(tǒng),實現(xiàn)與計劃相關(guān)的數(shù)據(jù)檢測和提取.數(shù)據(jù)處理是針對數(shù)據(jù)真實度、時效性等問題,通過分析、研判和評估,確定數(shù)據(jù)來源、影響、可信度和時效性,并分別標(biāo)記、分類組合.數(shù)據(jù)同步是將處理好的數(shù)據(jù)分別同步至推演實體和環(huán)境模型中,更新相關(guān)參數(shù),基本原理如圖4所示.

圖3 計劃動態(tài)生成過程示意圖

圖4 動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動機制

2.3 計劃動態(tài)推演

計劃動態(tài)推演,是指利用實時動態(tài)更新的推演數(shù)據(jù),快速推演網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃,檢驗計劃內(nèi)容設(shè)置是否合理,發(fā)現(xiàn)當(dāng)前態(tài)勢發(fā)展的可能變化,人工即時設(shè)置應(yīng)對措施,提高計劃的適應(yīng)性和操作性.

傳統(tǒng)的計劃推演對時效性要求相對較低,通常采用靜態(tài)、串行推演方法,將計劃的不同分支分別組合為多個靜態(tài)方案,然后串行逐個進(jìn)行推演,效率較低,而且無法干預(yù)推演過程.網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動中決策時間極短、方案選擇極多、情況變化極快,要求必須盡可能壓縮推演周期,及時處置引入動態(tài)數(shù)據(jù)導(dǎo)致的突發(fā)情況,不斷進(jìn)行干預(yù)調(diào)整.

可以采用多分支并行推演方法,在推演過程中,通過驅(qū)動引擎調(diào)用行動元指令,按預(yù)設(shè)條件依次觸發(fā),在決策點位置復(fù)制仿真線程,進(jìn)行多線程并行推演.采用人在回路的混合主導(dǎo)控制模式,通過監(jiān)控決策點狀態(tài),基于階段性作戰(zhàn)意圖辨識,自動或人工方式確定可行的行動計劃分支,并通過人工剪枝的方式去除不可行計劃分支[8].同時,針對突發(fā)情況由人工進(jìn)行分支即時設(shè)置,使系統(tǒng)自動與人工調(diào)整相相合,以自動處理提高決策效率,以人的主觀決斷應(yīng)對網(wǎng)電作戰(zhàn)的不確定,實現(xiàn)推演動態(tài)干預(yù).

2.4 計劃動態(tài)評估

計劃動態(tài)評估,是指通過動態(tài)分析推演過程,對最終得到的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃進(jìn)行評估和描述.

經(jīng)過推演得出的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃,是具有較高適應(yīng)性的多分支行動計劃.由于網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動的復(fù)雜性和手段的多樣性,與傳統(tǒng)作戰(zhàn)計劃相比,計劃分支規(guī)模更加巨大、內(nèi)容更加精細(xì),很多不同分支觸發(fā)條件、作用效果類似,經(jīng)過不同組合方式最終形成多個可行方案,各有優(yōu)劣,需要進(jìn)行精確評估分析和特點差異性描述,以供指揮員根據(jù)個人偏好和作戰(zhàn)需要選擇決策.

主要內(nèi)容包括：

1)建立動態(tài)評估指標(biāo).在推演前的準(zhǔn)備過程中,借鑒體系效果評估理念,以物理網(wǎng)、信息網(wǎng)和指控網(wǎng)三層子網(wǎng)的節(jié)點構(gòu)成的鏈路為目標(biāo),針對網(wǎng)電一體戰(zhàn)的每一行動關(guān)注的特定技術(shù)指標(biāo)和效果,分別確定相應(yīng)評估指標(biāo),建立多層評估指標(biāo)網(wǎng),不斷積累形成指標(biāo)庫.在推演中,根據(jù)網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃涵蓋的具體行動,抽取相應(yīng)評估指標(biāo),經(jīng)過絳維或聚類,將多個層次的多個指標(biāo)聚合成少量的指標(biāo),組成臨時動態(tài)指標(biāo)集合.

2)推演數(shù)據(jù)采集.采集每次推演的所有數(shù)據(jù),抽取推演網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃導(dǎo)致的作戰(zhàn)體系狀態(tài)參數(shù)變化,包括實體狀態(tài)、對抗裁決及環(huán)境信息變化等內(nèi)容,經(jīng)過必要清洗、轉(zhuǎn)換等處理,供評估使用.

3)計劃動態(tài)評估.結(jié)合每次推演抽取的推演數(shù)據(jù),利用相應(yīng)的動態(tài)指標(biāo)集合,對網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃進(jìn)行評估.通過不斷動態(tài)測量,以評估不同計劃優(yōu)劣和區(qū)別特點,實現(xiàn)精確評估分析和特點差異性描述,供指揮員參考,基本原理如圖5所示.

圖5 計劃評估原理示意圖

3 結(jié)論

本文提出的網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃動態(tài)推演方法,主要從方法框架設(shè)計和實現(xiàn)思路方面進(jìn)行探討.研究利用計劃推演活動支持實時指揮決策的應(yīng)用方式,利用實時戰(zhàn)場態(tài)勢產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動推演運行,提高網(wǎng)電一體戰(zhàn)行動計劃的時效性和應(yīng)對情況變化的適應(yīng)能力.其整體效能的實現(xiàn)依賴于動態(tài)數(shù)據(jù)感知處理、計劃快速動態(tài)推演、體系效能評估的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用水平,希望隨著研究的不斷深入和對理論及技術(shù)的更多理解,不斷加以改進(jìn)和完善.