王 夢，楊 松，李小波*，王維平，李 兵

（1.國防科技大學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)院，湖南長沙 410073；2.四川航天系統(tǒng)工程研究所，四川成都 610100）

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和作戰(zhàn)理論的發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)場的戰(zhàn)爭形式和作戰(zhàn)樣式在不斷發(fā)生變革。自海灣戰(zhàn)爭時期提出“殺傷鏈”這一作戰(zhàn)研究領(lǐng)域的概念以來，美軍先后發(fā)動多次戰(zhàn)爭，從戰(zhàn)爭中吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷優(yōu)化其殺傷鏈流程，縮短其閉環(huán)時間，最終達到了提升體系作戰(zhàn)能力的效果［1］。作戰(zhàn)體系使命的遂行依賴于一系列橫跨各個作戰(zhàn)領(lǐng)域的殺傷鏈集合，因此，殺傷鏈相關(guān)研究具有重要意義。

為了達到優(yōu)化殺傷鏈設(shè)計流程、提升體系作戰(zhàn)能力的目的，本文首先對殺傷鏈設(shè)計分析研究現(xiàn)狀進行了綜述，詳細介紹了超網(wǎng)絡(luò)和可執(zhí)行架構(gòu)的相關(guān)理論，創(chuàng)新地提出了基于超網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)鏈路設(shè)計方法和基于可執(zhí)行架構(gòu)的任務(wù)鏈路分析優(yōu)化方法，并運用相應(yīng)案例對鏈路進行了設(shè)計、分析和優(yōu)化，最后作出總結(jié)并提出展望。

1 研究現(xiàn)狀

自1996 年美國前空軍參謀長在空軍協(xié)會研討會上提出殺傷鏈的概念之后，美軍一直致力于完善空基預(yù)警探測體系和任務(wù)鏈路設(shè)計，旨在提高作戰(zhàn)體系的響應(yīng)能力［2］。其針對時敏目標提出的F2T2EA 殺傷鏈設(shè)計包括作戰(zhàn)行動序列設(shè)計、裝備配系設(shè)計、作戰(zhàn)流程優(yōu)化等方面［3］。Brickner，William K 等人在這個基礎(chǔ)上以戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈這一時敏目標的探測和打擊為實例，對其閉合時間進行了詳細分析［4］。美海軍也采用了殺傷鏈分析方法來支持其艦船概念設(shè)計和防空作戰(zhàn)計劃，并采用時間線分析和蒙特卡洛仿真分析等方法對殺傷鏈的閉合時間和成功概率等進行建模［5］。

除了典型的作戰(zhàn)領(lǐng)域，殺傷鏈的設(shè)計分析還存在于網(wǎng)絡(luò)空間安全領(lǐng)域，其設(shè)計分析包括偵察、武器化、裝載、利用、安裝、指揮控制和達成目標等收益遞進的七個階段［6］。

此外，國內(nèi)不少專家學(xué)者從作戰(zhàn)環(huán)（Combat Cycle）設(shè)計的角度對殺傷鏈進行設(shè)計和分析。其中有一種將作戰(zhàn)環(huán)定義為為了完成特定的作戰(zhàn)任務(wù)，武器裝備體系中的偵察類、決策類、攻擊類等武器裝備實體與敵方目標實體構(gòu)成的閉合回路［8］。自Jerry Cares 根據(jù)OODA（Ober 包以德）循環(huán)過程提出作戰(zhàn)環(huán)概念以來［7］，相關(guān)學(xué)者認為，OODA循環(huán)過程中會形成眾多的作戰(zhàn)環(huán)，體系中的各種裝備會包含在各種不同的作戰(zhàn)環(huán)中［9］。

當前，隨著馬賽克作戰(zhàn)概念的提出，殺傷鏈的相關(guān)研究有了進一步的發(fā)展?；诟鞣N“馬賽克碎片”之間通過動態(tài)協(xié)同組合形成的極具彈性、靈活機動的作戰(zhàn)效果網(wǎng)［10］，美軍提出構(gòu)建面向任務(wù)的自適應(yīng)“殺傷網(wǎng)”［11］，實現(xiàn)跨領(lǐng)域戰(zhàn)斗管理。

2 殺傷鏈設(shè)計與分析優(yōu)化方法

任務(wù)鏈路是為了完成體系使命路徑中的某項體系任務(wù)所需執(zhí)行的作戰(zhàn)行動序列及其組織指控主體和支撐裝備資源，其主要目的是將體系作戰(zhàn)任務(wù)架構(gòu)中的任務(wù)活動細化落實為各層次兵力單元的作戰(zhàn)行動序列和針對敵方目標的作戰(zhàn)行動序列，即任務(wù)規(guī)劃和作戰(zhàn)行動計劃生成。因此，任務(wù)鏈路的設(shè)計必須充分考慮現(xiàn)代戰(zhàn)爭特點和能力需求。

首先，任務(wù)鏈路網(wǎng)絡(luò)化是體系作戰(zhàn)的必然要求，要支持體系中各個任務(wù)鏈路通過態(tài)勢共享和指控協(xié)同實現(xiàn)資源互用和作戰(zhàn)同步；其次，在進行任務(wù)鏈路設(shè)計時必須綜合考慮任務(wù)鏈路的閉合性；最后，需要設(shè)計敏捷化的任務(wù)鏈路，使其不僅具有一定的穩(wěn)健性和適變性［12］，能夠快速動態(tài)響應(yīng)復(fù)雜環(huán)境變化，同時還具備較快的鏈路閉合速度。

針對以上需求，本文提出了一種基于可執(zhí)行架構(gòu)的殺傷鏈設(shè)計與分析優(yōu)化方法。

2.1 方法框架

2.1.1 基于超網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)鏈路網(wǎng)絡(luò)模型

體系就其要素連接方式來看是一個由多個異質(zhì)子網(wǎng)絡(luò)組成的超網(wǎng)絡(luò)，殺傷鏈作為作戰(zhàn)體系的核心要素，其網(wǎng)絡(luò)化連接是體系的重要特征，應(yīng)從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)尤其是超網(wǎng)絡(luò)角度研究其連接和交互關(guān)系［13］。

作戰(zhàn)體系的架構(gòu)模型主要包括作戰(zhàn)活動網(wǎng)絡(luò)模型、功能裝備網(wǎng)絡(luò)模型、指揮控制網(wǎng)絡(luò)模型三個子網(wǎng)絡(luò)，每個子網(wǎng)絡(luò)按照各自屬性構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)絡(luò)之間通過約定的交互關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)，形成如圖1 所示的作戰(zhàn)體系超網(wǎng)絡(luò)模型。

圖1 作戰(zhàn)體系超網(wǎng)絡(luò)模型Fig.1 Hyper-network model of combat system-of- systems

在以上超網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，可以得到任務(wù)鏈路網(wǎng)絡(luò)模型，以作戰(zhàn)活動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點為核心，根據(jù)裝備配屬關(guān)系將裝備資源編入組織節(jié)點，以及根據(jù)任務(wù)分配關(guān)系將作戰(zhàn)任務(wù)活動分配到組織節(jié)點，接著根據(jù)功能支撐關(guān)系對同一任務(wù)節(jié)點內(nèi)的裝備、指控適配關(guān)系進行分析和校驗，最終形成包含任務(wù)活動-組織指控-裝備資源三要素及其三元關(guān)聯(lián)匹配關(guān)系的作戰(zhàn)行動單元。

2.1.2 聚焦目標作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)鏈路節(jié)點設(shè)計

根據(jù)作戰(zhàn)回路建模思想，武器裝備體系中的裝備系統(tǒng)可以按照功能分為偵察、決策、影響三類，考慮到作戰(zhàn)過程中的信息來源和流向，將敵方目標納入武器裝備體系研究范疇。在作戰(zhàn)過程中，偵察類節(jié)點首先獲取目標節(jié)點信息，簡要處理后將其傳遞給決策類節(jié)點；決策類節(jié)點在綜合多方面信息后以作戰(zhàn)命令和作戰(zhàn)方案的形式分發(fā)到特定的影響類節(jié)點；影響類節(jié)點執(zhí)行上級下發(fā)的作戰(zhàn)命令，其執(zhí)行效果再次由偵察類節(jié)點獲取并反饋給決策類節(jié)點；決策類節(jié)點評估作戰(zhàn)效果并再次下達作戰(zhàn)命令。

作戰(zhàn)回路作為體系作戰(zhàn)過程的基本范式，可作為體系任務(wù)鏈路設(shè)計的基本依據(jù)。在任務(wù)鏈路網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，聚焦目標作戰(zhàn)回路對其鏈路節(jié)點進行設(shè)計；根據(jù)目標相關(guān)屬性，來決定執(zhí)行相應(yīng)目標打擊任務(wù)的裝備配系和兵力部署等情況。

2.1.3 基于可執(zhí)行架構(gòu)的目標任務(wù)鏈路設(shè)計

架構(gòu)作為體系組成的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系設(shè)計的原則和指導(dǎo)，對體系的設(shè)計至關(guān)重要。基于可執(zhí)行架構(gòu)對體系方案進行分析和優(yōu)化可以很好地檢驗其合理性和可行性。結(jié)合作戰(zhàn)回路思想和超網(wǎng)絡(luò)理論，對體系目標殺傷任務(wù)鏈路進行架構(gòu)可執(zhí)行性研究，使得模型具備計算機可執(zhí)行性，借助計算機對架構(gòu)模型進行分析和校核驗證。構(gòu)建體系目標殺傷任務(wù)鏈路的元模型如圖2所示，該元模型可以用于生成任務(wù)鏈路建模視圖，為下一步任務(wù)鏈路設(shè)計提供建模語言和工具支持。

圖2 任務(wù)鏈路設(shè)計視圖元模型Fig.2 Meta-model of the task link design view

2.2 設(shè)計方案

基于得到的任務(wù)鏈路網(wǎng)絡(luò)模型、任務(wù)鏈路節(jié)點設(shè)計方法和任務(wù)鏈路設(shè)計視圖元模型，對目標殺傷任務(wù)鏈路進行具體設(shè)計。如圖3 所示，目標殺傷任務(wù)鏈路設(shè)計由目標威脅特點分析、目標打擊預(yù)投入設(shè)計、目標任務(wù)鏈路設(shè)計、兵力投入方案設(shè)計和行動單元關(guān)系映射五部分組成。

圖3 目標殺傷鏈設(shè)計具體組成部分Fig.3 Specific components of the target kill chain design

目標威脅特點分析是指根據(jù)任務(wù)想定，圍繞重點敵方目標，針對目標的屬性、主要武器、重要度以及攻防特征等典型特征進行分析，由此初步設(shè)計該類目標的打擊場景。

目標打擊預(yù)投入設(shè)計是指根據(jù)目標特點，結(jié)合基本兵力單元配屬情況，具體設(shè)計針對各類目標的偵察、指控和打擊裝備預(yù)投入數(shù)量和兵力預(yù)投入數(shù)量方案，為后續(xù)任務(wù)鏈路設(shè)計提供定量化支撐。

目標任務(wù)鏈路設(shè)計是指綜合目標打擊預(yù)投入方案，將靜態(tài)編成下的各類基本兵力單元，投入針對目標的具體作戰(zhàn)運用，具體為偵察、指控、打擊、評估四類作戰(zhàn)行動單元，形成以行動單元為基礎(chǔ)的各個目標任務(wù)鏈路。

兵力投入方案設(shè)計是指根據(jù)想定和預(yù)期目標殺傷效果，對主要參與任務(wù)的偵察、指控、打擊等各類裝備以及各級單元的兵力種類型號和預(yù)計總投入量進行設(shè)計。

行動單元關(guān)系映射是指根據(jù)行動單元之間的（組織、任務(wù)、裝備）關(guān)系映射，進行網(wǎng)絡(luò)化建模，形成由多條殺傷鏈組成的行動計劃網(wǎng)絡(luò)。

2.3 分析優(yōu)化方法

體系設(shè)計方案必須經(jīng)過分析和校驗評估才能驗證其可行性和正確性，一般來說，架構(gòu)方案可執(zhí)行分析方法包括規(guī)則約束檢測、關(guān)聯(lián)匹配分析、指標集成解算和解析分析優(yōu)化四類［14］。

作戰(zhàn)體系的核心是一系列網(wǎng)絡(luò)化的殺傷鏈路，在對目標任務(wù)鏈路進行設(shè)計之后，需要對其進行分析，從邏輯上檢測節(jié)點的規(guī)范性、從關(guān)聯(lián)匹配的角度分析各節(jié)點之間的關(guān)系、從鏈路能力上來分析設(shè)計方案是否符合能力、使命、戰(zhàn)績指標和環(huán)境等各項約束，同時檢驗設(shè)計的可行性。如圖4 所示，任務(wù)鏈路分析由邏輯檢測分析、關(guān)聯(lián)匹配分析和鏈路能力分析組成。

圖4 任務(wù)鏈路分析功能組成Fig.4 Composition of the task link analysis function

邏輯檢測分析實質(zhì)上是一種語法檢測，主要針對任務(wù)節(jié)點、裝備節(jié)點、組織節(jié)點和鏈路節(jié)點自身的規(guī)范性以及節(jié)點之間的邏輯關(guān)系進行檢測分析。

關(guān)聯(lián)匹配分析用以檢測不同節(jié)點之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和任務(wù)鏈路的邏輯關(guān)系是否符合約束。

鏈路能力分析基于任務(wù)、裝備、組織和鏈路的各個視圖來分析時間、裝備成本、效能等各項指標，以優(yōu)化殺傷鏈的整體打擊流程，從而縮短殺傷鏈響應(yīng)時間等各項指標，做到“戰(zhàn)之能勝”［15］。

3 案例研究

以異構(gòu)無人集群構(gòu)成的智能化作戰(zhàn)體系為案例進行研究，該體系能夠在作戰(zhàn)過程中遂行火力打擊等各項任務(wù)，并針對敵方的系列目標形成網(wǎng)絡(luò)化的殺傷鏈，以期達到堅守己方陣地并占領(lǐng)敵方要點的目的，紅方主要由無人機和無人車組成的多個混編無人作戰(zhàn)中隊及相應(yīng)指控系統(tǒng)組成，藍方包括A，B，C三個目標。

選取案例中藍方的三個典型目標進行分析，如表1所示。

表1 目標威脅特點分析Tab.1 Analysis of targets threat characteristics

綜合考慮目標的重要度、識別性和防御性等特點，可對目標打擊的投入兵力進行預(yù)先設(shè)計，接著針對不同的打擊目標部署偵察、指控、打擊、評估這四類作戰(zhàn)行動單元，可得到以行動單元為基礎(chǔ)的目標任務(wù)鏈路，再進一步對基本兵力單元和目標打擊的預(yù)投入方案進行設(shè)計，同時將靜態(tài)編成下的各類基本兵力單元劃分為偵察、指控、打擊、評估四類作戰(zhàn)行動單元，最終可形成如圖5 所示的以行動單元為基礎(chǔ)的各個目標任務(wù)鏈路。

圖5 目標任務(wù)鏈路Fig.5 Target task link

通過對目標任務(wù)鏈路各環(huán)節(jié)的協(xié)同需求以及任務(wù)的關(guān)聯(lián)組織單元和裝備系統(tǒng)進行進一步分析，可以基于行動單元之間的（組織、任務(wù)、裝備）關(guān)系映射，進行網(wǎng)絡(luò)化建模設(shè)計，得到如圖6所示的體系任務(wù)鏈路。

圖6 體系任務(wù)鏈路Fig.6 The task link of system-of-systems

在任務(wù)鏈路設(shè)計完成之后，應(yīng)對其進行分析，以檢查其邏輯規(guī)范和關(guān)聯(lián)匹配關(guān)系是否正確。具體來看可簡化并抽取任務(wù)鏈路中的幾個武器系統(tǒng)、指控單元和任務(wù)，從其組織-任務(wù)關(guān)系視圖、組織-裝備關(guān)系視圖和任務(wù)-裝備關(guān)系視圖來進行分析檢測。若根據(jù)組織任務(wù)和組織裝備關(guān)系視圖，某武器系統(tǒng)和評估行動實際并無關(guān)聯(lián)，而在任務(wù)裝備關(guān)系視圖中為其設(shè)置關(guān)聯(lián)關(guān)系，則在檢測沖突時將提示并報錯。

當前任務(wù)鏈路為了達到較好的目標打擊效果，沒有限定偵察、指控、打擊、評估各節(jié)點數(shù)量為1。需要重新對這些節(jié)點進行取舍和組合，并從鏈路閉合概率和執(zhí)行時間兩個維度對其進行評估，如圖7所示。

圖7 鏈路執(zhí)行時間分析Fig.7 Analysis of the link execution time

如圖7 所示，分別針對目標M1、M2、M3 設(shè)計了3條任務(wù)鏈路，各鏈路均由“偵控打評”四類節(jié)點構(gòu)成。其中鏈路M1-RWLL 閉合概率最高為0. 399，鏈路執(zhí)行時間最短為5 秒；鏈路M2-RWLL 閉合概率最高為0. 746，鏈路執(zhí)行時間最短為5秒；鏈路M1-RWLL閉合概率最高為0. 831，鏈路執(zhí)行時間最短為5秒。

由此可知，在進行鏈路設(shè)計時，可采取替換相應(yīng)節(jié)點或減少冗余節(jié)點來減少鏈路執(zhí)行時間或提高鏈路閉合概率，以此達到對設(shè)計的鏈路優(yōu)化的目的。若綜合考慮鏈路執(zhí)行時間、閉合概率和目標毀傷效果，可進一步利用相應(yīng)戰(zhàn)術(shù)仿真軟件進行試驗，結(jié)合上述3 個指標設(shè)置評價函數(shù)對鏈路設(shè)計方案進行評估，從而優(yōu)化鏈路設(shè)計。

4 結(jié)論

殺傷鏈作為作戰(zhàn)體系的核心要素，對體系使命的遂行具有重要意義。本文基于超網(wǎng)絡(luò)和可執(zhí)行架構(gòu)理論，聚焦目標作戰(zhàn)回路設(shè)計了鏈路節(jié)點，得到了任務(wù)鏈路網(wǎng)絡(luò)模型，并依托體系架構(gòu)設(shè)計工具對相應(yīng)目標任務(wù)鏈路進行了設(shè)計，最后基于可執(zhí)行架構(gòu)對目標任務(wù)鏈路進行了分析和優(yōu)化，驗證了該方法的可行性。但是，本文沒有對多鏈路中存在的協(xié)同關(guān)系進行分析和研究，在指標的設(shè)計和分析上考慮得也不夠全面，未來研究將重點考慮鏈路之間的協(xié)同關(guān)系以及殺傷網(wǎng)的形成，綜合考慮戰(zhàn)損比、裝備貢獻率等指標，并結(jié)合仿真試驗對方案進行對比驗證。