萬宜春 杜澤海

(解放軍電子工程學(xué)院 合肥 230037)

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電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突檢測方法研究*

萬宜春 杜澤海

(解放軍電子工程學(xué)院 合肥 230037)

在界定了電子對抗作戰(zhàn)行動方案及其時域沖突檢測的概念后,提出了電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突的五種類型,給出了沖突檢測的基本方法和規(guī)則集的三類描述形式以及沖突檢測報告的模板形式,最后以掩護航空兵出航的電子對抗作戰(zhàn)行動方案為例子,驗證了時域沖突檢測方法的有效性。

電子對抗; 作戰(zhàn)行動方案; 時域; 沖突檢測

Class Number TN97

1 引言

當(dāng)前,得益于軍事理論和計算機仿真技術(shù)的長足進步,作戰(zhàn)仿真實驗進入了快速發(fā)展時期[1]。尤其是近些年,各類作戰(zhàn)仿真實驗系統(tǒng)不斷出現(xiàn),為作戰(zhàn)訓(xùn)練開辟了一條新的有效途徑?？v觀各仿真實驗系統(tǒng),基本上走的都是“擬制方案——過程推演——結(jié)果分析”的路子。這也正對應(yīng)了現(xiàn)在作戰(zhàn)實驗研究的幾大熱點:方案規(guī)劃、態(tài)勢可視化和數(shù)據(jù)分析。電子對抗作戰(zhàn)行動方案是指電子對抗部隊司令部根據(jù)上級首長決心和本機部隊任務(wù)擬制的關(guān)于電子對抗作戰(zhàn)進程和戰(zhàn)法的設(shè)想[2]。在進行電子對抗作戰(zhàn)仿真實驗時,對作戰(zhàn)行動方案的規(guī)劃是基礎(chǔ)。尋找可靠的方法,深入分析和排除電子對抗作戰(zhàn)行動方案中存在的沖突,可有效提高實驗效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量,對電子對抗作戰(zhàn)仿真實驗具有重要意義。

2 電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突檢測概念

目前還沒有相關(guān)文獻對作戰(zhàn)行動沖突檢驗下過定義,但其與文獻[3]中所提的作戰(zhàn)計劃校驗非常相似,文獻[3]對作戰(zhàn)計劃校驗的定義是:為消除作戰(zhàn)計劃中存在的不符合軍事規(guī)則的因素而進行的活動。鑒于此,本文認為,電子對抗作戰(zhàn)行動方案沖突檢測,是為消除作戰(zhàn)行動中存在的不兼容或不匹配因素而進行的活動。時域沖突檢測只是其中一項,除此之外,還包括空域沖突檢測、頻率沖突檢測和能域沖突檢測。由此可得出如下定義:電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突檢測,是指為消除作戰(zhàn)行動中直接或間接因為時間的影響,造成的作戰(zhàn)行動之間的不兼容或不匹配而進行的活動。

3 電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突類型

1) A-A沖突

行動(action)-行動(action)沖突簡稱A-A沖突,是指作戰(zhàn)過程中行動與行動之間由于違背了本應(yīng)存在的時間上或邏輯上的順序而引發(fā)的沖突。電子對抗作戰(zhàn)行動之間的時序關(guān)系有七種,分別是Meets、Before、Overlaps、Starts、During、Finishes、Equals,其示意圖如圖1所示。

圖1 電子對抗作戰(zhàn)行動時序關(guān)系示意圖

電子對抗作戰(zhàn)行動之間的邏輯關(guān)系分為組成關(guān)系和非組成關(guān)系,其中非組成關(guān)系可細分為共同效果關(guān)系、效果依賴關(guān)系和資源依賴關(guān)系。通過幾個具體行動進行表述: 1) 組成關(guān)系:對預(yù)警機對抗行動與對預(yù)警機數(shù)據(jù)鏈干擾行動; 2) 共同效果關(guān)系:A、B裝備共同遂行對機載預(yù)警機雷達干擾的行動; 3) 效果依賴關(guān)系:A裝備干擾行動依賴B裝備偵察行動分析參數(shù); 4) 資源依賴關(guān)系:A、B兩種行動均包含相同實體。

2) A-C沖突

行動(action)-指揮(Command)沖突簡稱A-C沖突,是指作戰(zhàn)過程中由于指揮關(guān)系錯亂而引發(fā)的沖突。指揮關(guān)系在作戰(zhàn)中是十分重要的關(guān)系,只有明確部隊之間的指揮關(guān)系,才能夠保證作戰(zhàn)命令的順利傳達、戰(zhàn)場情報的及時上報以及戰(zhàn)果戰(zhàn)損的準確統(tǒng)計。一般來說,指揮關(guān)系錯亂包括三類情況:下級指揮上級、平級指揮平級、無隸屬關(guān)系之間相互指揮。

3) A-O沖突

行動(action)-目標(biāo)(Object)沖突簡稱A-O沖突,是指作戰(zhàn)過程中由于作戰(zhàn)行動與作戰(zhàn)目標(biāo)之間映射不全面而引發(fā)的沖突。作戰(zhàn)過程中,行動與目標(biāo)之間應(yīng)該是完全對應(yīng)的,即每個行動都應(yīng)該有其明確的作戰(zhàn)目標(biāo),每個作戰(zhàn)目標(biāo)也都應(yīng)該有其相應(yīng)的作戰(zhàn)行動。當(dāng)然,這種對應(yīng)關(guān)系并非唯一,一種作戰(zhàn)行動可能打擊多個目標(biāo),一個作戰(zhàn)目標(biāo)也可能對應(yīng)多種作戰(zhàn)行動。因此,AO沖突主要分為兩類:由于作戰(zhàn)行動丟失作戰(zhàn)目標(biāo)引發(fā)的沖突和由于作戰(zhàn)目標(biāo)缺乏作戰(zhàn)行動引發(fā)的沖突。

4) A-R沖突

行動(action)-資源(Resource)沖突簡稱A-R沖突,是指作戰(zhàn)過程中由于資源分配不均或不當(dāng)而引發(fā)的沖突。AR沖突通常分為兩種:重用性資源沖突和消耗性資源沖突。重用性資源主要包括各類平臺、系統(tǒng)、裝備等實體,其特點是可直接用于遂行作戰(zhàn)行動,且能夠遂行多種任務(wù)。消耗性資源主要包括油料、燃料等能源,其特點是使用后不可恢復(fù),不具備獨立遂行任何作戰(zhàn)行動的能力,必須作用于其他武器裝備才能發(fā)揮作戰(zhàn)效能。

基于上述兩種資源,AR沖突也可分為兩大類:重用性資源沖突和消耗性資源沖突。重用性資源沖突主要考慮同一資源,是否存在同時或在該資源還未恢復(fù)使用能力之前,被兩個或兩個以上作戰(zhàn)行動調(diào)用的問題;消耗性資源沖突主要考慮是否存在消耗性資源已經(jīng)消耗完畢,而依賴此消耗性資源的作戰(zhàn)行動仍在繼續(xù)的問題。

5) A-S沖突

行動(action)-兵力(Strength)沖突簡稱A-S沖突,是指作戰(zhàn)過程中由于兵力配置不均或類型不當(dāng)而引發(fā)的沖突。AS沖突通常分為二類:兵力配置不均引發(fā)的沖突和兵種類型不當(dāng)引發(fā)的沖突。兵力配置不均引發(fā)的沖突主要包含兩類: 1) 未給作戰(zhàn)行動配備作戰(zhàn)兵力,即無兵力配置; 2) 已配備作戰(zhàn)兵力,但存在兵力過少,不足以完成作戰(zhàn)任務(wù),或兵力過多,造成資源浪費的現(xiàn)象。兵種類型不當(dāng)引發(fā)的沖突主要包含三類: 1) 為作戰(zhàn)行動配備了錯誤的作戰(zhàn)兵力,導(dǎo)致行動無法進行; 2) 為作戰(zhàn)行動配備了不需要的作戰(zhàn)兵力; 3) 為提供足夠類型的作戰(zhàn)兵力給相應(yīng)的作戰(zhàn)行動。

4 電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突檢測方法

4.1 電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域檢測流程

電子對抗作戰(zhàn)行動方案的檢測包括以下四個方面的主要工作: 1) 構(gòu)建規(guī)則庫。規(guī)則庫也叫知識庫,主要用來存放軍事人員提供的軍事規(guī)則,它是方案檢測的基礎(chǔ)和前提。規(guī)則庫構(gòu)建的完整程度,直接影響方案檢測的細致程度。在電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突檢測中,應(yīng)當(dāng)輸入的軍事規(guī)則有五類,分別是A-A檢測規(guī)則、A-C檢測規(guī)則、A-O檢測規(guī)則、A-R檢測規(guī)則和A-S檢測規(guī)則。 2) 方案檢測與沖突判斷。方案檢測與沖突判斷過程實際上就是基于規(guī)則庫的知識推理過程,類似于人工智能專家系統(tǒng)中的推理機。該模塊利用用戶構(gòu)建的規(guī)則庫,通過確定性或不確定性推理的方法,得出是否沖突的判斷結(jié)果,供用戶參考。 3) 用戶對方案的實時修改。當(dāng)沖突被檢測出來以后,用戶應(yīng)當(dāng)及時作出修改,從而使方案處于不斷更新的狀態(tài),逐漸減少存在的沖突。 4) 檢測報告生成。作戰(zhàn)問題本身是復(fù)雜的,但還是有許多規(guī)律可循。一個方案檢測出來的問題,很有可能在其他方案中也同時存在。檢測報告記錄下的各類沖突問題及修改方法,一方面可用于系統(tǒng)教學(xué),提高用戶修改方案的效率,另一方面可經(jīng)過分析,進一步更新規(guī)則庫,完善檢測系統(tǒng)。

圖2 電子對抗作戰(zhàn)仿真實驗方案時域沖突檢測流程圖

4.2 電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域檢測規(guī)則

方案的檢測規(guī)則是方案檢測的依據(jù),按照面向的對象不同可分為三類: 1) 面向軍事指揮員的軍事規(guī)則,特點是符合軍事用語習(xí)慣,易于從定性的角度理解; 2) 面向研究人員的邏輯規(guī)則,特點是具有一定的抽象性,但邏輯嚴密,利于分析和與數(shù)據(jù)庫對接; 3) 面向軟件系統(tǒng)的程序規(guī)則,特點是具有高度的抽象性和嚴密性,非專業(yè)的技術(shù)人員難以理解,是直接用于實現(xiàn)檢測功能的規(guī)則形式。三種類型的規(guī)則雖然在形式上有所不同,但只是面向的對象不同,對規(guī)則的表述本質(zhì)上是一致的。下面就以一個具體的例子,比較三種規(guī)則在形式上的不同。

· 規(guī)則實例:關(guān)于何種情況下可判斷通信對抗干擾行動達到預(yù)期目標(biāo)的問題。

· 實例分析:根據(jù)文獻[4]的相關(guān)知識,判斷電子對抗干擾行動是否達到預(yù)期目標(biāo),可以通過四個條件來進行判斷: 1) 頻率對準; 2) 時間對上; 3) 方向正確; 4) 功率超過。如果干擾信號滿足上述條件,就可以認為干擾有效。至此,可寫出三類檢測規(guī)則的表述形式:

1) 軍事規(guī)則:如果電子對抗干擾行動中的干擾信號與信號相比,滿足頻率對準、時間對上、方向正確和功率超過這四個條件,則可判斷此次干擾行動有效。

2) 邏輯規(guī)則:對知識的邏輯表述方法很多,比較常見的有謂詞邏輯法、語義網(wǎng)絡(luò)法和框架表達法等[5],這里以謂詞邏輯法為代表進行舉例。對于上一個問題,謂詞邏輯法表述如下:

3) 程序規(guī)則:編程語言有很多種,這里使用使用廣泛的C++語言進行規(guī)則表述[6]。示例如下:

int JamEffective()//判斷干擾效果的函數(shù),返回1表示干擾有效,返回0表示干擾無效//

{int m_FreSame= FreSame(x,y);

int m_TimeSame= TimeSame(x,y);

int m_DirRight= DirRight(x,y);

int m_PowPass= PowPass(x,y);

// FreSame(x,y)、TimeSame(x,y)、DirRight(x,y)、PowPass(x,y)表示四個條件的符合情況,符合返回1,反之返回0//

if((m_FreSame‖ m_TimeSame‖ m_DirRight‖ m_PowPass)!=0)

return 1;

else

return 0;}

4.3 電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域檢測報告

電子對抗作戰(zhàn)行動方案的時域檢測中,過程數(shù)據(jù)非常多,用戶沒有必要將精力放在這方面,而應(yīng)該重點關(guān)注檢測結(jié)果。而今基于編程語言自動生成word文檔的技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用,將方案檢測的結(jié)果通過word文檔形式導(dǎo)出,可以方便用戶掌握方案存在的沖突,同時也為方案的修改提供了依據(jù)。目前較為通用的word文檔自動生成技術(shù)有以下三個重要步驟[7]:搭建應(yīng)用平臺、制作文檔模板和實現(xiàn)文檔操作。如圖3所示。

圖3 word文檔自動生成原理圖

· 搭建應(yīng)用平臺:在編程環(huán)境中建立一個具有文字、圖片、表格的界面。

· 制作文檔模板:文檔模板的引入有效避免了同類信息的反復(fù)輸入和格式修改,方法也非常簡單,只需新建空白的word文檔,將檢測報告中通用的文字和格式調(diào)整好后,另存為.dot格式,供程序調(diào)用即可。

· 實現(xiàn)文檔操作:不同的編程語言實現(xiàn)的方法有所不同,以VC++為例,通過COM技術(shù)調(diào)用word自動化服務(wù)器中的OLE自動化對象(_Application、_Document、Ranged等),來完成基本的文檔操作,包括插入文字、圖表等。

考慮到電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突檢測的特點,設(shè)計文檔模板如下,深色部分的內(nèi)容只是描述性文字,實際內(nèi)容由檢測系統(tǒng)自動生成:

圖4 電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突檢測報告模板

5 掩護航空兵突防編隊出航的電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突檢測實例

5.1 實例背景及作戰(zhàn)過程描述

為對敵方重要目標(biāo)實施有效打擊,聯(lián)指命令我電子對抗部隊支援航空兵編隊突防。航空兵編隊突防一般劃分為掩護出航階段、抗敵空中攔截階段和抗敵地空攔截階段,其主要作戰(zhàn)階段及節(jié)點劃分如圖5所示。

圖5 航空兵編隊突防過程示意圖

假設(shè)航空兵攻擊目標(biāo)為T島,突防過程中,典型的電子對抗兵力配置及主要作戰(zhàn)行動情況如下。

電子對抗作戰(zhàn)行動過程描述如下:雷達對抗無人機群和反輻射無人機群提前發(fā)射,突防進入攻擊區(qū)域,在突防編隊即將進入預(yù)警探測范圍之前,反輻射無人機群對近岸島嶼的警戒雷達實施攻擊,由雷達對抗無人機群對沒有被反輻射摧毀的警戒雷達實施雷達對抗偵察和雷達干擾,遠距離支援干擾群對T島上嚴重威脅航路安全的警戒雷達實施重點壓制干擾。與此同時,前伸部署的預(yù)警機干擾群對機載預(yù)警雷達、短波/超短波通信進行干擾壓制。突防編隊?wèi)?yīng)該充分利用電子對抗作戰(zhàn)行動撕開的敵防空預(yù)警雷達網(wǎng)威力范圍缺口進行突防,以最大限度降低敵防空預(yù)警時間。

圖6 掩護航空兵出航中典型的電子對抗兵力配置及主要作戰(zhàn)行動

5.2 規(guī)則集的引入

為簡化敘述過程,本文只討論A-A沖突中的時序沖突,故引入規(guī)則集A-A及自動沖突消除規(guī)則集A-A-Remove。由于規(guī)則集本身考慮的是軍事應(yīng)用原則性問題,部分電子對抗作戰(zhàn)行動沖突無法覆蓋,故不能直接進行時序沖突判斷,需要人工輸入各行動之間的時序關(guān)系。根據(jù)5.1中對電子對抗作戰(zhàn)行動過程的描述,可將各行動的時序關(guān)系梳理后表示如圖7。

圖7 掩護航空兵出航電子對抗作戰(zhàn)行動時序關(guān)系

5.3 時域沖突檢測結(jié)果

將制定好的一個作戰(zhàn)方案輸入檢測系統(tǒng)中,檢測過程如圖8所示。

圖8 電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域檢測過程

經(jīng)檢測,存在時域A-A沖突情況如表1所示。

表1 A-A沖突檢測結(jié)果列表

根據(jù)檢測結(jié)果,對電子對抗作戰(zhàn)行動方案進行分析,發(fā)現(xiàn)是由于反輻射無人機出航時間有誤,按照作戰(zhàn)規(guī)則,反輻射無人機應(yīng)在航空兵出航前對目標(biāo)近岸島嶼的警戒雷達實施攻擊,而實際方案中該行動卻被安排在了行動③后面,故出現(xiàn)此沖突。

6 結(jié)語

在時域范疇內(nèi)對電子對抗作戰(zhàn)行動方案進行檢測,能夠在方案進入推演前,有效排除存在的問題和沖突,提高方案的有效性。本文就這一問題提出了電子對抗作戰(zhàn)行動方案時域沖突的基本類型及檢測方法,并結(jié)合實例進行了分析,驗證了方法的有效性。接下來,還應(yīng)該進一步豐富時域沖突檢測類型及規(guī)則集,并將其擴展到空域、頻域及能域沖突檢測上去,達到全方位檢測電子對抗作戰(zhàn)行動方案的目的。

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Study on Conflict Detection of Time Domain Method in Electronic Countermeasures Operation Scheme

WAN Yichun DU Zehai

(Electronic Engineering Institute of PLA, Hefei 230037)

After the introduction of the concept of conflict of time domain method in electronic countermeasures operation scheme, the article proposes five types of electronic countermeasures operation scheme, then it presents three kinds of basic methods and rules described in the form of conflict detection and conflict detection in the template of the report form, and finally to the electronic countermeasure combat action plan. Air sea is taken as an example to verify the effectiveness of the temporal conflict detection method.

electronic countermeasures, operation scheme, time domain, conflict detection

2015年4月11日,

2015年5月26日

萬宜春,男,碩士研究生,研究方向:電子對抗作戰(zhàn)模擬與作戰(zhàn)實驗。杜澤海,男,碩士研究生,研究方向:通信對抗系統(tǒng)與運用工程。

TN97

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.10.035