本文發表于《指揮控制與仿真》2024年第5期
田華, 張榮, 焦毓堃, 李博. 聯合作戰方案互通技術框架[J]. 指揮控制與仿真. 2024, 46(5): 124-131.
摘要：為提升作戰效能,分析了聯合作戰方案互通一致性工作的重點和難點。針對聯合作戰方案的特點和方案互通一致性的需求,提出了一種聯合作戰方案互通一致性技術框架。該框架包含聯合作戰方案一致性描述方法,方案互通分專業、分層級、分模式的互通方式設計,以及方案互通軟件功能和流程的設計。案例分析表明,該框架可解決聯合作戰方案互通不一致的問題,有效提升編隊協同作戰能力。
隨著信息技術的快速發展,海軍艦艇編隊作戰從合同作戰向聯合作戰轉變,艦艇編隊指揮信息系統成為聯合作戰的重要基礎。為有效提升聯合作戰效能,指揮信息系統逐漸向一體化、協同化的方向發展,聯合作戰方案互通作為協同指揮的重要組成功能,為聯合作戰方案互通的處理和應用提供了全新的應用空間。
當前,編隊指揮機構、上級指揮機構和協同艦指揮機構存在多款方案擬制軟件、多種互通協議格式和多個方案互通要素轉換軟件,導致互通作戰方案后產生方案要素丟失、要素不一致、信息不完備等不一致問題,成為制約聯合作戰效能發揮的關鍵問題之一。
因此,開展聯合作戰方案互通的相關業務和軟件技術框架研究,解決聯合作戰方案互通的一致性問題,既是解決“聯合作戰方案信息無縫互通”的協同指揮需求,又是實現作戰“互通、協作、融合”能力的軟件研制思路,對推動編隊協同作戰的發展具有重要現實意義。
1 聯合作戰方案互通
1.1 聯合作戰方案含義
作戰方案是使用作戰兵力達成一定戰役或戰斗目的的計劃文件,是組織、指揮部隊作戰行動的依據文件,也是作戰意圖和作戰決心的集中體現。
聯合作戰是多兵種力量結構形成后,因作戰實踐活動而轉變整體或基本外在形態的一種作戰方式,具有統一、凝聚和相互信任的特點。作戰籌劃是運用聯合作戰擬制作戰方案的過程。根據2011 版《軍語》,作戰籌劃是“指揮員及指揮機關對作戰行動進行的運籌和謀劃,是在綜合分析和情況研判的基礎上,對作戰目的、作戰方針、作戰部署、作戰時間、戰術戰法等重大問題進行創造性思維,進而形成作戰基本構想的過程”。
聯合作戰方案是指揮員及指揮機關對作戰行動進行的運籌和謀劃,是在綜合分析的基礎上,對作戰目的、作戰方針、作戰單元、作戰時間、作戰區域和戰法進行創造性思維并形成作戰基本構想的過程,是兵力編組遂行任務的行動化序列,是對作戰進程和戰法的具體設計。
1.2 聯合作戰方案互通
互聯是指指揮信息系統與通信系統之間的通信鏈路保持通暢,是作戰方案互通的前提。互通是指揮信息系統對跨平臺信息系統進行遠程交互的統一服務,具有硬件設備和網絡鏈路的透明性。互操作是指充分利用互通服務,在指揮信息系統之間的相互對話和對其信息的交互操作,保證部隊、系統和作戰單元的多邊互操作性。
作戰計劃互通就是利用軍事信息系統內外暢通的通信鏈路,基于多種信息交換標準,以實現無縫、實時的計劃信息交換服務為目標,為各級作戰人員提供作戰籌劃信息的共享和交流。作戰計劃互通貫穿戰前、臨戰、戰中作戰籌劃擬制的各步驟,提升編隊作戰計劃互聯互通的能力,其實質是提升編隊協同作戰指揮能力。
為一致、完整、準確、靈活地描述作戰兵力的偵察、突擊、防御、保障等作戰行動,必須研究形式化描述作戰方案信息,使聯合作戰方案在各級指揮所、各軍種兵力、指揮系統之間一致地傳輸作戰方案信息。這有效地提升了聯合作戰協同指揮的水平,增強了作戰方案互通系統中作戰方案實現的一致性和作戰應用軟件的復用性,對推動聯合作戰系統的發展具有重大理論和現實意義。
2 方案互通技術框架
本文結合海軍艦艇編隊的作戰使命和編隊作戰指揮方式,以聯合作戰方案信息要素的一致性描述研究為方案互通的基礎和前提,從分專業、分層級、分模式三方面研究聯合作戰方案互通的典型業務流程,再設計實現作戰方案互通的收發和管理功能,以提升不同平臺之間、平臺內部和系統內部作戰籌劃協同擬制的能力。聯合作戰方案互通的技術框架如圖1所示。
圖1 聯合作戰方案互通技術框架
聯合作戰方案互通技術框架主要由以下三部分組成:1)作戰方案互通一致性描述:不同平臺作戰方案軟件中方案要素的統一描述;2)互通方式選擇:指揮員使用方案互通進行作戰方案互操作的方式和粒度,包括分專業互通、分層級互通、分模式互通三種方式;3)互通功能實現:指揮員利用方案互通協議實現方案互通的收發管理流程。
2.1 聯合作戰方案一致性描述
根據聯合作戰方案互通的特性和以往方案互通的實踐經驗,作戰方案的一致性描述是實現方案互通一致的關鍵。作戰方案互通在實際應用中經常出現不一致的情況,其原因是:1)不同層級指揮員使用的籌劃軟件不同,擬制的作戰方案要素詳細程度也不同,導致互通后不同籌劃軟件對方案要素的展現不一致;2)不同指揮層級使用的方案互通轉換軟件不同,導致互通后解析方案時存在要素不一致的情況。
作戰方案互通一致性問題主要從作戰方案的一致性描述和方案互通的業務原則兩方面進行解決。
1)作戰方案的一致性描述
不同平臺裝載的作戰籌劃軟件系統面向的用戶群體不同,系統的功能也不同,互通方案的消息格式也存在差異,導致不同系統對作戰方案中同一要素的理解和軟件展現存在明顯差異。
本文設計了一種面向籌劃軟件設計的作戰方案描述,以提高作戰籌劃軟件的數據兼容性和一致性,為作戰籌劃軟件具備統一、規范、靈活特性提供發展支撐,有效提升編隊協同指揮能力。
通過對作戰方案多種要素和方案互通協議格式承載要素的特點進行分析,可以得出,作戰方案是多個“子作戰任務+作戰單元機動+裝備運用”的組合。
子作戰任務可視為將上級任務分解為多個子任務中的一個。將子作戰任務形式化描述為作戰意圖、方案節點、作戰樣式和作戰單元。
作戰單元機動可視為作戰兵力從A點出發經過一段時間機動到B點,其平均移動速度可由AB兩點距離除以時間得出,若A點與B點重合即表示待機點。將兵力機動的過程形式化描述為兵力行動、作戰時間、作戰地域。
裝備運用可視為作戰單元裝備的戰術應用,范圍比較廣,如雷達靜默、使用艦艦彈對海面目標攻擊、雷達對海搜索、物資垂直補給等。將裝備運用形式化描述為原子行動,將聯合編隊中各兵力的組織關系和關聯關系形式化描述為作戰要素,將方案要素的展示方式形式化描述為附屬信息。
綜上所述,作戰籌劃軟件的一致性描述如圖2所示。
圖2 面向軟件設計的作戰方案一致性描述
圖2中方案節點是描述某個子任務為達成特定作戰意圖而生成具體行動序列實體的關聯關系,行動序列實體包括作戰單元、作戰時間、作戰地域、作戰行動、作戰原子行動、作戰要素、附屬信息。
作戰單元是作戰方案執行的主體,可以是移動平臺、固定平臺或平臺編組,如單艘艦艇、艦艇編隊等。
作戰時間是作戰方案的執行時間,包括基準天文時刻、相對基準天文時刻、相對時刻。
作戰地域是作戰方案中作戰單元遂行作戰行動的地理區域,既可以是地理位置上的點、線、各種面狀區域,也可以是相對固定位置、相對固定平臺或相對移動平臺的點、線和各種面狀區域。
作戰行動是對作戰單元的作戰行動的描述。完整作戰行動描述為:某作戰單元在什么時間地域,針對什么目標,按什么作戰要求,運用什么裝備,采用什么戰術動作序列,達成什么作戰效果。
作戰原子行動是作戰單元執行作戰行動時運用裝備的基本單位,主要描述作戰單元的裝備使用模式、時長、參數配置等。
作戰要素是描述作戰方案中作戰單元的組織關系或關聯關系。如編隊隊形、兵彈目配對關系等。
附屬信息則描述作戰方案的附加信息,如態勢標繪的圖形樣式等。
2)方案互通的業務原則
在面向籌劃軟件設計的作戰方案一致性描述基礎上,為更充分更準確展現指揮員的真實意圖,從互通軟件的接收顯示、互修改、權限規范三方面進行業務設計。
① 接收顯示原則:對于接收的作戰方案,在方案調閱時應當盡可能還原并展示方案中的信息,對于影響指揮員意圖表達的要素,必須在信息完備、圖形展示、表格展示方面同發送方所屬系統保持一致。
② 互修改原則:當用戶對接收的方案做出修改后,可按照所屬系統的業務設計對方案信息進行改變保存,修改后的方案不受方案來源限制。
③ 權限限定原則:上級指揮所下發作戰計劃時,可對限制方案的修改權限,自動禁止下級指揮所對接收的方案進行修改。
2.2 分專業互通方式
聯合作戰任務主要涉及對海、對空、對潛、對陸和信息戰五個方面的能力。根據聯合作戰任務和作戰能力的特點,結合聯合作戰方案軟件一致性描述的設計,將作戰任務分解為11個專業方案實施,包括對海作戰方案、對空作戰方案、對潛作戰方案、對岸作戰方案、探測預警方案、信息對抗方案、航行方案、保障方案、救援方案、通信方案、用頻方案。
筆者以將聯合作戰任務分為多專業方案的思路為基礎,提出作戰方案分專業互通的設計。首先,根據聯合作戰的具體任務,按專業對作戰任務進行分解,在作戰方案要素一致性描述的基礎上,生成多個專業方案;然后,利用互通轉換模塊,將作戰方案正向解析成指定協議格式的數據流;之后,接收方利用互通轉換模塊,將作戰方案逆向解析后成為方案數據;最后,依據方案要素一致性描述方式,將方案數據反向映射出作戰任務和各個專業方案。
這種分專業互通方式既支持11類單個專業作戰方案的互通,也支持多個專業作戰方案組合后的互通,實現了同一任務下多平臺的作戰方案分專業互通。作戰方案分專業互通的具體設計圖如圖3所示。
圖3 面向分專業的作戰方案互通設計
2.3 分層級互通方式
根據聯合作戰籌劃指南的指導思想,作戰籌劃過程按理解任務、情況判斷、形成構想、制定方案、擬制計劃五個階段逐層展開。其實質是在理解上級意圖基礎上,反復研究、逐步深化、不斷完善,將思維活動和周密計劃分層級實施的過程。
從聯合作戰籌劃指南和籌劃過程的五個階段入手,結合聯合作戰方案一致性描述設計,分析籌劃每個步驟涉及的信息要素,提出作戰方案分層級互通的設計。即先將作戰方案信息要素映射到作戰方案一致性描述的八個要素域上,利用方案一致性描述支撐方案的完整性;然后,按籌劃方案五個階段的數據進行互通數據組織;之后,將組織的方案通過互通轉換模塊正向解析成數據流后發送;最后,在接收平臺逆向解析并組織成相應階段的作戰方案。
這種分層級的互通可實現作戰方案五個層級的互通。作戰方案分層級互通的具體設計如圖4所示。
圖4 面向分層級的作戰方案互通設計
在圖4中,分五個層級互通的作戰方案要素具體解釋見表1。
2.4 分模式互通方式
筆者從聯合作戰指揮活動的指揮模式入手,根據作戰方案制作的主體,將聯合作戰方案互通分為三種模式:集中籌劃式、任務委托籌劃式和互操作籌劃式互通,以更好地切合協同作戰的指揮模式。
集中籌劃式互通:編隊領受任務后直接制作方案,將完整的作戰方案下發至其他平臺,各平臺接收作戰方案后按方案要求組織實施。集中籌劃式互通的流程示意圖如圖5所示。
圖5 面向集中籌劃模式的作戰方案互通設計
任務委托籌劃式互通:聯合編隊將作戰任務分解為多個子任務,按照各平臺的職責分別選擇性下發,各平臺節點收到子任務后獨立開展細致的作戰方案擬制,擬制完畢后將作戰方案上報至指揮平臺。任務委托籌劃方式互通的流程示意圖如圖6所示。
圖6 面向任務委托籌劃模式的作戰方案互通設計
互操作籌劃式互通:編隊指揮平臺和編隊內其他平臺圍繞同一作戰方案開展方案擬制工作,編隊指揮平臺和編隊內其他平臺均可對該作戰方案進行修改和確認,形成一個閉環,直到完成最終方案擬制。互操作籌劃式互通的流程示意圖如圖7所示。
圖7 面向互操作籌劃模式的作戰方案互通設計
2.5 方案互通的功能組成
筆者圍繞作戰方案互通的能力需求,通過對作戰方案互通軟件的一致性描述和分專業分層級分模式的互通方式研究,梳理出聯合方案互通的主要功能包括各級平臺作戰方案的存儲管理功能、各級平臺間方案的接收發送功能、審批功能、互通狀態監控功能、一致性顯示功能等。聯合作戰方案互通軟件具體功能組成如圖8所示。
圖8 方案互通軟件的功能組成
其中,方案互通接收功能包括信息接收、方案互通格式逆向解析、方案存儲、方案顯示功能方案互通發送功能包括信息發送、方案互通格式正向轉換、方案審批、方案讀取、方案發送監控功能;方案管理功能包括方案信息的搜索查詢、方案調閱、方案增刪改編輯功能、方案共享。
2.6 方案互通的流程
方案互通的主要流程由方案接收流程、方案發送流程和方案轉發流程組成。方案接收流程是接收到互通方案后進行的信息處理流程;方案發送流程是發送互通方案的信息處理流程。
1)方案接收流程
當接收到其他平臺的作戰方案后,首先對方案信息進行逆向格式解析。然后,判斷收到的是信息回執還是具體方案信息,如果是回執,根據收發關系到數據庫中檢索數據、更新并通知前臺界面收到方案的回執;如果收到的是方案信息,則先將數據解析出任務名稱、方案名稱、類型等概要信息,然后,將概要信息與原始的數據一起存到數據庫里,再通知互通軟件界面收到了新數據,最后,更新接收信息列表。方案互通接收軟件流程示意圖如圖9所示。
圖9 方案互通接收軟件流程示意圖
2)方案發送流程
當向其他平臺或平臺內部發送作戰方案時,選擇待發送方案、平臺名稱、互通協議格式和審批選擇信息,將該方案發送至其他平臺,記錄在收發數據庫中。方案互通發送軟件流程示意圖如圖10所示。
圖10 方案互通發送軟件流程示意圖
3)方案轉發流程
當將接收到的方案轉發其他平臺時,其流程與互通方案發送流程一樣,僅互通的消息格式不能選擇。
3 應用分析
本文采用聯合作戰方案互通技術框架,構建了聯合作戰方案互通的驗證系統,分別針對海、空、潛、陸和信息戰五個方面典型方案的互通一致性進行試驗。
3.1 互通方案的設計
筆者通過分析五個方面的能力特點,采用互通軟件一致性描述規則,設計典型的聯合作戰方案要素。具體如表2所示。
3.2 互通環境搭建
試驗分別部署兩套互通軟件,采用以太網進行消息互通,并提供平臺、時間、導航等通用信息仿真。具體架構如圖11所示。
圖11 方案互通驗證環境示意圖
3.3 效果分析
在作戰方案要素的一致性描述基礎上,本文分別采用分專業、分層級、分模式三種方式進行作戰方案的互通測試,通過比對兩個平臺互通的方案信息,從方案要素信息的完備性、連貫性、一致性和互操作性方面進行判定,聯合作戰方案互通軟件的技術框架有效實現了方案互通一致性。
4 結束語
本文提出了一種聯合作戰方案互通一致性的技術框架,以聯合作戰方案要素的一致性描述為基礎,采用分專業、分層級、分模式的方案互通設計,充分分析和梳理出方案互通軟件的功能和流程,系統性解決了聯合作戰方案互通不一致的問題,可有效提升編隊協同指揮能力。
