基于OODA環的天基信息支援防空反導作戰建模

吳忠望，張漢峰，姚宏林

(1.裝備學院，北京 101416;2.防空兵學院，鄭州 450052)

目前有眾多文獻針對加快轉變作戰生成模式進行了深入的研究，得出了有意義的結論，這些理論成果對于我軍目前提升軍隊基于信息系統的體系作戰能力具有重要的指導意義。但同時還應看到，一些研究成果還存在一定的爭論，研究的內容還有待進一步深入。新形勢下戰斗力新的內涵與構成要素對戰斗力生成所起到的決定性作用該如何體現。將戰斗力分解為構成要素，目前學界有諸多不同的劃分方法，總結起來，主要有2種:一種是用數學分析的方法，另一種是用哲學的方法。第1種劃分方法以美國陸軍軍官瓦斯·德·采格為代表，在闡述具體戰斗力的概念時采納采格的理點將戰斗力劃分為4個要素:機動力、火力、防護力和指揮力［1］。第2種劃分方法主要是將軍隊戰斗力劃分為人、武器裝備以及人與武器裝備結合方式等3個基本要素。盡管數學分析的方法將作戰能力劃分為若干“子能力”，最大的優勢是可以對戰斗力這個模糊概念進行精確分析，但在信息化條件下也很難將信息力這個戰斗力生成的重要因素描述清楚。而哲學上的抽象更是易于理解而疏于操作，缺乏一個客觀的能夠得到認可的標準。如何將二者有效的結合起來，既能用數學的方法進行分析，同時研究信息力這個新質要素在戰斗力生成過程中的作用是一個十分復雜的問題。

天基信息支援的防空反導戰斗力生成依然存在上述問題，即如何更好的從量化的角度研究防空反導戰斗力問題。戰斗力的最終體現就是作戰能力，下面將在研究天基信息支援防空反導作戰過程進行分析，建立基于OODA環的防空反導模型，并分析天基信息的支援作用以及各因素的影響結果。

1 天基信息支援防空反導作戰分析

天基信息支援下的防空反導作戰過程中，接收到天基信息進行作戰行動可以分為:首先是通過預警衛星獲得來襲導彈的早期預警信息，己方反導系統根據探測的信息進行空中攔截。二是導航定位衛星獲取己方的導彈的導航信息，提高反導系統攻擊精度。在這2個作戰行動中，還會有測繪衛星和氣象衛星提供采取作戰行動時的天候因素以及地理位置信息等，以上各種天基信息通過通信中繼衛星實時傳遞給地面指揮控制中心。由此可見，防空反導作戰單元除了各類打擊平臺如地面防空武器、攔截平臺、作戰支援平臺、空空導彈、空地導彈以及由預警機等組成的空基信息支援平臺以外，各種衛星組成的天基信息支援平臺在防空反導的作戰過程中起到了至關重要的作用［2］。天基信息支援防空反導的作戰如圖1所示。

圖1 天基信息支援防空反導作戰示意圖

天基信息支援防空反導作戰模型中，天基信息系統只考慮了5種軍事衛星:偵察衛星Zx、預警衛星Yx、通信衛星Tx、導航衛星Dx和氣象衛星Qx。將平臺預警系統簡單的概括為3個實體單位:空基預警系統Kj、陸基預警系統Dj和?；A警系統Oj。天基信息系統和平臺預警系統的主要功能是對戰場空間進行情報收集，包括己方作戰實體和敵方作戰目標信息，為指揮控制中心提供判斷決策支持;同時，在作戰實體實施作戰過程中為其提供有效的信息支持。在防空反導作戰過程中，火力打擊單元主要考慮地空導彈系統、艦空導彈系統、反導導彈系統、新型近程防空導彈系統、防空導彈超視距攔截作戰系統、潛射防空導彈武器系統、彈炮結合系統和高炮武器系統。

2 基于OODA環的天基信息支援防空反導作戰模型

2.1 OODA 環

作戰的目的就是有效的發揮己方作戰力量，同時較好的抑制敵方作戰力量的發揮，雙方根據作戰的時間、空間，通過諸多偵察探測手段獲得敵方作戰實力、戰場態勢等，根據已獲得的信息，做出判斷，形成進一步的決策，進而指揮作戰部隊行動。作戰過程就是這種觀察—判斷—決策—行動的循環往復。美軍將其稱之為OODA環(OBSERVE—ORIENT—DECIDE—ACT)。

圖2 OODA環示意圖

利用OODA環分析作戰過程的文獻很多，文獻［3-4］中著重分析了網絡中心戰的OODA環評估模型，根據OODA環以及信息反應時間評估網絡戰的能力評估問題。文獻［5-7］中參考OODA環建立了傳感器—決策器—影響器—目標的SDIT作戰環，將戰場描述成一個由傳感器、決策器、影響器、作戰目標4類節點組成的有向網絡圖，定義了網絡模型的若干特征參數，以此用來評估作戰效果。

2.2 基于OODA環的作戰建模

依據OODA環，對敵防空反導作戰階段主要可以劃分為情報偵察預警、情報分析與處理、形成打擊決策、反導攔截發射、打擊效果分析(新一輪的作戰環開始)。為了突出天基信息支援在情報偵察預警中的影響，將天基信息預警和平臺預警系統區分開作為2個階段進行分析:通過偵察、預警衛星等天基信息系統對來襲導彈進行偵察預警，并向各平臺預警系統發出初步預警信息，向各平臺預警系統指示目標的發射點、落點和關機點以及目標位置信息，同時繼續跟蹤來襲導彈目標;通過陸基/?；?空基等各平臺預警系統的各觀測雷達捕獲、跟蹤目標，并向各指控中心指示更為精確的目標信息。情報信息的融合與處理計算階段，主要是為獲得最為真實可靠的抗擊信息，通過信息融合和處理，形成反擊決策?；鹆Υ驌糁T元依據指控中心的計算結果，對攔截導彈進行裝訂和發射，對來襲目標進行攔截打擊。天基信息系統和各平臺預警系統對攔截效果進行偵察和預警，向指控中心報告攔截效果，這是防空反導作戰的結束，也是新一輪打擊的開始。

依據上述分析，建立基于OODA環的天基信息支援防空反導戰斗力模型如圖 3 所示。圖中 Δτ1、Δτ2、Δτ3、Δτ4分別表示各階段消耗的時間。防空反導作戰最關鍵的是獲得足夠多的預警時間，以使火力攔截系統可以對來襲導彈進行有效的打擊，因此，天基信息支援防空反導的戰斗力就體現在上述環路比對手的操作周期要快，這種環路速度越快就越容易獲得作戰優勢，進而其戰斗力就會越強。

圖3 基于OODA環的天基信息支援防空反導作戰模型

3 基于OODA環作戰建模分析

3.1 防空反導作戰環路速度分析

建立的防空反導作戰環的每個階段都有相應的消耗時間，如圖3所示。

首先是偵察預警階段各天基系統和平臺預警系統的行動速度ξ1，它反映的是各天基系統和平臺預警系統在得到指令和獲得預警信息過程中物理作戰平臺展開所耗費的時間，顯然，如果各系統時刻處于備戰狀態，那么這個速度是非?？斓?，其消耗的時間也就非常少。同樣可以定義“指揮控制”階段各平臺武器的行動速度ξ2以及“火力攔截”階段各反導系統的行動速度ξ3。顯然，參戰系統的不同的行動速度對天基信息支援的反導作戰影響可以用上述幾個參數來表示。

在定義上述描述物理域指標的參數后，還要定義信息域和認知域反映實效性的參數。來襲導彈目標被偵察預警衛星以及各平臺預警系統獲取后，在整個作戰環路網絡中信息交互存在一個典型的速度，定義為σi。一般情況下，預警信息到達指揮所后至反導指令的下達存在一個時間間隔，反映到決策制定速度來講，存在一個典型的指揮決策制定速度，定義為σc。σi主要受信息技術應用和網絡拓撲結構的支配，具體地講，偵察預警衛星快速的獲得來襲導彈目標信息、作戰網絡拓撲結構良好，信息交互速度就快。σc依賴于指揮控制中心的結構、作戰軍事理論理解、指揮專業的訓練程度等，是部隊決策制定速度的上限。

依據上述的分析，利用文獻［3，4］中給出的方法可以得到天基信息支援防空反導網絡環路的速度為

3.2 建模結果分析

對式(1)分2種情況進行仿真。通過上述分析，天基信息支援系統的行動速度在2個過程得以體現:“觀察”階段的天基信息系統和平臺預警系統對來襲目標的信息獲取速度η1和作戰行動結束后重新調整各預警系統對來襲目標的再觀測速度η3。保持η2不變，固定λc，仿真天基信息支援防空反導作戰環路網絡速度與網絡的典型速度λt的關系如圖4所示。防空反導作戰中，指揮中心快速形成打擊決策對來襲目標的有效攔截也是非常重要的。保持其他條件不變，仿真網絡速度與決策制定速度λc、λt的關系如圖5所示。

圖4中紅色星劃線為天基信息支援系統和各平臺系統行動速度較低時(η1= η3=0.25λc，η2= λc)，作戰環路速度隨決策制定速度和網絡速度的變化曲線;紫色圈劃線為天基信息支援系統和各平臺系統為中等行動速度時(η1=η2=η3=λc)，作戰環路速度隨決策制定速度和網絡速度的變化曲線;藍色框點線為天基信息支援系統和各平臺系統行動速度較高時(η1=η3=3λc，η2=λc)，作戰環路速度隨決策制定速度和網絡速度的變化曲線。

圖4 天基信息支援防空反導網絡速度與網絡的典型速度的關系

圖5 網絡速度與決策制定速度λc、λt的關系

可以看出，參與作戰的偵察預警系統保持較高的速度時，防空反導網絡的速度提高非常明顯，作戰優勢也因此大大增加，這由圖4中不同的變化曲線可以看出。同時，由圖5可知，基于OODA環的網絡典型速度與決策制定速度對作戰能力的提升也是很明顯的。

由圖4還可以看出，天基信息支援防空反導的作戰環路速度達到某一定值時，作戰速度變化要緩慢的多，變化趨勢變緩。這種現象可以用復雜網絡的研究方法來分析:如果每個作戰實體都與其他實體充分連接，即該作戰網絡是一個全連通網絡，很顯然這種網絡具有最優的網絡延伸性和信息傳輸路徑，但這不僅帶來了作戰力量投入的極度增加，在真實天基信息支援防空反導作戰中，其作戰成本將大大提高;而且更為重要的是每個節點都會將本身產生的信息傳遞給鄰近節點，由信息產生的知識將會很少，即信息散布的速度比知識的產生和吸收的速度還要快，信息的優勢基本不存在，這可以由網絡復雜性的計算公式可知［3-4］。這也就是說，如果當整個作戰網絡成型后，僅僅通過改變作戰節點間的信息技術來提高作戰能力是很難的，需要從參與作戰各實體如何在保證自身行動速度提高的基礎上，同時構建一個網絡延伸性和網絡連通性都較為優越的作戰環路網絡入手，深入研究。

4 結束語

本文建立了基于OODA環的天基信息支援的防空反導作戰模型，將天基信息支援防空反導作戰與作戰網絡復雜性、信息力等結合起來，這可以提供一種從復雜網絡研究到作戰的定量分析模型。盡管在文中還沒有將指揮謀劃的訓練、能力、理論等的影響更為深入的分析，但定義的決策制定速度可以體現指控中心對作戰環路的影響定量分析。當然，真實的天基信息支援防空反導OODA環作戰模型要比這個復雜的多，網絡規模也要大許多。文中只是對相應的情況進行了分析，深入分析天基信息支援的防空反導作戰網絡的演化，利用復雜網絡的信息流等參數評估其作戰能力還有很多工作要做，也是作者下一步的主要努力方向。

［1］杜普伊.國際軍事與防務百科全書［M］.北京：解放軍出版社，1998：561.

［2］周延延，黃樹彩，韋剛.天基信息支持高低兩層反導作戰效能分析［J］.火力與指揮控制，2011，36(1)：60-63.

［3］Michael F.Ling，Terry Moon，Ed Kruzins.Proposed Network Centric Warfare Metrics：From Connectivity to the OODA Cycle［J］.MORS Journal，2005，10(1)：24-26.

［4］李照順，陳春，宋祥斌.構建網絡中心戰的網絡評估模型［J］.指揮與控制仿真，2008，30(1)：1-5.

［5］Jeffrey R.Cares.An Information Age Combat Model［C］//the 9th ICCRTS.［S.l.］：［s.n.］，2004.

［6］王斌，譚東風，凌云翔.基于復雜網絡的作戰描述模型研究［J］.指揮控制與仿真，2007，29(4)：12-16.

［7］狄鵬，黎放，胡斌.復雜作戰網絡建模及模型特征［J］.海軍工程大學學報，2010，22(6)：107-112.

［8］俞杰，王偉，張國寧.基于復雜網絡的聯合作戰指揮體系研究［J］.火力與指揮控制，2011，36(2)：5-10.

［9］王再奎.基于復雜網絡理論的指揮信息網絡拓撲模型研究［J］.指揮控制與仿真，2011，33(2)：8-11.

［10］張強，雷虎民.復雜網絡理論的防空反導系統網絡特征［J］.火力與指揮控制，2011，36(10)：41-44.