基于DoDAF的大型艦艇編隊防空反導系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結構

戎 光，劉新發(fā)，夏惠誠

（1.海軍大連艦艇學院，大連116018；2.解放軍92143部隊，三亞572021）

0 引 言

大型艦艇編隊在任務海區(qū)執(zhí)行各種任務時，面臨的空中威脅最大，可能遭到敵飛機、導彈的空中襲擊，而且這種威脅是全時空的，貫穿于編隊作戰(zhàn)行動的始終，從而導致編隊的生存面臨嚴峻的考驗。為了更好地應對空中威脅，提高編隊對空作戰(zhàn)的能力，既要提高武器裝備性能、作戰(zhàn)人員的素質(zhì)，也要優(yōu)化編隊內(nèi)部防空反導系統(tǒng)的體系結構。體系結構設計近年來廣受各國重視，得到了迅速發(fā)展和廣泛的應用，美國國防部體系結構框架（DoDAF）是體系結構設計的典型代表，它經(jīng)過多年發(fā)展，代表了體系結構框架的發(fā)展方向[1]。本文基于DoDAF，構建外軍某大型編隊防空反導系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結構，對編隊防空反導作戰(zhàn)需求進行了描述，從本質(zhì)上刻畫了大型編隊防空反導作戰(zhàn)的活動過程，推動了編隊防空反導系統(tǒng)頂層設計。

1 DoDAF體系結構框架簡述

DoDAF始于1996年。它在14年的時間里，共執(zhí)行了5個版本。1996年6月，為了在分散的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術、戰(zhàn)役框架之間提供無縫的信息流通以及互操作能力，美軍公布了C4ISR體系結構框架1.0版，規(guī)定其為一切軍事信息系統(tǒng)集成的框架。1997年12月，美軍以C4ISR 1.0為基礎，發(fā)布了C4ISR 2.0版本，并于2000年3月將該體系結構框架擴大到整個國防部領域，該框架在事實上成為國防部體系結構框架。2003年8月，美軍發(fā)布了國防部體系結構框架DoDAF 1.0版，用于軍方指控系統(tǒng)和企業(yè)運作過程的體系結構設計[2]。2007年4月，美軍發(fā)布了DoDAF 1.5版，作為指導所有軍事工程項目研發(fā)的系統(tǒng)工程方法論。DoDAF 1.5版分成3卷：體系結構框架概念、結構描述的開發(fā)、結構數(shù)據(jù)的管理。其目標是使開發(fā)出的系統(tǒng)能夠綜合集成，并且可以互操作，效費比高[3]。2009年8月，美軍發(fā)布了DoDAF 2.0版，該版本提供了關于網(wǎng)絡中心的體系結構信息，側(cè)重點從以產(chǎn)品為中心轉(zhuǎn)移到以數(shù)據(jù)為中心，該版本代表了體系結構設計的最新研究成果[4]。

2 作戰(zhàn)體系結構設計思路

2.1 作戰(zhàn)體系結構產(chǎn)品

DoDAF體系結構框架主要由全景視圖、作戰(zhàn)視圖、系統(tǒng)視圖和技術標準視圖組成。本文從作戰(zhàn)的角度，對大型艦艇編隊防空反導體系結構進行了構建。設計作戰(zhàn)體系結構是為了確定作戰(zhàn)使命、描述一般作戰(zhàn)過程、作戰(zhàn)節(jié)點之間的信息交換關系、作戰(zhàn)規(guī)則和作戰(zhàn)事件跟蹤等。

根據(jù)設計的需要，本文構建的作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品包括：OV－1（高級作戰(zhàn)概念圖）、OV－2（作戰(zhàn)節(jié)點連接描述）、OV－3（作戰(zhàn)信息交換矩陣）、OV－4（組織關系圖），OV－5（作戰(zhàn)活動模型）、OV－6b（作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型）、OV－6c（作戰(zhàn)事件跟蹤描述）。

2.2 作戰(zhàn)體系結構設計步驟

根據(jù)外軍某大型編隊防空反導作戰(zhàn)的內(nèi)在聯(lián)系，對作戰(zhàn)體系結構的設計將按照一般情況遵循一定的開發(fā)順序[5]，本文的開發(fā)順序為：首先，明確作戰(zhàn)概念，確定作戰(zhàn)節(jié)點之間的指揮關系。OV－1是作戰(zhàn)概念的概要圖形描述；OV－4描述作戰(zhàn)節(jié)點間的上下級指揮關系。其次，描述作戰(zhàn)過程，OV－5描述整個作戰(zhàn)流程；OV－6b描述作戰(zhàn)過程中作戰(zhàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關系。再次，描述作戰(zhàn)事件的跟蹤情況，OV－6c描述各作戰(zhàn)節(jié)點之間的行為邏輯和信息交互關系。最后，描述作戰(zhàn)節(jié)點之間的信息交換關系，OV－2和OV－3分別以圖形化的方式和以矩陣形式描述節(jié)點間信息交換關系。開發(fā)順序如圖1所示。

圖1 作戰(zhàn)體系結構設計流程圖

3 編隊防空反導系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結構設計

艦艇編隊的防空戰(zhàn)，是在海洋環(huán)境中為奪取制空權而采取的一種防御性作戰(zhàn)行動，目的在于防止敵方飛機及各種反艦導彈突破編隊的防御而毀傷編隊中的艦艇。編隊防空戰(zhàn)的原則是多層防御、早期預警、協(xié)調(diào)一致。編隊防空區(qū)域劃分為預警區(qū)與作戰(zhàn)區(qū)兩部分。預警區(qū)包括空襲征候區(qū)與探測跟蹤區(qū)，作戰(zhàn)區(qū)包括戰(zhàn)斗機交戰(zhàn)區(qū)、導彈攔截區(qū)和交叉區(qū)。編隊的對空防御包括對飛機的防御和對反艦導彈的防御。對飛機的防御一般是指對遠距離攜帶空艦導彈的飛機的防御。編隊由艦載預警飛機、艦載戰(zhàn)斗機、艦載防空導彈、火炮和電子干擾等組成遠、中、近多層的作戰(zhàn)截擊幕。當敵方導彈和飛機進入攔截區(qū)后，編隊依次使用艦載機、遠程和中程艦空導彈實施攔截，之后進行近程攔截和末端防御。對空中目標的打擊和攔截，航空兵和水面艦艇應以區(qū)域進行協(xié)同。

3.1 高級作戰(zhàn)概念圖

OV－1是對外軍某大型編隊防空反導作戰(zhàn)的一種高層次的圖形描述，它描述了己方的編隊協(xié)同配合以及與敵方的交戰(zhàn)過程等，便于決策者的交流。根據(jù)編隊防空反導作戰(zhàn)的一般形式，確定的作戰(zhàn)節(jié)點包括編隊指揮艦、直接警戒艦、中程對空警戒艦、遠程對空警戒艦、預警飛機、艦載戰(zhàn)斗機和敵方飛機，如圖2所示。

圖2 高級作戰(zhàn)概念圖OV－1

3.2 作戰(zhàn)節(jié)點連接描述

作戰(zhàn)節(jié)點連接描述是以圖形的方式描述了作戰(zhàn)節(jié)點、作戰(zhàn)節(jié)點間的需求線的一個產(chǎn)品。作戰(zhàn)節(jié)點連接圖包括作戰(zhàn)節(jié)點、節(jié)點之間的需求線、連通性，目的是描繪在編隊防空反導作戰(zhàn)中重要的作戰(zhàn)節(jié)點到其它節(jié)點間需要交換的信息，如圖3所示。

圖3 作戰(zhàn)節(jié)點連接描述OV－2

3.3 作戰(zhàn)信息交換矩陣

作戰(zhàn)信息交換矩陣以表格形式描述信息交換的信息要素及其相關屬性，并將產(chǎn)生信息的作戰(zhàn)節(jié)點、消耗信息的作戰(zhàn)節(jié)點通過作戰(zhàn)活動以需求線的形式關聯(lián)起來，見表1。

表1 作戰(zhàn)信息交換關系矩陣

3.4 組織關系圖

如圖4，組織關系圖描述了外軍某大型編隊防空反導作戰(zhàn)過程中各作戰(zhàn)節(jié)點之間的指揮關系。

圖4 組織關系圖OV－4

3.5 作戰(zhàn)活動模型

作戰(zhàn)活動模型描述了外軍某大型編隊防空反導作戰(zhàn)中的作戰(zhàn)流程，包含了作戰(zhàn)過程中的主要作戰(zhàn)活動，如圖5所示。

3.6 作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換描述

作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換描述是用圖形的方法描述各種不同的作戰(zhàn)事件中作戰(zhàn)狀態(tài)是如何變化的，可以把作戰(zhàn)活動的順序清楚地描述出來，如圖6所示。

圖5 作戰(zhàn)活動模型OV－5

3.7 作戰(zhàn)事件跟蹤描述

作戰(zhàn)事件蹤跡描述定義了外軍某大型編隊防空反導作戰(zhàn)中，各作戰(zhàn)節(jié)點的信息動態(tài)交互的時序邏輯，提供作戰(zhàn)節(jié)點之間信息交換的時間順序的檢查，如圖7所示。

圖6 作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型OV－6b

3.8 作戰(zhàn)體系結構模型驗證

根據(jù)對外軍某大型編隊防空反導作戰(zhàn)體系結構設計所形成的模型，生成其體系結構的可執(zhí)行模型，將可執(zhí)行模型的仿真運行結果與動態(tài)模型進行比較，對該作戰(zhàn)體系結構進行邏輯和行為驗證。采用Petri網(wǎng)方式對外軍某大型編隊防空反導系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結構進行驅(qū)動，驗證其動態(tài)行為邏輯。結果表明，該邏輯與預期一致，符合系統(tǒng)的設計需求。

圖7 作戰(zhàn)事件跟蹤描述OV－6c

4 結束語

通過基于DoDAF對外軍某大型編隊防空反導系統(tǒng)作戰(zhàn)體系的構建，建立模型直觀且易于理解，對推動編隊防空反導系統(tǒng)頂層設計有著重要作用。

[1]左毅.美國國防部體系結構框架[M].北京：中國電子科技集團公司電子科學研究院，2008.

[2]DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version 1.0[R].Washington DC：Department of Defense，2004.

[3]DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version 1.5[R].Washington DC：Department ofDefense，2007.

[4]DoD Architecture Framework Working Group.DoD Architecture Framework Version 2.0[R].Washington DC：Department ofDefense，2009.

[5]張少兵，郭忠偉，錢曉進.基于DoDAF的防空兵指揮信息系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結構[J].兵工自動化，2011（3）：18－20.