基于DODAF-OODA的天基信息支援作戰(zhàn)視圖研究

劉翔宇，姜海洋，趙洪利，楊海濤

(航天工程大學(xué)， 北京 101416)

天基信息支援力量是未來信息化戰(zhàn)爭中的重要作戰(zhàn)支援力量，與火力支援、兵力支援、戰(zhàn)略投送等一并構(gòu)成作戰(zhàn)支援。研究探索天基信息支援的本質(zhì)、作用機(jī)理和作戰(zhàn)運(yùn)用，既是奪取未來戰(zhàn)場主動(dòng)權(quán)的必然要求，也是加快轉(zhuǎn)變戰(zhàn)斗力生成模式的必由之路[1]。

天基信息支援力量是實(shí)施空中精確打擊的主要信息來源。優(yōu)化天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，可以有效提高作戰(zhàn)能力。當(dāng)前，美國國防部體系結(jié)構(gòu)框架(DODAF)是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的典型代表[2]，OODA作戰(zhàn)環(huán)可以清晰地描述作戰(zhàn)過程[3-4]，本文以其為基礎(chǔ)構(gòu)建天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，從本質(zhì)上刻畫空中精確打擊作戰(zhàn)的活動(dòng)過程，有助于推動(dòng)天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系的頂層設(shè)計(jì)。

1 作戰(zhàn)體系設(shè)計(jì)

1.1 DODAF體系結(jié)構(gòu)視圖

DODAF是美國國防部開發(fā)的超越組織、國界限制的系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)范，它不僅定義了多個(gè)表示、描述體系結(jié)構(gòu)的方法，還為體系/復(fù)雜系統(tǒng)的了解、對比、集成與互操作提供了共同的架構(gòu)基礎(chǔ)，即開發(fā)和表達(dá)架構(gòu)描述的規(guī)則和指南。DODAF的前身是美軍C4ISR體系結(jié)構(gòu)框架，當(dāng)前最新版本是2009年8月頒發(fā)的DODAF 2.0。

圖1中的作戰(zhàn)視圖以任務(wù)或作戰(zhàn)過程等為基礎(chǔ)，核心是描述任務(wù)、行動(dòng)、作戰(zhàn)要素和完成/支援作戰(zhàn)所需信息流，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 OODA作戰(zhàn)環(huán)

目前，體系作戰(zhàn)行動(dòng)的典型模型是美軍John R.Boyd上校1987年提出的OODA環(huán)，它以指揮控制為核心，較為清晰地描述了作戰(zhàn)行動(dòng)的全過程，如圖2所示。

圖1 DODAF體系結(jié)構(gòu)視圖

雖然各國軍隊(duì)的體系編制與美軍存在差別，但這種差別體現(xiàn)在組織關(guān)系與組織架構(gòu)的稱謂上，就作戰(zhàn)行動(dòng)本身而言，都可以抽象為一個(gè)OODA環(huán)過程。故可以利用OODA作戰(zhàn)環(huán)與DODAF作戰(zhàn)視圖進(jìn)行結(jié)合，刻畫出我軍天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)行動(dòng)的全過程[5]。

1.3 天基信息支援空中精確打擊紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)單元構(gòu)成

在天基信息支援下的空中精確打擊作戰(zhàn)中，紅方與藍(lán)方涉及多種作戰(zhàn)單元，為了凸顯天基信息支援行動(dòng)對紅方的作用，本文沒有過多考慮藍(lán)方的天基信息支援行動(dòng)。紅方的作戰(zhàn)單元主要包括各類空中打擊平臺、作戰(zhàn)支援平臺、空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、空艦導(dǎo)彈；由預(yù)警機(jī)等組成的空中信息支援平臺，以及各種衛(wèi)星(測繪衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、通信中繼衛(wèi)星)組成的天基信息支援平臺和地面指控中心；藍(lán)方主要作戰(zhàn)單元包括地面防空武器、攔截平臺(主要是殲擊機(jī))、海上平臺、空空武器、信息保障裝備和地面指控中心，雙方主要作戰(zhàn)單元構(gòu)成如圖3所示。

圖2 OODA作戰(zhàn)環(huán)

圖3 天基信息支援空中精確打擊紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)單元

1.4 天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

DODAF的體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品分別從系統(tǒng)視圖、作戰(zhàn)視圖和技術(shù)視圖描述體系結(jié)構(gòu)[6-11]。根據(jù)作戰(zhàn)需要，文中采用作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品的方式進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)過程進(jìn)行建模，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，主要選取DODAF作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品中的OV-1、OV-2、OV-3、OV-4、OV-5a、 OV-5b、 OV-6b、 OV-6c。其他產(chǎn)品暫不考慮。作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的是確認(rèn)使命任務(wù)，描述作戰(zhàn)過程、節(jié)點(diǎn)信息交換關(guān)系、作戰(zhàn)規(guī)則、事件跟蹤等。天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)順序如下：

步驟1：明確作戰(zhàn)概念，確定節(jié)點(diǎn)間的指揮關(guān)系，即OV-1和OV-4。OV-1以概要圖的形式描述作戰(zhàn)任務(wù)、節(jié)點(diǎn)等，OV-4描述系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)間的隸屬關(guān)系，指揮層級。

步驟2：描述作戰(zhàn)過程，即OV-5a、OV-5b和OV-6b。根據(jù)作戰(zhàn)階段和節(jié)點(diǎn)功能，融合OODA作戰(zhàn)環(huán)，OV-5a、OV-5b描述作戰(zhàn)部門與天基信息支援部門在OODA作戰(zhàn)環(huán)各階段的相關(guān)活動(dòng)、相互關(guān)系以及活動(dòng)時(shí)序，OV-6b描述整個(gè)OODA作戰(zhàn)環(huán)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系。

步驟3：描述作戰(zhàn)事件和規(guī)則，即OV-6a和OV-6c。OV-6a描述作戰(zhàn)規(guī)則，OV-6c描述各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)間交互關(guān)系、行為邏輯。

步驟4：描述作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的信息交互關(guān)系，即OV-2和OV-3，它們分別以圖形、矩陣描述該關(guān)系。在通過上述步驟構(gòu)建完相關(guān)的視圖后，就可依據(jù)邏輯關(guān)系建立完善的天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)模型。

2 天基信息支援空中精確打擊DODAF-OODA作戰(zhàn)視圖

2.1 高級作戰(zhàn)概念圖

OV-1是對天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)的高層次的圖形描述，其特點(diǎn)是更加立體、直觀，便于戰(zhàn)略決策者理解交流。通過形式化的方式來對交戰(zhàn)雙方的情況進(jìn)行描述，包括關(guān)鍵作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、作戰(zhàn)單元，對戰(zhàn)場環(huán)境、作戰(zhàn)活動(dòng)、作戰(zhàn)方式、重要作戰(zhàn)能力進(jìn)行描述，通過分析天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)過程，結(jié)合OODA作戰(zhàn)環(huán)，進(jìn)行作戰(zhàn)想定，得到如圖4所示的高級作戰(zhàn)概念圖。

圖4 OV-1 高級作戰(zhàn)概念圖

2.2 組織關(guān)系圖

OV-4描述的是天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)過程中節(jié)點(diǎn)間的指控關(guān)系，如圖5所示:在戰(zhàn)略層次，由高級指揮中心進(jìn)行戰(zhàn)略決策，傳達(dá)作戰(zhàn)任務(wù)。各指揮機(jī)構(gòu)包括中級指揮中心、空中作戰(zhàn)指揮中心、空中編隊(duì)等依據(jù)高級指揮中心下發(fā)的作戰(zhàn)任務(wù)與自身的實(shí)際情況，制定作戰(zhàn)方案，實(shí)施作戰(zhàn)計(jì)劃。

中級指揮中心還負(fù)責(zé)分析作戰(zhàn)任務(wù)的天基信息支援需求，統(tǒng)一歸納總結(jié)后，提交于天基信息支援機(jī)構(gòu)。天基信息支援機(jī)構(gòu)主要包括偵察衛(wèi)星裝備、預(yù)警衛(wèi)星(態(tài)勢感知)裝備、通信衛(wèi)星裝備、測繪、氣象衛(wèi)星裝備、導(dǎo)航衛(wèi)星裝備、地面接收站、專業(yè)處理中心、綜合處理中心等。其中，偵察衛(wèi)星又包括電子偵察衛(wèi)星、光學(xué)成像衛(wèi)星，主要負(fù)責(zé)對敵方電子裝備的電磁頻譜信息、圖像信息進(jìn)行偵察收集；測繪衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星主要對目標(biāo)區(qū)域的地理地形、氣象信息進(jìn)行收集；專業(yè)處理中心與綜合處理中心主要對衛(wèi)星裝備所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加工整合，形成情報(bào)產(chǎn)品。天基信息支援部門依據(jù)戰(zhàn)區(qū)的具體要求，合理利用天基信息支援裝備，優(yōu)化支援流程，以最快的時(shí)間滿足戰(zhàn)區(qū)所提出的支援需求。作戰(zhàn)機(jī)構(gòu)即空中平臺，主要包括轟炸機(jī)、殲擊機(jī)、強(qiáng)擊機(jī)等。他們均可以在天基信息支援的情況下對目標(biāo)發(fā)射空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、空艦導(dǎo)彈[12-14]。

圖5 OV-4 組織關(guān)系

2.3 作戰(zhàn)行動(dòng)分解樹

依據(jù)1.2節(jié)對天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)OODA環(huán)的描述，建立作戰(zhàn)活動(dòng)分解樹如圖6所示。

O觀察階段：作戰(zhàn)部門首先依據(jù)受領(lǐng)的作戰(zhàn)任務(wù)，提出天基信息支援需求，在同一階段，天基信息支援機(jī)構(gòu)受領(lǐng)需求任務(wù)后，迅速統(tǒng)籌資源，對天基信息支援裝備(偵察衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、測繪衛(wèi)星)進(jìn)行合理調(diào)配，通過地面站上注衛(wèi)星指令，遙控偵察衛(wèi)星、測繪、氣象衛(wèi)星等在指定作戰(zhàn)區(qū)域上空開機(jī)，執(zhí)行偵察任務(wù)，獲取戰(zhàn)場信息(包括作戰(zhàn)區(qū)域重要目標(biāo)的精確位置、裝備類型與數(shù)量、地形信息、氣候信息、艦船目標(biāo)位置等)。

O判斷階段： 在判斷階段，偵察衛(wèi)星、測繪、氣象衛(wèi)星將數(shù)據(jù)一部分直接分發(fā)給地面站，一部分通過通信中繼衛(wèi)星分發(fā)給地面站，地面站將數(shù)據(jù)分發(fā)給專業(yè)處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分類篩選，而后分發(fā)給綜合處理中心，綜合處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、關(guān)聯(lián)、融合，生成包含作戰(zhàn)態(tài)勢與初步態(tài)勢判斷的情報(bào)產(chǎn)品，通過天基信息共享服務(wù)網(wǎng)絡(luò)快速分發(fā)至指揮中心/空中編隊(duì)。指揮中心/空中編隊(duì)等作戰(zhàn)機(jī)構(gòu)獲得情報(bào)產(chǎn)品后，對當(dāng)前敵我態(tài)勢進(jìn)行綜合分析判斷。

D決策階段：在決策階段，指揮中心/空中編隊(duì)根據(jù)所獲得的情報(bào)產(chǎn)品、定下作戰(zhàn)決心，制定作戰(zhàn)方案、下達(dá)作戰(zhàn)命令，形成目標(biāo)打擊指示信息，通過通信/中繼衛(wèi)星、數(shù)據(jù)鏈分發(fā)至給參戰(zhàn)空中作戰(zhàn)平臺。

A行動(dòng)階段：接到作戰(zhàn)命令后，空中平臺開始作戰(zhàn)行動(dòng)。主要包括到達(dá)制定空域、防區(qū)外精確打擊目標(biāo)、空戰(zhàn)突防、近距離突擊目標(biāo)、返航等作戰(zhàn)行動(dòng)。在作戰(zhàn)行動(dòng)過程中，天基信息支援機(jī)構(gòu)也實(shí)時(shí)提供支援，主要包括通信衛(wèi)星保持各平臺間協(xié)同通信，導(dǎo)航衛(wèi)星對作戰(zhàn)平臺飛行指引與導(dǎo)彈精確制導(dǎo)，偵察衛(wèi)星、測繪、氣象衛(wèi)星為空中精確打擊前提供打擊情報(bào)和為打擊后的效果評估提供判斷依據(jù)。

圖6 OV-5a 作戰(zhàn)行動(dòng)分解樹

隨著衛(wèi)星通信裝備、星上處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)處理中心的衛(wèi)星偵察情報(bào)信息可以直接通過通信衛(wèi)星分發(fā)至空中編隊(duì)；星上處理生成的衛(wèi)星偵察情報(bào)信息可以廣播分發(fā)至指揮中心/空中編隊(duì)，這些情況本文不進(jìn)行深入探討。

2.4 作戰(zhàn)行動(dòng)模型、作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型和作戰(zhàn)事件追蹤模型

在天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)中，各作戰(zhàn)行動(dòng)、支援行動(dòng)之間存在時(shí)序、并發(fā)、同步等多種關(guān)系。如圖7所示：通信衛(wèi)星的通信支援行動(dòng)與其他戰(zhàn)斗行動(dòng)都存在并發(fā)關(guān)系，一直伴隨著行動(dòng)結(jié)束，這說明負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)傳輸情報(bào)和作戰(zhàn)指令的通信衛(wèi)星作用于每個(gè)戰(zhàn)斗行動(dòng)；導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航支援活動(dòng)與各戰(zhàn)斗行動(dòng)之間也存在并發(fā)關(guān)系，說明導(dǎo)航衛(wèi)星為各作戰(zhàn)單元(包括飛機(jī)和導(dǎo)彈)提供導(dǎo)航和制導(dǎo)信息；氣象衛(wèi)星所探測到的氣象情況與云層分布情況決定是否有必要出動(dòng)偵察機(jī)進(jìn)行偵察；防區(qū)外精確打擊目標(biāo)和空戰(zhàn)奪取制空權(quán)是近距離突擊目標(biāo)的條件，也就是說，只有在防區(qū)外精確打擊導(dǎo)彈陣地、機(jī)場，為近距離突擊開辟空中通道，并且在空戰(zhàn)中取得勝利，奪取制空權(quán)時(shí)，我方飛機(jī)才能順利進(jìn)行近距離突擊目標(biāo)的戰(zhàn)斗。在相關(guān)作戰(zhàn)行動(dòng)結(jié)束后，還要對打擊效果進(jìn)行評估 ，以決定是否再進(jìn)行下一輪打擊。

圖7 OV-5b 作戰(zhàn)行動(dòng)模型

為清晰地描述天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)過程中的活動(dòng)順序，OV-6b用圖形描述作戰(zhàn)事件中的狀態(tài)變化，如圖8所示。

OV-6c描述了天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)中重要節(jié)點(diǎn)間的信息動(dòng)態(tài)交互時(shí)序，并提供時(shí)序檢查，如圖9所示。

2.5 作戰(zhàn)資源流描述

為描述天基信息支援精確打擊作戰(zhàn)過程中的重要節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)需要交換的信息，如圖10所示，設(shè)計(jì)OV-2作戰(zhàn)資源流描述視圖，即信息流視圖，給出了作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)間的信息交換類型，便于指揮員決策指揮。

圖8 OV-6b狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型

圖9 OV-6c 事件追蹤模型

圖10 OV-2 作戰(zhàn)資源流描述

2.8 作戰(zhàn)資源流矩陣

OV-3以表格的形式描述OV-2的信息交換相關(guān)內(nèi)容，將產(chǎn)生、消耗信息的節(jié)點(diǎn)通過天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)活動(dòng)的需求線進(jìn)行關(guān)聯(lián)，如表1所示。

表1 作戰(zhàn)資源流矩陣

3 結(jié)論

本文基于DODAF體系結(jié)構(gòu)框架和OODA作戰(zhàn)環(huán)，進(jìn)行了天基信息支援空中精確打擊作戰(zhàn)視圖研究，所建的模型較為直觀，對于優(yōu)化天基信息支援空中精確打擊體系頂層設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。