基于DoDAF的大型艦艇編隊(duì)防空反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)

戎 光，劉新發(fā)，夏惠誠(chéng)

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

0 引 言

大型艦艇編隊(duì)在任務(wù)海區(qū)執(zhí)行各種任務(wù)時(shí)，面臨的空中威脅最大，可能遭到敵飛機(jī)、導(dǎo)彈的空中襲擊，而且這種威脅是全時(shí)空的，貫穿于編隊(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)的始終，從而導(dǎo)致編隊(duì)的生存面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為了更好地應(yīng)對(duì)空中威脅，提高編隊(duì)對(duì)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(duì)內(nèi)部防空反導(dǎo)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近年來廣受各國(guó)重視，得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，美國(guó)國(guó)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，它經(jīng)過多年發(fā)展，代表了體系結(jié)構(gòu)框架的發(fā)展方向[1]。本文基于DoDAF，構(gòu)建外軍某大型編隊(duì)防空反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，對(duì)編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)需求進(jìn)行了描述，從本質(zhì)上刻畫了大型編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的活動(dòng)過程，推動(dòng)了編隊(duì)防空反導(dǎo)系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)。

1 DoDAF體系結(jié)構(gòu)框架簡(jiǎn)述

DoDAF始于1996年。它在14年的時(shí)間里，共執(zhí)行了5個(gè)版本。1996年6月，為了在分散的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、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(jié)構(gòu)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(chǔ)，發(fā)布了C4ISR 2.0版本，并于2000年3月將該體系結(jié)構(gòu)框架擴(kuò)大到整個(gè)國(guó)防部領(lǐng)域，該框架在事實(shí)上成為國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架。2003年8月，美軍發(fā)布了國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架DoDAF 1.0版，用于軍方指控系統(tǒng)和企業(yè)運(yùn)作過程的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[2]。2007年4月，美軍發(fā)布了DoDAF 1.5版，作為指導(dǎo)所有軍事工程項(xiàng)目研發(fā)的系統(tǒng)工程方法論。DoDAF 1.5版分成3卷：體系結(jié)構(gòu)框架概念、結(jié)構(gòu)描述的開發(fā)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的管理。其目標(biāo)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(fèi)比高[3]。2009年8月，美軍發(fā)布了DoDAF 2.0版，該版本提供了關(guān)于網(wǎng)絡(luò)中心的體系結(jié)構(gòu)信息，側(cè)重點(diǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最新研究成果[4]。

2 作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

2.1 作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品

DoDAF體系結(jié)構(gòu)框架主要由全景視圖、作戰(zhàn)視圖、系統(tǒng)視圖和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)視圖組成。本文從作戰(zhàn)的角度，對(duì)大型艦艇編隊(duì)防空反導(dǎo)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了構(gòu)建。設(shè)計(jì)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)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(diǎn)之間的信息交換關(guān)系、作戰(zhàn)規(guī)則和作戰(zhàn)事件跟蹤等。

根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，本文構(gòu)建的作戰(zhàn)視圖產(chǎn)品包括：OV－1（高級(jí)作戰(zhàn)概念圖）、OV－2（作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)連接描述）、OV－3（作戰(zhàn)信息交換矩陣）、OV－4（組織關(guān)系圖），OV－5（作戰(zhàn)活動(dòng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟

根據(jù)外軍某大型編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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?yàn)椋菏紫?，明確作戰(zhàn)概念，確定作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)之間的指揮關(guān)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(diǎn)間的上下級(jí)指揮關(guān)系。其次，描述作戰(zhàn)過程，OV－5描述整個(gè)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(guān)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(diǎn)之間的行為邏輯和信息交互關(guān)系。最后，描述作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)之間的信息交換關(guān)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(diǎn)間信息交換關(guān)系。開發(fā)順序如圖1所示。

圖1 作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖

3 編隊(duì)防空反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

艦艇編隊(duì)的防空戰(zhàn)，是在海洋環(huán)境中為奪取制空權(quán)而采取的一種防御性作戰(zhàn)行動(dòng)，目的在于防止敵方飛機(jī)及各種反艦導(dǎo)彈突破編隊(duì)的防御而毀傷編隊(duì)中的艦艇。編隊(duì)防空戰(zhàn)的原則是多層防御、早期預(yù)警、協(xié)調(diào)一致。編隊(duì)防空區(qū)域劃分為預(yù)警區(qū)與作戰(zhàn)區(qū)兩部分。預(yù)警區(qū)包括空襲征候區(qū)與探測(cè)跟蹤區(qū)，作戰(zhàn)區(qū)包括戰(zhàn)斗機(jī)交戰(zhàn)區(qū)、導(dǎo)彈攔截區(qū)和交叉區(qū)。編隊(duì)的對(duì)空防御包括對(duì)飛機(jī)的防御和對(duì)反艦導(dǎo)彈的防御。對(duì)飛機(jī)的防御一般是指對(duì)遠(yuǎn)距離攜帶空艦導(dǎo)彈的飛機(jī)的防御。編隊(duì)由艦載預(yù)警飛機(jī)、艦載戰(zhàn)斗機(jī)、艦載防空導(dǎo)彈、火炮和電子干擾等組成遠(yuǎn)、中、近多層的作戰(zhàn)截?fù)裟?。?dāng)敵方導(dǎo)彈和飛機(jī)進(jìn)入攔截區(qū)后，編隊(duì)依次使用艦載機(jī)、遠(yuǎn)程和中程艦空導(dǎo)彈實(shí)施攔截，之后進(jìn)行近程攔截和末端防御。對(duì)空中目標(biāo)的打擊和攔截，航空兵和水面艦艇應(yīng)以區(qū)域進(jìn)行協(xié)同。

3.1 高級(jí)作戰(zhàn)概念圖

OV－1是對(duì)外軍某大型編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的一種高層次的圖形描述，它描述了己方的編隊(duì)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(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的一般形式，確定的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)包括編隊(duì)指揮艦、直接警戒艦、中程對(duì)空警戒艦、遠(yuǎn)程對(duì)空警戒艦、預(yù)警飛機(jī)、艦載戰(zhàn)斗機(jī)和敵方飛機(jī)，如圖2所示。

圖2 高級(jí)作戰(zhàn)概念圖OV－1

3.2 作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)連接描述

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

圖3 作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)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(guān)屬性，并將產(chǎn)生信息的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、消耗信息的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)通過作戰(zhàn)活動(dòng)以需求線的形式關(guān)聯(lián)起來，見表1。

表1 作戰(zhàn)信息交換關(guān)系矩陣

3.4 組織關(guān)系圖

如圖4，組織關(guān)系圖描述了外軍某大型編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)過程中各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)之間的指揮關(guān)系。

圖4 組織關(guān)系圖OV－4

3.5 作戰(zhàn)活動(dòng)模型

作戰(zhàn)活動(dòng)模型描述了外軍某大型編隊(duì)防空反導(dǎo)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(dòng)，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(dòng)的順序清楚地描述出來，如圖6所示。

圖5 作戰(zhàn)活動(dòng)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(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)中，各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的信息動(dòng)態(tài)交互的時(shí)序邏輯，提供作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)之間信息交換的時(shí)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(jié)構(gòu)模型驗(yàn)證

根據(jù)對(duì)外軍某大型編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所形成的模型，生成其體系結(jié)構(gòu)的可執(zhí)行模型，將可執(zhí)行模型的仿真運(yùn)行結(jié)果與動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行比較，對(duì)該作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯和行為驗(yàn)證。采用Petri網(wǎng)方式對(duì)外軍某大型編隊(duì)防空反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驗(yàn)證其動(dòng)態(tài)行為邏輯。結(jié)果表明，該邏輯與預(yù)期一致，符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。

圖7 作戰(zhàn)事件跟蹤描述OV－6c

4 結(jié)束語

通過基于DoDAF對(duì)外軍某大型編隊(duì)防空反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)體系的構(gòu)建，建立模型直觀且易于理解，對(duì)推動(dòng)編隊(duì)防空反導(dǎo)系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)有著重要作用。

[1]左毅.美國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架[M].北京：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)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(jìn).基于DoDAF的防空兵指揮信息系統(tǒng)作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)[J].兵工自動(dòng)化，2011（3）：18－20.