城市防空作戰(zhàn)中的信息對抗效能評估

鄒 慧

（上海警備區(qū)司令部，上海200040）

0 引 言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，空襲已經(jīng)成為了一種重要的作戰(zhàn)樣式。從國際上近幾場局部戰(zhàn)爭來看，以精確制導(dǎo)武器為特征的空襲作戰(zhàn)對交戰(zhàn)雙方的勝負都起到了關(guān)鍵性的作用，作為國家或地區(qū)政治、經(jīng)濟、文化中心的大中城市，將是未來作戰(zhàn)中敵空襲的首選目標(biāo)。因此，作好軍事斗爭準備，深入研究和探討城市防空作戰(zhàn)問題具有重要意義。

在現(xiàn)代一體化聯(lián)合防空作戰(zhàn)中，信息對抗所起的作用越來越突出，越來越重要。如何有效評估信息對抗裝備作戰(zhàn)效能，以及合理配置信息對抗裝備是目前迫切需要解決的問題。

1 主要對抗目標(biāo)

現(xiàn)代空襲模式發(fā)展為各類導(dǎo)彈、攻擊機、電子戰(zhàn)專用飛機等組成的大攻擊群，對防空系統(tǒng)實施多方向、多批次、多層次的連續(xù)飽和攻擊。突防方在一定的企圖下進行戰(zhàn)場偵察，獲取戰(zhàn)場信息，進行加工處理，形成空襲方案及空襲作戰(zhàn)行動；突防方轟炸機到達臨近空襲地點，電子支援飛機和專用電子干擾飛機提供相應(yīng)的電子偵察和電子干擾；航空兵多機種密切協(xié)同，以多批次、小編隊、短間隔方式從不同方向以不同高度連續(xù)進襲，利用巡航導(dǎo)彈、各種空地導(dǎo)彈對目標(biāo)進行精確打擊。

防空方偵察預(yù)警系統(tǒng)是實施防空作戰(zhàn)的前提，為此應(yīng)采取各種手段盡早發(fā)現(xiàn)、識別和連續(xù)掌握敵空襲兵器的來襲情況，并及時將信息傳送至作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)，為指揮控制系統(tǒng)、火力攔截系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)提供必須的情報。指揮控制系統(tǒng)搜集、處理情報，組織協(xié)調(diào)火力攔截系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)進行防空作戰(zhàn)。引導(dǎo)機構(gòu)按照指揮控制系統(tǒng)所下達的命令，完成對火力攔截系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)的引導(dǎo)，并將火力攔截系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)的狀態(tài)反饋給指揮控制系統(tǒng)?；鹆r截系統(tǒng)根據(jù)偵察預(yù)警系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)提供的空情和作戰(zhàn)指令，對敵空襲武器實施攔截。電子對抗系統(tǒng)根據(jù)偵察預(yù)警系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)提供的空情和作戰(zhàn)指令，對敵空襲武器實施干擾壓制。

2 作戰(zhàn)流程分析

通過前述對整個作戰(zhàn)過程的分析，可得出城市防空信息對抗作戰(zhàn)過程的流程圖如圖1所示。

圖1 城市防空信息對抗作戰(zhàn)過程的流程圖

城市防空信息對抗作戰(zhàn)過程是一個復(fù)雜的離散事件動態(tài)系統(tǒng)，具有異步、并發(fā)等特點，而Petri網(wǎng)是描述具有分布、并發(fā)、異步特征的系統(tǒng)的有效工具，因此本文將其引入到城市防空信息對抗作戰(zhàn)過程的作戰(zhàn)效能評估中，以動態(tài)仿真的方法從總體上給出一種評價城市防空信息對抗作戰(zhàn)效能的方法。

3 有色Petri網(wǎng)的基本理論

3.1 基本Petri網(wǎng)的概念

Petri網(wǎng)是由位置、轉(zhuǎn)移和連接位置與轉(zhuǎn)移間關(guān)系的有向弧所組成的一種有向圖。它用4種元素為系統(tǒng)建模：位置、轉(zhuǎn)移、弧和令牌。其中，位置、轉(zhuǎn)移、弧的連接用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)功能和結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)移點火和令牌的移動則用于描述系統(tǒng)的動態(tài)行為。其基本定義如下：

定義：一個基本Petri網(wǎng)（PN）定義為一個四元組：

式中：P＝｛p1，p2，…，pn｝，為有限位置集；T＝｛t1，t2，…，tm｝，為有限轉(zhuǎn)移集；F?（P×T）∪（T×P），為流關(guān)系（即有向弧集 ）；M0：P→｛0，1，2，… ｝，為初始標(biāo)識；P∩T＝Φ；P∪T≠Φ。

圖1顯示，國內(nèi)首篇有關(guān)正念療法的核心學(xué)術(shù)文獻肇始于2009年，查閱可知由李英、席敏娜、申荷永發(fā)表于《心理科學(xué)》的《正念禪修在心理治療和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用》一文。文章概況了正念禪修的起源、內(nèi)涵，著重闡釋了基于正念的3種主流心理治療方法：正念減壓療法(MBSR)、正念認知療法(MBCT)、辯證行為治療(DBT)，并對正念療法于心理治療、醫(yī)學(xué)保健等領(lǐng)域的發(fā)展進行綜述[13]。開創(chuàng)了正念療法域外引介的先河，為該療法的本土化奠定堅實基礎(chǔ)。自此，我國關(guān)于正念療法的學(xué)術(shù)研究遍地開花，文獻量陡增(如圖1所示，2017因數(shù)據(jù)不完整，難以匯總，但預(yù)測其增長趨勢不可避免)，有力推動了正念療法的本土化進程。

一般地，在Petri網(wǎng)的圖形表示中，位置用圓圈“○”表示，轉(zhuǎn)移用直線段“｜”表示，位置與轉(zhuǎn)移間的流關(guān)系則用有向弧來表示。

3.2 有色Petri網(wǎng)的概念

基本Petri網(wǎng)沒有數(shù)據(jù)和層次概念，容易導(dǎo)致模型非常龐大，經(jīng)常出現(xiàn)“狀態(tài)爆炸”問題，很難用于復(fù)雜系統(tǒng)的建模。因此，在實際使用中又引入了有色Petri網(wǎng)（CPN）的概念，它將網(wǎng)絡(luò)中流動的令牌賦予顏色，使得位置中可以同時容納多種令牌，從而大大簡化了模型。

定義：一個有色Petri網(wǎng)（CPN）定義為一個五元組：

式中：P＝｛p1，p2，…，pn｝為有限位置集；T＝｛t1，t2，…，tm｝為有限轉(zhuǎn)移集；F?（P×T）∪（T×P）為流關(guān)系 （即有向弧集）；M0：P→｛0，1，2，…｝為初始標(biāo)識；P∩T＝Φ；P∪T≠Φ；C為從P∪T到一個非空集合的顏色映射函數(shù)。

在有色Petri網(wǎng)中，每個位置的可能令牌顏色都構(gòu)成一個集合，每一轉(zhuǎn)換事件觸發(fā)顏色也構(gòu)成一個集合，顏色映射函數(shù)C將位置令牌顏色集與轉(zhuǎn)換事件觸發(fā)顏色集聯(lián)系起來。這樣就擴大了令牌所代表的內(nèi)涵，同時轉(zhuǎn)換的顏色也具體規(guī)定了事件的條件。因此，同樣的應(yīng)用系統(tǒng)用CPN來建模，系統(tǒng)模型的結(jié)點要少得多，大大提高了效率，并且可以在不影響原始Petri網(wǎng)的情況下，把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和層次分解很好地結(jié)合起來，因而是一種理想的建模工具。

4 基于有色Petri網(wǎng)的城市防空信息對抗系統(tǒng)效能評估

4.1 城市防空信息對抗系統(tǒng)的有色Petri網(wǎng)仿真描述

通過對城市防空信息對抗作戰(zhàn)的分析，可得出城市防空信息對抗作戰(zhàn)效能評估的頂層CPN模型，如圖2所示。

圖2 城市防空信息對抗作戰(zhàn)效能評估的頂層CPN仿真模型

其中各個庫所、變遷所代表的意義為：p1，敵方遠距離支援干擾飛機；p2，敵方隨隊掩護干擾飛機；p3，敵方機載自衛(wèi)干擾設(shè)備；p4，敵方地對空干擾設(shè)備；p5，敵方預(yù)警偵察衛(wèi)星；p6，敵方預(yù)警機；p7，敵方偵察機；p8，敵方地面雷達偵察網(wǎng)；p9，敵方指揮、控制、通信、計算機與情報監(jiān)視與偵察（C4ISR）系統(tǒng)；p10，敵方“隱形”轟炸機；p11，敵方戰(zhàn)略轟炸機；p12，敵方戰(zhàn)斗轟炸機；p13，敵方戰(zhàn)斗機；p14，敵方攻擊機；p15，敵方預(yù)警機；p16，敵方“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈；p17，敵方防區(qū)外發(fā)射的空地導(dǎo)彈；p18，敵方反輻射導(dǎo)彈；p19，敵反輻射飛機；p20，敵機載轟瞄雷達；p21，敵防區(qū)外空襲的空地導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達；p22，敵機載轟瞄、地形回避雷達；p23，敵干擾走廊；p24，敵防區(qū)外空襲區(qū)域；p25，敵突擊編隊；p26，敵方突擊編隊發(fā)射的空地導(dǎo)彈；p27，敵方突擊編隊發(fā)射的空地導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達；p28，敵突擊編隊空襲區(qū)域；p29，敵空襲作戰(zhàn)企圖；p30，我方預(yù)警偵察衛(wèi)星；p31，我方預(yù)警機；p32，我方偵察機；p33，我方地面警戒雷達；p34，我防空C4ISR系統(tǒng)；p35，我空中預(yù)警指揮機；p36，我方對空干擾群；p37，我方防空群；p38，我方目標(biāo)指示雷達；p39，我方防空導(dǎo)彈；p40，我方高射炮；p41，我方地空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達；p42，我方炮瞄雷達；p43，我方殲擊攔截編隊；p44，我方機載自衛(wèi)干擾設(shè)備；p45，我方伴隨干擾飛機；p46，我方遠距離支援干擾飛機；，p47，我方反輻射導(dǎo)彈；p48，我方要地。

t1，命令偵察；t2，命令干擾；t3，命令空襲兵器突防轟炸；t4，出動預(yù)警機；t5，偵察我方要地；t6，地對空干擾設(shè)備、遠距離支援干擾編隊、機載自衛(wèi)干擾設(shè)備設(shè)置干擾走廊；t7，地對空干擾設(shè)備干擾我預(yù)警偵察系統(tǒng)；t8，地對空干擾設(shè)備、遠距離支援干擾編隊干擾我空中偵察機；t9，地對空干擾設(shè)備、遠距離支援干擾編隊、隨隊掩護干擾編隊干擾我空中預(yù)警機；t10，遠距離支援干擾編隊、隨隊掩護干擾編隊干擾我地面預(yù)警雷達；t11，遠距離支援干擾編隊、隨隊掩護干擾編隊、機載自衛(wèi)干擾設(shè)備干擾我防空C4ISR系統(tǒng)、對空干擾群、我目標(biāo)指示雷達、防空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達、炮瞄雷達；t12，隱形、戰(zhàn)略轟炸機抵達空襲區(qū)域；t13，隱形、戰(zhàn)略轟炸機命令機載轟瞄雷達開機；t14，隱形、戰(zhàn)略轟炸機機載轟瞄雷達開機尋找目標(biāo)精確定位；t15，隱形、戰(zhàn)略轟炸機進行火力分配；t16，隱形、戰(zhàn)略轟炸機的空地導(dǎo)彈制導(dǎo)；t17，隱形、戰(zhàn)略轟炸機導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達引導(dǎo)導(dǎo)彈防區(qū)外打擊；t18，巡航導(dǎo)彈突防轟炸；t19，戰(zhàn)斗轟炸機、攻擊機、預(yù)警機在預(yù)定空域集合組成敵突擊編隊；t20，戰(zhàn)斗機護航突擊編隊；t21，敵干擾走廊伴隨掩護突擊編隊；t22，突擊編隊抵達空襲區(qū)域；t23，突擊編隊命令機載雷達、地形回避雷達開機尋找目標(biāo)精確定位；t24，機載雷達、地形回避雷達開機尋找目標(biāo)精確定位空襲目標(biāo)；t25，突擊編隊進行火力分配；t26，空地導(dǎo)彈制導(dǎo)；t27，彈道制導(dǎo)雷達引導(dǎo)導(dǎo)彈打擊壓制我防空系統(tǒng)；t28，反輻射導(dǎo)彈、反輻射無人機攻擊干擾壓制我防空群、目標(biāo)指示雷達、防空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達、炮瞄雷達；t29，敵空中預(yù)警機、電子干擾飛機、空中加油機、戰(zhàn)斗轟炸機、戰(zhàn)斗機、攻擊機、空地導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈進入我預(yù)警偵察系統(tǒng)；t30，我預(yù)警偵察系統(tǒng)下達空情通報；t31，我防空C4ISR系統(tǒng)進行情報信息融合指揮控制；t32，我空中預(yù)警機預(yù)警指揮控制殲擊攔截編隊；t33，我防空群組織對空偵察空襲目標(biāo)；t34，我防空群命令目標(biāo)指示雷達引導(dǎo)防空；t35，我目標(biāo)指示雷達引導(dǎo)防空導(dǎo)彈、高射炮防空；t36，我防空群進行火力分配；t37，防空導(dǎo)彈命令導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達開機；t38，高射炮命令炮瞄雷達開機；t39，導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達、炮瞄雷達開機尋找目標(biāo)；t40，防空導(dǎo)彈進行高空遠程攔截敵戰(zhàn)斗轟炸機、戰(zhàn)斗機；t41，防空導(dǎo)彈進行中空中程攔截敵戰(zhàn)斗轟炸機、戰(zhàn)斗機、攻擊機、空地導(dǎo)彈；t42，防空導(dǎo)彈進行低空近程攔截敵戰(zhàn)斗轟炸機、空地導(dǎo)彈、攻擊機、巡航導(dǎo)彈；t43，高射炮進行中空攔截敵戰(zhàn)斗轟炸機、戰(zhàn)斗機、攻擊機、空地導(dǎo)彈；t44，高射炮進行低空、超低空攔截敵攻擊機、空地導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈；t45，反輻射導(dǎo)彈摧毀敵空中預(yù)警機、電子干擾機；t46，遠距離支援干擾飛機、伴隨干擾飛機、機載自衛(wèi)干擾設(shè)備干擾支援?dāng)晨罩蓄A(yù)警機、戰(zhàn)斗轟炸機、戰(zhàn)斗機、攻擊機；t47，殲擊攔截編隊遠程攔截敵空中預(yù)警機、電子干擾機、空中加油機、戰(zhàn)斗轟炸機、戰(zhàn)斗機、攻擊機；t48，我方對空干擾群組織實施電子偽裝與佯動；t49，我方對空干擾群組織實施電子防御；t50，我方對空干擾群組織實施電子戰(zhàn)偵察；t50，我方對空干擾群干擾敵機載轟瞄雷達；t52，我方干擾群干擾敵空地導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)。

4.2 真算法及流程

（1）讀入信息初始狀態(tài)表，信息處理輸入、輸出表和信息處理時間分布表，初始化數(shù)據(jù)；

（2）判斷是否滿足終止條件，滿足則仿真結(jié)束；

（3）掃描信息處理顏色表，找出有效信息處理；

（4）根據(jù)信息處理顏色映射表找出優(yōu)先級高的信息處理顏色組合，并予以處理、流出；

（5）確定最早下次事件，更新時鐘；

（6）判斷是否滿足終止條件，沒有則轉(zhuǎn)到第一步；

（7）仿真結(jié)束。

其流程圖如圖3所示。

該算法是遞推算法，其結(jié)束條件是系統(tǒng)各項指標(biāo)滿足精度要求，即到達某一步時若系統(tǒng)指標(biāo)的變化小于某一給定精度ε，則認為系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)，提取相應(yīng)指標(biāo)，仿真結(jié)束。

圖3 信息傳輸CPN仿真流程圖

5 結(jié)束語

由于Petri網(wǎng)既有直觀的圖形表示，又能進行嚴格的數(shù)學(xué)分析，且特別適合于并發(fā)系統(tǒng)，因此近年來得到了廣泛應(yīng)用。有色Petri網(wǎng)是一種高級Petri網(wǎng)，通過賦予位置和令牌不同的含義，便可用它來描述城市防空信息對抗的作戰(zhàn)效能。限于篇幅，本文從總體上提出了利用CPN對其作戰(zhàn)效能進行仿真的描述以及算法和思想，對于具體城市防空信息對抗作戰(zhàn)效能的評估，可在此基礎(chǔ)上進行實例化建模仿真分析。

[1]羅雪山，張維明，C3I系統(tǒng)建模方法與技術(shù)[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，2000.

[2]王永剛，劉玉文，軍事衛(wèi)星及應(yīng)用概論[M].北京：國防工業(yè)出版社，2003.