城市防空作战中的信息对抗效能评估

邹 慧

（上海警备区司令部，上海200040）

0 引 言

在现代战争中，空袭已经成为了一种重要的作战样式。从国际上近几场局部战争来看，以精确制导武器为特征的空袭作战对交战双方的胜负都起到了关键性的作用，作为国家或地区政治、经济、文化中心的大中城市，将是未来作战中敌空袭的首选目标。因此，作好军事斗争准备，深入研究和探讨城市防空作战问题具有重要意义。

在现代一体化联合防空作战中，信息对抗所起的作用越来越突出，越来越重要。如何有效评估信息对抗装备作战效能，以及合理配置信息对抗装备是目前迫切需要解决的问题。

1 主要对抗目标

现代空袭模式发展为各类导弹、攻击机、电子战专用飞机等组成的大攻击群，对防空系统实施多方向、多批次、多层次的连续饱和攻击。突防方在一定的企图下进行战场侦察，获取战场信息，进行加工处理，形成空袭方案及空袭作战行动；突防方轰炸机到达临近空袭地点，电子支援飞机和专用电子干扰飞机提供相应的电子侦察和电子干扰；航空兵多机种密切协同，以多批次、小编队、短间隔方式从不同方向以不同高度连续进袭，利用巡航导弹、各种空地导弹对目标进行精确打击。

防空方侦察预警系统是实施防空作战的前提，为此应采取各种手段尽早发现、识别和连续掌握敌空袭兵器的来袭情况，并及时将信息传送至作战指挥系统，为指挥控制系统、火力拦截系统、电子对抗系统提供必须的情报。指挥控制系统搜集、处理情报，组织协调火力拦截系统、电子对抗系统进行防空作战。引导机构按照指挥控制系统所下达的命令，完成对火力拦截系统、电子对抗系统的引导，并将火力拦截系统、电子对抗系统的状态反馈给指挥控制系统。火力拦截系统根据侦察预警系统和指挥控制系统提供的空情和作战指令，对敌空袭武器实施拦截。电子对抗系统根据侦察预警系统和指挥控制系统提供的空情和作战指令，对敌空袭武器实施干扰压制。

2 作战流程分析

通过前述对整个作战过程的分析，可得出城市防空信息对抗作战过程的流程图如图1所示。

图1 城市防空信息对抗作战过程的流程图

城市防空信息对抗作战过程是一个复杂的离散事件动态系统，具有异步、并发等特点，而Petri网是描述具有分布、并发、异步特征的系统的有效工具，因此本文将其引入到城市防空信息对抗作战过程的作战效能评估中，以动态仿真的方法从总体上给出一种评价城市防空信息对抗作战效能的方法。

3 有色Petri网的基本理论

3.1 基本Petri网的概念

Petri网是由位置、转移和连接位置与转移间关系的有向弧所组成的一种有向图。它用4种元素为系统建模：位置、转移、弧和令牌。其中，位置、转移、弧的连接用于描述系统的静态功能和结构，转移点火和令牌的移动则用于描述系统的动态行为。其基本定义如下：

定义：一个基本Petri网（PN）定义为一个四元组：

式中：P＝｛p1，p2，…，pn｝，为有限位置集；T＝｛t1，t2，…，tm｝，为有限转移集；F⊆（P×T）∪（T×P），为流关系（即有向弧集 ）；M0：P→｛0，1，2，… ｝，为初始标识；P∩T＝Φ；P∪T≠Φ。

图1显示，国内首篇有关正念疗法的核心学术文献肇始于2009年，查阅可知由李英、席敏娜、申荷永发表于《心理科学》的《正念禅修在心理治疗和医学领域中的应用》一文。文章概况了正念禅修的起源、内涵，着重阐释了基于正念的3种主流心理治疗方法：正念减压疗法(MBSR)、正念认知疗法(MBCT)、辩证行为治疗(DBT)，并对正念疗法于心理治疗、医学保健等领域的发展进行综述[13]。开创了正念疗法域外引介的先河，为该疗法的本土化奠定坚实基础。自此，我国关于正念疗法的学术研究遍地开花，文献量陡增(如图1所示，2017因数据不完整，难以汇总，但预测其增长趋势不可避免)，有力推动了正念疗法的本土化进程。

一般地，在Petri网的图形表示中，位置用圆圈“○”表示，转移用直线段“｜”表示，位置与转移间的流关系则用有向弧来表示。

3.2 有色Petri网的概念

基本Petri网没有数据和层次概念，容易导致模型非常庞大，经常出现“状态爆炸”问题，很难用于复杂系统的建模。因此，在实际使用中又引入了有色Petri网（CPN）的概念，它将网络中流动的令牌赋予颜色，使得位置中可以同时容纳多种令牌，从而大大简化了模型。

定义：一个有色Petri网（CPN）定义为一个五元组：

式中：P＝｛p1，p2，…，pn｝为有限位置集；T＝｛t1，t2，…，tm｝为有限转移集；F⊆（P×T）∪（T×P）为流关系 （即有向弧集）；M0：P→｛0，1，2，…｝为初始标识；P∩T＝Φ；P∪T≠Φ；C为从P∪T到一个非空集合的颜色映射函数。

在有色Petri网中，每个位置的可能令牌颜色都构成一个集合，每一转换事件触发颜色也构成一个集合，颜色映射函数C将位置令牌颜色集与转换事件触发颜色集联系起来。这样就扩大了令牌所代表的内涵，同时转换的颜色也具体规定了事件的条件。因此，同样的应用系统用CPN来建模，系统模型的结点要少得多，大大提高了效率，并且可以在不影响原始Petri网的情况下，把数据结构和层次分解很好地结合起来，因而是一种理想的建模工具。

4 基于有色Petri网的城市防空信息对抗系统效能评估

4.1 城市防空信息对抗系统的有色Petri网仿真描述

通过对城市防空信息对抗作战的分析，可得出城市防空信息对抗作战效能评估的顶层CPN模型，如图2所示。

图2 城市防空信息对抗作战效能评估的顶层CPN仿真模型

其中各个库所、变迁所代表的意义为：p1，敌方远距离支援干扰飞机；p2，敌方随队掩护干扰飞机；p3，敌方机载自卫干扰设备；p4，敌方地对空干扰设备；p5，敌方预警侦察卫星；p6，敌方预警机；p7，敌方侦察机；p8，敌方地面雷达侦察网；p9，敌方指挥、控制、通信、计算机与情报监视与侦察（C4ISR）系统；p10，敌方“隐形”轰炸机；p11，敌方战略轰炸机；p12，敌方战斗轰炸机；p13，敌方战斗机；p14，敌方攻击机；p15，敌方预警机；p16，敌方“战斧”巡航导弹；p17，敌方防区外发射的空地导弹；p18，敌方反辐射导弹；p19，敌反辐射飞机；p20，敌机载轰瞄雷达；p21，敌防区外空袭的空地导弹制导雷达；p22，敌机载轰瞄、地形回避雷达；p23，敌干扰走廊；p24，敌防区外空袭区域；p25，敌突击编队；p26，敌方突击编队发射的空地导弹；p27，敌方突击编队发射的空地导弹制导雷达；p28，敌突击编队空袭区域；p29，敌空袭作战企图；p30，我方预警侦察卫星；p31，我方预警机；p32，我方侦察机；p33，我方地面警戒雷达；p34，我防空C4ISR系统；p35，我空中预警指挥机；p36，我方对空干扰群；p37，我方防空群；p38，我方目标指示雷达；p39，我方防空导弹；p40，我方高射炮；p41，我方地空导弹制导雷达；p42，我方炮瞄雷达；p43，我方歼击拦截编队；p44，我方机载自卫干扰设备；p45，我方伴随干扰飞机；p46，我方远距离支援干扰飞机；，p47，我方反辐射导弹；p48，我方要地。

t1，命令侦察；t2，命令干扰；t3，命令空袭兵器突防轰炸；t4，出动预警机；t5，侦察我方要地；t6，地对空干扰设备、远距离支援干扰编队、机载自卫干扰设备设置干扰走廊；t7，地对空干扰设备干扰我预警侦察系统；t8，地对空干扰设备、远距离支援干扰编队干扰我空中侦察机；t9，地对空干扰设备、远距离支援干扰编队、随队掩护干扰编队干扰我空中预警机；t10，远距离支援干扰编队、随队掩护干扰编队干扰我地面预警雷达；t11，远距离支援干扰编队、随队掩护干扰编队、机载自卫干扰设备干扰我防空C4ISR系统、对空干扰群、我目标指示雷达、防空导弹制导雷达、炮瞄雷达；t12，隐形、战略轰炸机抵达空袭区域；t13，隐形、战略轰炸机命令机载轰瞄雷达开机；t14，隐形、战略轰炸机机载轰瞄雷达开机寻找目标精确定位；t15，隐形、战略轰炸机进行火力分配；t16，隐形、战略轰炸机的空地导弹制导；t17，隐形、战略轰炸机导弹制导雷达引导导弹防区外打击；t18，巡航导弹突防轰炸；t19，战斗轰炸机、攻击机、预警机在预定空域集合组成敌突击编队；t20，战斗机护航突击编队；t21，敌干扰走廊伴随掩护突击编队；t22，突击编队抵达空袭区域；t23，突击编队命令机载雷达、地形回避雷达开机寻找目标精确定位；t24，机载雷达、地形回避雷达开机寻找目标精确定位空袭目标；t25，突击编队进行火力分配；t26，空地导弹制导；t27，弹道制导雷达引导导弹打击压制我防空系统；t28，反辐射导弹、反辐射无人机攻击干扰压制我防空群、目标指示雷达、防空导弹制导雷达、炮瞄雷达；t29，敌空中预警机、电子干扰飞机、空中加油机、战斗轰炸机、战斗机、攻击机、空地导弹、巡航导弹进入我预警侦察系统；t30，我预警侦察系统下达空情通报；t31，我防空C4ISR系统进行情报信息融合指挥控制；t32，我空中预警机预警指挥控制歼击拦截编队；t33，我防空群组织对空侦察空袭目标；t34，我防空群命令目标指示雷达引导防空；t35，我目标指示雷达引导防空导弹、高射炮防空；t36，我防空群进行火力分配；t37，防空导弹命令导弹制导雷达开机；t38，高射炮命令炮瞄雷达开机；t39，导弹制导雷达、炮瞄雷达开机寻找目标；t40，防空导弹进行高空远程拦截敌战斗轰炸机、战斗机；t41，防空导弹进行中空中程拦截敌战斗轰炸机、战斗机、攻击机、空地导弹；t42，防空导弹进行低空近程拦截敌战斗轰炸机、空地导弹、攻击机、巡航导弹；t43，高射炮进行中空拦截敌战斗轰炸机、战斗机、攻击机、空地导弹；t44，高射炮进行低空、超低空拦截敌攻击机、空地导弹、巡航导弹；t45，反辐射导弹摧毁敌空中预警机、电子干扰机；t46，远距离支援干扰飞机、伴随干扰飞机、机载自卫干扰设备干扰支援敌空中预警机、战斗轰炸机、战斗机、攻击机；t47，歼击拦截编队远程拦截敌空中预警机、电子干扰机、空中加油机、战斗轰炸机、战斗机、攻击机；t48，我方对空干扰群组织实施电子伪装与佯动；t49，我方对空干扰群组织实施电子防御；t50，我方对空干扰群组织实施电子战侦察；t50，我方对空干扰群干扰敌机载轰瞄雷达；t52，我方干扰群干扰敌空地导弹制导系统。

4.2 真算法及流程

（1）读入信息初始状态表，信息处理输入、输出表和信息处理时间分布表，初始化数据；

（2）判断是否满足终止条件，满足则仿真结束；

（3）扫描信息处理颜色表，找出有效信息处理；

（4）根据信息处理颜色映射表找出优先级高的信息处理颜色组合，并予以处理、流出；

（5）确定最早下次事件，更新时钟；

（6）判断是否满足终止条件，没有则转到第一步；

（7）仿真结束。

其流程图如图3所示。

该算法是递推算法，其结束条件是系统各项指标满足精度要求，即到达某一步时若系统指标的变化小于某一给定精度ε，则认为系统进入稳定状态，提取相应指标，仿真结束。

图3 信息传输CPN仿真流程图

5 结束语

由于Petri网既有直观的图形表示，又能进行严格的数学分析，且特别适合于并发系统，因此近年来得到了广泛应用。有色Petri网是一种高级Petri网，通过赋予位置和令牌不同的含义，便可用它来描述城市防空信息对抗的作战效能。限于篇幅，本文从总体上提出了利用CPN对其作战效能进行仿真的描述以及算法和思想，对于具体城市防空信息对抗作战效能的评估，可在此基础上进行实例化建模仿真分析。

[1]罗雪山，张维明，C3I系统建模方法与技术[M].长沙：国防科技大学出版社，2000.

[2]王永刚，刘玉文，军事卫星及应用概论[M].北京：国防工业出版社，2003.