基于OODA环的天基信息支援防空反导作战建模

吴忠望，张汉峰，姚宏林

(1.装备学院，北京 101416;2.防空兵学院，郑州 450052)

目前有众多文献针对加快转变作战生成模式进行了深入的研究，得出了有意义的结论，这些理论成果对于我军目前提升军队基于信息系统的体系作战能力具有重要的指导意义。但同时还应看到，一些研究成果还存在一定的争论，研究的内容还有待进一步深入。新形势下战斗力新的内涵与构成要素对战斗力生成所起到的决定性作用该如何体现。将战斗力分解为构成要素，目前学界有诸多不同的划分方法，总结起来，主要有2种:一种是用数学分析的方法，另一种是用哲学的方法。第1种划分方法以美国陆军军官瓦斯·德·采格为代表，在阐述具体战斗力的概念时采纳采格的理点将战斗力划分为4个要素:机动力、火力、防护力和指挥力［1］。第2种划分方法主要是将军队战斗力划分为人、武器装备以及人与武器装备结合方式等3个基本要素。尽管数学分析的方法将作战能力划分为若干“子能力”，最大的优势是可以对战斗力这个模糊概念进行精确分析，但在信息化条件下也很难将信息力这个战斗力生成的重要因素描述清楚。而哲学上的抽象更是易于理解而疏于操作，缺乏一个客观的能够得到认可的标准。如何将二者有效的结合起来，既能用数学的方法进行分析，同时研究信息力这个新质要素在战斗力生成过程中的作用是一个十分复杂的问题。

天基信息支援的防空反导战斗力生成依然存在上述问题，即如何更好的从量化的角度研究防空反导战斗力问题。战斗力的最终体现就是作战能力，下面将在研究天基信息支援防空反导作战过程进行分析，建立基于OODA环的防空反导模型，并分析天基信息的支援作用以及各因素的影响结果。

1 天基信息支援防空反导作战分析

天基信息支援下的防空反导作战过程中，接收到天基信息进行作战行动可以分为:首先是通过预警卫星获得来袭导弹的早期预警信息，己方反导系统根据探测的信息进行空中拦截。二是导航定位卫星获取己方的导弹的导航信息，提高反导系统攻击精度。在这2个作战行动中，还会有测绘卫星和气象卫星提供采取作战行动时的天候因素以及地理位置信息等，以上各种天基信息通过通信中继卫星实时传递给地面指挥控制中心。由此可见，防空反导作战单元除了各类打击平台如地面防空武器、拦截平台、作战支援平台、空空导弹、空地导弹以及由预警机等组成的空基信息支援平台以外，各种卫星组成的天基信息支援平台在防空反导的作战过程中起到了至关重要的作用［2］。天基信息支援防空反导的作战如图1所示。

图1 天基信息支援防空反导作战示意图

天基信息支援防空反导作战模型中，天基信息系统只考虑了5种军事卫星:侦察卫星Zx、预警卫星Yx、通信卫星Tx、导航卫星Dx和气象卫星Qx。将平台预警系统简单的概括为3个实体单位:空基预警系统Kj、陆基预警系统Dj和海基预警系统Oj。天基信息系统和平台预警系统的主要功能是对战场空间进行情报收集，包括己方作战实体和敌方作战目标信息，为指挥控制中心提供判断决策支持;同时，在作战实体实施作战过程中为其提供有效的信息支持。在防空反导作战过程中，火力打击单元主要考虑地空导弹系统、舰空导弹系统、反导导弹系统、新型近程防空导弹系统、防空导弹超视距拦截作战系统、潜射防空导弹武器系统、弹炮结合系统和高炮武器系统。

2 基于OODA环的天基信息支援防空反导作战模型

2.1 OODA 环

作战的目的就是有效的发挥己方作战力量，同时较好的抑制敌方作战力量的发挥，双方根据作战的时间、空间，通过诸多侦察探测手段获得敌方作战实力、战场态势等，根据已获得的信息，做出判断，形成进一步的决策，进而指挥作战部队行动。作战过程就是这种观察—判断—决策—行动的循环往复。美军将其称之为OODA环(OBSERVE—ORIENT—DECIDE—ACT)。

图2 OODA环示意图

利用OODA环分析作战过程的文献很多，文献［3-4］中着重分析了网络中心战的OODA环评估模型，根据OODA环以及信息反应时间评估网络战的能力评估问题。文献［5-7］中参考OODA环建立了传感器—决策器—影响器—目标的SDIT作战环，将战场描述成一个由传感器、决策器、影响器、作战目标4类节点组成的有向网络图，定义了网络模型的若干特征参数，以此用来评估作战效果。

2.2 基于OODA环的作战建模

依据OODA环，对敌防空反导作战阶段主要可以划分为情报侦察预警、情报分析与处理、形成打击决策、反导拦截发射、打击效果分析(新一轮的作战环开始)。为了突出天基信息支援在情报侦察预警中的影响，将天基信息预警和平台预警系统区分开作为2个阶段进行分析:通过侦察、预警卫星等天基信息系统对来袭导弹进行侦察预警，并向各平台预警系统发出初步预警信息，向各平台预警系统指示目标的发射点、落点和关机点以及目标位置信息，同时继续跟踪来袭导弹目标;通过陆基/海基/空基等各平台预警系统的各观测雷达捕获、跟踪目标，并向各指控中心指示更为精确的目标信息。情报信息的融合与处理计算阶段，主要是为获得最为真实可靠的抗击信息，通过信息融合和处理，形成反击决策。火力打击诸元依据指控中心的计算结果，对拦截导弹进行装订和发射，对来袭目标进行拦截打击。天基信息系统和各平台预警系统对拦截效果进行侦察和预警，向指控中心报告拦截效果，这是防空反导作战的结束，也是新一轮打击的开始。

依据上述分析，建立基于OODA环的天基信息支援防空反导战斗力模型如图 3 所示。图中 Δτ1、Δτ2、Δτ3、Δτ4分别表示各阶段消耗的时间。防空反导作战最关键的是获得足够多的预警时间，以使火力拦截系统可以对来袭导弹进行有效的打击，因此，天基信息支援防空反导的战斗力就体现在上述环路比对手的操作周期要快，这种环路速度越快就越容易获得作战优势，进而其战斗力就会越强。

图3 基于OODA环的天基信息支援防空反导作战模型

3 基于OODA环作战建模分析

3.1 防空反导作战环路速度分析

建立的防空反导作战环的每个阶段都有相应的消耗时间，如图3所示。

首先是侦察预警阶段各天基系统和平台预警系统的行动速度ξ1，它反映的是各天基系统和平台预警系统在得到指令和获得预警信息过程中物理作战平台展开所耗费的时间，显然，如果各系统时刻处于备战状态，那么这个速度是非常快的，其消耗的时间也就非常少。同样可以定义“指挥控制”阶段各平台武器的行动速度ξ2以及“火力拦截”阶段各反导系统的行动速度ξ3。显然，参战系统的不同的行动速度对天基信息支援的反导作战影响可以用上述几个参数来表示。

在定义上述描述物理域指标的参数后，还要定义信息域和认知域反映实效性的参数。来袭导弹目标被侦察预警卫星以及各平台预警系统获取后，在整个作战环路网络中信息交互存在一个典型的速度，定义为σi。一般情况下，预警信息到达指挥所后至反导指令的下达存在一个时间间隔，反映到决策制定速度来讲，存在一个典型的指挥决策制定速度，定义为σc。σi主要受信息技术应用和网络拓扑结构的支配，具体地讲，侦察预警卫星快速的获得来袭导弹目标信息、作战网络拓扑结构良好，信息交互速度就快。σc依赖于指挥控制中心的结构、作战军事理论理解、指挥专业的训练程度等，是部队决策制定速度的上限。

依据上述的分析，利用文献［3，4］中给出的方法可以得到天基信息支援防空反导网络环路的速度为

3.2 建模结果分析

对式(1)分2种情况进行仿真。通过上述分析，天基信息支援系统的行动速度在2个过程得以体现:“观察”阶段的天基信息系统和平台预警系统对来袭目标的信息获取速度η1和作战行动结束后重新调整各预警系统对来袭目标的再观测速度η3。保持η2不变，固定λc，仿真天基信息支援防空反导作战环路网络速度与网络的典型速度λt的关系如图4所示。防空反导作战中，指挥中心快速形成打击决策对来袭目标的有效拦截也是非常重要的。保持其他条件不变，仿真网络速度与决策制定速度λc、λt的关系如图5所示。

图4中红色星划线为天基信息支援系统和各平台系统行动速度较低时(η1= η3=0.25λc，η2= λc)，作战环路速度随决策制定速度和网络速度的变化曲线;紫色圈划线为天基信息支援系统和各平台系统为中等行动速度时(η1=η2=η3=λc)，作战环路速度随决策制定速度和网络速度的变化曲线;蓝色框点线为天基信息支援系统和各平台系统行动速度较高时(η1=η3=3λc，η2=λc)，作战环路速度随决策制定速度和网络速度的变化曲线。

图4 天基信息支援防空反导网络速度与网络的典型速度的关系

图5 网络速度与决策制定速度λc、λt的关系

可以看出，参与作战的侦察预警系统保持较高的速度时，防空反导网络的速度提高非常明显，作战优势也因此大大增加，这由图4中不同的变化曲线可以看出。同时，由图5可知，基于OODA环的网络典型速度与决策制定速度对作战能力的提升也是很明显的。

由图4还可以看出，天基信息支援防空反导的作战环路速度达到某一定值时，作战速度变化要缓慢的多，变化趋势变缓。这种现象可以用复杂网络的研究方法来分析:如果每个作战实体都与其他实体充分连接，即该作战网络是一个全连通网络，很显然这种网络具有最优的网络延伸性和信息传输路径，但这不仅带来了作战力量投入的极度增加，在真实天基信息支援防空反导作战中，其作战成本将大大提高;而且更为重要的是每个节点都会将本身产生的信息传递给邻近节点，由信息产生的知识将会很少，即信息散布的速度比知识的产生和吸收的速度还要快，信息的优势基本不存在，这可以由网络复杂性的计算公式可知［3-4］。这也就是说，如果当整个作战网络成型后，仅仅通过改变作战节点间的信息技术来提高作战能力是很难的，需要从参与作战各实体如何在保证自身行动速度提高的基础上，同时构建一个网络延伸性和网络连通性都较为优越的作战环路网络入手，深入研究。

4 结束语

本文建立了基于OODA环的天基信息支援的防空反导作战模型，将天基信息支援防空反导作战与作战网络复杂性、信息力等结合起来，这可以提供一种从复杂网络研究到作战的定量分析模型。尽管在文中还没有将指挥谋划的训练、能力、理论等的影响更为深入的分析，但定义的决策制定速度可以体现指控中心对作战环路的影响定量分析。当然，真实的天基信息支援防空反导OODA环作战模型要比这个复杂的多，网络规模也要大许多。文中只是对相应的情况进行了分析，深入分析天基信息支援的防空反导作战网络的演化，利用复杂网络的信息流等参数评估其作战能力还有很多工作要做，也是作者下一步的主要努力方向。

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