电子对抗作战行动方案时域冲突检测方法研究*

万宜春 杜泽海

(解放军电子工程学院 合肥 230037)



电子对抗作战行动方案时域冲突检测方法研究*

万宜春 杜泽海

(解放军电子工程学院 合肥 230037)

在界定了电子对抗作战行动方案及其时域冲突检测的概念后,提出了电子对抗作战行动方案时域冲突的五种类型,给出了冲突检测的基本方法和规则集的三类描述形式以及冲突检测报告的模板形式,最后以掩护航空兵出航的电子对抗作战行动方案为例子,验证了时域冲突检测方法的有效性。

电子对抗; 作战行动方案; 时域; 冲突检测

Class Number TN97

1 引言

当前,得益于军事理论和计算机仿真技术的长足进步,作战仿真实验进入了快速发展时期[1]。尤其是近些年,各类作战仿真实验系统不断出现,为作战训练开辟了一条新的有效途径。纵观各仿真实验系统,基本上走的都是“拟制方案——过程推演——结果分析”的路子。这也正对应了现在作战实验研究的几大热点:方案规划、态势可视化和数据分析。电子对抗作战行动方案是指电子对抗部队司令部根据上级首长决心和本机部队任务拟制的关于电子对抗作战进程和战法的设想[2]。在进行电子对抗作战仿真实验时,对作战行动方案的规划是基础。寻找可靠的方法,深入分析和排除电子对抗作战行动方案中存在的冲突,可有效提高实验效率和数据质量,对电子对抗作战仿真实验具有重要意义。

2 电子对抗作战行动方案时域冲突检测概念

目前还没有相关文献对作战行动冲突检验下过定义,但其与文献[3]中所提的作战计划校验非常相似,文献[3]对作战计划校验的定义是:为消除作战计划中存在的不符合军事规则的因素而进行的活动。鉴于此,本文认为,电子对抗作战行动方案冲突检测,是为消除作战行动中存在的不兼容或不匹配因素而进行的活动。时域冲突检测只是其中一项,除此之外,还包括空域冲突检测、频率冲突检测和能域冲突检测。由此可得出如下定义:电子对抗作战行动方案时域冲突检测,是指为消除作战行动中直接或间接因为时间的影响,造成的作战行动之间的不兼容或不匹配而进行的活动。

3 电子对抗作战行动方案时域冲突类型

1) A-A冲突

行动(action)-行动(action)冲突简称A-A冲突,是指作战过程中行动与行动之间由于违背了本应存在的时间上或逻辑上的顺序而引发的冲突。电子对抗作战行动之间的时序关系有七种,分别是Meets、Before、Overlaps、Starts、During、Finishes、Equals,其示意图如图1所示。

图1 电子对抗作战行动时序关系示意图

电子对抗作战行动之间的逻辑关系分为组成关系和非组成关系,其中非组成关系可细分为共同效果关系、效果依赖关系和资源依赖关系。通过几个具体行动进行表述: 1) 组成关系:对预警机对抗行动与对预警机数据链干扰行动; 2) 共同效果关系:A、B装备共同遂行对机载预警机雷达干扰的行动; 3) 效果依赖关系:A装备干扰行动依赖B装备侦察行动分析参数; 4) 资源依赖关系:A、B两种行动均包含相同实体。

2) A-C冲突

行动(action)-指挥(Command)冲突简称A-C冲突,是指作战过程中由于指挥关系错乱而引发的冲突。指挥关系在作战中是十分重要的关系,只有明确部队之间的指挥关系,才能够保证作战命令的顺利传达、战场情报的及时上报以及战果战损的准确统计。一般来说,指挥关系错乱包括三类情况:下级指挥上级、平级指挥平级、无隶属关系之间相互指挥。

3) A-O冲突

行动(action)-目标(Object)冲突简称A-O冲突,是指作战过程中由于作战行动与作战目标之间映射不全面而引发的冲突。作战过程中,行动与目标之间应该是完全对应的,即每个行动都应该有其明确的作战目标,每个作战目标也都应该有其相应的作战行动。当然,这种对应关系并非唯一,一种作战行动可能打击多个目标,一个作战目标也可能对应多种作战行动。因此,AO冲突主要分为两类:由于作战行动丢失作战目标引发的冲突和由于作战目标缺乏作战行动引发的冲突。

4) A-R冲突

行动(action)-资源(Resource)冲突简称A-R冲突,是指作战过程中由于资源分配不均或不当而引发的冲突。AR冲突通常分为两种:重用性资源冲突和消耗性资源冲突。重用性资源主要包括各类平台、系统、装备等实体,其特点是可直接用于遂行作战行动,且能够遂行多种任务。消耗性资源主要包括油料、燃料等能源,其特点是使用后不可恢复,不具备独立遂行任何作战行动的能力,必须作用于其他武器装备才能发挥作战效能。

基于上述两种资源,AR冲突也可分为两大类:重用性资源冲突和消耗性资源冲突。重用性资源冲突主要考虑同一资源,是否存在同时或在该资源还未恢复使用能力之前,被两个或两个以上作战行动调用的问题;消耗性资源冲突主要考虑是否存在消耗性资源已经消耗完毕,而依赖此消耗性资源的作战行动仍在继续的问题。

5) A-S冲突

行动(action)-兵力(Strength)冲突简称A-S冲突,是指作战过程中由于兵力配置不均或类型不当而引发的冲突。AS冲突通常分为二类:兵力配置不均引发的冲突和兵种类型不当引发的冲突。兵力配置不均引发的冲突主要包含两类: 1) 未给作战行动配备作战兵力,即无兵力配置; 2) 已配备作战兵力,但存在兵力过少,不足以完成作战任务,或兵力过多,造成资源浪费的现象。兵种类型不当引发的冲突主要包含三类: 1) 为作战行动配备了错误的作战兵力,导致行动无法进行; 2) 为作战行动配备了不需要的作战兵力; 3) 为提供足够类型的作战兵力给相应的作战行动。

4 电子对抗作战行动方案时域冲突检测方法

4.1 电子对抗作战行动方案时域检测流程

电子对抗作战行动方案的检测包括以下四个方面的主要工作: 1) 构建规则库。规则库也叫知识库,主要用来存放军事人员提供的军事规则,它是方案检测的基础和前提。规则库构建的完整程度,直接影响方案检测的细致程度。在电子对抗作战行动方案时域冲突检测中,应当输入的军事规则有五类,分别是A-A检测规则、A-C检测规则、A-O检测规则、A-R检测规则和A-S检测规则。 2) 方案检测与冲突判断。方案检测与冲突判断过程实际上就是基于规则库的知识推理过程,类似于人工智能专家系统中的推理机。该模块利用用户构建的规则库,通过确定性或不确定性推理的方法,得出是否冲突的判断结果,供用户参考。 3) 用户对方案的实时修改。当冲突被检测出来以后,用户应当及时作出修改,从而使方案处于不断更新的状态,逐渐减少存在的冲突。 4) 检测报告生成。作战问题本身是复杂的,但还是有许多规律可循。一个方案检测出来的问题,很有可能在其他方案中也同时存在。检测报告记录下的各类冲突问题及修改方法,一方面可用于系统教学,提高用户修改方案的效率,另一方面可经过分析,进一步更新规则库,完善检测系统。

图2 电子对抗作战仿真实验方案时域冲突检测流程图

4.2 电子对抗作战行动方案时域检测规则

方案的检测规则是方案检测的依据,按照面向的对象不同可分为三类: 1) 面向军事指挥员的军事规则,特点是符合军事用语习惯,易于从定性的角度理解; 2) 面向研究人员的逻辑规则,特点是具有一定的抽象性,但逻辑严密,利于分析和与数据库对接; 3) 面向软件系统的程序规则,特点是具有高度的抽象性和严密性,非专业的技术人员难以理解,是直接用于实现检测功能的规则形式。三种类型的规则虽然在形式上有所不同,但只是面向的对象不同,对规则的表述本质上是一致的。下面就以一个具体的例子,比较三种规则在形式上的不同。

· 规则实例:关于何种情况下可判断通信对抗干扰行动达到预期目标的问题。

· 实例分析:根据文献[4]的相关知识,判断电子对抗干扰行动是否达到预期目标,可以通过四个条件来进行判断: 1) 频率对准; 2) 时间对上; 3) 方向正确; 4) 功率超过。如果干扰信号满足上述条件,就可以认为干扰有效。至此,可写出三类检测规则的表述形式:

1) 军事规则:如果电子对抗干扰行动中的干扰信号与信号相比,满足频率对准、时间对上、方向正确和功率超过这四个条件,则可判断此次干扰行动有效。

2) 逻辑规则:对知识的逻辑表述方法很多,比较常见的有谓词逻辑法、语义网络法和框架表达法等[5],这里以谓词逻辑法为代表进行举例。对于上一个问题,谓词逻辑法表述如下:

3) 程序规则:编程语言有很多种,这里使用使用广泛的C++语言进行规则表述[6]。示例如下:

int JamEffective()//判断干扰效果的函数,返回1表示干扰有效,返回0表示干扰无效//

{int m_FreSame= FreSame(x,y);

int m_TimeSame= TimeSame(x,y);

int m_DirRight= DirRight(x,y);

int m_PowPass= PowPass(x,y);

// FreSame(x,y)、TimeSame(x,y)、DirRight(x,y)、PowPass(x,y)表示四个条件的符合情况,符合返回1,反之返回0//

if((m_FreSame‖ m_TimeSame‖ m_DirRight‖ m_PowPass)!=0)

return 1;

else

return 0;}

4.3 电子对抗作战行动方案时域检测报告

电子对抗作战行动方案的时域检测中,过程数据非常多,用户没有必要将精力放在这方面,而应该重点关注检测结果。而今基于编程语言自动生成word文档的技术已经被广泛使用,将方案检测的结果通过word文档形式导出,可以方便用户掌握方案存在的冲突,同时也为方案的修改提供了依据。目前较为通用的word文档自动生成技术有以下三个重要步骤[7]:搭建应用平台、制作文档模板和实现文档操作。如图3所示。

图3 word文档自动生成原理图

· 搭建应用平台:在编程环境中建立一个具有文字、图片、表格的界面。

· 制作文档模板:文档模板的引入有效避免了同类信息的反复输入和格式修改,方法也非常简单,只需新建空白的word文档,将检测报告中通用的文字和格式调整好后,另存为.dot格式,供程序调用即可。

· 实现文档操作:不同的编程语言实现的方法有所不同,以VC++为例,通过COM技术调用word自动化服务器中的OLE自动化对象(_Application、_Document、Ranged等),来完成基本的文档操作,包括插入文字、图表等。

考虑到电子对抗作战行动方案时域冲突检测的特点,设计文档模板如下,深色部分的内容只是描述性文字,实际内容由检测系统自动生成:

图4 电子对抗作战行动方案时域冲突检测报告模板

5 掩护航空兵突防编队出航的电子对抗作战行动方案时域冲突检测实例

5.1 实例背景及作战过程描述

为对敌方重要目标实施有效打击,联指命令我电子对抗部队支援航空兵编队突防。航空兵编队突防一般划分为掩护出航阶段、抗敌空中拦截阶段和抗敌地空拦截阶段,其主要作战阶段及节点划分如图5所示。

图5 航空兵编队突防过程示意图

假设航空兵攻击目标为T岛,突防过程中,典型的电子对抗兵力配置及主要作战行动情况如下。

电子对抗作战行动过程描述如下:雷达对抗无人机群和反辐射无人机群提前发射,突防进入攻击区域,在突防编队即将进入预警探测范围之前,反辐射无人机群对近岸岛屿的警戒雷达实施攻击,由雷达对抗无人机群对没有被反辐射摧毁的警戒雷达实施雷达对抗侦察和雷达干扰,远距离支援干扰群对T岛上严重威胁航路安全的警戒雷达实施重点压制干扰。与此同时,前伸部署的预警机干扰群对机载预警雷达、短波/超短波通信进行干扰压制。突防编队应该充分利用电子对抗作战行动撕开的敌防空预警雷达网威力范围缺口进行突防,以最大限度降低敌防空预警时间。

图6 掩护航空兵出航中典型的电子对抗兵力配置及主要作战行动

5.2 规则集的引入

为简化叙述过程,本文只讨论A-A冲突中的时序冲突,故引入规则集A-A及自动冲突消除规则集A-A-Remove。由于规则集本身考虑的是军事应用原则性问题,部分电子对抗作战行动冲突无法覆盖,故不能直接进行时序冲突判断,需要人工输入各行动之间的时序关系。根据5.1中对电子对抗作战行动过程的描述,可将各行动的时序关系梳理后表示如图7。

图7 掩护航空兵出航电子对抗作战行动时序关系

5.3 时域冲突检测结果

将制定好的一个作战方案输入检测系统中,检测过程如图8所示。

图8 电子对抗作战行动方案时域检测过程

经检测,存在时域A-A冲突情况如表1所示。

表1 A-A冲突检测结果列表

根据检测结果,对电子对抗作战行动方案进行分析,发现是由于反辐射无人机出航时间有误,按照作战规则,反辐射无人机应在航空兵出航前对目标近岸岛屿的警戒雷达实施攻击,而实际方案中该行动却被安排在了行动③后面,故出现此冲突。

6 结语

在时域范畴内对电子对抗作战行动方案进行检测,能够在方案进入推演前,有效排除存在的问题和冲突,提高方案的有效性。本文就这一问题提出了电子对抗作战行动方案时域冲突的基本类型及检测方法,并结合实例进行了分析,验证了方法的有效性。接下来,还应该进一步丰富时域冲突检测类型及规则集,并将其扩展到空域、频域及能域冲突检测上去,达到全方位检测电子对抗作战行动方案的目的。

[1] 胡晓峰,杨镜宇,司光亚,等.战争复杂系统仿真分析与实验[M].北京:国防工业出版社,2008.

[2] 陈怀进.基于Bayesian网络的电子对抗作战行动方案有效性评估与优化方法研究[D].合肥:电子工程学院,2014.

[3] 胡欣.基于本体的联合作战计划表示与校验研究[D].长沙:国防科学技术大学研究生院,2011.

[4] 邵国培,曹志耀,何俊,等.电子对抗作战效能分析[M].北京:解放军出版社,1998.

[5] 陈惠萍,赵跃华,钱旭,等.人工智能教程[M].北京:电子工业出版社,2011.

[6] 郑莉,董渊,张瑞丰.C++语言程序设计[M].北京:清华大学出版社,2003.

[7] 熊瑜容,柴毅,王淑娟,等.基于VC++的Word文档自动生成技术[J].计算机科学,2010,18(1):52-54.

[8] 刘希亮,陈桂明.一种自适应冲突证据检验与合成方法[J].控制与决策,2014,29(5):929-931.

[9] 曹志朋,胡晓峰,曹占广,等.兵棋推演联合作战计划路径冲突校验算法研究[J].计算机仿真,2013,30(3):1-4.

[10] 曹志朋,胡晓峰,曹占广,等.兵棋系统联合火力打击计划冲突校验算法[J].火力与指挥控制,2014,39(1):106-110.

Study on Conflict Detection of Time Domain Method in Electronic Countermeasures Operation Scheme

WAN Yichun DU Zehai

(Electronic Engineering Institute of PLA, Hefei 230037)

After the introduction of the concept of conflict of time domain method in electronic countermeasures operation scheme, the article proposes five types of electronic countermeasures operation scheme, then it presents three kinds of basic methods and rules described in the form of conflict detection and conflict detection in the template of the report form, and finally to the electronic countermeasure combat action plan. Air sea is taken as an example to verify the effectiveness of the temporal conflict detection method.

electronic countermeasures, operation scheme, time domain, conflict detection

2015年4月11日,

2015年5月26日

万宜春,男,硕士研究生,研究方向:电子对抗作战模拟与作战实验。杜泽海,男,硕士研究生,研究方向:通信对抗系统与运用工程。

TN97

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.10.035