基于马赛克战的分布式聚合作战概念推演与验证

葛鲁亲，刘 瑞，陈 都，王越欣，高 璞，顾灏冰

（上海机电工程研究所，上海 201109）

作战概念开发对作战体系构建、装备体系发展和战争胜负有着至关重要的影响，是军事思想的核心体现和作战能力的“倍增器”。美军在军事变革、装备建设和作战实践中，提出了一系列新型作战概念，如“分布式杀伤”“马赛克战”“多域战”等，都在一定时期内、某种程度上影响了美军的装备建设和作战转型，推动美军作战向全域化、体系化、智能化方向发展。

其中，马赛克战以“杀伤网”取代“杀伤链”，通过作战节点高度分散、整个系统的韧性和较多的冗余节点，增强了“杀伤网”的多手段杀伤能力和抗毁能力，具有鲜明的分散、弹性、智能化特征。

随着现代作战网络化、信息化、智能化程度持续提升，以巡航导弹集群、无人机蜂群为代表的新型威胁逐步成为现实，亟需探索新型智能化防御作战概念，满足未来攻防作战中集群博弈对抗需求。

1 作战概念发展概述

作战概念是设计未来战争、推动军事变革的重要理论抓手［1］。当前，美军对作战概念并没有明确的定义，但美军作战概念并不是一个抽象的概念，其围绕未来5-15年内中长期安全挑战与威胁，针对军事力量的运用与建设而提出理性思考，详细构想了美军未来的部队编制、作战样式、装备体系建设等一系列军事问题，并经过一系列开发和实践验证评估，形成了指导美军未来装备建设和作战体系研究的具体文件［2］。

美军基于“作战构想体系、作战概念体系和作战条令体系”三位一体的作战理论体系，采用“基于能力，概念驱动”的方法推进理论创新和军事转型，摸索一套“作战需求牵引，多维联合验证”的作战概念开发机制［3］。

一是重视作战概念的创新和提炼，一方面在实战经验中发掘新概念，或借鉴先进技术和管理方法，探索新颖作战样式和应用模式，其次由参联会主导，对军事创新中所提出的思想、观点和概念用法规文件的形式加以整理，用权威军事文件加以完善。典型案例包括“空地一体战”“网络中心战”等［4-5］。二是以“螺旋方针”实现作战概念开发，为化解联合军种之间的矛盾，美军注重对理论资源的研究，通过合理组织相关指导机构，在军种内部设立教育与训练司令部，专职于各军种作战理论创新，并整合相关军事院校、科研机构和智库等研发力量，从前沿技术成果和商业运营模式中汲取灵感，应用于军事领域创新，典型案例包括“马赛克战”等［6］。三是通过实兵演练来检验作战概念，美军通过计算机模拟技术建立相关作战实验室，通过高频次实施战役、战术，跨军种联合或跨国的军事演习，使作战理论进一步优化，让战场设计、作战行动和保障行动趋向精确化，典型案例包括“多域战”“远征前沿基地”等［7-8］。

作战概念开发创新，正成为设计未来战争和军队建设发展的战略支点与杠杆。随着作战体系结构建模技术和计算机仿真技术的快速发展，现阶段可在仿真环境中对作战要素、作战要素组织关系、作战信息交换进行战场物理信息域快速建模；对作战实体行为、作战过程活动、作战事件跟踪进行战场逻辑域快速建模。利用体系快速推演仿真工具对制胜机理验证评估，有助于指挥官和科研人员对作战概念深入理解和二次开发。

2 作战概念建模验证方法

2.1 作战概念建模方法

当前，用于作战研究的建模方法主要包括基于模型的系统工程（MBSE）方法、基于复杂网络建模、基于指控链建模、基于能力优先建模、基于Agent 的建模技术、基于网络建模、基于Petri 网建模、基于结构分解建模和基于实体建模开发等。其中，MBSE 方法可用于对复杂作战体系建模，可反映系统规划、需求、结构、功能等系统数字模型，为全生命周期不同阶段、不同领域的参与者从不同视角观察同一个体系。采用MBSE方法开展体系作战概念建模，对作战概念的建模要素进行分析，研究作战概念背景、作战力量、作战任务、指挥关系、作战活动、能力需求等作战问题。

2.2 作战概念验证方法

作战概念大多是针对未来作战设计，验证设计阶段可能没有部队和装备可供使用，需要充分利用计算机模拟技术，加上AI人工智能、大数据、云计算等新兴技术，概念设计以计算机模拟为主，以实兵演练为辅，采用“虚实结合”的技术手段，为作战概念验证提供技术支撑［9］。

以现有作战试验系统为基础，结合计算机模拟技术，基于作战概念验证需求，构建支撑作战概念应用的数据资源体系和仿真资源体系，增添概念模型转化、作战方案生成、作战效能评估、验证结果展示、验证过程管理等系统功能，能够进行大样本自主推演，直观展现作战场景，为战略、战术级海量单元对抗的作战概念验证提供支撑。

兵棋推演具有组织灵活性高、对接装备实战性强等特点，可发挥设计人员在作战概念验证中的作用，将指挥和参谋人员置于动态不可预测的对抗环境中，训练其对特定战术、技术、武器系统和传感器的运用能力。通过拓展兵棋系统的概念验证相关数据和演示分析系统功能，将各类兵棋系统进行整合，形成涵盖战略、战役、战术多层次的兵棋推演体系，使其成为作战概念验证的重要手段。

实兵演练充分利用部队实兵演习训练活动，依托模拟交战系统，设计作战概念验证方案，在近似实战的环境中组织“虚实结合、等效验证”等作战方式，对作战概念进行专项演练验证。实兵演练验证结果可信度高、效果直观，但是无法使用作战概念涉及的新型作战装备和信息交互方式，大多作为一种作战概念验证的辅助手段。

3 基于体系推演的作战概念建模与验证方法

基于体系推演的作战概念建模与验证流程主要包括5 个步骤，通过以作战需求为牵引，以作战概念为核心，基于作战需求和制胜机理分析，基于DODAF2.0框架［10］，完成作战体系逻辑架构建模，基于典型场景的体系推演完成作战概念效能验证，并通过作战机理判识与需求匹配，确保作战概念准确反映制胜机理和满足作战需求。验证方法主要流程如图1所示［11］。

图1 基于体系推演的作战概念建模与验证方法流程Fig.1 Modelling and verification method process of combat concept based on system combat

3.1 作战需求分析

作战需求分析是将作战概念中抽象的作战要素具体化，是在一定背景下的作战想定。明确想定中应用背景、任务边界和预期能力，梳理作战概念中的威胁目标、作战任务和作战能力等清单，并按照任务优先级梳理体系作战任务清单和体系作战功能需求，根据能力需求验证结果调整解决方案，形成武器装备需求方案清单。

3.2 制胜机理分析

制胜机理是在特定时空条件下，根据敌方作战体系特点，为战胜敌人而提出的作战路径及力量优势原理［12］。在联合体系对抗中，制胜机理根据其作用原理可分为作战路径型和塑造力量优势型。

作战路径型主要是通过界定作战力量的使用方向，对敌方作战体系关键节点、作战重心等要害部位进行破击，瘫痪其战斗力，获取战场部分控制权或对敌方关键体系节点摧毁，使敌方作战体系失能或瓦解。典型作战路径型作战概念包括有人/无人穿透性制空作战、全球快速打击战、网电攻防战等。

塑造力量优势型主要是通过提升己方作战体系在速度、精准、规模、认知、决策、协同、抗毁等一个或几方面的能力，通过集中体系综合优势作战力量，实现对目标的信息主导、精打要害和联合制胜。典型塑造力量优势型作战概念包括空海一体战、决策中心战、马赛克战、一体化防空-火控、远征前沿基地作战、联合全域作战等。

制胜机理分析需从整体、全局、全过程对作战概念精准剖析，研究作战概念涉及的实体要素、信息交互、作战流程，并针对性进行体系架构建模。

3.3 架构逻辑建模

基于DoDAF2.0 框架，绘制OV-1 作战概念视图、OV-2 作战单位关系视图、OV-5b 作战活动视图、OV-6c作战时序描述视图等，根据作战概念特点和体系推演仿真需求，形成架构逻辑模型，如图2所示。针对武器系统杀伤链的构建要求，需要采用智能算法对逻辑决策模型进行构建，从而对战场态势情况进行自主决策、管控和寻优行动。

图2 基于DoDAF2.0框架的架构逻辑建模视图Fig.2 Architecture logic modelling view based on DoDAF2.0 framework

3.4 体系推演仿真

体系推演仿真主要包括4个步骤。

第一步，想定设计。先初始化想定文件，新建想定文件、添加想定的推演方、初始化想定描述信息等，接着根据作战需求构建场景设计报告，包括构建作战流程的时序、规模等。

第二步，场景建模。设置想定的战场环境，并根据作战场景设计报告，在联合作战推演系统中设计自定义仿真模型，包括作战单元实体模型和作战单元组件模型各类属性、指标的设置，将仿真模型部署到对应的位置上。在二维态势界面，将仿真推演涉及的各类单元实体、兵力设施等部署到地图。

第三步，规则制定。作战规则条令的设置用于控制部署在想定中每个实体的行为规范，包括设置推演方条令、设置任务、设置时间等，修改作战条令配置是否会对武器运用以及作战过程产生影响。

第四步，仿真推演与结果分析。在想定场景编辑完成后，开始仿真推演，进行人在回路的开环推演以及自动化仿真的闭环推演。在推演仿真结束后，将推演结果输出，包括战斗消耗统计、评分、关键事件分析等，并进行蒙特卡洛仿真分析统计和评估。

3.5 概念效能评估

在推演过程中，基于深度学习技术和智能算法，采用蒙特卡洛仿真实验，并从多方面深层次挖掘各类仿真数据信息。通过推演复盘、数据分析、知识图谱等技术，选取影响体系作战效能的评估指标，建立体系作战概念评估模型。

推演完成后，对作战能力进行效能评估验证，判断与作战需求是否匹配，若满足作战概念对应的能力需求，则结束推演；若作战效能不能够满足作战概念对应的能力需求，则对作战需求进行二次验证，调整作战能力需求解决方案，直至作战效能满足作战能力需求。

4 示例验证

美军“马赛克战”作战概念将作战单元以不同方式进行组合，可以按照作战需求快速构建杀伤网，具备无中心节点、作战分布广、体系动态可重组、抗毁性强等特点。借鉴美军“马赛克战”理念，提出面向无人机蜂群目标对抗的分布式聚合作战概念，利用分散部署的探测、火力单元实施组网协同拦截，并进行作战概念建模与推演验证。

4.1 作战需求分析

基于马赛克战的分布式聚合作战任务清单、作战能力需求清单、作战要素清单如表1所示。

表1 作战任务清单Tab.1 List of combat task

通过构建作战活动与作战能力关联矩阵，形成作战能力需求清单如图3所示。

4.2 制胜机理分析

通过探测、火力单元解耦和分散部署，可基于开放式体系架构和模块化、标准化接口快速聚合，根据作战态势快速构建作战体系，实现探测网、火力网、指控网、杀伤网融合一体，缩短作战链路，压缩反应时间，快速作战决策。同时，作战体系可根据战场态势灵活调度作战资源和快速投放部署，实现体系自适应重构和灵活拓展，提升作战体系的网络化杀伤链构建能力和抗毁顽存能力。

4.3 架构逻辑建模

基于马赛克战的分布式聚合作战，其相应的作战单位之间的OV-2视图如图4所示。

图4 作战概念OV-2视图Fig.4 View of combat concept OV-2

涉及的作战活动OV-5b视图如图5所示。

图5 OV-5b作战活动视图（部分节选）Fig.5 View of OV-5b combat activity(excerpts）

涉及的作战时序OV-6c视图如图6所示。

图6 OV-6c作战时序视图（部分节选）Fig.6 View of OV-6c operations sequence（excerpts）

4.4 体系推演仿真

为验证基于马赛克战的分布式聚合作战概念，设置1个基础组与1个对照组试验进行对比，分别模拟常规拦截作战模式和基于马赛克战的分布式聚合作战模式，并采集相应的作战推演数据。

2种模式的地基探测和火力单元对比如表2所示，其他包括蓝方设置、2 种模式的红方靶标、红方防御火力数量保持一致。

表2 2种作战模式对比Tab.2 Comparison of two combat modes

4.4.1 想定设计

蓝方实施抵近侦察、干扰、诱骗、攻击，掩护主力装备突袭打击；红方依托分布式防御体系，与战区内陆基、空基等防御兵力实施联合梯次拦截作战。

4.4.2 场景建模

气象环境：平均气温15 ℃，无雨，晴朗。

红方兵力部署：常规模式包括陆基火力单元、陆基探测单元、空基探测单元等；分布式聚合作战模式包括陆基探测单元、规模化部署分布式探测单元和火力单元构建分布式聚合防御体系。

蓝方兵力部署：由3架运输机组成，并各自投放50架、3批次“郊狼”无人机蜂群。

4.4.3 规则制定

本次推演仿真的主要目的在于验证基于马赛克战的分布式聚合作战概念对反蜂群作战效能的提升，因此，在电磁管控条令中规定红方在交战过程中暂不开启电子干扰设备。

4.4.4 对抗仿真

常规模式：红方因缺乏有效的早期预警探测手段，虽然探测覆盖范围和火力覆盖范围较大，但由于“郊狼”无人机蜂群的目标特性和飞行高度低的原因，在接近阵地时红方还没有发现目标，如图7所示。

图7 红方无法进行有效预警探测Fig.7 The scene in which red team is unable to make effective early warning detection

在蓝方无人机群很接近红方阵地时，红方集中模式地基探测单元发现部分目标并展开拦截，而剩下大部分无人机群并未被发现，对红方保卫目标造成较大损伤，如图8所示。

图8 基础组拦截作战Fig.8 The scene in which the basic group involves interception

分布式聚合作战模式：在空基探测单元早期预警的情况下，红方空基发现蓝方“郊狼”无人机蜂群的威胁态势，并将预警信息传送回后面的指控节点，因此，无人机群在进入地基探测单元范围后能第一时间探测并识别无人机群，如图9所示。

图9 预警机发现敌方无人机群Fig.9 The scene in which the airborne warning and control system(AWACS)finds out enemy UAVs

指控中心指挥多类拦截火力单元，对“郊狼”无人机实施高火力密度拦截，如图10所示。

图10 红方多火力单元聚合拦截Fig.10 The scene in which Red team performs aggregation interception with multiple fire units

对抗结束后，完成对敌方无人机群大部分目标拦截。

4.5 概念效能评估

基于蒙特卡洛仿真方法，设置火力单元的拦截概率区间，通过统计得到红方战损和消耗的均值。

常规拦截模式下，由于缺乏有效的早期预警手段，敌方无人机群抵达红方阵地时才发现目标。同时，由于缺乏有效的协同作战手段，尽管发射大量导弹进行拦截，红方对无人机群的打击效果有限。

在基于马赛克战的分布式聚合作战模式下，由分布式火力单元对“郊狼”等中小型目标实施高火力密度拦截，突防目标综合利用分布式火力单元进行点面协同拦截。

毁伤与消耗对比情况如图11所示。

图11 毁伤与消耗对比Fig.11 Comparison of damage and consumption

通过对比，红方在基于马赛克战的分布式聚合作战模式下，拦截蓝方无人机的数量明显上升，受到的损伤明显下降，基本满足对无人机群拦截作战能力需求，说明基于马赛克战的分布式聚合作战概念的应用对反超低空无人机蜂群目标防御具备较好的能力提升。

5 结 论

本文研究了美军作战概念建模与验证方法发展现状与趋势，结合基于体系推演的作战概念建模与验证方法，按照作战需求分析、制胜机理研究、架构逻辑建模、体系推演仿真、概念效能评估的开发流程，开展了基于马赛克战的分布式聚合防御作战概念推演与验证，初步验证了基于马赛克战的分布式聚合作战概念的有效性。