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基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究

0 引言

末段反导C2BM系统把末段反导系统内的各种作战装备有机集成为一个协调行动的整体,在一种高实时、高对抗、自主化的环境中实现对弹道目标有效拦截,是末段反导系统的“中枢神经系统”。需求分析是构建末段反导C2BM系统的首要前提,末段反导C2BM系统的需求分析主要是对系统满足反导系统执行特定行动或实现特定目标所需的条件或能力进行系统分析,完整明确的需求分析能为系统后续的设计、分析、开发、维护和扩展奠定坚实的基础。由于需求分析缺乏一致的需求描述规范,在开发过程中存在不准确、不清晰、规范性差等一系列问题,难以使用户与工程技术人员达成共识。美国国防部体系结构框架(DoDAF)提供了表示和开发体系结构的基本框架,逐步成为美军联合能力集成与开发系统的需求开发标准。本文借鉴体系结构框架的思想并深入理解DoDAF,探讨了基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求的实现方法,建立了末段反导C2BM系统的高级作战概念视图OV-1、作战活动模型视图OV-5、作战事件/跟踪描述视图OV-6c、逻辑数据模型OV-7和作战节点连通性描述视图OV-2等视图产品,为反导C2BM的研制中的顶层优化设计提供技术支撑。

1 末段反导C2BM系统分析

1.1 末段反导系统分析

末段反导系统通过对弹道目标飞行的再入段进行拦截,保护己方的重要目标;它主要由传感器网、多层拦截武器系统(末段高、低两层拦截武器系统)以及反导C2BM系统组成,各个子系统基于C2BM实现紧密相连,基本构成如图1。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第1张

图1 末段反导系统组成

其中传感器网是整个末段反导系统的“眼睛”,它及时监视、发现和跟踪来袭的弹道目标,准确测定其运动参数,并实时传输给末段反导C2BM系统;多层拦截武器系统主要是在末段反导C2BM系统的统一指挥下摧毁来袭导弹; C2BM系统是高度自动化的作战指挥控制与资源运行管理系统,是组织实施从远程预警到指挥决策、再到拦截打击一体化的纽带,是实现末段反导系统作战资源综合集成、发挥整体效能的核心和关键,被看作“能效倍增器”,其功能是否完备、性能是否优异直接关系到末段反导体系建设的成败,如图2。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第2张

图2 C2BM系统在末段反导系统中的作用

1.2末段反导C2BM系统的工作过程

基于上级情报信息,末段反导C2BM系统组织末段反导装备进行战斗等级转进,做好战斗准备;综合利用导弹预警卫星和其他相关传感器协同探测和跟踪弹道目标并实时提供的相关指示和跟踪数据,进行导弹数据关联和融合;同时统一调度传感器资源,生成跟踪弹道和空情图;基于综合信息,进行目标威胁评估,生成反导作战方案并分配所需资源(传感器及拦截器);监控拦截过程,进行拦截确认、拦截效果评估和是否二次拦截的判断。工作过程如图3。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第3张

图3 末段反导C2BM系统的工作过程

末段反导C2BM系统是在某项末段反导作战任务中,在满足末段反导系统资源条件约束下,以以弹道导弹为激励、威胁态势(威胁目标、受威胁要地、末段反导作战资源等)为输入,以某种意义上的最优反导任务执行序列为输出,达到预期拦截期望目标的任务规划系统。弹道目标具有高空高速、小RCS、识别困难、攻击突发性、时间短、高毁伤等特性,拦截作战的时空被大大的压缩,与防空指挥控制系统相比,要求末段反导C2BM系统有更快的反应速度和自主运行能力。这对末段反导C2BM系统的分析、设计与开发工作带来了更大的难度。

2 基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析方法

末段反导C2BM系统需求以末段反导体系遂行的反导使命为牵引,明确末段反导C2BM系统所需的条件或能力,实现军方、军事分析人员及设计人员之间的沟通,为进一步的设计提供有利条件。美国国防部体系结构框架(DoDAF)提出体系结构描述的四种视图:作战视图(OV)、系统和服务视图(SV)、技术视图(TV)、全局视图(AV)及相应的26个描述性产品,提供了表示和开发体系结构的基本框架,便于体系结构的相互理解、比较和集成,逐步成为系统的需求开发规范。通过对高层反导作战概念的深入研究,本文引入DoDAF,以有效地分析末段反导C2BM系统的需求,提出了将高层末段反导C2BM作战能力需求细化成详细作战能力需求并采用体系结构产品的方式表示出来的方法,以有效地分析末段反导C2BM系统的需求。

由于末段反导本身的作战特性,末段反导C2BM系统特定的需求分析将有很大不同,从末段反导作战概念开始,可分为以下五个步骤:

step1、 考虑末段反导作战使命,分析末段反导C2BM系统的作战概念与功能需求,得到OV-1;

step2、 细化末段反导C2BM系统功能与组织关系,得到OV-4;

step3、 在实现末段反导C2BM系统的功能基础上,分析其组成、活动模型、逻辑数据结构及作战任务分配,构建OV-5、OV-6b 、OV-6c、OV-7、OV-6a;

step4、 实现末段反导C2BM系统的作战信息元素的交换、系统功能、物理数据模型的描述,得到SV-5、OV-3、OV-2、SV-4、SV-11、SV-10b;

step5、 对末段反导C2BM系统的信息元素与交换需求、系统接口,系统性能和技术指南、系统演变进行描述,实现SV-1、SV-2、SV-3、SV-6、SV-7、SV-8、TV-1、TV-2。

具体流程如图4。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第4张

图4 基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析步骤

按照以上步骤操作,建立末段反导C2BM系统的作战视图OV、系统和服务视图SV、技术标准视图TV,从而有效地实现对末段反导C2BM系统需求分析。

3 末段反导C2BM系统的作战视图

作战视图是形成系统和服务视图及技术标准视图的基础,是末段反导C2BM系统研制和采办的依据,它与系统和服务视图交叉开发而成。本文为简化起见,仅从作战视图的角度对反导C2BM进行可视化的建模分析,建立了OV-1、OV-5、OV-6c、OV-7、OV-2。

3.1 高级作战概念视图OV-1

高级作战概念视图OV-1描述末段反导C2BM系统与反导作战环境,传感器网和多层拦截武器系统之间的相互作用。末段反导C2BM系统与传感器网和多层拦截武器系统交互的一系列活动包括实时处理来自传感器网的弹道目标属性数据、识别真假目标、评估威胁,制定防御计划,调度传感器网跟踪、监视目标,管理多层拦截武器系统摧毁目标和评估拦截效果等。末段反导C2BM系统的高级作战概念视图如图5。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第5张

图5 高级作战概念视图OV-1

3.2 作战活动模型视图OV-5

作战活动模型视图OV-5描述了末段反导C2BM系统在完成末段反导作战任务过程中所执行的各种作战活动序列。在分析末段反导作战任务及末段反导C2BM系统核心功能的基础上,进行了末段反导作战状态控制、弹道目标态势感知、来袭弹道目标威胁评估、反导作战方案规划、末段反导资源控制、拦截效果评估和二次拦截控制七大活动,以此建立如下图6所示的作战活动模型视图。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第6张

图6 作战活动模型视图OV-5

3.3 作战事件/跟踪描述视图OV-6c

作战事件/跟踪描述视图OV-6c给出了末段反导C2BM系统各作战节点间的信息交换活动的任务时间序列,每一个作战活动的追踪图解包括末段反导作战态势的说明及这些作战活动信息的来源与去向,得出OV-6c,如图7。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第7张

图7 作战事件/跟踪描述视图OV-6c

3.4 逻辑数据模型OV-7

逻辑数据模型OV-7描述了末段反导C2BM系统涉及的数据类型的结构,并给出了该系统范围内的数据类型、数据特性以及数据之间的关系。依据OV-6c,深入分析末段反导C2BM系统与传感器网和多层拦截武器系统之间交换的数据,得到OV-7, 如下图8。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第8张

图8 逻辑数据模型OV-7

3.5 作战节点连通性描述视图OV-2

由于末段反导C2BM系统管理的对象较多,通常分为三层:末段战区级C2BM系统节点、末段控制级C2BM系统节点和末段高、低两层C2BM系统节点。作战节点连通性描述视图OV-2运用图说明末段反导C2BM系统内部作战节点间及与传感器网和多层拦截武器系统之间的需求线,即这些作战节点间有信息交换的需求,从而得到反导作战信息流动的内外部作战节点逻辑网,如图9。

基于DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析研究 - 第9张

图9 作战节点连通性描述视图OV-2

4 结束语

末段反导C2BM系统需求分析是进行末段反导C2BM系统建设的首要前提。本文基于面向体系结构框架的需求开发规范——DoDAF,在分析末段反导C2BM系统的工作过程与功能的基础上,重点完成了末段反导C2BM系统作战视图的分析与设计,明确了末段反导C2BM系统的组成、角色、活动及其间交互的信息流等之间的关系,描述过程简单,易于理解、比较和集成,对反导C2BM的顶层设计和工程建设具有一定的指导意义和借鉴价值。

本文来源: 瞭望空天,作者:Jinke Xiao。

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