V01.37.No.9Sep,2012
火力与指挥控制
FireControl&CommandControI
第37卷第9期
2012年9月
文章编号:1002—0640(2012)09—0010—04
复杂电磁环境对体系作战能力生成和影响的评估’
罗小明,池建军,姚宏林
(装备指挥技术学院。北京101416)
摘要:复杂电磁环境是体系作战能力评估中必须考量的重要因素。基于物理一事理一人理(WSR)系统方法论,分析了战场电磁环境的物理复杂性、事理复杂性和人理复杂性。揭示了战场电磁环境复杂性的本质内涵,论述了战场电磁环境复杂性对体系作战能力生成的影响,构建了复杂电磁环境下体系作战
能力评估分析框架,为基于信息系统的体系作战能力评估研究提供了基本思路和方法。
关键词:物理一事理一人理,战场电磁环境,复杂性,体系作战能力,评估
中图分类号:TV211文献标识码:A
tired的意思
StudyonGeneratingandAffectionEvaluationofSystemCombatCapabilityinComplicatedElectromagneticEnvironment
LUOXiao—ming,CHIJian—iun,YAOHong—lin
(TheAcademyD,EquipmentCommand&Technology,Beijing101416,China)
Abstract:Asaimportantfactor,complexelectromagneticenvironmenthastobeconsideredinsystemcombatcapability.BasedonthesystemtheorymethodofWu—liShi—liRen—li(WSR)。thepaperanalysesthebattlefieldelectromagneticenvironment’SWu—lico
mplexity,Shi—licomplexityandRen-licomplexity,openoutthebattlefieldelectromagneticenvironmentcomplexityinheingconnotation,expatiatesthesystemcombatcapabilitybeinfluencedbythebattlefieldelectromagneticenvironmentcomplexity.Thesystemcombatcapabilityevaluationframeisconstructed.Itprovidesbasicideaandmethodforthesystemcombatcapabilitybasedoninformationsystem。
Key
1silk001words:Wu—liShi—liRen—li(WSR),battlefieldelectromagneticenvironment,complexity,systemcombatcapability,evaluation
引言
体系作战能力,是对整体作战能力具有信息化时代特征的创新性表述。顾名思义,体系作战能力可以
理解为体系化的作战能力,它是各种作战能力相互联结、相互作用而形成的整体作战能力。体系作战能力的生成是作战体系功能和作用的直接体现[1]。基于信息系统的体系作战能力。是信息化条件下作战能力的基本形态。在人为的和自然的、民用的和军用的、敌方的和己方的、对抗的和非对抗的电磁环境
收稿日期:2011-07一lZ修回日期:2011—09-23
*基金项目:部委级基金资助项目
作者简介:罗小明(1966一),男,湖南邵阳人,博士,教授,研究方向;军事运筹与模拟、作战运筹与决策。的共同作用下,未来网络电磁领域的斗争将日趋激烈,战场电磁环境将日益复杂,这对基于信息系统的体系作战能力评估问题研究提出了更高的要求。深入剖析战场电磁环境构成要素之间的关联关系和级联效果,揭示其复杂性本质内涵,探究战场电磁环境复杂性对体系作战能力生成的影响,进而对复杂电磁环境下的体系作战能力进行评估。对于研究部队战斗力生成模式,搞好复杂电磁环境下体系作战能力建设,推进复杂电磁环境下装备试验和军事训练工作,具有重要的理论和实践意义。
1物理一事理一人理系统方法论
scar therapy物理一事理一人理(WSR)系统方法论是20世纪70年代末到80年代中期,由我国科学家钱学森、许
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罗小明,等:复杂电磁环境对体系作战能力生成和影响的评估(总第37--1679)·11·
国志、王寿云、顾基发等提出的[2]。物理,指涉及物质运动的机理,主要回答这个“物”是什么、为什么,其对象和内容是客观物质世界、法则和规则,它需要真实性,研究客观存在,通常要用到自然科学知识。事理,指做事的道理,主要解决如何去安排:怎么做,通常要用到运筹学与管理科学方面的知识,涉及到支持工具,如群体研讨环境、综合集成研讨厅平台、模型库、数据库、案例库等。人理,指做人的道理,主要回答是否做、最好怎么做,通常要用到人文与社会科学的知识。
物理、事理、人理是运筹学和系统工程实践中需要统筹考虑的3个方面。“懂物理、明事理、通人理”就是WSR系统方法论的实践准则[3]。对于复杂电磁环境而言,无论是从其由来、构成,以及内部各要素之间的关联关系,还是从其与外部的级联影响上看,都应当是一种十分巨大,且动态多变的、开放的复杂巨系统艮]。研究基于信息系统的体系作战能力的作用机理和生成途径,就必须认知战场电磁环境的复杂性特性及其影响,理解体系及体系对抗、体系的整体涌现性如何获得,解决体系仿真研究的定义问题、描述问题和实验问题。本文利用物理一事理一人理(WSR)系统方法论,对
战场电磁环境的复杂性本质内涵进行剖析,对战场电磁环境构成要素之间的关联关系和级联影响进行论述,进而构建复杂电磁环境下体系作战能力的评估分析框架。
2战场电磁环境复杂性的物理分析
GJB6130--2007《战场电磁环境术语》给出了如下的复杂电磁环境定义。
复杂电磁环境(ComplexElectromagneticEnvironment,CEME),是指在一定的空域、时域、频域和功率域上,多种电磁信号同时存在,对武器装备运用和作战行动产生一定影响的电磁环境。
这个定义强调,只有在特定的战场空间内,在时间使用、频谱利用、功率变化等方面,形成了信号密集、种类繁杂、对抗激烈、动态多变,对战场感知、指挥控制、武器装备作战效能发挥以及战场生存等产生严重影响和制约作用的电磁环境,才被称为复杂电磁环境。
因此,战场电磁环境在物理域上的各种状态变化,都可归结为电磁波在空间、时间、频谱、功率上的分布和变化,可采用空域特征、时域特征、频域特征、能量域特征(“四域特征”)来描述战场电磁环境的复杂性‘s-。也可以认为,复杂电磁环境就是其各种构成要素在“四域”的分布和变化共同涌现的结果。
信息化程度的提高,加剧了体系作战能力评估的复杂性。这是因为:体系存在于复杂网络环境之中,信息的全面利用强化了复杂电磁环境的影响;复杂电磁环境通过信息网络和关联网络对其影响进行传播和累加;具有强结构特征的“信息网络”和“关联网络”是体系作战能力生成的物质基础Is]。
2.1空域复杂性
思路中文主要是描述各种辐射产生的电磁场在空间的分布,是战场电磁环境的空域描述结果。主要包括:战场电磁辐射源的空间位置分布、功能类别、组网关系、台站属性、任务分区、作用范围等状态信息。
战场电磁环境的空域状态是无形的电磁波在有形战场空间中的表现形态,其典型特征是无影无形却纵横交错。在现代战场上,来自于陆、海、空、天不同作战平台上的电磁辐射交织作用于同一个作战区域内,形成立体多向、交叉重叠的电磁辐射态势。2.2时域复杂性
主要是描述电磁信号随时问和作战进程变化的规律。主要包括:对单个重点信号的时域——能量特征分析,电磁信号环境的时序描述、电磁信号密度随时间的变化趋势、以及整个战场电磁环境的时域特征描述等状态信息。
时域特征表示战场电磁辐射信号特性在时间序列上的表现形态,是战场电磁环境的时域描述结果,其典型特征是动态、随机多变,时而持续连贯,时而集中突发,战前与战时的差别也十分明显。
2.3频域复杂性
频域特征表示各种战场电磁辐射所占用频谱的总体状态,是战场电磁环境的频域描述结果,其典型特征是频谱拥挤且相互重叠。在现代战场上,频谱范围直接与电磁波的全向传播、异频电磁波相互之间的非干涉性、同频电磁波的相干性等紧密联系。
电磁频谱是一种重要的作战资源,也是十分有限的资源。频域描述主要包括:对单个重点信号的电磁频谱分析,重点区域或地点接收的多个电磁信号的频域特征描述以及整个战场电磁环境的频域特征描述等状态信息。
2.4能域复杂性
能量域特征表示电磁辐射功率强弱的变化情况,反映战场空间内电磁信号强度的分布状态。它主要描述电磁信号能量随空间、时间和频率变化的规律。pacemaker
能量密度是战场电磁辐射强度的一种表现形态,是战场电磁环境的能量域描述结果,其典型特征是能流密集却跌宕起伏。在现代战场,运用电磁信号
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·12·(总第37—1680)火力与指挥控制2012年第9期
和电磁能的强大威力,控制着战场电磁环境的能量形态,使局部区域、在特定时间内的电磁辐射可能特别强大。以此为手段,一方面可以更多、更远、更好地探测或者传递电磁信息;另一方面可以对电子装备形成毁伤、压制、干扰或者欺骗的作用效果。
3战场电磁环境复杂性的事理分析体系,又称“系统的系统”或“网络的网络”,它是能够得到进一步涌现性质的关联或联结的独立系统的集合[7]。体系的目标是形成体系的涌现。所谓涌现(emergence),是指系统的性质发生了相变,产生了新的性质。对体系的理解从“系统的系统”到“网络的网络”,其实就是按照“实体一关系一网络”的思路并在对抗中最终形成体系化的作战能力[6],反映了体系的动态演化过程。
复杂电磁环境处于开放的电磁空间中,电磁活动为作战行动提供了更远、更准、更快捷的信息支持,电磁波已成为战场信息活动的最大物质载体,制信息权的实质就是制电磁权。另一方面,各种作战行动已不可避免地受制于所形成的复杂电磁环境,这种影响最终会体现在武器装备战术技术性能、使用适用性和作战效能发挥上,并通过信息网络、关联网络、对抗交互网络的“多网联动”级联影响,以及多方、多要素、多领域的“多域铰链”跨域累积,涌现出综合的体系效果,对体系作战能力生成产生影响。3.1对武器装备战术技术性能的影响
复杂电磁环境对武器装备战术技术性能的影响作用较为直观,直接影响武器装备作战性能的发挥,如
雷达装备的探测能力、通信装备的联通能力等。武器装备在定型交付部队使用后,其战术技术指标即相对固化,其性能的发挥主要与电磁环境的制约程度有关。例如:在战场感知方面,受复杂电磁环境的影响,各种技术侦察装备的探测距离将大为缩短,有可能导致探测传感器迷盲,出现看不见目标分不清敌我的现象,作战行动将陷入被动局面。
3.2对武器装备使用适用性的影响
武器装备使用适用性是指部队在平时训练和作战使用装备时,装备使用令人满意的程度。通常包括环境适应性、可靠性、维修性、测试性、保障性、电磁兼容性、运输性、安全性、互操作性、人因工程等。武器装备的使用适用性就是在考量上述各种特性要求的情况下,系统还能令人满意地投入战场使用的程度。例如:在指挥控制方面,受复杂电磁环境的影响,有可能加大通信数据中断、差错增多、效率下降的概率,导致指令不能及时下达,直接影响指挥决策行动的准确性和时效性。
peaceful3.3对武器装备作战效能的影响
武器装备作战效能是指作战部队使用一定体制编制结构下的武器装备系统所构成的作战体系在执行作战行动任务中所达到预期目标的程度。·武器装备作战效能不只是对战场电磁环境的适应性效果,更重要的是它考虑了部队的编成、战术战法和对抗措施运用、作战对抗环境以及整个作战系统,反映了完成作战任务的总体能力。武器装备作战效能是人员、装备、环境3者综合作用的结果。复杂电磁环境
直接作用于作战全程,影响着综合电子信息系统和信息化装备作战效能的发挥,进而决定着战场物质和能量的流动。
3.4对体系作战能力的影响
体系不是系统的随意拼凑,是在信息网络和多种关系下多个作战系统的综合运用卟]。这就是说,作战实体不会孤立地存在和发挥作用,而是以网络的形式“物联”存在并相互对抗。体系涌现效果必须建立在“对抗”、“动态”和“整体”三位一体的条件下才能得到口]。
无论是体系破击,还是体系防卫,都需要从复杂电磁环境对各种作战能力的动态演化中抽丝剥茧,充分考量体系内各组分之间“多网联动”,以及在其支撑下的“多域铰链”所带来的“相互影响”和“级联效果”。体系涌现的效果并不一定都是效能的“跃升”,也可能是效能的“坍塌”。这也表明:复杂电磁环境从相对稳态到不稳定态的变化是“跃变”,而不是“渐变”,往往一个微小的变化,都将十分容易地引起连锁反应,产生“多米诺骨牌”效应,甚至会导致“雪崩”这种极端情况的发生。因此,对体系作战能力进行关键点、脆弱性以及级联反应分析,研探体系的重心、各种关系之间的交互以及体系的异常行为,可能是基于信息系统的体系作战能力评估的突破口。
4战场电磁环境复杂性的人理分析战场电磁环境在认知维上的复杂性表现为感知复杂性、协同复杂性及对抗复杂性。具体体现在指挥员和指挥机关对战场电磁环境的晓知、筹划、取舍、协同和管控能力
上,即根据对战场电磁环境的侦察监测情况和作战需求对电磁波的频谱分布和功率大小在时空中的协调配置能力,反映的是感知、协同和对抗中入的影响维度,即战术战法和对抗措施运用能力等。复杂电磁环境是一个相对概念,当指挥员和指挥机关对战场电磁态势研判得当,对作战行动组织有序,对抗措施运用得当,各部门电磁协同合力较
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罗小明,等:复杂电磁环境对体系作战能力生成和影响的评估(总第37—1681)·13·
大,与对手信息对抗指挥高效时,表明指挥员和指挥机关对战场电磁频谱具有很强的管控能力,这时的战场电磁环境复杂度相对较低;反之,可能稍有情况就会很“复杂”,面临的复杂电磁环境压力就很大。4.1感知复杂性
主要描述指挥员和指挥机关对战场电磁环境态势的晓知、筹划、取舍、研判情况的复杂性。通过对战场电磁环境的监控可实现对电磁环境的感知,监控结果可提供一个定量的概念,为技术人员和指挥人员进行装备操控和指挥决策等活动提供参考。由于监控能力的强弱,决定了感知战场电磁环境中各种电磁信号的种类、特点是否全面和完整,进而决定对电磁环境认知水平的高低,即对战场电磁环境监控得到的信息越全面越完整,则对电磁环境认知相对简单;反之,则相对复杂。
4.2协同复杂性
主要描述指挥员和指挥机关为克服战场电磁环境影响,通过已方战术战法和对抗措施的运用、组织各类电磁协同的复杂性。战场电磁环境的构成虽然很复杂,但只要实施科学、规范、严格的管控,通过静态监控和动态协同相结合,采取综合措施,就可以解决自扰互扰问题,提升电磁协同合力,进而形成有利于己方体系作战能力生成的战场电磁环境。电磁协同具体包括作战保障电磁协同、电子对抗电磁协同、作战保障与电子对抗之间的电磁协同等。
4.3对抗复杂性
主要描述指挥员和指挥机关根据作战目标和任务,围绕对手作战行动,针对战场态势发展,采取各项电子对抗活动的复杂性。在未来战争中,为准确掌握对手的作战行动,参战各方将加强对电子设备的侦察监视,并对指挥、通信、雷达等系统实施软硬打击,侦察与反侦察、干扰与反干扰、压制与反压制、摧毁与反摧毁的斗争将十分激烈,综合电子信息系统将工作在激烈对抗的复杂电磁环境中。对抗性主要表现为;平时不明显,战时才凸现;隐蔽突然,激烈突变;难以预测,难以识别、难以控制。
5基于WSR的复杂电磁环境下体系作战能力评估分析框架
信息系统是体系作战能力的基础和核心,对体系作战能力的评估必须注意信息系统和信息网络的支撑作用。复杂电磁环境是信息化战场的重要特征。因此,基于信息系统的体系作战能力评估必须考量复杂电磁环境的影响和作用,反映在武器装备运用和作战行动中的是复杂体系之间的协作与对抗,受到
战场电磁环境的影响和不断适应战场电磁环境的演化结果,而演化的结果又直接影响体系的能力和效能的变化。
本文基于WSR系统方法论和战争设计工程理论方法,对复杂电磁环境下体系作战能力评估框架进行设计和分析口],如图t所示。图1既描述了复杂电磁环境对体系作战能力的作用和机理,又反映了体系强结构和弱结构特征对体系整体涌现性的级联影响,给出了在体系动态演化过程中评估其作战能力的基本思路和方法。其中:基于物理(实体)的评估方法主要用来计算作战实体或实体之间相互影响、相互作用的结果,常用的建模方法有战役战术计算模型、兰彻斯特方程、基于数据的统计分析方法、基于仿真的模拟试验方法(如数值模拟方法、模拟试验方法、基于Agent和复杂网络的仿真建模方法)等;基于事理(系统)的评估方法主要用来推演作战过程中体系状态的变化,以观察体系效果的生成过程,常用的建模方法有系统动力学模型、确定型对抗模型(基于事先确定规则的解析计算模型)、网络模型(如最短路方法、最大OJ,)流方法、Petri网)、基于数据的统计分析方法、基于仿真的模拟试验方法等;基于人理的评估方法主要有基于定性推断的经验方法(如Delphi法、层次分析法、模糊综合评判法、灰色综合评估法)、基于仿真的模拟试验方法、定性与定量相结合的综合集成方法等。
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图1复杂电磁环境下体系作战能力评估分析框架
6结束语
当前,随着对“复杂电磁环境”和“基于信息系统的体系作战能力”概念理解的不断深入,迫切需要认知战场电磁环境复杂性的本质内涵,强化基于信息系统的装备和战法的结合模式对体系作战能力生成的影响,突出“对抗”、“动态”和“整体”三位一体的体系作战能力生成的作用机理和演化过程,利用战争设计工程的理论方法,建立大尺度多分辨率的联合
(下转第17页)
万方数据
聂菊根,等z基于物联网的网络中心战实施环境(总第37—1685)·17·
相当于物联网中感知层中执行器)。通过这个过程,可完全实现作战空间甚至于全球的信息共享。
为了把握战机,提高打击速度,在战场上各级传感器可以将感知的目标信息直接转输到武器发射系统,通过自动运行的指挥控制程序对目标进行发射打击,有效地缩短了反应时间。所有战略、战区和战术级的传感器网络将收集到的各种信息,利用物联网平台,通过数据融合技术迅速合成整个战场空间的态势图。相比于单个传感器和单个信息网而言,通过物联网平台可得到更完整和精确的战场态势。与此同时,通过物联网能够对分散在战区内各平台上的武器进行全方位的实时控制,作战人员可
依据战场态势和目标性质进行通盘考虑,迅速有效地选择最佳的武器对目标进行发射打击。
网络中心战可通过物联网有效地把信息优势转变为作战行动优势,使各作战单元共同掌握和了解战场态势,实现真正意义上的协调行动,从而发挥联合部队的最大作战效能。
4.2指挥结构扁平化
而在网络中心战中,由于物联网的平台支持,可以精确、全面地掌握敌我双方的信息。指挥官就可以采取扁平式的指挥机制。
基于物联网的网络中心战采取全新的指挥方式——扁平式指挥。扁平方式指挥可以实现迅速、富有成效的将指令下达到各部队。传统的战争中,为赢取战争,必需采取自上而下的指挥方式集中兵力和火力,但由于各部队的不同的作战节奏和迅速的机动性,使得指挥指令传达的同时不能适应战场的变化。而基于物联网的网络中心战可以采用扁平式的指挥方式,通过物联网的感知层可以精确感知战场信息。利用物联网的网络层实现信息和指挥控制在指挥部与作战部队之间传递,通过快捷的指挥和部队之间同步行动,使战斗变得极其快速且连续,并使敌方不可能获得间断休整。
以物联网为中心的系统将各种资源有效地连接在一起,打破了传统战争中以平台为中心的各种制约。遍及全球、无处不在的物联网使得各战斗人员和战斗装备处于网络中。通过物联网感知战场信息的能力,促进了决策与战场态势的相结合,从而为部队快速而有效的行动提供了保障。
5结束语
目前,网络中心战仍然是军队研究与建设的一个重要主题,其实施依赖于网络通信平台的建设以及随之带来的信息安全与保秘性。物联网是下一代通信网发展的一个主体趋势,可以充分利用物联网技术实现网络中心战,使得物联网能够成为网络中心战得以有效实施的重要平台。
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(上接第13页)
仿真实验环境,对复杂电磁环境下体系作战能力进行探索性和提炼式的评估实验,有针对性地提升基于信息系统的体系作战能力。
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万方数据
女孩子的英文名字
复杂电磁环境对体系作战能力生成和影响的评估
作者:罗小明, 池建军, 姚宏林, LUO Xiao-ming, CHI Jian-jun, YAO Hong-lin
作者单位:装备指挥技术学院,北京,101416
刊名:
火力与指挥控制
英文刊名:Fire Control & Command Control
年,卷(期):2012,37(9)
1.任连生基于信息系统的体系作战能力概论 2009
2.顾基发;唐锡晋物理-事理-人理系统方法论:一种东方的系统思考.运筹学和系统工程新进展 2002
3.顾基发;王浣尘;唐锡晋综合集成方法体系与系统学研究 2007
4.王汝群论复杂电磁环境的基本问题[期刊论文]-中国军事科学 2008(04)
5.王汝群;胡以华;谈何易战场电磁环境 2006
怪哉翻译
6.杨镜宇;胡晓峰基于信息系统的体系作战能力评估研究[期刊论文]-军事运筹与系统工程 2011(01)
7.胡晓峰战争复杂性与复杂体系仿真问题[期刊论文]-军事运筹与系统工程 2010(03)
8.沙基昌;毛赤龙;陈超战争设计工程 2009
引用本文格式:罗小明.池建军.姚宏林.LUO Xiao-ming.CHI Jian-jun.YAO Hong-lin复杂电磁环境对体系作战能力生成和影响的评估[期刊论文]-火力与指挥控制 2012(9)