楊爭爭，白浩，侯勇

(西北機電工程研究所，陜西 咸陽 712099)

陸戰(zhàn)場是軍隊在陸地實施作戰(zhàn)的地理空間，是陸軍執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的主戰(zhàn)場，是軍事斗爭達成目標的最終地域[1]。傳統(tǒng)陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)力量的能力生成，主要依賴防空力量、突擊力量、壓制力量，以及各平臺間的固定配合[2]。傳統(tǒng)的點對點打擊模式將“感知→決策→執(zhí)行”系統(tǒng)集為一體，可以完美應(yīng)對具有壓倒性力量優(yōu)勢的作戰(zhàn)任務(wù)，但是面對力量相差無幾的作戰(zhàn)對手時，則很容易因為遭受到局部毀傷而喪失全部功能[3]。為了克服節(jié)點過于集中、斷鏈風險高、陸戰(zhàn)通道重構(gòu)性弱等不足，各個國家都在對新的作戰(zhàn)概念展開研究，以求在未來陸戰(zhàn)場戰(zhàn)爭中占據(jù)主動，獲得優(yōu)勢。殺傷網(wǎng)使用更多靈活的信息通道來連接大量較小的、功能較少的和更容易組合的作戰(zhàn)單元，形成網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系。基于殺傷網(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)方式是將殺傷網(wǎng)概念引入到傳統(tǒng)陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)中而產(chǎn)生的新型作戰(zhàn)思想研究領(lǐng)域，可以實現(xiàn)部隊的靈活部署和配置，以便在戰(zhàn)爭中為作戰(zhàn)任務(wù)動態(tài)配置資源，掌握戰(zhàn)爭的主動性。筆者在總結(jié)、歸納目前針對殺傷網(wǎng)作戰(zhàn)方法的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用狀況的基礎(chǔ)上，進一步對基于殺傷網(wǎng)的作戰(zhàn)方法中的關(guān)鍵技術(shù)進行了梳理和論述，最后在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上探討了該技術(shù)在未來陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)中的可能發(fā)展及應(yīng)用方向，為陸戰(zhàn)場新型作戰(zhàn)體系的設(shè)計和建立提供有益參考。

1 殺傷網(wǎng)作戰(zhàn)概念

在冷戰(zhàn)期間，美軍通過將新技術(shù)與新作戰(zhàn)概念的優(yōu)勢結(jié)合起來成功戰(zhàn)勝了蘇聯(lián)軍隊，如精確制導武器和隱形技術(shù)等。在冷戰(zhàn)結(jié)束后，隨著各國對科索沃和阿富汗戰(zhàn)爭形式的觀察和研究，并依此對自身作戰(zhàn)概念進行改進，形成了各自的遠程傳感器和精確武器網(wǎng)平臺，從而被美軍視為嚴峻的潛在挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對未來陸戰(zhàn)場體系化作戰(zhàn)時所面臨的挑戰(zhàn)，眾多軍事發(fā)達國家正在對新型作戰(zhàn)概念展開研究，以掌握未來戰(zhàn)爭的主動性。2017年，“馬賽克戰(zhàn)”作戰(zhàn)概念由美國國防部率先提出，并迅速進入世界各國的軍方視野[4-5]?！榜R賽克戰(zhàn)”以殺傷網(wǎng)取代殺傷鏈，用更多靈活的信息通道來連接更多作戰(zhàn)單元，使作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)具有動態(tài)重構(gòu)可能，以適應(yīng)復雜多變的作戰(zhàn)需求。殺傷網(wǎng)的演化過程如圖1所示[6]。

傳統(tǒng)殺傷鏈的一體化多任務(wù)平臺和系統(tǒng)集成相對不靈活的配置，制約了可組合部隊的多樣性，削弱了部隊的適應(yīng)能力，使敵方更容易預(yù)測，降低了迷惑敵人的能力。殺傷網(wǎng)通過高新技術(shù)手段實現(xiàn)多種系統(tǒng)、武器平臺的實時組合，用更多靈活的信息通道來連接大量較小的、功能較少的和更容易組合的作戰(zhàn)單元，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)，進而提高部隊靈活性和適應(yīng)性。

殺傷網(wǎng)中的節(jié)點高度分散，具有良好的韌性和較多的冗余節(jié)點及信息通道，沒有不可或缺的關(guān)鍵節(jié)點。當部分節(jié)點主動或被動通信斷鏈時，殺傷網(wǎng)可以通過通信技術(shù)快速檢測斷鏈情況，并根據(jù)當前作戰(zhàn)范圍內(nèi)可供選擇的作戰(zhàn)節(jié)點，形成新的適應(yīng)戰(zhàn)場需求的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)體系，不會影響殺傷網(wǎng)發(fā)揮整體作戰(zhàn)效能，反而給敵人創(chuàng)造更為復雜的條件來進行評估。殺傷網(wǎng)的核心思想是在各構(gòu)件接口設(shè)計通用的基礎(chǔ)上，通過人工指揮和機器控制相結(jié)合，實現(xiàn)防空作戰(zhàn)單元、突擊作戰(zhàn)單元和壓制作戰(zhàn)單元之間的自適應(yīng)動態(tài)重構(gòu)，達到對更為分散的陸軍部隊的快速組合和重組，形成可以適應(yīng)瞬息萬變的戰(zhàn)場情況的新型陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)體系的目的。在不會削減各個分系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的基礎(chǔ)上，提高了部隊的適應(yīng)能力，為敵方制造復雜性和不確定性，從而獲得決策和信息優(yōu)勢。

1.1 必要性

傳統(tǒng)陸戰(zhàn)場中，各個國家針對不斷增長的精確制導武器威脅采取了多平臺力量組合模式，形成了相對較大的作戰(zhàn)編隊，如陸軍的旅戰(zhàn)斗隊和陸戰(zhàn)隊遠征部隊等。通過將各個單一作戰(zhàn)部隊集中在一起，便于協(xié)調(diào)大規(guī)模進攻火力，使得防御互相支援，提高保障效率。但是在陸戰(zhàn)場中，多平臺組合編隊規(guī)模太大、作戰(zhàn)力量太集中，從而限制了編隊作戰(zhàn)的靈活性，因此殺傷鏈斷鏈風險極高，決策響應(yīng)時間較長。殺傷網(wǎng)概念提出高度自主智能與協(xié)同作戰(zhàn)的新型作戰(zhàn)體系，火力協(xié)同系統(tǒng)更加“扁平化”，創(chuàng)建“按作戰(zhàn)需求定制重組”的混合型合成作戰(zhàn)部隊，實現(xiàn)為各種作戰(zhàn)任務(wù)動態(tài)配置資源。在陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)中引入殺傷網(wǎng)概念，構(gòu)建基于殺傷網(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)體系，將極大提高作戰(zhàn)靈活性和動態(tài)響應(yīng)性?；跉W(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)方法研究是前沿的國防戰(zhàn)略和作戰(zhàn)概念，目前各個國家對殺傷網(wǎng)作戰(zhàn)體系理論概念和體系構(gòu)建還處于初步探索階段，因此進行基于殺傷網(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)方法的進一步研究非常有必要。

1.2 顛覆性

傳統(tǒng)陸戰(zhàn)場的點對點打擊模式將感知、判斷、決策和執(zhí)行(Observation, Orientation, Decision, Action, OODA)系統(tǒng)集成為一體[7-10]。該類型作戰(zhàn)系統(tǒng)只能通過單鏈產(chǎn)生殺傷力，一旦遭到單點打擊，容易產(chǎn)生斷鏈風險而喪失全部功能?；跉W(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)方法是一種為了應(yīng)對傳統(tǒng)作戰(zhàn)中關(guān)鍵節(jié)點容易遭受致命毀傷而提出的新型作戰(zhàn)方式，在節(jié)點遭到破壞時能夠進行殺傷網(wǎng)動態(tài)重構(gòu)，具有靈活重組、快速反應(yīng)、適應(yīng)性強的特點，能有效降低整個系統(tǒng)的脆弱性，推動新型、低成本無人化、智能化系統(tǒng)發(fā)展，極大地顛覆了傳統(tǒng)作戰(zhàn)理念。

2 殺傷多層網(wǎng)建模

殺傷多層網(wǎng)由偵察網(wǎng)、通信網(wǎng)、指控網(wǎng)和打擊網(wǎng)4種功能網(wǎng)絡(luò)組成。殺傷多層網(wǎng)屬于由多種功能網(wǎng)融合在一起的復雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，難以使用單層和同質(zhì)網(wǎng)絡(luò)模型對其進行理論建模。因此通常使用多層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成對殺傷多層網(wǎng)的模型構(gòu)建[11-13]。

多層網(wǎng)絡(luò)殺傷網(wǎng)S由兩個集合構(gòu)成，S=(L,C)，其中，

L={Lα}，

(1)

式中：L表示基于殺傷網(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)體系中的殺傷網(wǎng)模型的4層網(wǎng)絡(luò)，由Lα=(Xα,Eα)構(gòu)成；α取值為1,2,3,4，分別表示偵察層、通信層、指控層和打擊層；Eα中的元素為層內(nèi)連接。

C表示層Lα和Lβ的節(jié)點之間的交互連接關(guān)系集合：

C={Eαβ?Xα×Xβ}，

(2)

式中：α,β∈{1,2,3,4}，且α≠β；Eαβ中的元素為層間連接。

(3)

式中：i≥1；j≤Mα。

(4)

式中：1≤i≤Mα；1≤j≤Mβ。

對應(yīng)地，陸戰(zhàn)場殺傷網(wǎng)模型中的作戰(zhàn)節(jié)點要素由藍方目標和紅方偵察、通信、指控、打擊等節(jié)點構(gòu)成，作戰(zhàn)節(jié)點關(guān)系由偵察、通信、指控、打擊等關(guān)系組成。設(shè)定基于殺傷網(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)體系對抗作戰(zhàn)時，紅方有m個裝備ej，且j=1,2,…,m，用四元組集合E表示，E={(sj,tj,zj,hj),j=1,2,…,m}，且藍方有n個裝備，用集合D表示，D={di,i=1,2,…,n}。其中，sj代表紅方裝備ej的偵察屬性，如果ej具有偵察能力的話，sj=1，否則sj=0；tj代表紅方裝備ej通信屬性，如果ej具有通信能力，tj=1，否則tj=0；zj代表紅方裝備ej指控屬性，如ej具有指控能力，zj=1，否則zj=0；hj代表紅方裝備ej打擊屬性，如果ej具有打擊能力，hj=1，否則hj=0。

使用多層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對殺傷多層網(wǎng)進行建模時，各個作戰(zhàn)節(jié)點不僅需要定義在各個層內(nèi)的連接關(guān)系，還需要定義在層間的連接關(guān)系。在陸戰(zhàn)場殺傷網(wǎng)中，實質(zhì)上是由同一個實體作戰(zhàn)節(jié)點在不同層之間的映射形成層間的連接關(guān)系。因此，將層間關(guān)系定義為Eαβ={(xα,i,xβ,j),xα,i=xβ,j∈L}，表示層間的連接關(guān)系是由同一個實體作戰(zhàn)節(jié)點分別在各層上映射的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點形成的。

通過以上多層網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建技術(shù)，可以將陸戰(zhàn)場殺傷網(wǎng)的復雜關(guān)系構(gòu)建為結(jié)構(gòu)清晰的多層網(wǎng)絡(luò)殺傷網(wǎng)模型，如圖2所示。

在構(gòu)建殺傷多層網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上，可使用網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的研究理論，對基于殺傷網(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)體系進行計算和分析，進而可開展聯(lián)合打擊資源池適配優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)研究。

3 資源池適配建模

資源池適配優(yōu)化問題是從已知裝備候選集中選擇一定數(shù)量的裝備，以在滿足一定約束條件下，發(fā)揮最好的作戰(zhàn)效果。殺傷網(wǎng)作戰(zhàn)效果的評估指標包含風險性、冗余性、敏捷性和戰(zhàn)術(shù)性4個方面，使得裝備選擇的數(shù)量和形成的殺傷網(wǎng)的作戰(zhàn)效果之間不存在絕對的線性關(guān)系。因此需要構(gòu)建裝備選擇多目標優(yōu)化模型，以得到合理的裝備選擇方案。設(shè)定藍方作戰(zhàn)裝備目標集合為D={di,i=1,2,…,n}，紅方作戰(zhàn)裝備候選集合為E={ei,i=1,2,…,m}，且已知所有作戰(zhàn)裝備在各個層的連接關(guān)系。G=[gi]m×1表示某種裝備組合方案，gi∈{0,1}，gi=1表示選擇紅方裝備ei，gi=0表示不選擇該裝備；C=[ci]1×n是裝備成本矩陣，其中ci>0，表示選擇裝備ei的成本，總預(yù)算為W[3]。

資源池適配優(yōu)化輸入包括資源池集合、邊連通結(jié)合、作戰(zhàn)任務(wù)、目標特性、領(lǐng)域特性、目標區(qū)域、戰(zhàn)術(shù)策略，輸出包括殺傷鏈/簇，最終形成應(yīng)用算子超圖、體系結(jié)構(gòu)超圖[3,14]，如圖3、4所示。

3.1 應(yīng)用算子超圖

由圖3可知，資源池適配應(yīng)用算子超圖由作戰(zhàn)功能/作戰(zhàn)樣式、殺傷鏈簇、殺傷鏈和適配要素組成。殺傷鏈簇kci主要有防空、突擊、壓制3種類型；殺傷鏈kni是殺傷鏈簇子集，某個殺傷鏈可以同時屬于多個殺傷鏈簇，其數(shù)量由目標數(shù)量、資源池適配結(jié)果決定；適配要素主要由多個感知要素、多個決策要素、多個打擊要素組成，對應(yīng)為偵察武器載荷、決策武器載荷、打擊武器載荷。

3.2 體系結(jié)構(gòu)超圖

由圖4可知，資源池適配體系結(jié)構(gòu)超圖由作戰(zhàn)任務(wù)、殺傷鏈簇、殺傷鏈和適配建制單元組成。殺傷鏈簇主要有防空反導、突擊攻堅、遠程壓制3種類型；同樣地，殺傷鏈是殺傷鏈簇子集，某殺傷鏈可以同時屬于多個殺傷鏈簇，其數(shù)量由目標/任務(wù)數(shù)量、資源池適配結(jié)果共同決定；適配要素主要由多個感知單元、多個決策單元、多個打擊單元組成，包括感知與決策、感知與打擊、決策與打擊、感知決策打擊一體化集成平臺。

4 資源池優(yōu)化流程

由目標裝備D和方案G對應(yīng)紅方裝備組成的殺傷網(wǎng)SG是S的子網(wǎng)，步驟如下：

步驟1構(gòu)建目標方程，資源池適配優(yōu)化組合問題有風險性、冗余性、敏捷性和戰(zhàn)術(shù)性4個子目標，對應(yīng)的適應(yīng)度分別為f1、f2、f3、f4，需同時考慮裝備組合方案的4個目標值，以及是否滿足約束及成本條件C·G≤W。目標函數(shù)取值越小，表明資源適配越優(yōu)。目標方程Fm計算公式為

(5)

式中：ε為風險性指標權(quán)重系數(shù)；φ為冗余性指標權(quán)重系數(shù)；φ為敏捷性指標權(quán)重系數(shù)；η為戰(zhàn)術(shù)性指標權(quán)重系數(shù)；γ為懲罰系數(shù)；R(SG)為風險性計算指標；F(SG)為冗余性計算指標；A(SG)為敏捷性計算指標；V(SG)為戰(zhàn)術(shù)性計算指標。

SG=D∪{ei|gi=1,i=1,2,…,m}.

(6)

滿足的約束條件為

(7)

步驟2基于殺傷網(wǎng)S=(L,C)，生成初始解。

步驟3計算當前目標值。

步驟4領(lǐng)域貪婪搜索，生成新解。

步驟5計算新目標值，按Metropolis接受新解。

資源池適配優(yōu)化處理流程如圖5所示。

5 結(jié)束語

殺傷網(wǎng)通過人工智能的決策輔助工具、自動化無人系統(tǒng)等新技術(shù)實現(xiàn)多種作戰(zhàn)單元的實時靈活組合，并進行網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)，產(chǎn)生一系列群體性作戰(zhàn)效果。基于殺傷網(wǎng)的陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)概念是一個新的研究領(lǐng)域，后續(xù)仍需要繼續(xù)研究殺傷網(wǎng)的本質(zhì)特點，并從武器裝備編配、部隊設(shè)計、指揮控制系統(tǒng)優(yōu)化、作戰(zhàn)效果評估等方面展開研究。雖然在陸戰(zhàn)場作戰(zhàn)體系中引入殺傷網(wǎng)技術(shù)目前仍處于概念研究階段，且技術(shù)支持和作戰(zhàn)體系的實現(xiàn)還存在各種各樣的困難，但是隨著對陸戰(zhàn)場殺傷網(wǎng)作戰(zhàn)概念的深入研究，將牽引各項技術(shù)不斷發(fā)展成熟，為當前的裝備體系及作戰(zhàn)模式帶來新的創(chuàng)新方向，為我軍下一步作戰(zhàn)體系的設(shè)計和發(fā)展提供有益參考。