战场态势估计概念、结构与效能

【:明确给出了战场态势和态势估计的概念,阐明了战场态势层次的划分及其与美军三级共 用作战图的关系,重点描述了战场态势与态势估计概念的历史沿革。旨在澄清态势估计领域的一 些模糊概念与认识,或作为研讨的引玉之砖。】

0　引　言
    通常,作战目标是通过控制战场兵力分布实 现的; 为此,需要熟悉战场环境,并采用一个有效 的动态对抗问题求解策略。于是,在实际战场上, 作战双方指挥员的较量就变成按其特定作战目标 阐明并解决己方兵力分布问题, 同时破坏对方问 题求解的一场竞赛。由于战场态势通常指战场环 境和兵力分布的当前状态和发展变化趋势, 而作 战目标不同,所关心的战场态势亦不相同,并且战 场态势的诸构成要素及其相互关系随作战进程而 变化。因此,战场态势的感知,即对战场态势的了 解、估计与预测就成为作战双方争夺战场信息优 势的焦点。
1　态势与态势要素基本概念
    战场态势(BS , Battle field situation) 指战场中兵 力分布及战场环境的当前状态和发展变化趋势; 而态势要素则指构成战场态势的兵力、环境、事件和 估计等诸类要素。不同的战场态势指其包含不同的 态势要素。与一个作战目标对应的一个或多个待验 证的战场态势假设随作战目标改变而变化,甚至在 一个作战目标下的不同作战阶段或时节都存在差 异。因此,确定一个战场态势假设及其构成要素,并 依据战场目标变化确定战场态势要素及其相互关系 的发展和变化,予以及时估计与更新,是检验一个指 挥员的态势判断能力和作战指挥能力的重要内容。

    战场态势要素也称为战场态势估计要素,因为态势要素通常带有不确定性( 模糊性和随机性) ,对 态势要素的发展变化及其不确定性的估计,就构成 了战场态势估计的主要内容。抛开具体特定作战目 标,从总体上讲,战场态势由五类要素构成:

( 1) 兵力部署与作战能力类;

( 2) 重要动态目标类;

( 3) 战场环境类;

( 4) 社会 /政治 /经济环境类;

( 5) 对抗措施类。

    每类所含态势要素的分层结构, 如图 1所示。 需特别指出的是: 对抗要素指从下属四类要素中提 取出来的,双方可能产生对抗的兵力、动态目标、地 点和环境及可能的冲突样式和产生结果预测等。

2　态势图及其应用层次结构
    从应用需求出发,战场态势分为战略态势、战役 态势和战术态势,它们分别为国家级、战区( 军种) 级和作战行动级的指挥员提供战场感知服务。不难 得知,这样划分的三级态势在其涵盖作战区域、态势 粒度、要素类型等方面是有差别的,其取决于用户需 求,但这三个层次的战场态势并没有十分严格的界线。

    战场态势通常以图形方式 ( 称为态势图) 提供 给指挥员应用。态势图通常由底图( 电子地图) 和 在其上叠加显示的态势要素( 队列标号) 图形及标 注信息组成。美军从指挥决策、战术指控和火力打 击等作战环节对战场态势的应用需求出发,将战场 态势的图形服务形式———互动作战图族(FI OP)分为: 共用作战图(COP) 、共用战术图(CTP) 和单一 合成图(S I P)。COP和 CTP中的“共用”概念指遂行 同一作战任务的两个以上作战单元在进行作战方 案 /计划或战术行动协同时,须使其共同关心的战场 态势要素保持一致。在 FI OP中, COP为国家军事指挥中心(NMCC) 和战区司令部的作战方案 /规划/ 计划的生成提供态势服务的视图,其跨越了战略和 战役两个层次; 而战术级的共用态势则按其支持功 能又分为 CT P和 S I P两个层次,其中 CTP为联合任 务部队(J I F) / 军种任务部队(CT F) 司令部和情报节 点的战术指挥控制和情报收集指挥方案/计划生成 与实时监控提供态势服务视图; 此外, CT P还负有为 生成战役 COP提供战术态势要素的使命。 S I P是专 为联合 /合成火力打击控制与目标跟踪提供的局部 战场空间视图,其要素构成主要包含相应局部战场 空间中的各类打击目标、火力单元及环境参数,依局 部空间和打击目标不同,分别称为单一合成空图 (S I AP) 、海情图 (S I S P) 、地情图 (S I GP) 、太空图 (S I S P P) 等。各类 S I P负有为生成 CTP提供相应局 部战场空间态势要素的使命。

    战场态势及态势图的层次结构, 如图 2所示。

    该图阐明了美军 FI OP三级态势图与三级态势层 次、指挥级别、应用节点的关系。

    其中 NJ CC(n a t i o n a lj o i n tc o mma n dc e n t r e ): 国家 联合指挥中心;

    TJ CC(t h r e a tj o i n tc o mma n dc e nt r e ): 战区联合指 挥中心;

    S CCC(s e r v i c e sc o mp o n e n t sc o mma n dc e n t r e ): 军 兵种指挥中心;

    PFC(p a r t i c i p a t ef o r c e sc o mma n dp o s t ): 参战部队 指挥所;

    FCS(f i r ec o n t r o ls i t e ): 火力控制节点。

3　态势估计基本概念及其沿革

    战场态势估计最原始的概念是对战场上兵力分 布状态及其发展变化趋势的估计过程。由于战场兵 力分布及其发展变化依赖于作战双方的企图 /目标、 作战能力及战场环境。因此,态势估计已超出战场 感知领域,更超出情报范围,而成为作战领域中指挥 员所遂行的一项不可或缺的任务。战场态势估计在 概念上经历了“态势感知”、“J DL定义”和“三层态 势结构”等三个阶段。

3. 1　态势感知概念

    态势估计概念来源于态势感知 (S A , s i t u a t i o n a wa r e n e s s )。美国心理学家 En d s l e yM.R. 1988年 在分析飞机驾驶员和领航员( 机组人员) 对周围( 空 中环境和飞机状态) 的感知程度对其活动行为的影 响时,给出了态势感知的定义[3] : “态势感知是在一 定时空范围内环境元素的察觉,对其涵义的理解及 未来状态的预测”。 1995年 En d s l e y提出了态势感 知的三级模型 。

( 1) 一级 SA: 环境元素察觉(Pe r c e p t i o n) ,是 S A 最低层,此阶段尚未完成感知数据的解释,只是形成 一个原始态势画面;

( 2) 二级 S A: 当前态势理解(Co mp r e he n s i o n) , 紧随元素察觉之后进行理解,本质上是认识这些元素的含义并获得一个分析/估计态势画面,所达到的 理解程度标志人的专业知识水平;

( 3) 三级 SA: 未来状态预测(P r e d i c t i o n) ,是最 高级别的 S A ,其与对环境元素的未来状态、关系、事 件的预测能力相联系。预测态势提供给当事人,使 其预先采取措施、行为和方法,以适时处置可能出现 的问题。

    该概念将态势感知视为对环境元素的察觉和处 理过程,尚未强调其产品的形式。 En d s l e y特别指 出,态势理解包含对外部获取的数据与已有知识、目 标 /企图的集成; 这描绘了二级 S A与( 下面描述的) 战场态势估计的对应关系。 S A的三级模型及其嵌 入人控动态系统认知模型,如图 3所示 。

3. 2　J DL的态势估计概念

    20世纪 90年代,美国国防部实验室联合领导 机构(J DL) 对战场态势估计概念的描述是[ 6] : 态势 估计是建立在关于作战活动、事件、时间、位置和兵 力要素组织形式上的一张视图。该视图将所获得的 所有战场力量的部署、活动和战场周围环境、作战意 图及机动性有机结合起来,分析并确定发生的事件, 估计敌方的兵力结构、使用特点,最终形成战场综合 态势图。

    该描述给出了态势估计的概念和内涵,特别强 调了态势估计最终是建立作战视图。在文献[中有该内涵的许多应用实例。

    J DL关于态势估计的这一概念实际上是将战场 态势概念和态势估计概念联系起来。前述战场态势 的层次结构和三个层次的态势图(COP 、CT P 、S I P)就是三个层次的态势估计结果 /产品,因为其中既含 有各种探测 /侦察手段获得的战场环境、兵力分布与 活动情况,又含有对作战计划 ( 兵力结构、使用特 点) 、作战意图、作战行为( 机动性) 的估计与判断结 果。因此,关于态势的概念和结构实际上已涵盖了 态势估计的主要内容。J DL的这一概念摈弃了态势 的静态性和被动( 观测) 性,强调了态势的动态性 ( 发展变化) 和主动性( 估计、预测、控制) ,并将态势 估计与对作战的支持紧密结合起来。

3. 3　三层态势结构概念

    21世纪初,按照美国著名信息融合专家 J a me s Ll i n a s 的思想所建立的信息融合五级结构中,将战 场态势分为观测态势 (OS , o b s e r v a t i o n a ls i t ua t i o n) 、 估计态势(AS , a s s e s s me nts i t u a t i o n ) 和预测态势(P S ,p r e d i c t i v es i t ua t i o n) 等三层结构,这三层态势产品 反映了战场感知的最终结果。其中观测态势来源于 战场物理域,是( 联合) 探测 /检测和目标( 融合) 估 计获得的; 估计态势来源于观测态势和其他非实时 感知信息( 侦察情报、中长期情报、我方作战方案/ 计划,以及其他政治/社会信息等) 的综合,是经自 动和人工结合的态势估计处理获得的,而预测态势 则是依据估计态势、指挥员对敌我方未来作战行为 和未来战场事件的自动与人工判断预测获得的估计 态势和预测态势。估计态势和预测态势是物理域、信息域、认知域和社会域的综合获取结果。其中,预 测态势对未来战场上我军采用的作战决策和行动起 决定性影响。三级态势及其四个域的关系,如图 4 所示。该图实际上是对 End s l e y三级感知模型在作 战指挥中的应用实现。　

    从感知产品角度讲,一级 S A( 态势元素察觉) 产生观测态势 OS ,二级 S A( 当前态势理解) 产生估 计态势 AS ,三级 SA( 未来态势预测) 产生预测态势 PS 。

    从感知过程角度讲,狭义态势估计的概念是态 势估计与二级态势感知( 态势理解) 相对应,广义概 念则将这三层态势的生成过程统称为态势估计。 由此可见,三层态势概念是对战场态势与态势 估计概念关系的进一步明确和界定,但其内涵仍与 J DL关于态势估计内涵保持一致。

4　信息融合中的 STA效能

    在战场态势感知所采用的一系列装备、技术和 方法中,数据融合的主导地位已毋庸置疑。进入20世纪 90年代,随着传感器类型的增加,特别是其他手段所获取的战场 /非战场信息的接入,数据融合演 变为信息融合,功能也从一级融合的目标定位、识别 与跟踪上升为二、三级的战场态势估计和威胁估计 (S TA) ,其应用范围也从情报领域的预警监视扩展 到包含指挥决策和火力打击的整个作战领域。 以 21世纪初建立的战场信息融合系统的最新五级 结构为例 ,说明其中二级融合和三级融合,即态 势估计(S A , s i t u a t i o n a s s e s s me n t ) 和威胁估计 (TA , t h r e a t a s s e s s me nt ) 在战场信息融合系统中的效能及 其与其他融合级别的功能关系。由于 T A系指对具 有威胁的态势进行估计,因此在作战指挥决策中,通 常将态势估计与威胁估计通称 S T A。

    STA在战场感知中的地位和作用如图 5所示。STA是基于零级和一级融合的结果实现的,零级和 一级融合是对战场目标进行融合检测与估计,对于 动态目标主要是依据各单一目标的状态独立确定的,其中很少考虑目标之间的相互关系。而 S T A则 在各单一目标估计基础上,考虑战场诸多目标及战 场环境总体,估计战场态势对敌我双方作战目标/企 图及所采取作战行为的影响。从而将人们对战场的 认识与理解从诸单一目标点( 轨迹) 扩展到线 ( 攻 / 防边界) 和面( 攻 /防区域) 。 S TA的重点是估计诸 战场目标间的关系,包括己方目标之间的协同关系, 其行为 /状态与其总体作战企图的关系,敌我目标之 间的冲突( 交战) 对抗关系,以及战场事件的估计或预测结果对双方作战目标的影响等。因此,零级和 一级融合所获得的目标状态与属性的准确性与实时 性对 ST A有重要影响; 而 S T A的准确性与实时性则 直接影响到指挥决策的正确性和动态规划能力、战 场预警的准确性和预警时间。精确作战对武器系统 获取打击目标的精确性与实时性提出了更高要求,特 别在超视距打击中,武器系统的目标数据来源于一级 融合结果或直接来源于精确测量传感器,因此, S T A 的结果是实现精确作战和武器控制的前提和保障。

    由上述分析看出, STA功能的建立能提高战场 态势感知能力,其更加贴近作战对感知的需求,从而 极大地增强了信息融合对作战的支持效能。

5　结语
    本文给出了战场态势的基本概念,并描述了态 势图的分级概念和应用层次结构,是通过与美军共 用作战图族对比实现的。 通过对 20世纪 80年代的战场态势感知三级模 型、20世纪 90年代美国国防部JDL模型和本世纪 初的三层态势估计结构的分析,重点描述了态势估计概念与内涵的历史沿革; 并通过描述战场态势估 计在信息融合领域的功能,阐述了其在战场态势感 知中的作用。

参考文献（略）

本文摘自《中国电子科学研究院学报》2010.6