太空演训导调控制体系研究

杨维东,张占月,吴作伟

(1.航天工程大学航天指挥学院,北京 101416；2.中国人民解放军63611部队,新疆库尔勒 841001)

太空演训是按照一定规则,在导演部组织和想定情况诱导下,对太空任务的组织实施过程或其中部分内容进行训练的活动。在演训组织实施过程中,导演部完成演训筹划、导调控制、信息采集、考核评估等工作。其中,导调控制能力是衡量演训水平高低的重要标准之一,决定着演训质量,是实现演训意图的重要保证[1]。演训导调控制的主要任务是利用各种手段,近实时获取与处理情报,快速、准确决策,形成导调控制计划,在高动态的任务环境下,实施大范围高精度控制协调,最终汇集反馈的任务信息,为及时准确完成演训评估提供支持。本文针对太空任务的特点规律,构建太空演训导调控制体系,是提升演训导调控制能力,确保演训取得实效,促进太空任务能力生成提升的现实需求。

1 太空演训导调控制的主要流程

太空演训目前正处于蓬勃发展阶段,不同层次和级别的演训名目繁多。其中,美军太空演训在规模、技术水平、成效和影响等方面都处于世界领先地位。借鉴学习美军“施里弗”“太空旗帜”“全球哨兵”等演训的组织实施方法,可为完善和优化太空演训导调控制流程,提升导调控制能力提供借鉴。

“施里弗”演训是以圆桌讨论为主、计算机仿真支持的战略战役级演训,在验证太空任务理论、挖掘航天领域存在问题、发展新型能力需求、完善指挥体制等方面成果丰硕,迄今已举行12次。演训设置“蓝军”、“红军”、中立小组(绿方)和“控制部门”,各方处于同一场所,可便捷联络和信息共享。演训以划分轮次每天递进方式组织。“控制部门”的职能包括导调、控制、裁决等。演训开始前,提供任务态势的初始简报,诱导演训启动;演训中综合裁决红蓝方提交的方案和综合性动作,裁决结果作为演训推进的背景和基础,循环推进,同时根据战场情况,设置随机科目;演训结束后,开展总结评估工作,给出指导性结论,反馈太空力量建设与运用。

“太空旗帜”是在美军太空任务部队携实装参加的战役战术级演训,注重构设高动态变化和频繁交互的复杂太空任务环境,侧重于太空任务训练,强调在“对抗、降级和作战受限”环境下开展演训,旨在学习太空任务规划、检验任务系统的有效性及开发新的功能需求[2]。迄今至少举行过3次。演训设置蓝、红、白3方,白方负责演训筹划、辅助参演力量熟悉环境、了解规则、掌握科目内容,实施演训导调控制,为演训提供裁决支持,保证演训顺利推进,完成既定内容,最后评估演训效果。

“全球哨兵”是美国战略司令部组织的太空态势感知桌面演训,迄今至少举行过5次,已经成为美国及其盟国在太空领域开展战术战役级一体化指挥控制演训的重要途径。演训以参演人员驱动的交互式环境为支撑,设立一个全面集成的联盟太空作战中心,支持战术级协调和战役级分析;各参演盟国各设立一个太空作战中心,指挥控制各自的太空态势感知资产。演训结束后,演训组织机构评估想定的业务流程、资源和产品共享模式等运用效果,反馈并优化国家层级和联盟层级的太空态势感知相关战术、技术和程序,促进和加强美国与盟国的合作,改善太空态势感知能力,谋求共同太空安全。

太空演训是探索太空力量运用最直接有效的途径。美军太空演训层次清晰,从战略向战役战术延伸的趋势明显,演训导调控制灵活高效,在促进太空任务理论探索、指挥控制、力量运用等方面发挥了重要作用。借鉴美军太空演训和其他军兵种演训实践中的经验,演训导调控制一般流程如图1所示。导调控制的任务包括:在筹划阶段,完成演训目标、科目等方案生成,细化导演部组织机构设置和分工,开展导控人员综合培训,辅助和指导参训人员完成演训准备等;在实施阶段,以演训方案为指导,综合演训态势和进程,依据综合裁决结果,通过文书、指令导调和态势诱导等方式,保证演训有序推进;在总结阶段,完成复盘分析、评估总结等工作,形成演训总结报告,为太空任务能力建设提供支持[3]。

图1 太空演训导调控制的主要流程

2 太空演训导调控制的主要特点

太空任务的固有特征决定着太空任务演训导调控制呈现出以下7个特点。

1)空间广阔决定协调难度大。太空任务涵盖各类航天器、信息链路和地面运用、控制、保障等系统,地理分布广泛,特别是天基系统轨道运行,具有全球性特征。太空任务演训需要在广阔空间范围进行,协调组织和导调控制难度大。

2)天地一体决定协同要求高。太空任务体系不但包括在轨航天器,也包括发射场、测控站、地面站等地面装备,任务目标需要以天地一体化任务体系为基础,通过各要素紧密配合才能实现。在全要素全流程的太空任务演训中,涉及的部门、人员、系统复杂,导调控制过程中需要高效协同、紧密配合。

3)体系联动决定导调控制难。太空演训中,态势、指控、火力、保障等要素集成高效的任务体系,按照符合内在逻辑的任务流程实施演练,要素间实现紧密耦合联动,任何一个要素出问题都会导致行动失败。太空演训突出的系统集成特点,要求演训中以体系思维为引领,导调控制难度大。

4)虚实结合决定技术难度高。太空系统战略地位重要和高价值特征突出,在太空任务演训环境中,充分利用仿真模拟技术最新成果是低费高效的途径之一。实际任务系统与模拟系统相结合,行动导调、态势控制、信息诱导等技术难度高,给演训导调控制带来严峻挑战。

5)计划推动要求态势预测准。航天器按照轨道规律运行,太空演训中,无论运用何种手段,均需按照轨道运行规律事先定好任务方案,计划性强。为实现及时准确的导调控制,演训导演部需要准确预测当前任务规划和行动对后续任务态势的影响,科学制定导调控制策略。预先决策的需求与任务态势情况瞬息万变之间的矛盾突出,要求导调控制同时具备预测准确性和突发事件应急处置能力。

6)法理凸显决定导控筹划难。世界各国航天器都密集地分布在相对集中的太空特定区域轨道上,太空任务行动和后果(碎片等)都涉及大量法理问题,波及面和影响程度远远超过历史上任何类型的行动。太空演训需要针对法理、舆论、心理等设置科目,根据法理规则导调控制,导控筹划难度高。

7)探索性强决定创新要求高。太空任务研究还处在探索阶段,开展太空任务演训具有突出的探索性和检验性特征。在演训导调控制中,要着力在初步形成的规范规定基础上,结合演训进程和任务实际,大胆科学创新,着力探索未知问题,对导调控制提出了较高要求。

3 太空演训导调控制体系总体架构

导调控制是演训导演及调理人员,依托太空任务训练基地的演训环境、资源和信息化平台,保障演训顺利推进和实现预期目的的一系列活动的总称。演训导调控制体系可从功能需求论证、组织结构设计和支撑技术分析3个方面细化。其中:功能需求是牵引,组织机构是保证,方法技术是支撑。太空演训导调控制体系总体架构如图2所示。

图2 演训指挥控制体系总体架构

3.1 功能需求论证

太空演训导调控制要求以太空任务能力生成和提升为目标,坚持全程全维活导活演,不断增强演训效果。演训导调控制的功能需求包括演训筹划、态势综合、导调干预、指挥控制、综合裁决、模拟仿真、信息采集与管理、通信支持等,其功能需求描述如图3所示。

图3 导调控制功能需求描述

1)演训筹划。它是提升组织指挥科学性和筹划决策准确性的基础。主要任务是根据演训任务目标,完成组训者、训练对象、训练内容、训练方法、训练资源、训练管理各要素的约定、规划,生成演训基本方案,为演训有序开展提供基本规则遵循[4-6]。

2)态势综合。主要指在演训过程中实时态势获取、传输、综合和显示,包括兵力部署、行动规划、任务态势、战场环境等。它是演训导演部诱导调控时机选择的基础,为掌握调控效果和控制演训进程提供支持。

3)导调干预。它是演训导演部职能发挥的主要功能需求,主要包括以太空任务客观规律为遵循,围绕演训意图,兼顾演训进程,以演训态势发展为基础,动态判断,及时决策的过程。太空演训导调干预以文书、命令、态势通报等方式,将计划导调和随机导调相结合,直接导调和间接导调相结合,突出临机干预,确保演训有序推进,取得实效[7]。

4)指挥控制。指以实际任务流程为依据,在演训过程中动态控制演训各要素,准确判断态势,合理调度资源,组织演训协同,保持人员和装备运行状态,控制演训节奏,保障演训科目落实[8]。

5)综合裁决。它是演训导演部的关键职能之一。主要依据预先制定的裁决准则,结合演训实际数据和仿真结果数据,完成演训过程中特情应对行动有效性判断、行动结果裁决等任务,为演训评估提供基础支持。

6)模拟仿真。指以数字、半实物、实物模型为基础,为太空任务演训提供等效、计算、模拟等支持。模拟仿真贯穿演训全过程,筹划阶段完成演训方案的可用性验证,演训中提供行动效果的仿真分析,演训结束后为复盘和问题研究提供支持。

7)信息采集与管理。主要实现实时采集、存储分发各演训要素的位置、姿态、状态、行动等数据,驱动模拟仿真运行,实现实装与仿真系统互通互联,为任务指挥等提供支持。

8)通信支持。指通过各类无线、有线通信手段,按照协议格式转换数据,完成数据、语音、视频等信息汇集分发,保障指挥顺畅、控制有效,是演训开展的基础。通信支持主要包括各类服务接口、数据接入、协议转换、信息发布等。

3.2 组织结构设计

导调控制贯穿太空演训的筹划、实施、总结全过程与全时空,发挥着演训的引领、协调和控制作用。在演训筹划阶段中,完成导演部等各类组织建立,确定演训目的内容和方法,选定演训方式、课题和场地,准备任务想定和相关导调文书,组织导调训练,检查指导演训准备工作。在演训实施阶段中,导调控制始终处于中心地位,通过调理、保障等人员的默契配合,从宏观和全局上进行引导和控制演训进程,具有导演、调理、裁决和讲评的权威性[9]。在演训总结阶段中,导调控制的主要任务包括导入结束态势,组织参训要素归建撤收,根据演训过程中采集的信息,对参训对象完成演训内容、解决各个演练问题的总体表现逐项打分、综合评定,指导复盘总结等。演训导演部组织机构的科学设置,是演训导调控制各项工作协调有序开展的基础。按照演训功能需求,演训导控控制组织结机构应包括导演组、导调组、控制组、裁决组、技术保障组等,如图4所示。

图4 演训导演部组织机构设置

1)导演组。设总导演、副总导演、执行导演等。它是演训最高组织指挥机构,负责演训的各类重要决策,把握演训阶段转换、科目下达等关键环节,具有演训的开始、暂停、继续和停止命令生成权限。

2)导调组。完成计划导调、随机导调的设计和实施,包括科目生成、文书拟制、命令下达等,提供演训科目实施全过程的调理、反馈的输入。

3)控制组。利用各类软硬件支持平台,完成演训中各类指令的传递、状态确认、反馈互动等,包括演训进程控制、阶段转换、节点把握等。它是导演部职能发挥的中枢。

4)裁决组。在演训筹划阶段依据演训规则,制订演训裁决细则;在演训实施阶段,根据演训任务文书方案、部署和行动,对照裁决细则,判定行动结果,为后续决策和演训推进奠定基础;在演训总结阶段,以采集记录的演训信息为支撑,裁定演训任务成效,评定参训要素的综合表现,为演训总结提供支持。

5)技术保障组。主要为导调控制提供技术支持,包括信息处理、指挥显示等,完成演训初始态势导入、实时数据汇集分发与处理、演训态势综合与显示、导调控制信息显示、导调控制软件平台维护、语音图像等通信支持等。

3.3 支撑技术分析

高技术密集是太空任务的显著特征之一。太空演训导调控制需要充分借鉴常规其他任务演训的经验,针对太空任务的特点规律,综合运用信息化手段,引导和调整演训进程,为太空任务能力提升提供支撑。太空演训导调控制以太空任务分析、信息处理、计算支持等技术为基础,在导调控制能力生成中,主要需要调理导调、指挥控制、基础支持3大类支撑技术,如图5所示。

图5 演训导调控制支撑技术集

1)调理导调类。主要包括演训筹划、导调科目设置、随机情况设置、导调决策等方面的支持技术。

2)指挥控制类。主要包括演训指令上传下达、参训力量行为诱导和控制、演训进程控制管理方面的支持技术。

3)基础支持类。主要包括演训总体条件保障、计算及决策支持、数据管理分析等方面的支持技术。

通过从其他演训经验借鉴和长期航天任务和训练实践积累,诸多技术领域已经取得了一些突破,为太空演训导调控制奠定了扎实的技术基础。随着太空力量建设进步和新兴技术发展,如自主可控、大数据管理与分析、智能技术等,为导调控制提供了信息解决方案,带来新的发展机遇。

1)自主可控技术。其发展事关国家安全,在太空领域中尤为迫切。太空演训导调控制能力需从硬件选型到软件开发始终坚持自主可控发展道路,充分利用我国在芯片、操作系统、应用软件等方面的发展成果,为演训全流程信息安全提供基础支持。

2)大数据管理与分析技术。太空演训导调控制汇集了人员和装备状态、决策行动信息等多源、异构、海量的情报,特别是随着各类传感器的广泛应用,演训信息总量呈指数增加趋势,完成海量数据处理,亟需引入新的技术和手段。大数据管理与分析技术的蓬勃发展,特别是数据管理、分析、融合等技术为演训导调控制提供了新的解决方案。

3)智能技术。太空演训导调控制采取计划导调和随机导调相结合的方式,随机科目比重不断增加,促进参训对象应急处置能力的同时,给演训导调控制工作带来严峻挑战,信息快速准确处理,智能化辅助决策需求日益突出。将人工智能领域的技术发展成果引入演训导调控制,利用机器学习等方法,训练演化基于人工智能的辅助决策系统,实现情报到行动的快速科学决策,是提升演训导调控制能力的有效手段。

此外,太空演训导调控制需要具备支持太空任务全过程的信息处理、规划计算、评估分析等能力,相关支持技术均需要加大投入,大力攻关。

4 结束语

构建太空演训导调控制体系是提升演训实战化水平的重要基础,有利于深化太空任务的理论探索,促进太空任务训练发展。由于太空任务形式多样,任务环境异常复杂等固有特点的影响,演训导调控制面临诸多挑战。太空演训导调控制体系构建是一项复杂的系统工程,还有待于以演训实践为契机,通过理论研究和实践验证的循环促进,螺旋式增进认识,促进太空演训导调控制体系不断优化和完善。