新一代海军指挥信息系统体系架构

第34卷第3期指挥控制与仿真Vol.34No.32012年6月CommandControl&SimulationJun.2012文章编号:1673-3819(2012)03-0140-04新一代海军指挥信息系统体系架构王武民1,刘俊杰1,秦喆1,刘忠2(1.海军指挥所,北京;2.国防科技大学信息系统与管理学院,湖南长沙410073)摘要:面向新一代海军指挥信息系统,结合海军指挥信息系统的使命,对海军指挥信息系统的发展现状及趋势进行了研究,分析了新一代海军指挥信息系统的发展需求,在此基础上提出了未来新一代海军指挥信息系统的建设构想,分析了系统的动态构建、人机一体以及平行指控等特点。关键词:海军指挥信息系统;网络中心;动态构件;人机一体;平行管理中图分类号:E211文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2012.03.032TheFrameworkforNewGenerationoftheNavalC4ISRSystemWANGWu-Min1,LIUJun-Jie1,QINZhe1,LIUZhong2(1.Navalcommandpost,Beijing,China;2.CollegeofInformationSystemandManagement,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,410073,Hunan,China)Abstract:ConsideringthemissionofthenavalC4ISRsystem,thispaperfocusonthenewgenerationofthesystemandexploresthedevelopmentandtrendofthenavalC4ISRsystem.Basedonthedevelopmentrequirement,aframeworkforthenavalC4ISRsystemisproposed.Meanwhile,thedynamicalconstruction,human-machineincorporation,andparallelcommand&controlforthesystemareintroducedinthepaper.Keywords:navalC4ISRsystem;networkcentric;dynamicalconstruction;human-machineincorporation;parallelmanagement1需求及现状分析未来战争优势的取得主要靠信息优势,而以C4ISR为核心要素的指挥信息系统是获得战场信息优势的基础,海军信息化建设决定了海上力量建设、是打赢信息化条件下海上局部战争的关键性内容,是海军现代化建设的重要环节。加强在信息化条件下海军指挥信息系统的建设与集成是提高体系作战能力的重要措施,是目前各国海军优先发展的重点领域。海军综合电子信息系统是一个超大的系统,包括战区、岸基、机载、编队等多个层次,系统的任务可以根据完成的功能、指挥控制和协同的范围、信息获取的来源和信息获取的传感器平台等方面来区分。海军综合电子信息系统的功能以各子系统的功能为基础,并通过指挥通信、数据通信和计算机网络来实现,其涉及的领域之广、信息内容之复杂、完成功能之多、控制范围之大是任何一个工业和民用系统不能比拟的。收稿日期:2012-02-05修回日期:2012-05-17作者简介:王武民(1961-),男,北京人,高级工程师,研究方向为指挥控制和系统仿真。刘俊杰(1965-),男,高级工程师。秦喆(1969-)男,工程师。刘忠(1968-),男,教授。1.1需求分析从海军装备的特点看,海军能自身形成独立的多维作战空间体系,包括海、陆、空、天、电的多维作战空间体系,是一个综合型军种,海军装备以平台和多种多类大小型武器设备的集合体为特征。不同舰艇(或飞机)的作战能力相互配合,融为一个具有全方位作战能力的整体。因此,从作战的角度看,海军武器装备体系只有在多平台的联合与协同下才能发挥出最大的作战效能;从海军作战的特点看,海军部队具有较高的机动性和自我保障能力两个基本特征。这两个特点决定了海军部队可以预先部署、随时展开、灵活编成。因此,海军部队充分发战斗力的一个前提保障是具备一体化集成能力、动态协同能力的指挥信息系统。在目前发展的基础上,未来海军指挥信息的发展需求[1]包括以下五方面。1)以通信为主体的强大的信息基础设施该信息基础设施具有稳定可靠的通信能力,是一个充分集成、具有自动修复能力和自行组织能力的系统或通信基础结构,能够连接海军所有作战部队,且将这些部队同海军支援保障机构、其他军兵种和盟军相整合。2)面向多种任务需求的协同体系作战能力实时、准确地通报友军信息,提供战场环境、中立方和敌对方信息,形成综合战场态势,以任务为驱动,快速第3期指挥控制与仿真141组织作战资源,灵活制定作战计划,建立指挥控制组织,动态监控和预警战场环境,能够实现系统内及系统间的信息交换,能为各作战平台提供相应权限的作战信息,实现了各作战平台间的信息共享和充分的互操作。3)基于人机一体的实时快速决策能力新一代指挥信息系统要支持人机一体的决策模式,采用科学决策模型、数据和知识,根据战场环境的动态变化,快速地为指挥员提供经过加工和检验过的共享的信息和作战计划,而不是大量的情报数据。4)面向抗毁性和信息安全的网络化特征系统要采用分布式结构、没有明确的中心节点,因此任何一个节点被摧毁不会导致整个系统的信息中断与瘫痪。系统包括先发制人和积极反应的计算机网络防御系统,能够应对欺骗、利用或其它攻击手段,具备保护指挥控制机构的能力。5)面向动态战场环境的敏捷适应能力信息处理灵活性强,采用多种方式和组合来处理信息,能够快速而有效地进行资源再分配,并且能自动配置系统参数以适应潜在因素的变化。1.2现状分析《联合作战科学技术计划》[2]认为,在按“烟囱式结构”模式组织的军用信息系统中,根据类型、指挥结构、任务和频谱分配的不同系统相对独立运行、相互隔离的端到端的信息流难以在各个联合部队之间获取、处理以及分发重要信息,信息容量和复杂度惊人,不可能提供通用的战场图像,无法保证跨共享异类系统收集到的信息的安全性。在未来的战争空间中,通过更好、更快的决策过程发挥所有联合作战能力是至关重要的,信息优势将帮助士兵更好地主宰和控制战场空间。为此,各兵种和保障部门都寻求获取信息优势的理论与技术,并开展相关的概念演示验证。GIG(GlobalInformationGrid,全球信息栅格)[3]是20世纪90年代末正式提出的战略性决策,是综合化指挥信息系统建设的又一重大举措。目前已开始实施GIG计划,预计在2020年完成。陆、海、空三军以及各大战区司令部根据任务需要进行了积极的开发、研制,以尽快适应GIG的发展需求。海军提出了很多重要的GIG建设初始方案,如“21世纪信息技术”、“部队网”等。目前海军正在加大力度建设“部队网”,使海军及海军陆战队各单元与联合、联盟及合成部队之间实现互通、互连。“部队网”建设的第一步就是要构建一体化的主干通信网络,以确保部队在全球范围内实现数据的实时收发。目前,海军“部队网”的基础设施主要包括:“IT-21”网络、海军陆战队内联网(NMCI)、情报、侦察、监视和信息战(ISR/IO)系统、海下作战系统、战术数据链以及一些联合/协同的互操作能力。“部队网”的下一步工作是重新设计应用环境,最大化发挥主干网络的效能,利用多重环境取代原来的本地处理,通过特遣部队环球网、海军火力网和一体化的C4ISR栅格系统来实现信息传送。同时,将加快新技术的快速嵌入应用,突破带宽、人员配备、指挥控制、远程网络管理、无线视距通信、网络体系结构、决策支持和与盟军互操作性等新技术,缩短从作战单元提出需求到装备投入使用的时间。在未来的C4ISR建设中,海军将加强信息网络和系统建设,改进侦察手段,增强战场实时态势感知能力;优先发展无人飞行器和无人潜水器,大大扩大战斗空间;开发网络入侵和攻击技术,加强计算机网络安全;改进电子战装备,提高电子对抗能力;增强系统的互通性和兼容性,提高协同作战能力。考虑到海军指挥信息系统的规模与复杂性,其总体设计必须从实际出发,根据其自身特点,采取新的途径。2建设构想新一代海军指挥信息系统的建设要着眼于未来海军作战的使命需求,弄清实现目标的途径,弄清未来的信息化战场环境,信息化战争中作战方式、作战方法的变化,打赢未来战争需要什么样的能力,需要多大的能力。并据此来明确海军指挥信息系统建设的目标,确立系统的体系结构、模式、集成建设标准等。本文主要从未来海军指挥信息系统建设应具备的主要能力出发提出发展构想。2.1系统架构新一代海军指挥信息系统是典型的以网络为中心的系统[4-6]。以网络为中心的系统模式是层次化指挥模式与分布式协同指挥模式的混合[7]。强调未来的联合指挥控制能力,是一种以网络为中心的、一体化的、连贯并跨越所有指挥层次的能力,能够适应每一指挥层次和联合作战指挥官作战任务的需求[8]。新一代海军指挥信息系统的结构是一个以网络为中心的四层架构。1)信息通信层以网络为中心的海军指挥信息系统依赖于基础的通信传输服务如骨干通信网络、战术通信系统和142王武民，等：新一代海军指挥信息系统体系架构第34卷数据链系统等,具体由传输系统、分发/切换系统、VTC、信息包以及其它支持基础结构所组成。2)基础服务层基础服务层将提供适用于各级作战指挥部门管理各种作战信息资源,对需要管理的各种作战数据资源、模型资源、知识资源等进行定义,通过统一的信息资源接口实现各级指挥信息系统和信息资源系统之间信息的调用和同步。3)指控能力层指控能力层是在一体化信息基础设施基础服务、基础服务和海军作战指挥使命的基础上,根据任务需求和指控活动的特点而构建的,支持各种海军作战指挥控制。指控能力层必须具备一定的指挥控制功能,能为某个指挥机构或业务部门的指挥控制活动提供服务,并且是在一体化信息基础设施所提供的各种服务基础之上构建的。4)应用层应用层按照动态部署、按需集成的模式为各级指挥所提供可定制的指挥信息系统,通过有机集成服务、能力和资源,支持各级指挥所之间的互联、互通和互操作。2.2系统特点分析2.2.1动态构建海军指挥信息系统动态构建框架主要是基于“服务-资源-能力”来实现的:首先通过分析海军指挥信息系统对指控能力的需求,建立海军指挥信息系统功能模型和组织模型,基于海军指挥信息系统动态构建的方法、策略和过程。在指控功能、资源及流程的配置方法的基础上,支持海军指挥信息系统的动态构建与定制。其基础是海军指挥信息系统动态构建的各种接口规范、流程规范、信息交换规范和信息模型规范等(即指控系统集成建设规范),对海军指挥信息系统的动态构建进行约束。海军指挥信息系统动态构建框架及各部分的主要研究内容如图1所示。图1新一代海军指挥信息系统动态构建框架海军指挥信息系统动态构建框架主要集中建设系统资源组织管理系统、指控流程建模与优化系统、系统构建与动态监视系统以及指控系统集成建设规范。2.2.2人机一体的快速辅助决策人机一体快速辅助决策模式是新一代海军指挥信息系统发展的重点,增加以人机协同认知为基础的指挥控制辅助决策功能。要实现人机一体快速辅助决策模式,必须加强对以下四类系统的建设。1)人机一体的作战任务管理系统建立联合作战使命分解的经验表示方法,通过分层任务网络和定性军事知识推理技术对高层作战意图和使命进行量化分解,建立联合作战任务管理系统,建立面向联合作战使命需求的任务过程分解和任务兵力分配模型。2)人机一体的作战态势评估系统基于网络化的知识共享环境,综合整个战场空间的火力、情报、侦察、监视、后勤、机动等信息,研究联合作战态势的组成与规范描述方法、联合作战态势汇聚模型以及联合作战态势评估模型。3)人机一体的作战计划系统联合作战筹划决策是在联合作战态势评估的基础上,动态筹划兵力运用和行动设计,响应战场变化。研究联合作战方案的形式化描述、作