天空地多域體系作戰指揮控制系統構建方法

陸宏澤，趙長見，李吉甫，趙曉寧，龔 旻

（中國運載火箭技術研究院，北京，100076）

0 引 言

未來體系作戰將不僅局限在某一個軍兵種，而是能夠集各軍兵種多類型武器，作戰區域可覆蓋天、空、地等多個領域[1～4]。在“戰區主戰，軍種主建”的思想指導下，基于天、空、地多域信息支持下的集群體系對抗是從機械化作戰向信息化作戰發展的必然趨勢。受傳統“煙囪式”裝備研發模式影響，中國武器裝備信息傳輸接口類型多樣，武器裝備之間信息集成、互聯互通、一體化指揮控制等體系作戰能力亟待加強[5～7]。指揮控制系統是體系作戰的“中樞神經系統”，中國在武器裝備指揮控制系統體系結構、建模、軟件開發方面已開展大量研究[8～12]，然而，對于集成天、空、地多域體系作戰資源，集群體系作戰相關指揮控制技術的研究尚未見報道。

本文結合實裝演示試驗需求，分析了天、空、地多域集群體系作戰對指揮控制系統功能要求，提出體系作戰裝備組成、指揮控制終端網絡架構、指揮控制系統運行模型、指揮層級結構、指揮控制系統軟硬件組成以及指揮控制軟件平臺架構，最后給出了指揮控制信息流，為指揮控制系統開發提供指導。

1 體系作戰指揮控制系統功能要求分析

基于天空地多域信息的集群體系作戰對武器裝備的信息化建設，尤其是作為體系作戰核心的指揮控制系統的建設提出了新的要求。指揮控制系統是一種對戰爭過程實施控制的綜合智能化系統，也是一種具有復雜網絡特性的控制系統，其以計算機技術為核心，并集指揮、控制、通信和情報 4個部分為一體，具有情報收集、信息傳輸、作戰指揮、武器控制等功能[13]。實現多域體系作戰的前提是能夠集成動態顯示戰場態勢，形成態勢“一張圖”；作戰信息能夠在各裝備間互聯互通，形成信息“一張網”；作戰指令能夠快速準確傳輸到任一作戰單元，形成指揮“一盤棋”。為此，指揮控制系統需要具備以下功能：

a）作戰單元靈活配置：為滿足不同軍兵種不同類型裝備靈活接入作戰體系的需求，需要指揮控制系統支持各作戰指揮控制終端節點“隨遇接入、即插即用”，并具備良好的容災抗毀能力；

b）多域信息實時融合：為最大限度發揮體系作戰協同探測優勢，需要將天基對地觀測衛星、空中無人機、地面雷達等多域探測裝備獲取的敵我雙方態勢信息進行融合，并在統一的態勢圖上實時顯示；

c）武器任務最優匹配：為實現作戰任務與武器平臺的最佳匹配，需要對體系內天空地多域偵察、進攻、防空、保障等各類作戰資源進行全體系作戰任務規劃部署，提升體系整體作戰效能；

d）各類資源統一調度：為實現體系作戰全網聯動效能最優、體系抗擊，需要將正確的作戰指令在正確的時間傳輸給正確的作戰指揮控制終端節點。

2 體系作戰指揮控制系統構建

2.1 體系裝備組成

天、空、地多域集群體系作戰裝備按功能可劃分為指揮控制系統、通信系統、偵察系統、進攻系統、防空系統、保障系統等，如圖1所示。

圖1 體系裝備組成示意Fig.1 System Combat Equipments

其中，指揮控制系統用于整個作戰過程的指揮和控制，通信系統用于實現各指揮控制終端之間信息傳輸，包括天基通信衛星、空中無人機、地面通信裝備，偵察系統包括偵察衛星、偵察無人機、地面偵察雷達。

2.2 指揮控制終端網絡架構

為實現跨天、空、地多域各武器裝備指揮控制終端之間信息的互聯互通，實現作戰信息“一張網”，搭建了天、空、地一體化通信網絡架構，如圖2所示。其中，地面局域網無法覆蓋的區域可通過通信無人機、通信衛星進行信息中繼傳輸。隨著衛星重訪周期不斷縮短以及偵察精度的不斷提升，天基信息逐步向戰區、戰術應用方向延伸[14]，通過衛星在戰前獲取敵方兵力部署、變更、機動等方面的情報，在戰后對目標進行毀傷情況偵察，可有效擴大戰場區域范圍，顯著提升戰場態勢感知能力。

圖2 各指揮控制終端通信網絡架構示意Fig.2 Schematic of Communication Network Architecture Terminals—衛星通信鏈路； —無人機通信鏈路；—無線局域網通信鏈路

2.3 指揮控制系統模型

為了明確指揮控制系統作戰運行過程以及與外部環境的交互關系，基于一體化通信網絡，提出體系作戰指揮控制系統運行模型（見圖3），主要包括多域情報偵察、敵我綜合態勢生成、體系作戰任務規劃、武器裝備作戰行動4個環節，各環節功能如下：

a）多域情報偵察：通過衛星、無人機、雷達等多域探測源實時獲取敵我雙方裝備位置、狀態等信息；

b）敵我綜合態勢生成：將敵我雙方態勢信息在電子地圖上進行融合并實時更新，生成綜合態勢；

c）體系作戰任務規劃：規劃整個作戰任務，明確作戰階段組成、各階段參戰裝備、目標匹配關系等，并向相關武器裝備指揮控制節點下達作戰指令；

d）武器裝備作戰行動：各武器裝備根據接收到的作戰指令要求，實施作戰行動。

圖3 體系作戰指揮控制系統模型示意Fig.3 Model of System Combat C2 System

2.4 指揮層級結構

作戰體系通常具有2種比較典型的指揮結構，一種是金字塔層次結構，另一種是網絡化結構[15]。為滿足各指揮控制終端節點可方便靈活接入和退出指揮控制系統的功能需求，提出一種支持逐級指揮和無中心網絡化指揮的指揮結構，如圖4所示。

圖4 體系作戰指揮層級結構示意Fig.4 Command Structure of System Combat

指揮結構包括3個層級：a）第1級是體系總體決策層，部署在后方指揮中心；b）第2級是各分系統決策層，部署在前方陣地指揮方艙內；c）第3級是各分系統下屬裝備決策層，部署在前方陣地各裝備指揮控制終端。在各指揮控制終端節點安裝指揮控制軟件，在正常情況下，采用從上至下逐級指揮模式，也可通過指揮控制軟件訪問權限設置功能，實現在任一指揮控制終端節點指揮其他作戰節點，進行無中心指揮。

2.5 指揮控制系統組成

結合實裝試驗裝備組成及指揮控制系統功能需求，提出的指揮控制系統軟硬件組成如圖5所示。

圖5 指揮控制系統組成示意Fig.5 Composition of Command and Control Systems

指揮控制軟件主要用于顯示試驗過程中的戰場態勢、試驗進展情況、各設備工作狀態和作戰效果等情況，并回傳至后方指揮中心；對各節點上報的作戰態勢和設備狀態進行綜合數據處理、完成任務規劃和指揮控制決策，下發各項作戰指令，控制各裝備完成指定任務。

指揮控制軟件功能包括基本功能和專用功能?；竟δ馨☉鹎皽蕚?、態勢融合、流程監控、效果評估、信息傳輸、裝備管理等；專用功能包括中心任務規劃、偵察任務規劃、進攻任務規劃、防空任務規劃、保障任務規劃等。指揮控制系統硬件主要包括指揮控制方艙、指揮控制終端計算機、電子沙盤等。

2.6 指揮控制軟件架構

為適應集群體系作戰不同指揮控制終端功能的按需配置、快速集成，指揮控制軟件采用“平臺+應用”的架構方式，指揮控制軟件架構如圖6所示。

圖6 指揮控制軟件平臺架構示意Fig.6 Diagram of Command and Control Software Platform Architecyure

由圖 6可知，平臺提供通信服務、態勢顯示、指令解析、數據分發等基礎服務功能，通過應用程序編程接口（Application Programming Interface，API）、插件接口、標準規范3種方式實現“平臺”與“應用”（衛星偵察、進攻指揮控制、防空指揮控制、裝備保障等與具體作戰相關的指揮控制終端功能統稱為應用）之間信息的高效流轉，最終實現可適用于不同作戰環境和應用場景的一體化作戰指揮控制系統。

3種接口方式適用情況如下：

a）API接口方式：應用層可調用平臺提供的API接口，實現個性化的業務功能。這種方式適用于沒有現成的系統或者功能模塊，希望基于平臺實現定制化業務。例如基于平臺的地理信息系統（Geographic Information System，GIS）服務和其具備的地圖展示、元素渲染、坐標轉換、動作處理、基礎GIS操作等基礎功能。

b）插件接口方式：由平臺提供插件接口，利用反射技術實現主框架對子系統控件的加載，各子系統只要符合接口規范，均可用插件形式接入，實現系統的快速集成。該方式適用于已有現成的系統或功能模塊，需接入平臺，但不需與平臺交互的情況。

c）標準規范方式：對于已有現成的系統或模塊，不希望進行大幅度改動，可以按照平臺提供的標準指令格式，以規范化指令驅動平臺基礎功能，實現不同系統之間的聯動，可有效避免不同系統的異構問題。

3 體系作戰指揮控制信息流

體系作戰指揮控制系統主要信息流如圖7所示。當裝備上報位置及狀態信息后，結合衛星、無人機、地面雷達等偵察源獲取的敵方目標信息，可在電子沙盤上形成敵我雙方綜合態勢圖，在各分系統級指揮控制終端之間進行共享，實現態勢顯示“一張圖”。

作戰任務由中心指揮控制終端進行分解，可在智能輔助決策的支持下，將偵察、進攻、防空、保障等各類作戰資源進行優化整合，實現作戰任務與武器平臺的最佳匹配。

中心指揮控制終端將任務下發給保障、防空、進攻等分系統后，再由各分系統進行分系統級任務規劃及目標分配，并向下屬裝備下達作戰指令。

各裝備指揮控制終端接到作戰任務后，進行裝備級任務規劃（如規劃武器航跡）并執行作戰任務，實現任務逐層分解細化，全網聯動、體系抗擊，實現指揮“一盤棋”。

圖7 一體化指揮控制信息流示意Fig.7 Integrated Command and Control Information Flow

4 結 論

為能有效應對未來體系作戰，武器裝備體系作戰能力的提升得到了武器研制和使用方的高度重視。本文開展了基于實裝試驗的體系作戰指揮控制技術研究，提出了天、空、地多域體系作戰指揮控制系統構建方法，解決了指揮控制系統“怎么建、怎么用”的關鍵問題。利用本方法建設的某裝備體系作戰指揮控制系統通過了裝備體系演示驗證試驗的考核，結果表明該方法合理可行，可為裝備體系作戰指揮控制系統建設提供支撐。本方法可為包含常規導彈武器系統在內的各軍兵種體系作戰，甚至全軍一體化聯合作戰指揮控制系統的構建提供參考。