現代海軍指揮控制系統發展趨勢及啟示＊

（武漢74223信箱 武漢 430074）

1 引言

在戰術決策輔助（Tactical Decision Aids，TDA）發展早期，對于指揮與控制是一項藝術還是一門科學曾有過爭論。可以清楚地看到，盡管是由人在行動方案（Course of Action，COA）中做出最終決策，但是隨著戰場空間愈加復雜，在使人們理解戰場空間，成功地讓行動方案計劃達到期望的軍事目的，監控戰術環境和對任何可能影響指揮員意圖和領導達成的情況與威脅作出反應等方面都迫切地需要技術支撐［1］。另外，不言自明的是，有著良好設計、被先進技術裝備的指揮控制系統可以更有效地協助指揮員達成他們期望的目標；相反，設計不佳、技術落后的指揮控制系統嚴重影響指揮員作戰效率，甚至威脅達成戰爭目的。

指揮控制系統是現代作戰體系的“大腦”和“神經中樞”，是分散的作戰系統的“粘合劑”，是作戰效能的“倍增器”［2］，是指揮員“腦、眼、手”的延伸。時至今日，先進的指揮控制系統橫跨計算機技術、信息技術、人工智能、人機工程等學科，毫無疑問已是充滿先進科學和高技術的領域，各軍事技術強國都極其重視指揮控制系統的研究與開發，為此投入大量人力物力，以期通過性能優越的指揮控制系統在作戰中取得先機，達成作戰目的。

本文總結剖析了世界軍事技術強國的先進指揮控制系統，通過研究典型的指揮控制系統的特點及關鍵技術，從中找出各系統中的發展趨勢，明晰指揮控制系統未來發展方向，對我軍的指揮控制系統的研究具有一定的借鑒和指導意義。

2 先進指揮控制系統發展現狀及趨勢

目前，國外艦載指揮控制系統正按照未來海上高速度、高強度、高精度、電子化、信息化、自動化和綜合化作戰要求迅速發展。作為世界公認的軍事強國，美國及其盟國近年來在艦載指揮控制系統的體系架構、關鍵技術的研究上代表了當今世界的先進水平。

2.1 美國海軍指揮控制系統

美國海軍指揮控制系統的發展正處于信息化條件下向網絡中心戰理念轉變的階段。從近年來美國國防部頒布的2020年聯合構想、國防部網絡中心服務戰略等頂層規范性文件可以看出，美國海軍著力重點發展以網絡為基礎，面向服務環境的指揮控制系統裝備，支持互操作能力達到第3階段的3～4級，實現基于能力集成的跨越式發展。

海軍全球指揮控制系統（GCCS-M）是一個典型的和技術較為成熟的海軍指揮控制系統。它是全球指揮控制系統（GCCS）的海軍部分，全球指揮控制系統還包括聯合全球指揮控制系統（GCCSJ）、陸軍全球指揮控制系統以及空軍全球指揮控制系統［3～4］。據2010年的公開資料顯示，GCCS-M系統大量部署在各類艦艇和岸基站點，包括22個部隊級艦只，84個組隊級艦只，75個單位級艦只、68艘水下艦艇，20 個美國本土站點、14 個美國本土以外海軍基地、通信站及其它偏遠站點和8個訓練場。

隨著裝備的發展和美國軍事戰略的轉型，GCCS-M 系統的與網絡中心戰要求不匹配和用戶界面過于復雜等方面的不足驅使美國海軍在2006年就著手發展聯合指揮控制（JC2）系統（2007年改名為網絡驅動的指揮能力，Net-Enabled Command Capability，NECC）。NECC 不是一個重新構建的項目，而是在現有的GCCS的基礎上進行改造和升級，即從現在的聯合與服務發展為基于NECC 體系和能力的執行、增強計劃自適應、態勢感知、部隊部署以及部隊保護等方面的能力。改造主要基于兩個方面：一是實現指揮控制系統體系結構和組件的現代化，實現以網格為中心的基礎設施和實現端到端的系統能力；二是實現在決策優勢上的改進，即連續、動態和端到端的支持，服務能力的緊密集成，聯合和互操作能力的實現。

圖1 NECC體系結構示意圖

NECC系統的體系結構如圖1所示，其主要特點有：

1）通過信息基礎設施諸如全球信息柵格（GlG）以及建立于GIG 之上的網絡中心企業服務（NCES）實現信息的決策優勢；

2）在統一技術體制和開放式體系結構的前提下，采用“系統分離技術”（Separated Systems Technology）來實現系統與系統之間以及系統內部的松耦合與獨立升級；

3）基于根據任務，抽取不同平臺的服務，靈活地自組織成任務系統的聯合任務能力包（Joint Mission Capability Packages）的形式實現對作戰的全面支持；

4）改進和增強決策周期內的每個環節，進一步采用分布式協同和智能化決策來提升作戰能力。

面向未來，美軍明確指出其指揮控制系統將在以下幾個方面重點加強建設［5～7］：

（1）系統更完善，具備完善的計劃編制、任務執行、態勢監視和效能評估功能，為指揮員的決策提供相關信息，使指揮員能更好更快的做出決策；

（2）系統具備更強的協同作戰能力，形成跨梯隊，跨友軍的能力，允許指揮員從支撐戰術態勢的分散站點近實時地協同制定計劃、修訂計劃；

（3）系統內和系統間結合更緊密，將信息儲存與檢索設備（ISR）、輸入輸出設備（IO）、賽博信息設備（Cyber）、作戰系統和作戰支撐功能無縫地整合在一起，并能對它們的數據共享和互操作。

這些目標實現后，美軍的信息化水平將達到一個新的高度，為美軍向“網絡中心戰”能力的轉變邁出堅實的一步。

2.2 其它先進指揮控制系統及技術特點

本節選取了幾個具有代表性的西方國家海軍艦載指揮控制系統進行分析，其中的關鍵技術尤為值得關注。

2.2.1 海軍公共技術平臺SIC21

SIC21是法國海軍現役的典型指揮控制系統，它為法國海軍提供一個面向21世紀網絡中心戰的公共技術平臺，已部署在包括戴高樂號航空母艦等法國海軍主要艦艇上［8］。

SIC21是基于多應用的一個平臺，主要包括三大單元：業務模塊、技術平臺和與外部系統的接口。業務模塊提供運行能力諸如態勢和C2系統管理、情報、海上、空中和兩棲計劃編制與操作管理；技術平臺提供包括數據復制、制圖能力、通訊服務、資料管理、行政和安全服務；接口向SIC21系統輸入外部系統的數據，如來自GPS系統的艦船方位信息等。該系統具有如下特點：

1）統一技術平臺，提高研發效率

SIC21系統形成了一個統一的技術平臺，采用了先進的漸近式軟件開發模式（圖2），有力推動了SIC21框架內開發的操作應用軟件、系統之外開發但用于SIC21 服務的應用軟件、和外部系統與SIC21通過連接部件和翻譯解釋部件交換的數據之間的整合。在未來，SIC21還可以通過擴展新的業務模塊來滿足新的艦只的特定需求。

圖2 SIC21系統體系結構

2）整合海軍信息系統，完善協同作戰能力

SIC21系統能夠連接原有的和將來的信息系統，并連接空中、陸地和聯合信息系統，加強國家內部、多國之間和北約環境內的協同作戰能力。SIC21系統由部署在不同場所的節點組成，如大型艦船或岸上設備，不同節點之間相互作用并且一起構成一個全球海軍指揮控制系統。法國海軍將不同系統通過魯棒的、無縫的海軍網絡平臺互聯，這些平臺在海上、海面和海下顯著提高戰力。

3）海戰場多模可視化，加強態勢感知能力

SIC21系統實現了海軍戰場空間的可視化，滿足任何海況下態勢感知的最大化需求。SIC21 提供“海軍參考態勢”的劃分視圖，提供簡易接口接入法國和北約海軍信息。SIC21系統包括豐富的圖形環境，所有應用軟件利用人體工程學用戶界面的優勢，允許指揮員以2D 和3D 方式可視化、編輯和分析戰場空間態勢，還可以使用近實時的態勢數據源。SIC21中的地圖圖形可視化工具專門用于包括光柵和向量地圖、軍標、商業應用層管理、距離計算、表面和互見性等的可視化。

另外，該系統還可以方便地進行先進的方案制定和傳感器分配。SIC21項目是法國海軍向著具有網絡能力轉變的重要標志。對通過網絡聯接所有海軍操作員來說，在數字化的戰場空間，SIC21將會增加信息和決策優勢。

2.2.2 虛擬現實裝置GFTCCS

“地面武力戰術指揮與控制系統虛擬現實裝置（GFTCCS）”是捷克國防部在研的一個項目名稱［9］。這個項目重點研究在3D 地形可視化情況下戰術和操作層面增強指揮員態勢感知能力，它是基于將虛擬現實裝置整合進指揮與控制過程的思想。

GFTCCS主要由頭戴顯示器（HMD）、數據手套和追蹤系統組成。虛擬現實裝置相關技術開創了軍事領域指揮與控制的新方式，通過虛擬現實裝置可以迅速地提升感知到的戰場信息的數量和質量。實際戰場態勢以高分辨率投射在HMD 上，指揮員能夠通過頭部移動操作虛擬現實環境。指揮員使用數據手套與新型表現層通訊，使用預定義的姿勢便能操作虛擬現實戰場。HMD 和數據手套以追蹤傳感器探測來獲取有關頭部和手部的位置信息。圖3展示了3D 戰場的當前視圖，該場景投射到HMD，指揮員能夠使用虛擬手在虛擬現實環境中工作。

GFTCCS的主要技術特點有：

1）整合虛擬現實裝置到實際的指揮控制系統。這些虛擬現實裝置曾只在軍事仿真領域有過嘗試。

2）無需人工干預的來自數字化數據源的快速地形生成。過去虛擬3D 地形生成過程費時費力。

3）符合軍方標準的3D 軍標可視化（圖4）。

圖3 虛擬手和虛擬菜單

圖4 3D 場景展示及軍標顯示

軍方在GFTCCS演示驗證項目中得到結論，虛擬現實裝置的人機交互界面將能使指揮員在戰場上顯著減少在指揮控制決策過程中消耗的時間和精力。GFTCCS 系統是一個岸基指揮控制系統，聚焦于人機交互方面的先進技術的研究，其研究方向和成果完全可為艦載指揮控制系統所借鑒。

2.3 艦載指揮控制系統發展趨勢

以美軍為代表的世界軍事強國提出了“網絡中心戰”、“全球信息柵格”、“協同作戰能力”等先進概念，并且正朝著這個方向不斷發展。先進的艦載指揮控制系統是適應未來聯合作戰所不可缺少的重要部分，艦載指揮控制系統技術的迅速發展以及發展的程度，將直接決定未來艦艇的作戰能力。外軍在水面艦艇指揮控制系統建設方面體現出以下的發展趨勢：

1）強化頂層設計，采用一體化、全分布式、模塊化結構，系統功能可重組、可配置，功能通道高度冗余，具備良好的適應能力，易于擴展、升級；

2）以網絡中心戰為發展方向，逐步實現網絡化與柵格化，大力提高跨平臺協同作戰能力；

3）能實現從傳感器探測到武器交戰整個作戰過程的高度自動化，智能化的輔助決策，實現兵力武器的自協同與自同步；

4）提供實施任務規劃、指揮控制、任務執行以及資源管理的手段、工具和方法，可實現作戰資源的統一管理與綜合利用；

5）平臺資源與作戰資源的一體化，全方位的情報信息保障，實現信息的按需處理、按需分發與按需獲取；

6）將實現指揮控制系統自然友好的人機交互提升到一個重要地位，大量引入新概念、新技術。

另外，現代指揮控制系統為了適應非接觸作戰的發展，發展了對無人化的新裝備的指揮控制能力；在實現戰備訓練一體化，訓練實戰化、數字化的同時，實時化的維修也有所突破，提升了綜合保障能力。

3 對海軍指控系統發展的啟示

艦載指揮控制系統經過近三十年的發展，其體系結構、關鍵技術等方面取得了不少的研究成果，通過對當今先進的指揮控制系統及其技術的比較分析，借鑒其先進的經驗［10～11］，結合當前的發展情況，我海軍艦載指揮控制系統為了應對未來海戰場環境，應該著力從以下幾個方面突破：

1）先進一體化網絡平臺

參考“網絡中心戰”的思想，未來的指揮控制系統應打破傳統的分立的或“煙囪式”的體系架構，利用先進的網絡技術、無線通信技術將作戰艦船內部各單元、編隊內不同平臺間、甚至各兵種間的指揮控制系統連接成一個有機的整體，要達到這個能力，需要加強統一規劃、統一標準和統一管理，通過系統硬件和軟件的標準化，逐步解決各系統之間的兼容性問題，同時具備良好的擴展性，從而顯著提高作戰指揮的及時性和有效性，最終實現指揮控制系統之間的網絡互聯、信息互通和用戶互操作，以及陸、海、空、天、電一體化的聯合作戰行動。

2）全面的戰場態勢感知

為提升實戰過程中指揮員對戰場態勢的全局把握能力，未來的指揮控制系統應具備全面的戰場態勢感知能力。“全面”，一是指包括對空中、海面、水下及岸上戰場態勢的準確把握；二是指除對傳統敵我態勢的感知，還能掌握電磁空間信息、頻譜分布信息等；三是指先進的指揮控制系統應能綜合處理實時探測信息和非實時的技部偵情報。通過上述全面的綜合處理，指揮控制系統能為指揮員展現準確、一致、詳盡的戰場態勢，為指揮員作出正確決策奠定基礎。

3）智能的輔助決策手段

隨著自動控制、人工智能等學科的發展，智能化的輔助決策已成為未來指揮控制系統應該具備的一項重要特征。充分利用計算機等信息科學技術，將專家系統以及各類知識庫、模型庫、規則庫和方案庫與指揮控制過程有機結合，提供輔助工具和決策建議，使作戰過程中為指揮員的戰術決策、方案制定由傳統的人工手段向人機結合轉變。這里值得注意的是，指揮控制系統智能化的目的是為了更高效地貫徹指揮員的意志，而不是為了取代指揮員去進行指揮決策。

4）友好的人機交互界面

指揮控制系統是典型的“人-機”系統，是直接支撐指揮員指揮藝術發揮的裝備平臺，戰場態勢、各作戰資源的狀態通過指揮控制系統展現在指揮員面前，指揮員通過指揮控制系統作出決策并向各處傳達其命令。先進的顯示技術、操控交互技術在指揮控制系統中恰當的應用能顯著提高指揮員態勢感知、計劃決策的效率，縮短指揮控制反應時間。

圖5 發展技術

上述內容分別對應艦載指揮控制系統的技術平臺、信息處理、輔助決策和人機界面四個方面（圖5），它們是相互聯系，互為支撐，必須共同發展，互為牽引才能真正實現能力提升，達到我海軍戰略轉型的目的。

4 結語

本文主要介紹了現階段外軍典型指揮控制系統的體系架構及關鍵技術。在未來網絡中心戰的條件下，指揮控制系統作為作戰的核心裝備，先進的指揮控制系統的研究必將處在一個相當重要的地位，在今后的研究中，對指揮控制系統的一體化平臺、態勢感知、輔助決策和人機交互等幾方面應是我軍重點攻關方向，特別是如何將理論上的概念模型轉化為實際可用的產品將是一個不斷研究的重要過程。

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