網絡化火力控制的信息交互模型研究?

網絡化火力控制的信息交互模型研究?

余亮鄒自力王識

（國防信息學院武漢430010）

通過與傳統火力控制相比較，研究了網絡化火力控制的戰術特征，在分析作戰要素結構組成和戰術功能的基礎上，建立了網絡化火力控制的節點和鏈路模型，研究了節點交互信息及其相互轉換關系，并通過一個典型的戰術應用，分析了網絡化火力控制的信息流程，驗證了所建模型的可行性和有效性。

分布式作戰；網絡化火力控制；信息交互；海軍綜合防空火控

Class NumberE917

1 引言

隨著信息技術和武器裝備的發展，在新型作戰理論和概念的推動下，加速形成以信息為主導，以網絡為中心的體系作戰能力，已成為各國軍隊核心軍事能力建設的必然選擇。依托網絡將分布于戰場各處的傳感器、指控設備和武器等作戰資源有機聯接，在信息共享的基礎上，實施協同打擊，將成為未來信息化戰場的一個重要趨勢［1～3］。火力控制作為作戰活動不可缺少的戰術環節，其本質是一個組織和運用作戰資源打擊目標的戰術過程。在信息化條件下，火力控制的方式也必將發生以網絡為中心的轉變，形成一種組織和運用作戰資源的新模式，即網絡化火力控制。

實際上，作為網絡化作戰理論的倡導者和推動者，美軍在網絡化火力控制方面的理論研究和裝備建設一直處于領先水平。如美海軍已裝備部隊“協同作戰能力”（Cooperative Engagement Capability，CEC）系統、“海軍綜合防空火控”（Navy Integrated Fire Control-Counter Air，NIFC-CA）系統，美陸軍已形成初始作戰能力的“一體化防空反導作戰指揮系統”（Integrated Air and Missile Defense Battle Com?mand System，IBCS），以及美空軍正在推進的“體系綜合技術和試驗”（System of Systems Integration Technology and Experimentation，SoSITE）項目等［4～9］，都是基于網絡化火力控制來構建和提升體系作戰能力的典型代表。

2 網絡化火力控制的主要特點

網絡化火力控制最主要的特征是作戰資源的分布式組織和基于通信網絡的戰術運用。傳統意義上的火力控制，作戰資源一般圍繞某個區域或作戰平臺集中配置；各類作戰資源在功能上緊密耦合，具有較強的隸屬和匹配關系；火力打擊戰術活動主要依靠本地或平臺內部作戰資源完成，對異地或平臺外部資源和信息的依賴較小。而網絡化火力控制（如圖1所示），作戰資源分散配置于通信網絡所覆蓋的多個區域或作戰平臺；作戰資源作為網絡中的功能節點，可按需提供態勢感知、指揮控制、火力打擊等通用開放的服務；火力打擊戰術活動依托于網絡共享信息，通過組織網絡內部的優勢作戰資源協作完成。

圖1 網絡化火力控制體系結構示意圖

基于以上特點，網絡化火力控制與傳統火力控制相比具有諸多優越性：1）具有更加強大的態勢感知、指揮控制和火力打擊能力；2）具有更加靈活、更加高效的作戰資源應用方式；3）系統具有更高的可靠性和魯棒性；4）在規模和功能上具有更好的可擴展性。

3 網絡化火力控制的信息交互模型

根據Jeffrey Cares關于網絡中心戰的基礎理論，信息時代戰斗模型的基本結構是一個由鏈路連接節點的集合［10］。其中，節點是對傳感器、決策者、響應者和目標等基本作戰要素的模型抽象；鏈路則是對上述基本作戰要素間信息通道的模型抽象。

3.1節點模型

結合網絡化火力控制的戰術特點，分別定義感知節點（S）、指控節點（C）、火力節點（A）和目標節點（T）等四類節點。其中，感知節點、指控節點和火力節點分別是對作戰過程中態勢感知、指揮控制和火力打擊等相關作戰資源的模型抽象，而目標節點則是對作戰過程中有價值軍事目標的模型抽象。

3.2鏈路模型

這里的鏈路定義為兩個節點間實現信息傳遞的邏輯通道。鏈路的信息傳遞能力的大小，由鏈路所連接兩個節點間物理鏈路的實際通信能力決定。鏈路的主要屬性參數包括信息傳遞的方向、速率和誤碼率等。

3.3節點交互信息

節點模型反映了網絡化火力控制中的作戰要素，而節點間的交互信息則體現了這些作戰要素之間的邏輯聯系。網絡化火力控制的交互信息可劃分為五類：目標觀測信息（TOI）、態勢感知信息（SPI）、節點狀態信息（NSI）、指揮控制信息（CCI）和戰術協同信息（TCI）。其中，戰術協同信息根據協同層面和內容的不同，又可進一步劃分為態勢協同信息、節點協同信息和指控協同信息三種。

3.4信息轉換關系

根據各類節點在網絡化火力控制中具體實現的戰術功能，得到節點與信息的輸入輸出關系，如圖2所示。節點左邊實線（虛線）是該節點可能的輸入信息（能量），節點右邊實線（虛線）是該節點可能的輸出信息（能量），左邊字母表示信源節點，右邊字母表示信宿節點。

圖2 節點的輸入和輸出信息（能量）

4 網絡化火力控制的信息流程分析

這里以美國“海軍綜合防空火控”系統的一種典型戰術應用為背景［11］，利用前面建立的信息交互模型對網絡化火力控制的信息流程進行具體分析。

4.1NIFC-CA系統的典型戰術過程

如圖3所示，E-2D“先進鷹眼”預警機利用其空中優勢，在較大范圍內收集潛在威脅空域的情報、監視和偵察數據，當發現威脅目標后，通過機載CEC系統將AN/APY-9有源相控陣雷達獲取的目標跟蹤信息，傳送給海上裝備有“宙斯盾基線9”系統的DDG-51阿利·伯克級導彈驅逐艦，DDG-51利用艦載CEC系統接收到的火控級精度目標信息，做出交戰決策，并依次完成“標準-6”導彈的火控解算、射擊諸元裝訂、導彈發射控制以及導彈的中段指令制導，實現對目標的超視距（超出DDG-51視距）火力打擊。

圖3 NIFC-CA系統典型應用示意圖

4.2NIFC-CA系統典型應用的信息交互流程

如圖4所示，E-2D平臺感知節點S1發現目標T后，S1根據獲取的目標觀測信息I1形成態勢感知信息I2，提交給本平臺指控節點C1，同時向C1發送節點狀態信息I3，報告自身狀態；C1對I2、I3綜合判斷后向S1發送指揮控制信息I4，控制S1保持對目標T的持續跟蹤，同時向DDG-51平臺指控節點C2發送態勢協同信息I5和節點協同信息I6，共享E-2D平臺掌握的態勢數據和資源情報；C2收到I5、I6后，結合從本平臺感知節點S2和火力節點A2處獲取的節點狀態信息I7、I8做出交戰決策，一方面向C1發送指揮協同信息I9與其保持戰術協同，另一方面向S2和A2發送指揮控制信息I10、I11，控制SM-6防空導彈的點火發射、捕獲跟蹤和引導接敵；SM-6作為A2節點的外部延伸，其目標觀測信息I12被S2獲取后，形成態勢感知信息I13發送給C1，作為生成制導指令（指揮控制信息I11中的部分內容）的依據。從發現目標時刻起，各節點信息交互的起止時刻和持續時間如圖5所示。

圖4 NIFC-CA系統典型應用的信息協作圖

圖5 NIFC-CA系統典型應用信息甘特圖

5 結語

通過對網絡化火力控制信息交互過程的實例分析，可以看出所建立的信息交互模型，能準確反映網絡化火力控制的主要作戰要素，以及各要素間的邏輯聯系和協作關系，能較好描述網絡化火力控制跨平臺（區域）組織和運用作戰資源的戰術流程，為網絡化作戰相關理論的進一步研究奠定了良好基礎。

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Information Interaction Model of Networked Fire Control

YU LiangZOU ZiliWANG Shi
（Academy of National Defense Information，Wuhan430000）

Information interaction model is an important theoretical tool for analyzing the tactical process and researching the internal operating mechanism of operational activities.By comparing with traditional fire control，the tactical features of networked fire control（NFC）are discussed.On the basis of analyzing the structural composition and tactical function of operation essentials，the node model of NFC is established and the node interaction information is defined.Through a typical operational application，the information flow of NFC is studied，and the practicality and validity of the information interactive model are verified.

networked operation，fire control，information interaction

E917

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.05.025

2016年11月17日，

2016年12月26日

中國博士后科學基金（編號：2016M592994）資助。

余亮，男，博士，研究方向：協同作戰理論，作戰系統效能分析。