云作戰條件下空天信息裝備體系建設

李飛，王世梅，胡劍波，劉炳琪

(1.空軍工程大學 裝備管理與無人機工程學院， 西安 710051)(2.空軍工程大學 軍政基礎系， 西安 710051)

0 引 言

2013年美國空軍首次提出“云作戰”概念，并迅速得到美國國防部、海軍及其他軍種的認可，成為美國第三次“抵消戰略”的核心概念之一[1-2]。

“云作戰”是一種基于云計算技術構建的高度信息化的作戰概念，是大數據、云計算技術在信息化聯合作戰領域的新應用和新作戰理念的進一步演進[3]。由云計算概念發展而來的云作戰是未來空天戰場信息化戰爭的一種極具潛力的作戰樣式。空天信息裝備體系是支撐空天云作戰的物質基礎，是發揮云作戰聚散無形、虛實結合的前提。

本文在對比云計算與云作戰概念的基礎上，分析了空天信息裝備體系的建設需求，構建了基于云作戰理念的空天信息裝備體系，從云作戰制勝機理，提升裝備融合能力、可靠性和安全性，堅持統籌協調等角度，探討了云計算技術和云作戰理念對空天信息裝備體系建設的啟示。

1 空天信息裝備體系建設需求與研究現狀

未來的空天戰場是現代軍隊塑造有利態勢，綜合管控危機，遏制和打贏戰爭主戰場[4-5]。當前，主要軍事國家紛紛制定空天發展戰略，發展空天軍事力量，謀求全球戰略主動，為爭奪空天優勢展開激烈競爭。重視來自空天領域的安全威脅，加強空天作戰力量建設，既為我軍彎道超車、實現現代化、信息化提供了寶貴機遇，又對空天作戰領域裝備體系建設提出了更高的要求[6]。

我國，高奇琦[1]研究了美國云計算戰略的發展及軍方云作戰概念的提出背景；時東飛等[3]、胡悅[7]、張天等[8]研究了美軍作戰云概念及其對未來作戰帶來的啟示；羅金亮等[9]在跟蹤“云作戰”理論發展的基礎上，進一步構建了云作戰體系模型；方超等[10]、李飛等[11]研究了網絡空間和空天戰場“云作戰”理論的運用問題；劉鵬等[12]、李飛等[13]則對云作戰樣式效能評估進行了仿真驗證研究；范紹華等[14]研究了支撐“云作戰”樣式的武器裝備發展問題。

研究表明，軍事裝備系統早期的概念分析與體系設計評估的費用占總費用的20%，對裝備全壽命周期費用和進度的影響卻達85%，而且有近70%的裝備建設資源分配決策發生在概念分析與體系設計階段[15]。體系化的思維方式和理論方法對裝備發展建設和作戰運用，甚至于戰爭形態均具有顯著影響[16]。裝備體系作為相互依賴的系統集合，任何一個組分系統的缺失都將降低整體的性能或能力。近年來，美軍具有代表性的體系發展項目包括未來作戰系統、海軍未來遠征作戰體系、彈道導彈防御體系以及全球對地觀測體系等[15]。

游光榮等[17]系統闡述了裝備成體系建設的重要性；程賁等[16]、葉國青等[18]研究了武器裝備成體系建設過程中體系框架及其優化方法；周宇[19]借鑒了美軍目前基于能力的武器裝備發展理念，將武器裝備體系建設問題從其能力角度抽象為組合規劃問題，描述了其數學模型并進了裝備體系優化研究；李際超等[20]從體系內各裝備平臺戰斗力貢獻度的角度研究了裝備體系的建設問題；李新明等[21]則側重研究了電子信息裝備體系的建設問題。目前，裝備成體系建設基本已成為裝備發展領域內的共識，也已取得較多的研究成果。但是，裝備體系歸根結底是為戰斗力服務的，武器裝備體系在不同的作戰背景和作戰樣式下可能會有不同的評價指標體系和權重。目前，結合具體作戰樣式的裝備體系建設問題，特別是支撐空天戰場“云作戰”信息裝備體系建設的研究還較少。

體系的思維一方面可以揚長避短，集中精力解決體系的主要矛盾，使裝備成體系的作戰效能以及主要戰技指標能夠滿足任務需要，而不片面追求技術層面的“高、精、尖”；另一方面可以使裝備體系協調、可持續地發展，避免急功近利。基于這一技術趨勢和要求，空天信息裝備的規劃、研制、開發、編配使用等階段必須從體系這一全局出發，立足于提高空天信息裝備體系的核心能力——戰斗力。

結構優良、信息作戰能力和對抗能力卓越，可以適應空天多樣化軍事任務需求，順應空天戰援一體作戰樣式的深刻變化，具有很強魯棒性和模塊化重組能力的空天云作戰信息裝備體系將是實現空天安全戰略、和平開發利用空天的前提，是在未來空天體系對抗、應對空天安全威脅的基礎，是空天作戰領域戰斗力的重要體現，是制勝空天的重要支撐。

根據未來空天戰場的任務需求與“云作戰”概念的不斷發展，空天信息裝備體系的建設發展必須以柵格化信息網絡為基礎，以高度信息化的作戰平臺為載體，以遠程精確硬打擊與網絡電磁軟殺傷為進攻/防御手段，以智能、并行、高效的分布式指揮控制流程為核心，實現多維空間作戰平臺的成體系融合運用。從而增強空天方向裝備的整體作戰效能，實現體系支撐、信息主導、聚散無形的空天云作戰構想。

2 基于空天云作戰的信息裝備體系

云計算能夠有效地實現資源的合理利用，滿足彈性服務需求。目前人類社會已經進入以信息互動、移動互聯網、物聯網、大數據、Web2.0為主要特征的云計算時代[22-23]。據美國國防部預計，云計算技術的運用將使得未來六年的相關軟硬件購買和運營成本降低20%～25%[24]。

“云作戰”概念借鑒了云計算資源網絡集成、高效使用和優化配置的思想，是一種基于云計算技術構建的高度信息化的作戰思想。云作戰的核心是在體系層面實現戰場資源的動態高效指揮控制及海量戰場信息的高速、實時、分布式處理與共享，構建跨域、跨軍種、分布式、網絡化的云殺傷協同作戰能力[13]。基于作戰云概念的未來空天作戰將具有作戰要素的體系化，作戰行動的精準化，作戰決策的智能化，無人化和有人化綜合，硬打擊和軟殺傷結合等特點[13]。

2.1 空天信息裝備體系結構

根據空天云作戰的能力要求，以及空天云作戰信息裝備成體系、融合式建設的需求，未來云作戰信息裝備體系結構如圖1所示，主要分為作戰運用層和作戰資源層。其中作戰運用層根據云作戰流程將分為偵察感知云，指揮控制云，進攻/防御云，綜合保障云；而作戰資源層則是根據不同的作戰方案，從空間和效能兩個維度，將不同類型、數量和規模的作戰資源聚合形成相應的功能作戰云。

圖1 空天云作戰裝備體系

偵察感知云：針對作戰空間的多維互動，空天云作戰裝備體系必須具備全域實時的態勢獲取能力。空天云作戰將在多維空間同步展開，戰場范圍廣、戰線流動性大、部隊機動頻繁、情況瞬息萬變，奪取作戰主動權將更多地依賴于戰場信息的及時獲取[25-26]。

指揮控制云：針對戰場信息的多源龐雜，空天云作戰裝備體系必須具備高效、智能的信息融合處理和計算輔助決策能力。一方面，由于技術標準各異，接口格式不一，導致不同類型的裝備之間，物理裝備與信息系統之間，甚至同類但不同代裝備之間如何有效通聯、融合，成為空天作戰云能否有效建立并發揮效能的瓶頸[27]。只有將作戰流程中各環節的數據有效融合，作戰云才能夠獲得有效、可靠的數據支撐。另一方面，信息化條件下作戰，不同類別不同渠道的信息劇增，信息流速加快、冗余信息泛濫、真偽信息并存，指揮決策易受干擾[25]。指揮控制云能夠發揮云計算技術所具有的更高的精確性、更快的即時性、更大的靈活性、更好的分析性等特點，通過智能識別、數據挖掘、輔助決策等功能，對海量信息去粗取精、去偽存真，確保云作戰體系中的各個作戰單元始終得到最急需、最準確、最有用的信息[25]。

進攻/防御云：針對空天云作戰任務多元突變的特點，云作戰裝備體系需要通過全域覆蓋的信息柵格網絡，實現對各種作戰力量的離散部署、功能集中、效能融合。未來空天戰場的一體化聯合作戰具有參戰力量多元、作戰任務多樣、事發情況突然、信息交互頻繁等特點。體系內的所有作戰單元必須實現不同軍種和戰場域之間的無縫融合，形成橫向互聯、縱向貫通的一體化云作戰進攻/防御體系，確保空天方向聯合指揮部在下定作戰決心后，根據相應的云作戰任務規劃聚合成進攻/防御云，實施作戰行動。

綜合保障云：針對空天戰場信息化武器裝備大量運用，作戰節奏加快和裝備保障行動轉換迅速的特點，空天云作戰裝備體系必須具備能夠針對不同類型的作戰任務，綜合運用多元保障力量，為空天云作戰提供精確、高效、可靠的裝備和后勤保障。空天戰場綜合保障的內容主要包括：氣象預測、發射測控、武器裝備保障和后勤物資保障等。

2.2 空天云作戰裝備體系的構建與運用

空天云作戰裝備體系的形成必須依賴于基于云的分布式作戰資源管理，對分屬于不同軍種、部門和地域的作戰資源進行管理，按照云作戰的能力需求對裝備資源進行動態的組織和調度。基于云計算模式和云作戰能力需求的體系設計，統籌規劃和分布式部署，訓練使用的裝備發展、建設、管理模式，有利于突破信息化裝備建設過程中軍兵種條塊式建設的局限，避免部門利益沖突可能導致的低水平重復建設、資源浪費等現象。扁平高效的指揮控制與計算決策，將使得空天戰場中集中控制、分散執行的裝備運用理念加速向虛擬化的集中計算指揮，分布式的管理控制和分散式作戰行動轉變，使得裝備體系更具彈性和魯棒性[28]。

空天云作戰裝備體系結構涉及到陸軍、海軍、空軍、火箭軍、戰略支援部隊和聯勤保障部隊等諸軍種力量[13]。平時，諸軍種根據空天云作戰的特點和要求，并在軍委裝備發展部門的統籌規劃下，進行裝備建設和軍種內訓練。在戰時或者聯合訓練時，根據需要進行力量編成，聚合成相應的功能性作戰云，由空天方向聯合指揮部指揮[13]。

云作戰通過建立高效、快速、智能、安全的信息網絡系統，不僅整合了網絡內服務器的計算能力，而且改變了戰場作戰力量構成和運用方式。云作戰通過指揮、控制和情報、監視與偵察網絡，快速交換來自各個戰場維度和作戰環節的數據，以整合各個作戰系統的作戰力量，從而增強其效能，并獲得規模效益。各功能作戰云是借鑒云計算思想構建的作戰網絡，是云作戰的行動主體，通過多維空間作戰平臺的高度數據共享提高整個作戰體系的效能[13]。

3 空天信息裝備體系建設的啟示

空天云作戰通過作戰云將分散的各作戰平臺、傳感器、武器系統和各類戰場數據等作戰要素相互鏈接，整合管控戰場資源，精準構建綜合通用作戰態勢圖，為作戰決策提供有效智能支撐，提升作戰要素間的協同能力與整體殺傷效能[26]。

面對日益復雜的空天安全形勢和諸多挑戰，空天信息裝備必須走體系化、融合式發展的模式，避免出現各自為戰，缺乏統籌的局面。在預算有限且空天領域信息裝備、平臺研發與核心裝備試制研制成本大，風險高的情況下，應有所側重和取舍。

(1) 重視未來空天云作戰制勝機理的研究

裝備體系建設的落腳點和出發點是裝備在未來作戰中的戰斗力。由云計算概念發展出來的云作戰理念是大數據、云計算、人工智能等信息技術發展在軍事領域的表現形式。目前，云作戰具有一定的超前性，作為一種新的作戰模式，深入研究未來空天作戰的特點規律和制勝機理，是空天信息裝備體系建設過程中基于能力、需求等原則的前提。需求是裝備體系建設的起點和基礎，需求牽引也是武器裝備信息化建設的重要驅動力。基于云作戰需求的裝備建設發展理念將改變以具體裝備型號研制為主要內容，各軍種部門自成體系的發展思維與建設模式。

(2) 提升裝備融合成作戰云的能力

信息裝備體系的云作戰能力很大程度上取決于信息裝備融合成作戰云的能力。這里的融合能力，不僅包括提升其模塊化、標準化、智能化水平，用于提高其在物理空間與信息空間上融合成云的能力，還包括廣義上的融合能力。例如，在技術層面的成熟技術與需研發技術的統籌，既有技術與新興技術的兼顧，又有在體系分析層面中的專家經驗知識與人工智能之間的融合，是全要素、深層次、持續性的融合。通過裝備融合、信息融合、時空融合等具體融合，以及資源融合、技術融合、軍民融合等廣義融合構建空天信息裝備體系，使其能夠有效支撐空天云作戰的能力需求。

具備相應能力的作戰云對作戰裝備實施主動的融合和分散，構建“聚而愈強，分而不散”的云作戰體系。在確定信息裝備體系中具體裝備的性能指標時，應該根據云作戰的需求，相應增加反映信息裝備融合成作戰云能力指標在性能指標體系中的比重，如數據接口的標準化程度[29]，信息裝備的異構融合能力，數據融合與信息處理能力以及裝備的互聯、互通、互操作等信息力指標。

(3) 重視信息裝備體系的可靠性和安全性

任何事物的發展都有兩面性，作戰云對通信網絡和信息技術的依賴，使得其更容易受到干擾和攻擊。對信息空間的攻擊將導致實體物理裝備的故障，這給信息裝備體系的建設及其在空天戰場的作戰運用提出了新的挑戰[30]。在空天信息裝備體系建設發展過程中，軍民通用的、模塊化的操作系統，嵌入式系統等軟硬件大規模使用[31]，并且越來越依賴網絡通信、數據鏈等技術，使其開放性日益增強，從而導致技術性的安全風險不斷增加。此外，攻擊者的系統漏洞發現能力與攻擊技術也不斷提升，使得系統安全威脅日益升級[32-34]。因此，要把握好信息技術應用以及其可能帶來的安全風險之間的平衡。加強裝備接口間通信監測管控與新的網絡安全防護技術的開發與應用。

(4) 平衡好獨立自主與融合發展的關系

空天云作戰是基于大數據、云計算等信息技術發展的一種全新的作戰樣式和作戰理念，構建適應云作戰要求的空天信息裝備體系是適應世界新軍事革命深入發展、戰爭形態加速演變的客觀要求。支撐信息裝備建設的關鍵領域和核心技術是構建網絡信息體系的重要基礎。當前大多國家大力發展能夠大幅提升軍事能力優勢的顛覆性技術。同時，動用國家力量打壓新興國家的科技創新，盡可能維護其科技霸權和技術壟斷地位[35]。因此，對于核心關鍵技術以及有可能形成后發優勢和殺手锏地位的裝備技術，應該超前布局、超前謀劃，將主動權掌握在自己手里。

同時，作為復雜的技術系統，核心信息裝備的技術挑戰不是短時間內就能夠徹底解決的。支撐信息裝備體系的信息技術作為一個技術支撐體系，完全掌握技術體系內的所有技術是不符合客觀規律的，也存在著巨大的時間和經濟成本。因此，在信息裝備的建設發展上應該平衡好獨立自主與利用民用信息裝備產業鏈的關系，挖掘軍民融合的巨大潛力，在核心技術上著力的同時，也應該重視和培育具有基礎性和支撐性技術的協同發展。針對一些所謂的新技術、新概念，也需要增強認知力、鑒別力，避免陷入被動局面。

4 結束語

未來的信息化戰爭，離不開空天預警、偵察、通信等信息裝備的支持，特別是信息裝備技術日新月異的發展和廣泛應用，空天將從信息獲取、傳輸的上游行動，逐漸進入到信息處理、應用等中游環節，并將直接參與到火力打擊的最終階段。因此，空天信息裝備成體系化地建設與發展日益迫切。

本文在研究云作戰理論的基礎上，進行了空天云作戰信息裝備體系建設的需求分析，構建了基于云作戰的空天信息裝備體系，初步探討了信息裝備體系運用過程中云作戰能力生成機理。空天信息裝備的優劣決定了未來空天戰場的主動權和主導權，在信息裝備成體系建設與發展過程中，應更加重視云作戰制勝機理研究，不斷提升裝備體系融合能力，更加重視可靠性和安全性，平衡好獨立自主與融合發展的關系。本文深化了空天信息裝備體系建設需求與實現途徑的認識，對空天戰場信息裝備成體系建設與運用具有一定的借鑒意義。