戰場態勢感知系統關鍵技術綜述

李成 張巖 于淼 劉明溢 向傳龍

【摘? 要】戰場態勢感知系統是現代戰爭快速了解戰場態勢、做出軍事決策的有效途徑。本文首先對戰場態勢感知的信息融合、信息存儲、信息可視化和數據安全性保障等關鍵技術進行了全面的分析，預測出其未來的發展趨勢。

【關鍵詞】戰場態勢;感知系統

1.戰場信息融合

對于同一目標，傳感器采集的信息存在重復、誤差較大等問題，不利于指揮員快速進行軍事決策。因此，高效的數據融合處理在短時間內提供真實、有效的戰場信息非常必要，文獻[1]提出基于云邊融合的指揮信息系統，邊緣域負責收集眾多節點的數據并進行基本處理，并將結果反饋給終端。云中心將邊緣域的數據進行融合處理后，再進行數據分析，在云中心遭受攻擊時，終端仍能收到指令，提高了系統的抗毀性，并通過減輕云中心計算量的方法提高了數據處理的效率。

但敵軍發動機、雷達、通訊等輻射源不易進行融合，難以實現關聯匹配。文獻[2]提出基于絕對灰度的多元數據融合方法，主要針對雷達信息，將采集的數據進行預處理并篩選，計算關聯度，采用分治的思想進行關聯度匹配。該方法可有效消除虛假信息，提高信息關聯準確性。

2.戰場信息可視化

現代戰場通常會部署大量傳感器設備來監控戰場態勢。但由于傳感器數量大、種類多，指揮員難以直接采用其數據進行作戰安排。戰場信息可視化技術可以使指揮員快速了解戰場，準確做出決策。

指揮人員通常利用戰場態勢圖來了解戰場環境，但在小區域內出現多個目標時，態勢圖常常出現重疊、遮擋等情況，為此，李亞釗等人提出基于Web的目標態勢可視化，將軍事目標進行分類，按類別分層顯示，根據需求選擇顯示內容，另外，此方法還可以將某個目標的多種位置和時序等數據融合，依據地理位置進行可視化顯示，該設計有效解決了態勢圖標號重疊的問題。

二維地圖在戰場態勢可視化方面有著十分廣泛的應用，可以展示各軍事目標在戰場的平面分布，但無法真實地顯示作戰區域的地形，對于指揮規劃有一定的困難。文獻[4]提出了一種二三維地圖聯動的態勢系統，利用三維系統直觀顯示戰場地形，兩者之間進行聯動，在對任一個地圖進行操作時，可以獲取兩個地圖一致的數據。該設計將二維地圖的完整性、便于查詢等特點和三維地圖直觀、真實的特點結合，使態勢圖更具有操作性。

戰場態勢熱力圖以高亮的顏色顯示戰場重點區域，但是戰場態勢瞬息萬變，指揮員認知負載很大，難以迅速找到關鍵點。對此，文獻[5]提出了一種基于關注勢的戰場態勢熱力圖，引入時間衰減函數，提出了W-KDE算法，可有效幫助指揮員抓住戰場熱點。

戰場態勢可視化是指揮人員了解戰場態勢的重要環節，指揮人員需要通過此環節及時抓住戰場熱點態勢做出決策分析。該環節直接影響作戰命令的發布，是打贏現代戰爭的關鍵。

3.數據的存儲與管理

現代戰場態勢感知系統數據包括情報、作戰和后勤等多種數據來源，使得戰場信息數據具有海量非結構化異構的特點，一方面，傳統的集群式數據庫系統無法實現高效的海量異構數據的存儲與管理，另一方面，戰場信息數據量呈指數式增長，傳統的存儲方式擴展性差，很難實海量數據的存儲，因此也就衍生出了存儲空間彈性化的需求。

近年來各軍事強國將大數據、云計算等技術用于解決戰場感知系統在數據儲存中的問題。早在2012年美國國防部高級研究計劃局（DARPA）提出了以 XDATA 項目為核心的美軍大數據研發計劃，這其中要解決關鍵的問題其中之一就是實海量異構數據的高效存儲與無縫管理以及提高數據存儲、管理的可配置性，提升存儲空間和數據管理的靈活性，該項目的研究極大的推動了大數據存儲管理技術在軍事領域的應用。2021年1月北約與法國泰雷茲集團簽訂“防御云”項目合同，其中云存儲技術的研究將改變以往的數據存儲介質與管理模式，將云計算與人工智能技術融入到戰場信息數據的管理與儲存當中，進一步提成了海量異構數據存儲與管理能力，打開了軍事數據存儲管理研究的新大門。

4.數據安全性保障

現代戰爭中最重要的莫過于數據，大數據的應用是未來戰場感知系統發展不可避免的趨勢，羅榮等提出利用包括身份認證、訪問控制、異常檢測、補丁管理、數據備份以及系統恢復等在內的大數據安全防護技術進行數據安全性保障的任務，可較為有效的保障戰場感知系統所捕獲海量數據的安全。另外，李大亮等利用OODA環理論對信息化戰場的數據安全保障進行了分析與研究，研究表明，隨著時間的推移，數據安全保障效能會隨OODA環周期的減小而大幅提升。

許多研究人員已對戰場感知系統的安全性保障進行過多方面的研究。但是依然面臨著很大的問題：戰場態勢感知目前廣泛應用的是單兵態勢，各個單兵戰場分別通過匯聚節點與指揮所相連，如果系統某一節點信息遭到敵方篡改，指揮中心難以驗證其數據的準確性，很可能會落入敵方設下的圈套。如何在某個單一節點遭到攻擊時而不影響決策系統的正常判斷，是保障戰場感知系統數據安全性的關鍵。

5.結語

隨著區塊鏈、大數據、云計算、量子通信等多方面技術的深入發展，戰場態勢感知系統包括的數據融合處理、信息可視化、數據安全保障等幾項關鍵技術將會不斷更新，實現對未來戰場多方面、全方位的態勢感知，從而以極低的代價打贏未來戰爭。

參考文獻

[1]張洪瑞，王青海，杜家興.基于云邊融合的指揮信息系統探討[J].信息技術與信息化，2020（09）：14-17.

[2]胡星燁，張蔚，徐晶.基于絕對灰度的多源數據關聯融合方法[J].電子信息對抗技術，2020，35（05）：37-41.

[3]李亞釗，郭婉，李彭偉，黃翔.基于Web的目標態勢可視化設計與實現[J].指揮信息系統與技術，2020，11（02）：49-54.

[4]員建廈，劉偉強，李文靜，王杰.二三維聯動態勢系統的設計與實現[J].計算機與網絡，2020，46（22）：67-70.

[5]董浩洋，張東戈，齊寧，禹明剛，牛彥杰.基于關注勢的戰場態勢熱力圖構建方法[J].系統工程與電子技術，2021，43（01）：121-129.

[6]王珩，王海寧，劉暢，張新建.大數據技術在指揮信息系統中的應用與發展[J].指揮信息系統與技術，2015，6（02）：5-9.

[7]雷晗.海量異構數據存儲關鍵技術研究綜述[J].信息通信，2018（11）：78-79.

[8]羅榮，肖玉杰，王亮，盛亮.大數據在海戰場指揮信息系統中的應用研究[J].艦船電子工程，2019（3）：1-5.

[9]李大亮，王付明，高志同.基于OODA環的信息化戰場信息安全保障SD建模分析[J].指揮控制與仿真，2016，38（03）：33-38.

作者簡介：李成（2000.6-），男，河北邢臺人，本科，研究方向為電氣工程及其及自動化。

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