海軍型分布式通用地面系統(tǒng)發(fā)展綜述*

丁 鵬 晏謝飛 戚志剛 宋筱軒 蔣保富

（中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所 南京 210007）

1 引言

海灣戰(zhàn)爭之前，美各軍兵種和相關(guān)業(yè)務(wù)部門構(gòu)建了大量“煙囪”林立的情報(bào)處理系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)互不相聯(lián)，信息難以交互，嚴(yán)重地降低了聯(lián)合作戰(zhàn)的指揮效能。因此，為了解決信息“壁壘”問題，美國防部開始研制分布式通用地面系統(tǒng)（DCGS）［1～3］，以網(wǎng)絡(luò)為中心提升情報(bào)處理系統(tǒng)的互操作性。同時(shí)，隨著全球信息柵格［4］的建設(shè)發(fā)展和信息科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，美軍的DCGS 經(jīng)過了一個反復(fù)探索和持續(xù)優(yōu)化的過程，其中，DCGS-N是DCGS的海軍型號。

經(jīng)過二十多年的發(fā)展，DCGS-N 已經(jīng)成為美國海軍主要的情報(bào)、監(jiān)視、偵察與目標(biāo)定位系統(tǒng)［5～6］。在系統(tǒng)研制建設(shè)的過程中，項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)盡可能地采用商業(yè)界成熟的或美國政府現(xiàn)有的軟件和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并采用系列新興技術(shù)為作戰(zhàn)提供情報(bào)處理、加工和分發(fā)服務(wù)。

DCGS-N 作為DCGS 系統(tǒng)簇的核心組成部分，相關(guān)技術(shù)人員對其研究較少，遠(yuǎn)不如空軍的DCGS-AF、陸軍的DCGS-A［7～8］，且有關(guān)研究大多停留在DCGS-N 增量1 早期的能力建設(shè)，時(shí)效性不足。本文從DCGS-N 作戰(zhàn)概念出發(fā)，仔細(xì)分析了DCGS-N 增量1和DCGS-N 增量2的發(fā)展現(xiàn)狀、核心功能等內(nèi)容，并從中提煉出重要建議以促進(jìn)我海軍情報(bào)綜合處理系統(tǒng)的發(fā)展。

2 DCGS-N作戰(zhàn)概念

DCGS-N 系統(tǒng)是目前美國海軍包括岸基節(jié)點(diǎn)和海上節(jié)點(diǎn)最主要的情報(bào)處理和分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)整合了美國海軍多個ISR 項(xiàng)目，提高了情報(bào)、監(jiān)視、偵察與目標(biāo)的定位能力，可為全球指揮和控制系統(tǒng)-海軍型（GCCS-M）、海上戰(zhàn)術(shù)指揮控制系統(tǒng)（MTC2）等提供情報(bào)支援。DCGS-N 通過兩個增量在美海軍進(jìn)行部署，最初在“力量網(wǎng)”體系結(jié)構(gòu)下運(yùn)行，但隨著CANES 環(huán)境的提出，DCGS-N 逐步向CANES 環(huán)境進(jìn)行遷移。具體而言，DCGS-N 增量1 Block1 是在“力量網(wǎng)”的環(huán)境進(jìn)行安裝、部署、測試和使用，而自DCGS-N 增量1 Block2 以及后續(xù)的DCGS-N 增量2 均在CANES 環(huán)境下安裝、部署、測試和使用，DCGS-N增量2的作戰(zhàn)概念如圖1所示。

圖1 DCGS-N增量2作戰(zhàn)概念圖

從DCGS-N 增量2 的作戰(zhàn)概念圖可以看出，DCGS-N增量2的主要節(jié)點(diǎn)包括岸基節(jié)點(diǎn)以及部署在航母打擊群或聯(lián)合海上部隊(duì)司令部的海上節(jié)點(diǎn)，并通過“云環(huán)境”與海上作戰(zhàn)中心和驅(qū)逐艦、巡洋艦等平臺進(jìn)行信息交互。同時(shí)，岸基節(jié)點(diǎn)的DCGS-N系統(tǒng)可以通過DCGS 集成骨干網(wǎng)（DIB）與其他軍種DCGS 系統(tǒng)連接并共享情報(bào)和相關(guān)數(shù)據(jù)信息。此外，DCGS-N岸基節(jié)點(diǎn)能夠匯總海上節(jié)點(diǎn)的所有信息數(shù)據(jù)，并和美國國家信息系統(tǒng)局（DISA）網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)（NCES）系統(tǒng)連接，與全球信息柵格（GIG）其他用戶如大數(shù)據(jù)中心、氣象與海洋數(shù)字中心等交互數(shù)據(jù)。

3 發(fā)展現(xiàn)狀及其支撐條件分析

DCGS-N 可接收天基、機(jī)載、水面、岸基等多個來源的偵察情報(bào)［9～10］，其發(fā)展主要包含兩個增量階段——DCGS-N 增量1 和增量2。本節(jié)分別對DCGS-N 增量1 和增量2 的功能和系統(tǒng)發(fā)展情況進(jìn)行研究分析以便相關(guān)技術(shù)研究人員更全面地掌握DCGS-N的相關(guān)情況。

3.1 DCGS-N增量1

DCGS-N 增量1 的核心組件包括區(qū)域限制環(huán)境下的信號情報(bào)服務(wù)（GALE）、航跡管理服務(wù)（TMS）、通用地理定位服務(wù)（CGS）、全球指揮與控制系統(tǒng)綜合圖像與情報(bào)系統(tǒng)（GCCS-I3）的分析工作站、圖像產(chǎn)品庫（IPL）、現(xiàn)代化綜合數(shù)據(jù)庫（MIDB）等。經(jīng)過多年的研制、試驗(yàn)和改進(jìn)，DCGS-N增量1整合了美海軍眾多情報(bào)、偵察、監(jiān)視和定位系統(tǒng)的相關(guān)軟件和工具。其主要功能：一是具備網(wǎng)絡(luò)中心化軍事能力，支持執(zhí)行聯(lián)合關(guān)鍵作戰(zhàn)行動；二是具備數(shù)據(jù)檢索能力，包括空軍全球鷹和海軍共享偵察吊艙圖像在內(nèi)的戰(zhàn)術(shù)圖像檢索；三是具備多源情報(bào)加工能力，能夠以圖表形式顯示圖像情報(bào)、信號情報(bào)和航跡信息；四是具備戰(zhàn)術(shù)圖像情報(bào)報(bào)告生成能力；五是具備精確的目標(biāo)定位能力。

DCGS-N 增量1在發(fā)展的過程中經(jīng)歷了Block1和Block2兩個版本，至2014年，美海軍已在29個作戰(zhàn)單元部署安裝了DCGS-N增量1Block1，2018年3月底，美國海軍正式將DCGS-N 增量1 Block1 版本升級為Block2 版本。相比較而言，DCGS-N 增量1 Block2 在Block 1 的基礎(chǔ)上增強(qiáng)了信息存儲、信息收集/管理以及地理定位和信號情報(bào)處理等能力，并可在CANES 環(huán)境下運(yùn)行。雖然，DCGS-N 增量1在很大程度上滿足了美國海軍在情報(bào)領(lǐng)域的需求，發(fā)揮了很好的作用，但仍存在很多不足，包括很難使用、很難培訓(xùn)、很難維護(hù)等。因此，美國海軍從2016年起開始研發(fā)DCGS-N增量2。

3.2 DCGS-N增量2

隨著更多裝備的使用，DCGS-N 增量2 在增量1 的基礎(chǔ)上接入了更豐富的數(shù)據(jù)資源包括新型無人裝備的傳感器信息、P-8 海上巡邏機(jī)的探測信息以及多種分辨率的衛(wèi)星遙感信息等國家、戰(zhàn)區(qū)和任務(wù)部隊(duì)的情報(bào)數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)自動管理功能。除此之外，DCGS-N 增量2 的目標(biāo)功能還包含以下幾個方面：一是能夠以軟件為中心不斷調(diào)整以用戶的需求，能夠提供更友好的操作界面，增加人機(jī)交互水平和軟件服務(wù)水平；二是具備多元信息自動融合的能力，能夠自動聚合、關(guān)聯(lián)接收到的、不同來源的航跡、圖像、文本等多模態(tài)情報(bào)信息；三是具備目標(biāo)自動檢測功能；四是具備異常檢測和自動告警功能，能夠利用大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)判斷事件的異常情況，并進(jìn)行告警；五是具備拒止環(huán)境下的情報(bào)保障能力。通過DCGS-N 增量2 的實(shí)現(xiàn)和部署，可進(jìn)一步提升美海軍識別和應(yīng)對海上威脅目標(biāo)的能力，為作戰(zhàn)提供更加高效、全面的態(tài)勢感知信息。

與增量1 相比，DCGS-N 增量2 更加強(qiáng)調(diào)情報(bào)接入、處理、分析和分發(fā)的自動化水平，期望通過新興技術(shù)提升工作人員的效率和情報(bào)的質(zhì)量，以便指揮員在正確的時(shí)間接收到正確的信息，從而增強(qiáng)支持聯(lián)合軍事行動的能力。美國海軍原計(jì)劃到2021年通過5 個艦隊(duì)能力版本逐步實(shí)現(xiàn)DCGS-N 增量2的相關(guān)功能，并取代DCGS-N增量1，但是受各種因素的影響，進(jìn)展較慢，2018 年9 月至2019 年2 月美海軍測試了DCGS-N 增量2 艦隊(duì)能力版本1，但試驗(yàn)結(jié)果并不理想。因此，美海軍選擇繼續(xù)使用DCGS-N 增量1，同時(shí)也暫停了艦隊(duì)能力版本2的測試計(jì)劃，近幾年DCGS-N 增量2 的研發(fā)繼續(xù)以原型系統(tǒng)的功能開發(fā)為主。DCGS-N 增量2 能力視圖如圖2所示。

圖2 DCGS-N增量2能力視圖

4 工作模式

4.1 部署層級

因?yàn)樵隽? 出海試驗(yàn)試用的結(jié)果并不令美海軍滿意，目前部署使用的依舊是DCGS-N 增量1 版本，其大概可分為三個層級：一是艦隊(duì)級，主要部署岸基指揮中心（MOC）上，能夠接收國家戰(zhàn)略支援情報(bào)，能夠和其他軍種DCGS 系統(tǒng)連接并共享信息。二是部隊(duì)級（Force-Level），主要面向航母打擊群等，部署在航母或大甲板兩棲艦上，具備計(jì)算、情報(bào)分析和分發(fā)管理等功能。三是平臺級（Unit-level），主要用于接收情報(bào)，不具備情報(bào)處理能力，由于美海軍只有DD（X）驅(qū)逐艦和新型核動力潛艇可以直接安裝艦載DCGS-N 系統(tǒng)，因此，基于DCGS-N 美海軍研制了情報(bào)便攜式系統(tǒng)（ICOP），為驅(qū)逐艦、巡洋艦等單艦平臺提供情報(bào)接收功能，但隨著作戰(zhàn)部隊(duì)使用需求的變化，ICOP 升級安裝了多元情報(bào)分析工具集，且具備了從捕食者、掃描鷹等空中平臺直接接收、處理、加工和分發(fā)圖像信息及外部通信情報(bào)的能力。DCGS-N 的部署層級如圖3所示。

圖3 DCGS-N部署層級示意圖

4.2 系統(tǒng)典型運(yùn)用模式

DCGS-N 在美海軍多個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行部署和使用，其中一個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)就是航母編隊(duì)。同時(shí)，美航母編隊(duì)作為我國的主要威脅對象，以其為例分析DCGS-N 的應(yīng)用模式具有重要意義。目前，在美航母編隊(duì)上部署的DCGS-N 主要面向海面目標(biāo)，尤其是高速運(yùn)動的艦船目標(biāo)（對空方面有一體化火控防空系統(tǒng)，對潛有航母戰(zhàn)術(shù)支援系統(tǒng)及水面艦艇反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)）。在情報(bào)生成過程中，最重要的任務(wù)就是明確目標(biāo)的屬性、位置和組成。因此，一方面，美航母編隊(duì)的E-2C/D 預(yù)警機(jī)和P-8A 等空中平臺會將探測到的敵方目標(biāo)信息發(fā)送至DCGS-N，另一方面，編隊(duì)外部平臺獲取的數(shù)據(jù)也將通過GCCS-I3及DCGS-N 岸基節(jié)點(diǎn)發(fā)送至美航母編隊(duì)上的DCGS-N，航母CVIC 將迅速根據(jù)初步識別報(bào)告和回傳的偵查信息對目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，生成情報(bào)產(chǎn)品并對產(chǎn)品的可信度進(jìn)行分級。另外，當(dāng)需要對敵目標(biāo)進(jìn)行打擊時(shí)，DCGS-N 還可以為“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈和戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)提供精確的地理坐標(biāo)。

5 啟示與建議

1）加強(qiáng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的治理。隨著各類裝備如衛(wèi)星、無人機(jī)、偵察機(jī)、預(yù)警機(jī)、岸基雷達(dá)以及新型艦艇的廣泛使用，我們需要接收和處理式各樣的數(shù)據(jù)類型各包括圖像、視頻、文本、航跡等，且信息量十分龐大。一方面，亟需對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行高效存儲和訪問，形成強(qiáng)大數(shù)據(jù)互操作能力；另一方面，亟需制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為數(shù)據(jù)的智能處理、分析利用以及數(shù)據(jù)產(chǎn)品的形成奠定基礎(chǔ)。

2）加強(qiáng)智能技術(shù)的運(yùn)用。隨著海上態(tài)勢感知的手段越來越豐富，接收到的各類數(shù)據(jù)信息將成爆炸式增長，亟需利用新技術(shù)高效、快速、自動地處理這些涉海信息，而人工智能技術(shù)［11～12］則提供一種很好的選擇。目前，機(jī)器學(xué)習(xí)尤其是深度學(xué)習(xí)借助大量數(shù)據(jù)和先進(jìn)計(jì)算設(shè)備及算法模型，取得了顯著突破。一是機(jī)器在智能算法的支撐下可以24h 不間斷的進(jìn)行重復(fù)性和機(jī)械性的任務(wù)；二是通過優(yōu)秀的智能算法能夠挖掘出信息潛在的、不易察覺的特征，有效促進(jìn)多元信息之間的關(guān)聯(lián)；三是在一定計(jì)算設(shè)備支撐下的智能算法可以比人類更快的處理數(shù)據(jù)，進(jìn)而有效加速OODA的閉環(huán)。

3）加強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)化水平。從DCGS-N 增量1到增量2 的變革可以看出，增量1 其中一個非常重要的不足就是系統(tǒng)很難使用、使用體驗(yàn)差，換言之就是DCGS-N 增量1 服務(wù)化水平較低，給使用人員帶來極大的不便。因此，我們在系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的基礎(chǔ)上，也應(yīng)當(dāng)注重人機(jī)交互的體驗(yàn)感，增加與使用人員的交互，增強(qiáng)系統(tǒng)“按需使用、柔性適變”的能力。

6 結(jié)語

隨著時(shí)代的發(fā)展，海洋權(quán)益對我國越來越重要，海上爭端也越來越頻繁，研究美國海軍的典型情報(bào)綜合處理系統(tǒng)對我國相關(guān)研究人員具有相當(dāng)?shù)慕梃b作用。本文較為全面地分析了美海軍典型情報(bào)信息系統(tǒng)DCGS-N 的典型功能、部署層級等內(nèi)容，并結(jié)合其發(fā)展歷程和前沿技術(shù)發(fā)展情況提出了一些建設(shè)性的建議，具有一定的啟示和支撐價(jià)值。