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数字化战场指挥控制系统体系结构.pdf

数字化战场指挥控制系统体系结构

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2011-08-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《数字化战场指挥控制系统体系结构pdf》,可适用于IT/计算机领域

VoI.。No.January火力与指挥控制FireContrandCommandContr第卷第期年月文章编号:z()一O一数字化战场指挥控制系统体系结构。王凯吴小良(装甲兵工程学院北京)摘要:以数字化战场对指控系统能力需求、环境要求、信息流程等要素为依据从作战体系结构、系统体系结构和技术体系结构等方面研究了数字化战场指控系统的主要构成及相互关系探讨了其主要功能及系统结构组成并提出了数字化战场指控系统体系结构效能评估的数学模型及可靠性检验以期逐步形成科学规范的指控装备体系结构论证方法。关键词:指挥控制系统结构数字化中图分类号:E.文献标识码:AStudyonDigitalCSystemArchitecturalStructureWANGKaiWUXiao一iang(Acnd£桫p厂A研o曾dFDrceE挖gi砣PPri砣gB已巧i咒gC|izi规以)Abstract:ThearticletakestheabilityenvironmentalrequirementandinformationflowtoCsystemofdigitizationbattlefieldasthebasisstudytheCsystemmainformandinterrelationshipattheaspertofoperationarchitecturalstructuresystemarchitecturalstructureandtechnologyarchitecturalstructure.Analyzeitsmaincapacityandstructure.Porwarditsassessmentmodalandreliabilityexamination.Itistheobjectivetoestablishthefoundationforseekingscientificandreasonablesystemdemonstrationmethod.【eywords:Csystemarchitecturedigitization引言l世纪后数字信息技术的发展进入了崭新历史时期。世界各国对指挥控制系统的发展日益重视都在加紧制定并实施重建及改造数字化战场指挥控制系统的计划。作为指挥控制系统的顶层设计环节系统的体系结构不仅是制定数字化指控系统体制建设和论证规划的关键环节而且也是实现指控系统一体化的重要基础。从未来信息化联合作战要求出发我军在数字化战场指控系统建设上必须首先实现体系结构的统一走出一条高度一体化的发展道路。这种发展的趋势和特点必然要求我军指控系统建设上要有科学准确、清晰完整的系统体系结构作收稿日期:修回日期:一*基金项目:国家社科基金重点资助项目(GJ一)作者简介:王凯(一)男湖南长沙人教授、硕士生导师研究方向:军事装备发展、数字化部队。支撑以明晰的作战体系结构、系统体系结构和技术体系结构作为整个系统建设的指导。数字化战场指控系统体系结构依据数字化战场上的指挥控制系统涉及战场全时空领域既是静态的也是动态的。研究数字化战场指控系统体系结构涉及到作战需求、指挥流程、使用人员、设施设备、通信规程等诸要素以下四个方面是建立数字化战场指控系统体系结构的主要依据。.指控系统能力需求指挥控制领域多维、指挥控制要素多元、指挥控制方式多样、指挥控制近实时是未来信息化战争的重要特点。在数字化战场上指挥控制系统既要满足全局上高度集中指挥的要求又要满足局部上分散指挥的要求各指控系统间要具备较强的互联互通互操作能力。数字化战场作战空间的多维、威胁因素的不确定、战场态势的迅速改变也对指挥控制系统建设提出了新的挑战要求指挥控制系统必须具有万方数据王凯等:数字化战场指挥控制系统体系结构(总第)··较好的抗毁生存能力快速反应、机动灵活能够在战场上迅速获取所需信息实时或近实时地完成信息处理、信息传输、辅助决策、指挥协同等任务。.指控系统运用环境要求数字化战场指控系统建设应按照“平战结合、以战为主攻防兼备、以攻为主”的总体思路综合分析作战指挥关系与应用环境具有一定的任务扩充适应性和系统抗毁重组能力。指控系统建设应当与国家信息基础设施建设特别是国防信息基础设施建设紧密相联。由于信息基础设施尤其是互联网的开放性指控系统面临着来自多方面的威胁和挑战。在未来的数字化战场上指控系统必须适应战场情况瞬息万变作战节奏转换迅速信息流量成倍增加各类精确制导武器、电子战武器破坏性增大的情况能够有效地抗击各种软硬杀伤。.指控系统技术装备指挥控制系统涉及的装备种类多、技术含量高、集成度较大。从设备的分类来看可大体分为硬件设备和软件系统。其具体分类和功能需求见表。表指控系统技术装备分类表堋界面。文溢薹器徽躺蝌熟余篓撅吝尸≮毳墨麟签渊预处弹嚣墨L:盒型夏:拳粪翁差竺馈黼囊堡涟精太黧罗雯估计抓滤嚼与嚣鋈瓣蒜妊凯鞴≮掣⋯瓣季篱麟率燃廉实譬鋈策l箨嚣男蓁调度F觚月查筛选及相关处理、模拟作业(确定首案、备案排序、指挥员决策)分析模拟作战方案图l指控系统信息流程框图数字化战场指控系统体系结构关系体系结构是描述系统要素组成明确各要素间的相互关系确定设计开发准则和指导原则的基础。数字化战场指控系统的体系结构由作战体系结构、系统体系结构和技术体系结构三大部分构成。作战体系结构是指控系统建设的核心从数字化战场指控系统作战能力与功能上说明应建设什么样的指控装备体系系统体系结构是发挥指控系统功能的保证从实现数字化战场指控功能方面说明如何及怎样建设指控装备体系技术体系结构是实现指控系统功能的技术支撑它从指控装备体系的层次关系、互联结构及信息流等方面说明数字化战场上指控系统建设的规则、标准。三种体系结构相辅相成构成一个有机整体。数字化战场指控系统体系结构关系如下页图所示。.作战体系结构作战体系结构定义了数字化战场上部队的作战行动详细地分解指挥控制系统的功能、过程和指挥信息流程描述数字化战场上各作战单元、武器系统、保障装备间发送的信息类型、频度及性能指标。从作战要素角度分析指挥控制系统的作战体系结万方数据··(总第一)火力与指挥控制年第期阼战体系结构(确定装备l作战功能和信息需求)战功能和信/\思商水岢爷息巧求!耄⋯!⋯釜本技术支撑\/煎星佳些垫熊葡。薪耐能)j。\/和信息需求相’一⋯⋯\/对应的系统\』为满足系统功能和\I藏怿燃淤\燕}求相关联)八对可互操作的实现所P”⋯’”’”’l行制约的技术规则图指控系统体系结构关系图构包括战略级、战役级和战术级。根据遂行的作战任务可将作战体系结构分为:战斗单元、作战指挥单元、火力支援单元、情报侦察单元和综合保障单元。数字化战场指控系统作战体系结构应适应联合作战的需要适当削减指挥层次和实现编制体制横向一体化建立一种新的互连式指挥结构形成不同建制单位之间横向联系的编成格局。数字化战场指控系统作战体系结构战斗、俳战指、伙力支、侑报侦、俦合保、一单元八挥单剐埙单剥嫖单剥嶂单剐作战装备(数字化坦克、步战车等)指挥车、通信设备战场管理设备等压制火器(数字化火炮、战术导弹等)侦察车、侦察机、地面传感器等各种技术、物资、工程保障车辆圳鞴恻俐.蚓图指控系统作战体系结构图.系统体系结构系统体系结构描述了为满足作战体系结构需求而设计什么样的系统解决方案按照技术体系结构中所定义的规则、标准将各种装备与作战体系相联系。从系统功能领域分析指挥控制系统包括了诸军兵种的信息获取(情报侦察、预警探测)、机动控制、防空及战斗支援(指挥控制)、电子保护与进攻(综合电子战)等诸多功能具体构成通常包括战斗保障分系统、火力支援分系统、情报电子战分系统、机动作战分系统、防空分系统和后方勤务分系统等子系统。各子系统相互间构成横向联网互通、相互支援的集成系统同时各子系统又按指挥隶属关系构成纵向联网互通构成有同样功能的大系统从而构成纵横交织、功能分布的数字化战场指挥控制系统。.技术体系结构技术体系结构由一组所有系统都必须遵守的规青报/电子战战场自动化和人工操作系统情报/电子战控制火力支援战场自动化和人工操作系统下级功能系统塑堡星机动战场自动化和人工操作系统动/作战控制I战斗保障l支援控制l战斗保障支援控制战场自动化和人工操作系统指挥功能(部队控制)字黼后方勤务I后方勤务支支援控制I援战场控制控制功能卜l三塑堡墨笙。自动化和人图指控系统体系结构图则、标准和协议组成它规定了可采用的技术支持以及结构标准和相互关系。数字化战场指控系统的技术体系结构是实现集成化、互操作的关键部分建设数字化指挥控制系统时必须要用标准化的途径来解决技术的统一和协同实现系统的互连、互通、互操作同时要充分考虑各种信息设备设施信息交换、互操作要求和软件及软件环境的可移植性。在总体技术体系结构上数字化战场指挥控制系统已经从以“武器平台”为中心的体制转向以“网络系统”为中心的体制。在整个系统连接上强调通过计算机网络和通信网络等信息技术基础设施把各种作战信息获取、传输、处理、存储、t分发、利用和对抗手段联为一个有机整体。就指挥控制系统具体的技术体系结构框架来看通常包括了三种实体应用软件实体、应用平台实体、外部环境两类接口功能程序接口、外部环境接口和五类标准人机接口、信息标准、信息处理、信息传输和信息安全。数字化战场指控系统功能及构成.指控系统的功能数字化战场指控系统以人一机的结合为主体集作战、保障、领导和管理以及提高指挥效能和部队作战能力等多种功能于一体负责整个信息系统的数据处理、显示控制、辅助决策和作战指挥实现对战场从上到下不间断、无缝隙、实时高效的指挥控制其能否有效发挥其效能直接影响着整个战场作战的进程对作战的胜败起着举足轻重的作用。从整体来看数字化指控系统的功能大致归结如下:信息功能。数字化指控系统在战场上能够全面收集(或获取)各种情报和信息并对其进行记忆、传输、交换和存贮对点迹信息进行互连、相关、编批等处理不仅提高了战场情报获取、情报传递能力也增强了信息安全防御能力和高速并行处理能力。辅助决策功能。数字化指控系统按照战场环境进行一系列计算及逻辑推理运用先进的辅助决策万方数据王凯等:数字化战场指挥控制系统体系结构(总第)··手段对信息进行检索、融合、分析和判断辅助指挥员决策的高效、科学和准确加强了部队作战指挥逻辑推理能力及模拟仿真能力。检查管理功能。数字化指控系统不但具有对战斗空间的部队和装备管理功能而且对信息数据库和文电等资源具有较安全的管理能力其提高了武器系统之间的协调能力、军兵种之间的协调作战能力、对单兵的协调与控制能力而且提高了定位导航及位置监控能力以及信息检测、提取、故障诊断等能力。作战指挥与控制功能。数字化指挥控制系统能够根据选定的作战方案或预案把作战指令或信息实时传输到各作战单元实现纵横交叉的一体化指挥、控制与协调在各军兵种、战区之间形成全方位、一体化的指挥控制能力、联合作战能力、应急作战能力。总之数字化指控系统以其在作战空间中强大的战场生存能力能够提高部队作战指挥控制的连续性保证作战指挥环节不脱节以及保障指挥的稳定性。.指控系统的结构及组成由于现代信息技术的快速发展和军事战略对信息的需求要求新型的数字化指挥控制系统建设应遵从以下几点展开:一是指挥控制系统应采用网络结构呈扁平形式建设减少纵向指挥层次增强横向联系。二是强调互通、互联、互操作能力。三是指挥控制系统应具备电子信息战防卫功能使用抗病毒性强的硬件和软件建立防病毒或信息攻击入侵的“防火墙”建立多级安全系统加强信息保密等。四是通过系统开放达到系统的综合集成。研究它的构成结合以上几点要求构思出一个联合框图并系统地研究它的信息硬件设备和各种应用软件系统。作为数字化战场实施作战指挥控制的基础不同规模大小不一的指挥控制系统虽然功能不近一致设备配置也不尽相同但根据作战指挥控制流程来看其组成方式和配置是基本一致的。数字化指挥控制中心组成的结构示意图如图所示。数字化战场指控系统体系结构评估数字化指挥控制系统体系结构评估是对指控系统自身质量、功能的评估和这个系统在作战条件下运作效能评估的综合。其目的在于论证数字化指挥控制系统体系结构的优劣。将体系结构的发展与现有系统结构对照不同的发展方案相比较从而选指挥控制中心硬件分系统软件分系统指挥控制分系统信息传输安全分系统信息获取处理分系统系统主控软件一战术数据控制系统一电子防护控制系统一机动作战控制系统一战斗保障控制系统一防空指挥控制系统一勤务支援控制系统一信息抗干扰系统一信息传输系统一信息网络系统一安全防御系统一显示系统一情报获取系统一信息数据库系统一情报决策系统一信息处理系统一反馈纠偏系统作战模拟与训练软件辅助决策软件作战指挥软件参谋作业软件情报处理软件卜地理环境信息处理软件磊蓄卜多觜篓粪蓑荐应辅助I用支持软件软件卜指挥系统专用图形软件L资料检索和文电处理软件厂卜数据库管理系统软件{笛r一计算机开发工具软件坑软卜基本图形处理软件件平}一一计算机网络相关软件。卜一计算机操作系统软件卜一系统检测和分析软件图指挥控制中心系统组成不意图择科学合理的体系框架。.评估原则数字化指挥控制系统的效能评估贯穿于指挥活动的全过程为了使评估结果更切合实际增加可信度对数字化指控系统进行效能评估应采取定性和定量相结合的方法同时还须遵循以下基本原则。客观性原则。数字化指控系统体系结构评估是针对客观存在的指挥控制活动进行的。因此评估的指标体系应根据作战目的、作战需求和指控系统体系的实际情况而确立不能主观臆断。系统性原则。数字化指控系统本身是个系统的概念因此对其体系结构的效能评估必须着重从系统的整体上去考虑。从指挥控制层次上看数字化指控系统是一个扁平式的递阶结构相互之间关系比较复杂因此为了能够做到比较准确地对数字化指控系统体系结构进行效能评估必须以系统的原则出发全面详细地分析相邻阶层之间的指标。可行性原则。数字化指控系统体系结构是受多种因素影响和制约的体系对其进行评估必须简单易行否则将失去评估的意义。为此对评估项目、评估标准、评估程序、评估组织形式的确定都必须从万方数据··(总第一o)火力与指挥控制年第期指控系统和其作战环境的实际出发做到切合实际。.评估过程对数字化指挥控制系统体系的评估的一般程序分为确定目标、制定标准、评估优选三大阶段。器黎蓁}I冒髹卜l黎舞卜I豢紊鼗堑H弓蓬黼N评估分析并优选方案IY图评估程序框架对数字化指挥控制系统体系的评估主要采用层次分析法根据体系结构的构成确定子目标层根据数字化指控系统作战任务对指控系统的要求来确定准则。其评估结构体系如图所示。分层采用多目标决策方法通过论证研究、专家评议等方式进行定性、定量评估。体系结构评估的综合水平说明数字化最后控制系统体系发展的优良程度。图评估指标体系简单框架.评估模型对于数字化指挥控制系统体系结构的综合评价主要是在层次指标体系的基础上采用模糊综合评估法这种方法较好地结合定性描述与定量计算可信度比较高。在评估过程中要考虑的因素比较多不但要考虑系统本身的固有联系还要考虑战场环境、人文因素、技术环境等对评估的影响然后这些影响无法用一个定量的公式来明确表示只能借助模糊概念进行研究。影响体系结构的诸多因素是列层排列的因此须根据评价指标体系的层次来确定是采取哪一级层次的模糊综合评判法其基本过程都是先对底层评价因素进行分类综合评估然后再对各类因素结果进行更高层次的综合评估。第一步:明确需要评估的对象数字化指控系统体系结构。第二步:采用等级评定法根据专家意见给出评语集合U=(甜““⋯摊。)共m个等级。第三步:首先对第一级咒个评估因素集合c一(f。c。⋯“)划分层次得到第二级因素集Ci一(caz.一%)依次类推得到第三级因素指标直到得到最低层的指标因素集。第四步:确定评估因素的权重分配确定因素的权重可以采取层次分析的方法来进行也就是采用两两比较的方法得到最低层指标的权重向量A一(口口z⋯口。)。第五步:确定评估矩阵通过收集资料确定单因素的隶属度及隶属函数从而确定其评估矩阵RRU×C。第六步:确定评估模型通过分析可由向量A与R得到体系结构的综合评估B即BA·R第七步:将指控系统体系结构的总评价B一。。⋯以进行处理从而形成判断。、.可靠性检验对数字化指控系统体系结构评估结果应进行假设性检验以确定该评价结果的可靠性如何。在一般情况下可以用≠检验来进行判断如果评价结果不落在拒绝域则接受该结果如果评价结果落在拒绝域那么应该重新考虑对评判模型的设计。结束语指挥控制系统作为信息化装备的重要组成部分必须与搞好顶层规划注重与其他装备体系协调发展。从减少重复建设避免相互独立的“烟囱式”发展出发首先必须对体系结构进行充分地分析论证完善其论证评估体系加快推进各军兵种指挥控制系统的综合集成建设步伐满足新时期军事斗争准备的需要。由于指控系统建设还处在迅速发展过程中对数字化战场指控系统体系结构的研究必然还需要在今后的工作中结合实践进一步深入探讨加以完善。参考文献:王建盈.陆军数字化部队作战研究M.北京:国防大学出版社.王凯.数字化部队M.北京:解放军出版社.许金裕.数字化部队论M.北京:解放军出版社.张毓森.信息战概论M.北京:解放军出版社.胡永丰.数字化部队与战场M.北京:军事谊文出版社.包富红.军事系统工程理论创新与实践M.北京:军事科学出版社.万方数据

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