聯(lián)合作戰(zhàn)共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的構建*

陳建林，巴宏欣，朱孟平，沈平林

(1.空軍指揮學院，北京 100097;2.解放軍理工大學通信工程學院，江蘇 南京 210017)

現(xiàn)代戰(zhàn)場上，多軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)和多兵種合同作戰(zhàn)中，為完成某一作戰(zhàn)任務，一般需要多個作戰(zhàn)單元協(xié)同完成。這就要求遂行同一作戰(zhàn)任務的各作戰(zhàn)單元所面對相關態(tài)勢信息必須保持一致，包括對相關態(tài)勢的感知、理解和預測一致性，這是達成協(xié)同計劃一致和協(xié)同行動同步的關鍵，為了適應聯(lián)合作戰(zhàn)對態(tài)勢一致性的需求，需要構建聯(lián)合作戰(zhàn)共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖系統(tǒng)，將陸、海、空、天、電、網(wǎng)六維戰(zhàn)場空間內(nèi)的 ISR、火力、后勤、機動等信息融合為一個有機整體，為有效實施指揮與控制、作戰(zhàn)輔助決策、實時部署兵力等提供高效可視化信息平臺，為軍隊各級聯(lián)合作戰(zhàn)指揮員和作戰(zhàn)人員遂行一體化聯(lián)合作戰(zhàn)提供先進、高效的作戰(zhàn)指揮手段，實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢共享和一致性理解、作戰(zhàn)意圖實時共享、戰(zhàn)略戰(zhàn)役協(xié)同籌劃決策、作戰(zhàn)部隊高效協(xié)同與同步、作戰(zhàn)平臺網(wǎng)絡化協(xié)同指揮控制以及多武器系統(tǒng)聯(lián)合或合成火力打擊，形成信息優(yōu)勢和決策優(yōu)勢，最終達成火力打擊優(yōu)勢和體系作戰(zhàn)優(yōu)勢。

1 共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖層次、要素和功能

1.1 構建層次

按照國家、戰(zhàn)區(qū)/方向以及參戰(zhàn)部隊不同級別的指揮機構和指揮員的作戰(zhàn)應用需求，需構建如下三個層次的戰(zhàn)場態(tài)勢圖:1)戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖(簡稱“戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖”);2)戰(zhàn)術級共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖(簡稱“戰(zhàn)術級態(tài)勢圖”);3)武器級共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖(簡稱“武器級態(tài)勢圖”)。分別為戰(zhàn)略戰(zhàn)役籌劃、戰(zhàn)術指揮控制和火力打擊三個層次的作戰(zhàn)應用服務。如圖1所示?！肮灿谩钡暮x，是指遂行同一作戰(zhàn)任務的兩個以上作戰(zhàn)單元所共同關心的戰(zhàn)場態(tài)勢(及生成該戰(zhàn)場態(tài)勢的數(shù)據(jù))是相同的。圖1中，武器級態(tài)勢圖是由SIAP、SISP和SIGP組成。其中，SIAP為單一合成空情圖(Single Integrated Air Picture)，SISP為單一合成海情圖(Single Integrated Sea Picture)，SIGP為單一合成陸情圖(Single Integrated Ground Picture)。

戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖主要服務于國家、戰(zhàn)區(qū)/方向指揮中心，用于戰(zhàn)場態(tài)勢感知和共享、戰(zhàn)略戰(zhàn)役籌劃與決策、部隊協(xié)同，為作戰(zhàn)方案制定、規(guī)劃和計劃生成提供態(tài)勢服務視圖，其應用跨越了戰(zhàn)略和戰(zhàn)役兩個層次。

應用于戰(zhàn)術層次的共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖按其支持功能分為戰(zhàn)術級態(tài)勢圖和武器級態(tài)勢圖兩個層次。其中戰(zhàn)術級態(tài)勢圖為參戰(zhàn)各部隊指揮所的作戰(zhàn)行動、協(xié)同任務以及計劃的制定和戰(zhàn)術指揮控制提供態(tài)勢服務視圖，用于部隊的戰(zhàn)術指揮控制。武器級態(tài)勢圖是為聯(lián)合或合成火力打擊控制與目標跟蹤提供的局部戰(zhàn)場空間視圖，用于武器級控制，它是實現(xiàn)目標網(wǎng)絡瞄準、復合跟蹤、接力制導，達成多武器平臺火力協(xié)同打擊的基礎。

圖1 共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖體系及其應用層次

這三級態(tài)勢圖是從用戶的應用需求出發(fā)來劃分的，三種態(tài)勢圖的主要差別在于作戰(zhàn)應用層次、作戰(zhàn)區(qū)域、態(tài)勢的粒度以及態(tài)勢要素的種類和類型、數(shù)據(jù)的實時性和精度等方面的不同。即使是同一層次的態(tài)勢圖，因服務對象不同，其粒度、作戰(zhàn)區(qū)域、要素等也存在差異。如服務于國家級的戰(zhàn)場態(tài)勢圖，與服務于戰(zhàn)役方向的戰(zhàn)場態(tài)勢圖相比，后者更接近戰(zhàn)術級態(tài)勢圖。

1.2 構成要素

1)戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖的構成要素

戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖服務于戰(zhàn)略/戰(zhàn)役籌劃，主要描繪戰(zhàn)場當前的部署和態(tài)勢，其所包含的主要態(tài)勢要素有:①敵、我、友、中立方的空中、空間、地面、水面、水下(如能獲取)等戰(zhàn)場空間目標的位置、狀態(tài)和屬性信息;②敵、我、友、中立方的空中、空間、地面、水面、水下(如能獲取)等戰(zhàn)場空間目標的機動預測、軌跡估計等信息;③ 所有可能影響敵、我、友、中立方的兵力部署的戰(zhàn)場環(huán)境信息(如氣象、海洋、地理、水文、電磁環(huán)境等信息);④兵力部署和規(guī)劃等(如作戰(zhàn)區(qū)域、兵力部署、作戰(zhàn)計劃、航跡規(guī)劃等);⑤其它擴展內(nèi)容。

2)戰(zhàn)術級態(tài)勢圖的構成要素

戰(zhàn)術級態(tài)勢圖服務于戰(zhàn)術層次實時指揮控制，其態(tài)勢要素更注重實時信息、動態(tài)信息。戰(zhàn)術級態(tài)勢圖中的態(tài)勢信息是構建更高層次(如戰(zhàn)略級/戰(zhàn)役級)共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的重要數(shù)據(jù)來源。戰(zhàn)術級態(tài)勢圖所含態(tài)勢要素主要包括:①實時、近實時、非實時的敵、我、友、中立方的戰(zhàn)場目標和環(huán)境數(shù)據(jù);② 我、友方實時的作戰(zhàn)方案和計劃部署等，敵方可能的作戰(zhàn)企圖、作戰(zhàn)方案和計劃部署等;③共用戰(zhàn)術數(shù)據(jù)庫等。

3)武器級態(tài)勢圖的構成要素

武器級態(tài)勢圖是面向武器控制級應用的共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖，是專為聯(lián)合或合成火力打擊控制與目標跟蹤提供的局部戰(zhàn)場空間視圖，其要素構成主要包含相應局部戰(zhàn)場空間的各類打擊目標、火力單元和環(huán)境參數(shù)等。

武器級態(tài)勢圖的態(tài)勢要素以戰(zhàn)場空間中的動態(tài)目標為主，依空間和打擊目標不同，可以劃分為單一合成空情圖、單一合成太空圖、單一合成陸情圖、單一合成海情圖、單一合成海底圖［1］等。

1.3 主要功能

1)戰(zhàn)術級態(tài)勢圖的主要功能

戰(zhàn)場信息收集 接收作戰(zhàn)部隊/作戰(zhàn)平臺上報的武器級態(tài)勢圖的數(shù)據(jù);典型的傳感器實時或準實時的數(shù)據(jù)自動接收;己方作戰(zhàn)平臺回傳的GPS/北斗系統(tǒng)定位數(shù)據(jù);己方作戰(zhàn)平臺回傳的數(shù)據(jù)鏈信息;情報節(jié)點篩選后上傳的數(shù)據(jù);人工輸入的態(tài)勢報告等。

數(shù)據(jù)處理與管理 對多源信息融合處理后的戰(zhàn)場目標信息進行坐標轉換;戰(zhàn)場目標的軌跡關聯(lián)和融合處理;戰(zhàn)場目標和軌跡數(shù)據(jù)管理，可為每個目標的歷史軌跡存檔，隨時可提取某個時刻的軌跡信息;戰(zhàn)場態(tài)勢目標信息圖層的制作與軍標顯示等。

態(tài)勢圖的顯示 不同的應用系統(tǒng)為戰(zhàn)術級態(tài)勢圖提供關于戰(zhàn)場不同側面的信息，戰(zhàn)術級態(tài)勢圖以圖層的方式將其聯(lián)系在一起，用特定的符號顯示在地圖上;地圖的更新、加載、刪除及二維和三維顯示等。

態(tài)勢圖的分發(fā) 向下屬按需分發(fā)態(tài)勢圖;向使用該態(tài)勢圖的上級指揮中心、協(xié)同和支援單位報送態(tài)勢圖;向責任區(qū)外的友鄰部隊按需提供態(tài)勢圖;向使用該態(tài)勢圖的軍兵種按需提供態(tài)勢圖等。

數(shù)據(jù)交換 戰(zhàn)術級級態(tài)勢圖為系統(tǒng)提供信息輸入輸出機制;訪問外部數(shù)據(jù)庫的接口;與其它戰(zhàn)術級態(tài)勢圖系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)同步，以共享/接收其它系統(tǒng)的信息。戰(zhàn)術級態(tài)勢圖中的通信模塊必須具有適應性、兼容性和多通道性，能夠接收來自雷達、聲納、衛(wèi)星、操作人員等的自動或人工輸入數(shù)據(jù)，以及其它信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

為輔助決策提供支撐 戰(zhàn)術級態(tài)勢圖能夠為指揮員的作戰(zhàn)指揮決策提供輔助工具，包括目標航跡運動分析預測，在數(shù)據(jù)地圖上疊加決策所需要的覆蓋圖層，如重要地區(qū)、邊界、禁區(qū)、惡劣氣象區(qū)域、傳感器探測偵察范圍、敵我雙方火力覆蓋范圍等。

2)戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖的主要功能

戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖可提供大區(qū)域的戰(zhàn)場綜合態(tài)勢，其主要功能與分類戰(zhàn)術級態(tài)勢圖類似，只是在具體功能應用上更側重于為戰(zhàn)略/戰(zhàn)役籌劃服務，其數(shù)據(jù)的實時性和精度要求低于戰(zhàn)術級態(tài)勢圖。

3)武器級態(tài)勢圖的主要功能

武器級態(tài)勢圖是面向某一作戰(zhàn)空間作戰(zhàn)應用的多源探測和偵察信息的融合圖，它主要提供融合后的目標狀態(tài)和屬性參數(shù)。以單一合成空情圖SIAP為例，它對作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)所有空中目標進行融合處理，生成多級多類指揮機構和多種武器系統(tǒng)所共用的、連續(xù)的、清晰的、實時的空中目標航跡圖。其功能主要包括［2］:①在各個單元之間接收和傳遞傳感器關聯(lián)量測報告等;②協(xié)同處理關聯(lián)量測報告，產(chǎn)生單一合成空中航跡圖;③對航跡圖中的每個空中目標，協(xié)同確定其身份屬性。

2 聯(lián)合作戰(zhàn)共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖生成過程

戰(zhàn)術級態(tài)勢圖和戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖生成過程，如圖2所示。戰(zhàn)術級態(tài)勢圖是生成戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖的基礎。

圖2 共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖生成過程

戰(zhàn)術級處理中心對所獲得的各種數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)分兩步進行處理:1)首先，在“數(shù)據(jù)融合中心”將這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，得到融合后的戰(zhàn)場目標信息，送至“戰(zhàn)術級態(tài)勢圖生成、管理與傳輸系統(tǒng)”;2)由“戰(zhàn)術級態(tài)勢圖、管理與傳輸系統(tǒng)”對融合后的戰(zhàn)場目標軌跡進行管理，包括添加、刪除、合并軌跡、軌跡關聯(lián)/去關聯(lián)、編輯/更新軌跡等，然后融入本級指揮員的規(guī)劃和意圖等，構成了作戰(zhàn)圖疊加層，生成戰(zhàn)術級態(tài)勢圖;最后將本地的戰(zhàn)術級態(tài)勢圖數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?zhàn)略/戰(zhàn)役級融合中心。

戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級處理中心將來自多個戰(zhàn)術級處理中心的戰(zhàn)術級態(tài)勢圖數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)源的補充數(shù)據(jù)融合在一起，通過篩選、消除冗余和錯誤、情報融合與綜合印證等，再進行裁剪過濾，同指揮員的規(guī)劃、意圖等一起，生成本級的戰(zhàn)略/戰(zhàn)役級態(tài)勢圖。

3 聯(lián)合作戰(zhàn)共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖建設對策建議

聯(lián)合作戰(zhàn)共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的建設和發(fā)展必須滿足未來聯(lián)合作戰(zhàn)的作戰(zhàn)需求、適應作戰(zhàn)任務的變化和作戰(zhàn)空間的拓展，在目前現(xiàn)有態(tài)勢圖系統(tǒng)建設的基礎上，要加強立體的戰(zhàn)場感知網(wǎng)絡的建設、加強地理空間情報建設、大力開展構建態(tài)勢圖的關鍵技術研究、構建統(tǒng)一的、分布式的共用態(tài)勢數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖與指控系統(tǒng)的綜合集成、與傳感器系統(tǒng)和武器系統(tǒng)交鏈，使各級指揮員能夠通過共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖實現(xiàn)對戰(zhàn)場態(tài)勢的共享和一致性理解、實現(xiàn)對參戰(zhàn)部隊和作戰(zhàn)平臺的協(xié)同指揮控制、實現(xiàn)武器系統(tǒng)對戰(zhàn)場目標的協(xié)同火力分配和精確打擊。

1)加強立體的戰(zhàn)場感知網(wǎng)絡建設

聯(lián)合作戰(zhàn)共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖需要涵蓋的信息空間范圍包括陸、海、空、天、電、網(wǎng)六維戰(zhàn)場空間，信息內(nèi)容也擴大到包含兵力、火力、ISR(情報、監(jiān)視與偵察)、后勤、機動等各類，才能生成戰(zhàn)區(qū)以上完整的戰(zhàn)場態(tài)勢圖，滿足多軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)的需求和未來的“空海一體戰(zhàn)”、“走向深藍”、“超視距遠距離精確打擊”等作戰(zhàn)任務的需求。

目前，軍隊戰(zhàn)場態(tài)勢圖系統(tǒng)建設走在前列的是空軍情報融合系統(tǒng)的建設，可實現(xiàn)多元情報的實時融合，提供大區(qū)域戰(zhàn)場態(tài)勢。但還存在一定的不足，如主要使用陸基和?；脚_的傳感器數(shù)據(jù);情報信息源的種類和類型還不夠豐富;尚未實現(xiàn)各類情報源數(shù)據(jù)的自動智能印證和融合等［2］。因此，需要從目前主要依靠陸基、?；脚_傳感器信息源，擴展到大量使用天基、空基平臺的傳感器信息源，形成陸、海、空、天立體的戰(zhàn)場感知網(wǎng)絡;不僅實現(xiàn)多雷達情報自動融合，還要實現(xiàn)多頻段、多介質(zhì)，如雷達、光電、紅外、SAR等多類信息源信息的自動、高效融合，以及與中長期情報的自動、智能融合。

2)加強地理空間情報建設

地理空間情報是融合地理信息系統(tǒng)、圖像情報、傳感器情報等于一體的新興情報科學。地理空間情報是為描述、評估和直觀顯示地球上的天然地物和與地理相關的活動而對圖像和地理空間信息進行開發(fā)和分析的結果，它由圖像、圖像情報和地理空間信息組成［3］。標準地理空間情報產(chǎn)品由光電、雷達、紅外和多譜段遙感數(shù)據(jù)生成。

地理空間情報是共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的主要數(shù)據(jù)源之一，也是共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的信息融合與集成的基礎框架，并為共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖提供了可視化工具和分析工具。因此，要加強地理空間情報的建設，包括制定地理空間數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)及相關的地理空間技術標準等;提高其基于Web的互操作能力;采用以網(wǎng)絡為中心、面向服務的體系結構(SOA)，提高可擴展可重用能力;加強集成與融合服務能力、空間分析服務能力等;在標準地理空間產(chǎn)品上增加3D可視化能力以及加入時間和運動要素的4D能力等。

3)大力開展構建共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的關鍵技術研究

多源信息融合技術是生成共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的關鍵基礎技術之一。針對軍隊的信息融合技術水平現(xiàn)狀和未來的作戰(zhàn)需求，應大力開展以下技術的研究:隱身目標、弱信號、低空目標的檢測、發(fā)現(xiàn)、識別和跟蹤技術;高速目標、大機動目標、空間彈道等目標的跟蹤與識別技術;電子對抗干擾環(huán)境下，弱信號檢測、真假目標識別和早期預警技術;多類差異信息柔性融合技術;圖像目標特征的融合增強與提取技術;多介質(zhì)信息融合目標多級識別技術;態(tài)勢估計與威脅估計智能化技術;運動平臺探測系統(tǒng)配準技術;雷達、紅外、光電、技偵、SAR、電子偵察情報、人工情報等不同頻段、介質(zhì)、粒度、信息形態(tài)的情報的自動融合方法等。此外，全源信息的完整性和一致性管理技術也是生成共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的重難點問題，包括航跡數(shù)據(jù)的自動傳輸和同步、站點間實時/近實時的數(shù)據(jù)交換技術等［2］。其它的關鍵技術還包括戰(zhàn)場態(tài)勢元數(shù)據(jù)建模技術、基于Web的態(tài)勢顯示技術［4］、態(tài)勢信息的綜合與可視化、態(tài)勢信息的定制與互操作等。

4)構建統(tǒng)一的、分布式共用態(tài)勢數(shù)據(jù)庫

共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖系統(tǒng)是一個分布式的數(shù)據(jù)處理和交換環(huán)境，需要通過開發(fā)一個一致的共用態(tài)勢數(shù)據(jù)庫，使用通用的數(shù)據(jù)框架和設施，來跨組織地共享數(shù)據(jù)。

共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖所涵蓋的數(shù)據(jù)包括:戰(zhàn)場地理空間數(shù)據(jù)，戰(zhàn)場探測和偵察傳感器的情報數(shù)據(jù)，氣象水文數(shù)據(jù)，武器裝備數(shù)據(jù)，后勤保障數(shù)據(jù)，兵力動員數(shù)據(jù)，作戰(zhàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)，戰(zhàn)場兵力部署數(shù)據(jù)，信息融合后的戰(zhàn)場目標狀態(tài)、屬性和航跡數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)內(nèi)容。數(shù)據(jù)的格式包含圖形、圖像、文本、數(shù)據(jù)等各種類型，既有靜態(tài)的、也有動態(tài)的，既有長期的基礎數(shù)據(jù)，如戰(zhàn)場地理空間數(shù)據(jù)、武器裝備數(shù)據(jù)等，也有戰(zhàn)時的臨時數(shù)據(jù)，如戰(zhàn)場時敏目標的航跡數(shù)據(jù)等。因此首先需要加強各種數(shù)據(jù)的標準化建設;在建設共用戰(zhàn)場態(tài)勢圖的數(shù)據(jù)標準的基礎上，開展共用態(tài)勢數(shù)據(jù)庫建設。

［1］趙宗貴，李君靈，王珂，等.共用作戰(zhàn)圖現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.中國電子科學院研究院學報，2008，3(4):384-392.

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［3］何江，陳育謙.基于統(tǒng)一地理空間情報數(shù)據(jù)模型的測繪保障［J］.指揮信息系統(tǒng)與技術，2010，3(1):50-53.

［4］張永紅.基于Web的態(tài)勢標繪及其應用技術研究［J］.中國電子科學院研究院學報，2009，4(1):45-49.