軍事空間信息網(wǎng)絡技術淺析

【摘要】軍事空間信息網(wǎng)絡建設是軍隊信息化建設中的重要內(nèi)容。本文對軍事空間信息網(wǎng)絡體系進行了詳細的研究，介紹了軍事空間信息網(wǎng)絡的技術組成，并對其技術發(fā)展和應用前景進行了展望。

【關鍵詞】軍事；空間信息；航天技術；信息化戰(zhàn)爭

1.前言

隨著信息時代的到來，信息化戰(zhàn)爭已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主要作戰(zhàn)形態(tài)。在信息化戰(zhàn)爭中，如何及時準確地獲取、處理和分發(fā)戰(zhàn)場空間信息已經(jīng)成為作戰(zhàn)雙方面臨的主要問題。同時，航天技術的興起及其在軍事上的應用，使得戰(zhàn)場空間迅速從大氣層擴展到外層太空，拓展了軍事活動和國防戰(zhàn)略的領域，改變了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的形態(tài)。陸、海、空、天、電一體化成為信息化戰(zhàn)爭的主要作戰(zhàn)形式。隨著空間軍事化和軍事空間化的發(fā)展，“天對地”、“地對天”和“天對天”的軍事對抗將成為現(xiàn)實。在未來信息化戰(zhàn)爭中，誰控制了空間、掌握了制天權，誰就可以居高臨下地控制整個戰(zhàn)場，牢牢掌握戰(zhàn)爭的主動權。因此，建立軍事空間信息網(wǎng)絡對于維護國家安全和統(tǒng)一具有及其重要的戰(zhàn)略意義。

目前，世界各國特別是一些發(fā)達國家都已經(jīng)意識到奪取制天權的重要性，并且正在積極搶奪空間“制高點”，把空間能力集成到信息戰(zhàn)的總體框架中去。例如，美軍就充分利用其擁有的各種偵察平臺，大量使用包括航天、航空、無人機及地面?zhèn)刹斓榷喾N傳感器，及時獲取戰(zhàn)場空間信息。據(jù)統(tǒng)計，在伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍使用的衛(wèi)星數(shù)量超過50顆，發(fā)射了6000多枚衛(wèi)星制導導彈，美軍95%的偵察情報、90%的軍事通信、100%的導航定位和100%的氣象信息來自空間信息系統(tǒng)。這場戰(zhàn)爭是利用空間優(yōu)勢實施精確打擊和有效壓制的一個典范，也使得世界各國加速了對軍事空間信息網(wǎng)絡的建設和研究。

2.軍事空間信息網(wǎng)絡體系結構

軍事空間信息網(wǎng)絡是在航天器技術、遙感技術、通信技術、空間信息技術以及計算機技術發(fā)展的基礎上，集空間航天器、地面監(jiān)測與處理以及終端用戶于一體的信息網(wǎng)絡，能夠實現(xiàn)對空間信息的獲取、傳遞、存儲、處理和分發(fā)，并為社會活動或軍事作戰(zhàn)指揮行動提供決策支持。這個網(wǎng)絡是一個“無縫”的空天一體化網(wǎng)絡，能使軍事上的“觀測、判斷、決策、行動”環(huán)路從串行向并行擴展，縮短了戰(zhàn)場指揮流程，在功能上主要由信息獲取、信息傳輸、信息處理、導航定位、網(wǎng)絡管理和安全防御等系統(tǒng)組成。

軍事空間信息網(wǎng)絡主要是由軍用航天器和地面支持系統(tǒng)構成的，它與各軍兵種信息系統(tǒng)聯(lián)合組成廣義的互聯(lián)網(wǎng)絡。它包括對地觀測的衛(wèi)星網(wǎng)絡系統(tǒng)與地面管理和處理系統(tǒng)兩部分。軍事空間信息網(wǎng)絡總體結構如圖1所示。

衛(wèi)星網(wǎng)中有遙感衛(wèi)星、遙測衛(wèi)星、定位衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星。遙感衛(wèi)星包括氣象衛(wèi)星、雷達成像衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星以及海洋目標監(jiān)測衛(wèi)星。通信衛(wèi)星是目前國際上研究的熱點，用戶數(shù)目最多、網(wǎng)絡結構和管理技術最為復雜。

地面系統(tǒng)包括衛(wèi)星網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和地面處理系統(tǒng)兩個部分。衛(wèi)星網(wǎng)絡管理系統(tǒng)主要完成衛(wèi)星運行測制和星間通信任務，為衛(wèi)星網(wǎng)絡提供管理和保障服務。地面處理系統(tǒng)主要是接收各類信息，如遙感衛(wèi)星獲取的地面影像、地面監(jiān)測設備獲取的情報信息以及各實際作戰(zhàn)部隊反饋的信息，借助可視化技術將戰(zhàn)場信息以圖形、圖像或三維、甚至虛擬現(xiàn)實的方式顯示出來，同時運用數(shù)據(jù)挖掘技術，結合系統(tǒng)底層的專家?guī)旌妥鲬?zhàn)模型庫，對戰(zhàn)場情況進行分析、判斷，為指揮員的決策提供依據(jù)，最后將指揮員的決策傳遞到各作戰(zhàn)部隊。在地面處理系統(tǒng)中，主要有技術層、管理層、專家層和決策層這四個層次。

（1）技術層：技術層包括影像庫、圖形庫、屬性庫、數(shù)據(jù)庫、模型庫等。整個技術層有多個輸入輸出通道，輸入數(shù)據(jù)包括影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和決策支持數(shù)據(jù)等，輸出通道可以在高分辨率、大比例尺的三維立體影像中采用虛擬地理環(huán)境的方法。

（2）管理層：管理層主要是通過各種通信與網(wǎng)絡手段進行信息管理。各作戰(zhàn)終端可以通過通信網(wǎng)絡獲取我方和敵方整個軍事部署情況和上級的有關指令，進而為指揮決策提供信息保障。

（3）專家層：專家層是在地理信息系統(tǒng)和作戰(zhàn)態(tài)勢圖的基礎上，增加知識庫與邏輯庫組成，主要是建立作戰(zhàn)指揮決策系統(tǒng)，通過軍用監(jiān)測衛(wèi)星數(shù)據(jù)和全球定位數(shù)據(jù)獲取戰(zhàn)場動態(tài)并實時顯示。

（4）決策層：決策層是在管理層上發(fā)現(xiàn)問題，結合指揮決策模型，研究解決問題的對策。在這一層次，系統(tǒng)主要考慮以友好的交互方式，提供指揮員有用的信息，并根據(jù)指揮決策模型分析形勢，供指揮員參考，為最終的決策提供支持。

3.軍事空間信息網(wǎng)絡技術組成

軍事空間信息網(wǎng)絡是一個多技術集成的新型網(wǎng)絡體系，它研究內(nèi)容包括航天器技術、傳感器技術、網(wǎng)絡通信技術和信息處理技術。

（1）空間航天器技術

空間航天器主要是運行于太空的各種航天衛(wèi)星和航天飛機。目前在太空運行的航天器平臺主要包括地球同步軌道衛(wèi)星（35000km）、太陽同步衛(wèi)星（600～l000km）、太空飛船（200～300km）、航天飛機（240～350km）、探空火箭（200～1000km）這幾種?？臻g航天器技術主要研究航天發(fā)射、航天測控、衛(wèi)星組網(wǎng)、空間管理和控制等內(nèi)容。

（2）傳感器技術

傳感器是空間信息獲取的主要設備，研究傳感器技術也是提高空間信息獲取能力的主要手段。目前使用的傳感器主要包括框幅式光學相機、縫隙、全景相機、光機掃描儀、光電掃描儀、CCD線陣、面陣掃描儀、微波散射計、雷達測高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達等，傳感介質包括紫外、可見光、電視、近紅外、中紅外、遠紅外、雷達、激光等不同類型，它們幾乎覆蓋了可透過大氣窗口的所有電磁波段。

（3）網(wǎng)絡通信技術

網(wǎng)絡通信技術主要包括衛(wèi)星組網(wǎng)、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡安全與防御技術等。由于空間網(wǎng)絡環(huán)境不同于地面，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和通信協(xié)議設計中應考慮傳輸時延大、信號電平弱、信道噪聲大、多普勒頻移大、空地通信頻繁中斷等因素。這就需要對現(xiàn)有的Internet協(xié)議進行適當?shù)男薷暮蛿U充，使之能夠支持高效、可靠的空間數(shù)據(jù)傳輸；適應多節(jié)點任務配置對空間網(wǎng)絡路由功能的要求；為空地信息傳輸提供互連網(wǎng)絡的兼容性和互操作性。

（4）信息處理技術

信息處理技術主要是研究將各種不同類型的信息源進行集成，將提取出重要信息并以合適的方式表現(xiàn)出來，然后對戰(zhàn)場態(tài)勢進行實時分析和預測，其主要技術包括目標識別、多源信息融合、信息編碼、數(shù)據(jù)壓縮、信息可視化以及數(shù)據(jù)挖掘和輔助決策等。通過信息融合和智能處理，可以擴展網(wǎng)絡在空間和時間上的覆蓋范圍，增加網(wǎng)絡的利用率，提高信息的可信度和精度。

4.研究前景

（1）航天器向多軌道、多平臺、全天候方向發(fā)展。今后將由單星工作轉向組成星座并提供高時間分辨率甚至不間斷綜合服務的方向發(fā)展，建立多軌道、多平臺的綜合衛(wèi)星體系，實現(xiàn)全天候對地觀測。

（2）傳感器向多光譜、高分辨率方向發(fā)展。今后要堅持高、低空間分辨率傳感器并重發(fā)展的路線，進一步擴大高質量可見、熱紅外遙感衛(wèi)星系列，加快雷達、激光等新型傳感設備的開發(fā)和研制。要加大國際合作，設法引進國外傳感器關鍵器件，借以提高我們的傳感器實用水平和傳感器設計水平，跨越式的發(fā)展高性能高質量的傳感器。

（3）信息處理向多維表示、智能決策方向發(fā)展。今后需要研究不同來源的信息融合與集成，將信息以圖形圖像、多媒體、三維（立體）、四維（三維加入時間維）等多維形式表現(xiàn)，擴大戰(zhàn)場指揮員獲取和交互信息流的渠道，結合戰(zhàn)場空間分析模型以及專家知識庫，實現(xiàn)對戰(zhàn)場態(tài)勢的計算機分析，為指揮員提供更為有效的輔助決策手段。

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