現(xiàn)代海軍指揮控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢及啟示＊

（武漢74223信箱 武漢 430074）

1 引言

在戰(zhàn)術(shù)決策輔助（Tactical Decision Aids，TDA）發(fā)展早期，對于指揮與控制是一項藝術(shù)還是一門科學(xué)曾有過爭論?？梢郧宄乜吹?，盡管是由人在行動方案（Course of Action，COA）中做出最終決策，但是隨著戰(zhàn)場空間愈加復(fù)雜，在使人們理解戰(zhàn)場空間，成功地讓行動方案計劃達(dá)到期望的軍事目的，監(jiān)控戰(zhàn)術(shù)環(huán)境和對任何可能影響指揮員意圖和領(lǐng)導(dǎo)達(dá)成的情況與威脅作出反應(yīng)等方面都迫切地需要技術(shù)支撐［1］。另外，不言自明的是，有著良好設(shè)計、被先進(jìn)技術(shù)裝備的指揮控制系統(tǒng)可以更有效地協(xié)助指揮員達(dá)成他們期望的目標(biāo)；相反，設(shè)計不佳、技術(shù)落后的指揮控制系統(tǒng)嚴(yán)重影響指揮員作戰(zhàn)效率，甚至威脅達(dá)成戰(zhàn)爭目的。

指揮控制系統(tǒng)是現(xiàn)代作戰(zhàn)體系的“大腦”和“神經(jīng)中樞”，是分散的作戰(zhàn)系統(tǒng)的“粘合劑”，是作戰(zhàn)效能的“倍增器”［2］，是指揮員“腦、眼、手”的延伸。時至今日，先進(jìn)的指揮控制系統(tǒng)橫跨計算機技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能、人機工程等學(xué)科，毫無疑問已是充滿先進(jìn)科學(xué)和高技術(shù)的領(lǐng)域，各軍事技術(shù)強國都極其重視指揮控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)，為此投入大量人力物力，以期通過性能優(yōu)越的指揮控制系統(tǒng)在作戰(zhàn)中取得先機，達(dá)成作戰(zhàn)目的。

本文總結(jié)剖析了世界軍事技術(shù)強國的先進(jìn)指揮控制系統(tǒng)，通過研究典型的指揮控制系統(tǒng)的特點及關(guān)鍵技術(shù)，從中找出各系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢，明晰指揮控制系統(tǒng)未來發(fā)展方向，對我軍的指揮控制系統(tǒng)的研究具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

2 先進(jìn)指揮控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

目前，國外艦載指揮控制系統(tǒng)正按照未來海上高速度、高強度、高精度、電子化、信息化、自動化和綜合化作戰(zhàn)要求迅速發(fā)展。作為世界公認(rèn)的軍事強國，美國及其盟國近年來在艦載指揮控制系統(tǒng)的體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)的研究上代表了當(dāng)今世界的先進(jìn)水平。

2.1 美國海軍指揮控制系統(tǒng)

美國海軍指揮控制系統(tǒng)的發(fā)展正處于信息化條件下向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念轉(zhuǎn)變的階段。從近年來美國國防部頒布的2020年聯(lián)合構(gòu)想、國防部網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)戰(zhàn)略等頂層規(guī)范性文件可以看出，美國海軍著力重點發(fā)展以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向服務(wù)環(huán)境的指揮控制系統(tǒng)裝備，支持互操作能力達(dá)到第3階段的3～4級，實現(xiàn)基于能力集成的跨越式發(fā)展。

海軍全球指揮控制系統(tǒng)（GCCS-M）是一個典型的和技術(shù)較為成熟的海軍指揮控制系統(tǒng)。它是全球指揮控制系統(tǒng)（GCCS）的海軍部分，全球指揮控制系統(tǒng)還包括聯(lián)合全球指揮控制系統(tǒng)（GCCSJ）、陸軍全球指揮控制系統(tǒng)以及空軍全球指揮控制系統(tǒng)［3～4］。據(jù)2010年的公開資料顯示，GCCS-M系統(tǒng)大量部署在各類艦艇和岸基站點，包括22個部隊級艦只，84個組隊級艦只，75個單位級艦只、68艘水下艦艇，20 個美國本土站點、14 個美國本土以外海軍基地、通信站及其它偏遠(yuǎn)站點和8個訓(xùn)練場。

隨著裝備的發(fā)展和美國軍事戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)型，GCCS-M 系統(tǒng)的與網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)要求不匹配和用戶界面過于復(fù)雜等方面的不足驅(qū)使美國海軍在2006年就著手發(fā)展聯(lián)合指揮控制（JC2）系統(tǒng)（2007年改名為網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的指揮能力，Net-Enabled Command Capability，NECC）。NECC 不是一個重新構(gòu)建的項目，而是在現(xiàn)有的GCCS的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和升級，即從現(xiàn)在的聯(lián)合與服務(wù)發(fā)展為基于NECC 體系和能力的執(zhí)行、增強計劃自適應(yīng)、態(tài)勢感知、部隊部署以及部隊保護(hù)等方面的能力。改造主要基于兩個方面：一是實現(xiàn)指揮控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和組件的現(xiàn)代化，實現(xiàn)以網(wǎng)格為中心的基礎(chǔ)設(shè)施和實現(xiàn)端到端的系統(tǒng)能力；二是實現(xiàn)在決策優(yōu)勢上的改進(jìn)，即連續(xù)、動態(tài)和端到端的支持，服務(wù)能力的緊密集成，聯(lián)合和互操作能力的實現(xiàn)。

圖1 NECC體系結(jié)構(gòu)示意圖

NECC系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要特點有：

1）通過信息基礎(chǔ)設(shè)施諸如全球信息柵格（GlG）以及建立于GIG 之上的網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)（NCES）實現(xiàn)信息的決策優(yōu)勢；

2）在統(tǒng)一技術(shù)體制和開放式體系結(jié)構(gòu)的前提下，采用“系統(tǒng)分離技術(shù)”（Separated Systems Technology）來實現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)內(nèi)部的松耦合與獨立升級；

3）基于根據(jù)任務(wù)，抽取不同平臺的服務(wù)，靈活地自組織成任務(wù)系統(tǒng)的聯(lián)合任務(wù)能力包（Joint Mission Capability Packages）的形式實現(xiàn)對作戰(zhàn)的全面支持；

4）改進(jìn)和增強決策周期內(nèi)的每個環(huán)節(jié)，進(jìn)一步采用分布式協(xié)同和智能化決策來提升作戰(zhàn)能力。

面向未來，美軍明確指出其指揮控制系統(tǒng)將在以下幾個方面重點加強建設(shè)［5～7］：

（1）系統(tǒng)更完善，具備完善的計劃編制、任務(wù)執(zhí)行、態(tài)勢監(jiān)視和效能評估功能，為指揮員的決策提供相關(guān)信息，使指揮員能更好更快的做出決策；

（2）系統(tǒng)具備更強的協(xié)同作戰(zhàn)能力，形成跨梯隊，跨友軍的能力，允許指揮員從支撐戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢的分散站點近實時地協(xié)同制定計劃、修訂計劃；

（3）系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間結(jié)合更緊密，將信息儲存與檢索設(shè)備（ISR）、輸入輸出設(shè)備（IO）、賽博信息設(shè)備（Cyber）、作戰(zhàn)系統(tǒng)和作戰(zhàn)支撐功能無縫地整合在一起，并能對它們的數(shù)據(jù)共享和互操作。

這些目標(biāo)實現(xiàn)后，美軍的信息化水平將達(dá)到一個新的高度，為美軍向“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”能力的轉(zhuǎn)變邁出堅實的一步。

2.2 其它先進(jìn)指揮控制系統(tǒng)及技術(shù)特點

本節(jié)選取了幾個具有代表性的西方國家海軍艦載指揮控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，其中的關(guān)鍵技術(shù)尤為值得關(guān)注。

2.2.1 海軍公共技術(shù)平臺SIC21

SIC21是法國海軍現(xiàn)役的典型指揮控制系統(tǒng)，它為法國海軍提供一個面向21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的公共技術(shù)平臺，已部署在包括戴高樂號航空母艦等法國海軍主要艦艇上［8］。

SIC21是基于多應(yīng)用的一個平臺，主要包括三大單元：業(yè)務(wù)模塊、技術(shù)平臺和與外部系統(tǒng)的接口。業(yè)務(wù)模塊提供運行能力諸如態(tài)勢和C2系統(tǒng)管理、情報、海上、空中和兩棲計劃編制與操作管理；技術(shù)平臺提供包括數(shù)據(jù)復(fù)制、制圖能力、通訊服務(wù)、資料管理、行政和安全服務(wù)；接口向SIC21系統(tǒng)輸入外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，如來自GPS系統(tǒng)的艦船方位信息等。該系統(tǒng)具有如下特點：

1）統(tǒng)一技術(shù)平臺，提高研發(fā)效率

SIC21系統(tǒng)形成了一個統(tǒng)一的技術(shù)平臺，采用了先進(jìn)的漸近式軟件開發(fā)模式（圖2），有力推動了SIC21框架內(nèi)開發(fā)的操作應(yīng)用軟件、系統(tǒng)之外開發(fā)但用于SIC21 服務(wù)的應(yīng)用軟件、和外部系統(tǒng)與SIC21通過連接部件和翻譯解釋部件交換的數(shù)據(jù)之間的整合。在未來，SIC21還可以通過擴展新的業(yè)務(wù)模塊來滿足新的艦只的特定需求。

圖2 SIC21系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

2）整合海軍信息系統(tǒng)，完善協(xié)同作戰(zhàn)能力

SIC21系統(tǒng)能夠連接原有的和將來的信息系統(tǒng)，并連接空中、陸地和聯(lián)合信息系統(tǒng)，加強國家內(nèi)部、多國之間和北約環(huán)境內(nèi)的協(xié)同作戰(zhàn)能力。SIC21系統(tǒng)由部署在不同場所的節(jié)點組成，如大型艦船或岸上設(shè)備，不同節(jié)點之間相互作用并且一起構(gòu)成一個全球海軍指揮控制系統(tǒng)。法國海軍將不同系統(tǒng)通過魯棒的、無縫的海軍網(wǎng)絡(luò)平臺互聯(lián)，這些平臺在海上、海面和海下顯著提高戰(zhàn)力。

3）海戰(zhàn)場多?？梢暬?，加強態(tài)勢感知能力

SIC21系統(tǒng)實現(xiàn)了海軍戰(zhàn)場空間的可視化，滿足任何海況下態(tài)勢感知的最大化需求。SIC21 提供“海軍參考態(tài)勢”的劃分視圖，提供簡易接口接入法國和北約海軍信息。SIC21系統(tǒng)包括豐富的圖形環(huán)境，所有應(yīng)用軟件利用人體工程學(xué)用戶界面的優(yōu)勢，允許指揮員以2D 和3D 方式可視化、編輯和分析戰(zhàn)場空間態(tài)勢，還可以使用近實時的態(tài)勢數(shù)據(jù)源。SIC21中的地圖圖形可視化工具專門用于包括光柵和向量地圖、軍標(biāo)、商業(yè)應(yīng)用層管理、距離計算、表面和互見性等的可視化。

另外，該系統(tǒng)還可以方便地進(jìn)行先進(jìn)的方案制定和傳感器分配。SIC21項目是法國海軍向著具有網(wǎng)絡(luò)能力轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志。對通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接所有海軍操作員來說，在數(shù)字化的戰(zhàn)場空間，SIC21將會增加信息和決策優(yōu)勢。

2.2.2 虛擬現(xiàn)實裝置GFTCCS

“地面武力戰(zhàn)術(shù)指揮與控制系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實裝置（GFTCCS）”是捷克國防部在研的一個項目名稱［9］。這個項目重點研究在3D 地形可視化情況下戰(zhàn)術(shù)和操作層面增強指揮員態(tài)勢感知能力，它是基于將虛擬現(xiàn)實裝置整合進(jìn)指揮與控制過程的思想。

GFTCCS主要由頭戴顯示器（HMD）、數(shù)據(jù)手套和追蹤系統(tǒng)組成。虛擬現(xiàn)實裝置相關(guān)技術(shù)開創(chuàng)了軍事領(lǐng)域指揮與控制的新方式，通過虛擬現(xiàn)實裝置可以迅速地提升感知到的戰(zhàn)場信息的數(shù)量和質(zhì)量。實際戰(zhàn)場態(tài)勢以高分辨率投射在HMD 上，指揮員能夠通過頭部移動操作虛擬現(xiàn)實環(huán)境。指揮員使用數(shù)據(jù)手套與新型表現(xiàn)層通訊，使用預(yù)定義的姿勢便能操作虛擬現(xiàn)實戰(zhàn)場。HMD 和數(shù)據(jù)手套以追蹤傳感器探測來獲取有關(guān)頭部和手部的位置信息。圖3展示了3D 戰(zhàn)場的當(dāng)前視圖，該場景投射到HMD，指揮員能夠使用虛擬手在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中工作。

GFTCCS的主要技術(shù)特點有：

1）整合虛擬現(xiàn)實裝置到實際的指揮控制系統(tǒng)。這些虛擬現(xiàn)實裝置曾只在軍事仿真領(lǐng)域有過嘗試。

2）無需人工干預(yù)的來自數(shù)字化數(shù)據(jù)源的快速地形生成。過去虛擬3D 地形生成過程費時費力。

3）符合軍方標(biāo)準(zhǔn)的3D 軍標(biāo)可視化（圖4）。

圖3 虛擬手和虛擬菜單

圖4 3D 場景展示及軍標(biāo)顯示

軍方在GFTCCS演示驗證項目中得到結(jié)論，虛擬現(xiàn)實裝置的人機交互界面將能使指揮員在戰(zhàn)場上顯著減少在指揮控制決策過程中消耗的時間和精力。GFTCCS 系統(tǒng)是一個岸基指揮控制系統(tǒng)，聚焦于人機交互方面的先進(jìn)技術(shù)的研究，其研究方向和成果完全可為艦載指揮控制系統(tǒng)所借鑒。

2.3 艦載指揮控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢

以美軍為代表的世界軍事強國提出了“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”、“全球信息柵格”、“協(xié)同作戰(zhàn)能力”等先進(jìn)概念，并且正朝著這個方向不斷發(fā)展。先進(jìn)的艦載指揮控制系統(tǒng)是適應(yīng)未來聯(lián)合作戰(zhàn)所不可缺少的重要部分，艦載指揮控制系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展以及發(fā)展的程度，將直接決定未來艦艇的作戰(zhàn)能力。外軍在水面艦艇指揮控制系統(tǒng)建設(shè)方面體現(xiàn)出以下的發(fā)展趨勢：

1）強化頂層設(shè)計，采用一體化、全分布式、模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能可重組、可配置，功能通道高度冗余，具備良好的適應(yīng)能力，易于擴展、升級；

2）以網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)為發(fā)展方向，逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化與柵格化，大力提高跨平臺協(xié)同作戰(zhàn)能力；

3）能實現(xiàn)從傳感器探測到武器交戰(zhàn)整個作戰(zhàn)過程的高度自動化，智能化的輔助決策，實現(xiàn)兵力武器的自協(xié)同與自同步；

4）提供實施任務(wù)規(guī)劃、指揮控制、任務(wù)執(zhí)行以及資源管理的手段、工具和方法，可實現(xiàn)作戰(zhàn)資源的統(tǒng)一管理與綜合利用；

5）平臺資源與作戰(zhàn)資源的一體化，全方位的情報信息保障，實現(xiàn)信息的按需處理、按需分發(fā)與按需獲??；

6）將實現(xiàn)指揮控制系統(tǒng)自然友好的人機交互提升到一個重要地位，大量引入新概念、新技術(shù)。

另外，現(xiàn)代指揮控制系統(tǒng)為了適應(yīng)非接觸作戰(zhàn)的發(fā)展，發(fā)展了對無人化的新裝備的指揮控制能力；在實現(xiàn)戰(zhàn)備訓(xùn)練一體化，訓(xùn)練實戰(zhàn)化、數(shù)字化的同時，實時化的維修也有所突破，提升了綜合保障能力。

3 對海軍指控系統(tǒng)發(fā)展的啟示

艦載指揮控制系統(tǒng)經(jīng)過近三十年的發(fā)展，其體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了不少的研究成果，通過對當(dāng)今先進(jìn)的指揮控制系統(tǒng)及其技術(shù)的比較分析，借鑒其先進(jìn)的經(jīng)驗［10～11］，結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展情況，我海軍艦載指揮控制系統(tǒng)為了應(yīng)對未來海戰(zhàn)場環(huán)境，應(yīng)該著力從以下幾個方面突破：

1）先進(jìn)一體化網(wǎng)絡(luò)平臺

參考“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”的思想，未來的指揮控制系統(tǒng)應(yīng)打破傳統(tǒng)的分立的或“煙囪式”的體系架構(gòu)，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)將作戰(zhàn)艦船內(nèi)部各單元、編隊內(nèi)不同平臺間、甚至各兵種間的指揮控制系統(tǒng)連接成一個有機的整體，要達(dá)到這個能力，需要加強統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一管理，通過系統(tǒng)硬件和軟件的標(biāo)準(zhǔn)化，逐步解決各系統(tǒng)之間的兼容性問題，同時具備良好的擴展性，從而顯著提高作戰(zhàn)指揮的及時性和有效性，最終實現(xiàn)指揮控制系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、信息互通和用戶互操作，以及陸、海、空、天、電一體化的聯(lián)合作戰(zhàn)行動。

2）全面的戰(zhàn)場態(tài)勢感知

為提升實戰(zhàn)過程中指揮員對戰(zhàn)場態(tài)勢的全局把握能力，未來的指揮控制系統(tǒng)應(yīng)具備全面的戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力?！叭妗?，一是指包括對空中、海面、水下及岸上戰(zhàn)場態(tài)勢的準(zhǔn)確把握；二是指除對傳統(tǒng)敵我態(tài)勢的感知，還能掌握電磁空間信息、頻譜分布信息等；三是指先進(jìn)的指揮控制系統(tǒng)應(yīng)能綜合處理實時探測信息和非實時的技部偵情報。通過上述全面的綜合處理，指揮控制系統(tǒng)能為指揮員展現(xiàn)準(zhǔn)確、一致、詳盡的戰(zhàn)場態(tài)勢，為指揮員作出正確決策奠定基礎(chǔ)。

3）智能的輔助決策手段

隨著自動控制、人工智能等學(xué)科的發(fā)展，智能化的輔助決策已成為未來指揮控制系統(tǒng)應(yīng)該具備的一項重要特征。充分利用計算機等信息科學(xué)技術(shù)，將專家系統(tǒng)以及各類知識庫、模型庫、規(guī)則庫和方案庫與指揮控制過程有機結(jié)合，提供輔助工具和決策建議，使作戰(zhàn)過程中為指揮員的戰(zhàn)術(shù)決策、方案制定由傳統(tǒng)的人工手段向人機結(jié)合轉(zhuǎn)變。這里值得注意的是，指揮控制系統(tǒng)智能化的目的是為了更高效地貫徹指揮員的意志，而不是為了取代指揮員去進(jìn)行指揮決策。

4）友好的人機交互界面

指揮控制系統(tǒng)是典型的“人-機”系統(tǒng)，是直接支撐指揮員指揮藝術(shù)發(fā)揮的裝備平臺，戰(zhàn)場態(tài)勢、各作戰(zhàn)資源的狀態(tài)通過指揮控制系統(tǒng)展現(xiàn)在指揮員面前，指揮員通過指揮控制系統(tǒng)作出決策并向各處傳達(dá)其命令。先進(jìn)的顯示技術(shù)、操控交互技術(shù)在指揮控制系統(tǒng)中恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用能顯著提高指揮員態(tài)勢感知、計劃決策的效率，縮短指揮控制反應(yīng)時間。

圖5 發(fā)展技術(shù)

上述內(nèi)容分別對應(yīng)艦載指揮控制系統(tǒng)的技術(shù)平臺、信息處理、輔助決策和人機界面四個方面（圖5），它們是相互聯(lián)系，互為支撐，必須共同發(fā)展，互為牽引才能真正實現(xiàn)能力提升，達(dá)到我海軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的目的。

4 結(jié)語

本文主要介紹了現(xiàn)階段外軍典型指揮控制系統(tǒng)的體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)。在未來網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的條件下，指揮控制系統(tǒng)作為作戰(zhàn)的核心裝備，先進(jìn)的指揮控制系統(tǒng)的研究必將處在一個相當(dāng)重要的地位，在今后的研究中，對指揮控制系統(tǒng)的一體化平臺、態(tài)勢感知、輔助決策和人機交互等幾方面應(yīng)是我軍重點攻關(guān)方向，特別是如何將理論上的概念模型轉(zhuǎn)化為實際可用的產(chǎn)品將是一個不斷研究的重要過程。

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