云作戰(zhàn)條件下空天信息裝備體系建設

李飛，王世梅，胡劍波，劉炳琪

(1.空軍工程大學 裝備管理與無人機工程學院， 西安 710051)(2.空軍工程大學 軍政基礎系， 西安 710051)

0 引 言

2013年美國空軍首次提出“云作戰(zhàn)”概念，并迅速得到美國國防部、海軍及其他軍種的認可，成為美國第三次“抵消戰(zhàn)略”的核心概念之一[1-2]。

“云作戰(zhàn)”是一種基于云計算技術構建的高度信息化的作戰(zhàn)概念，是大數(shù)據(jù)、云計算技術在信息化聯(lián)合作戰(zhàn)領域的新應用和新作戰(zhàn)理念的進一步演進[3]。由云計算概念發(fā)展而來的云作戰(zhàn)是未來空天戰(zhàn)場信息化戰(zhàn)爭的一種極具潛力的作戰(zhàn)樣式。空天信息裝備體系是支撐空天云作戰(zhàn)的物質(zhì)基礎，是發(fā)揮云作戰(zhàn)聚散無形、虛實結合的前提。

本文在對比云計算與云作戰(zhàn)概念的基礎上，分析了空天信息裝備體系的建設需求，構建了基于云作戰(zhàn)理念的空天信息裝備體系，從云作戰(zhàn)制勝機理，提升裝備融合能力、可靠性和安全性，堅持統(tǒng)籌協(xié)調(diào)等角度，探討了云計算技術和云作戰(zhàn)理念對空天信息裝備體系建設的啟示。

1 空天信息裝備體系建設需求與研究現(xiàn)狀

未來的空天戰(zhàn)場是現(xiàn)代軍隊塑造有利態(tài)勢，綜合管控危機，遏制和打贏戰(zhàn)爭主戰(zhàn)場[4-5]。當前，主要軍事國家紛紛制定空天發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展空天軍事力量，謀求全球戰(zhàn)略主動，為爭奪空天優(yōu)勢展開激烈競爭。重視來自空天領域的安全威脅，加強空天作戰(zhàn)力量建設，既為我軍彎道超車、實現(xiàn)現(xiàn)代化、信息化提供了寶貴機遇，又對空天作戰(zhàn)領域裝備體系建設提出了更高的要求[6]。

我國，高奇琦[1]研究了美國云計算戰(zhàn)略的發(fā)展及軍方云作戰(zhàn)概念的提出背景；時東飛等[3]、胡悅[7]、張?zhí)斓萚8]研究了美軍作戰(zhàn)云概念及其對未來作戰(zhàn)帶來的啟示；羅金亮等[9]在跟蹤“云作戰(zhàn)”理論發(fā)展的基礎上，進一步構建了云作戰(zhàn)體系模型；方超等[10]、李飛等[11]研究了網(wǎng)絡空間和空天戰(zhàn)場“云作戰(zhàn)”理論的運用問題；劉鵬等[12]、李飛等[13]則對云作戰(zhàn)樣式效能評估進行了仿真驗證研究；范紹華等[14]研究了支撐“云作戰(zhàn)”樣式的武器裝備發(fā)展問題。

研究表明，軍事裝備系統(tǒng)早期的概念分析與體系設計評估的費用占總費用的20%，對裝備全壽命周期費用和進度的影響卻達85%，而且有近70%的裝備建設資源分配決策發(fā)生在概念分析與體系設計階段[15]。體系化的思維方式和理論方法對裝備發(fā)展建設和作戰(zhàn)運用，甚至于戰(zhàn)爭形態(tài)均具有顯著影響[16]。裝備體系作為相互依賴的系統(tǒng)集合，任何一個組分系統(tǒng)的缺失都將降低整體的性能或能力。近年來，美軍具有代表性的體系發(fā)展項目包括未來作戰(zhàn)系統(tǒng)、海軍未來遠征作戰(zhàn)體系、彈道導彈防御體系以及全球?qū)Φ赜^測體系等[15]。

游光榮等[17]系統(tǒng)闡述了裝備成體系建設的重要性；程賁等[16]、葉國青等[18]研究了武器裝備成體系建設過程中體系框架及其優(yōu)化方法；周宇[19]借鑒了美軍目前基于能力的武器裝備發(fā)展理念，將武器裝備體系建設問題從其能力角度抽象為組合規(guī)劃問題，描述了其數(shù)學模型并進了裝備體系優(yōu)化研究；李際超等[20]從體系內(nèi)各裝備平臺戰(zhàn)斗力貢獻度的角度研究了裝備體系的建設問題；李新明等[21]則側重研究了電子信息裝備體系的建設問題。目前，裝備成體系建設基本已成為裝備發(fā)展領域內(nèi)的共識，也已取得較多的研究成果。但是，裝備體系歸根結底是為戰(zhàn)斗力服務的，武器裝備體系在不同的作戰(zhàn)背景和作戰(zhàn)樣式下可能會有不同的評價指標體系和權重。目前，結合具體作戰(zhàn)樣式的裝備體系建設問題，特別是支撐空天戰(zhàn)場“云作戰(zhàn)”信息裝備體系建設的研究還較少。

體系的思維一方面可以揚長避短，集中精力解決體系的主要矛盾，使裝備成體系的作戰(zhàn)效能以及主要戰(zhàn)技指標能夠滿足任務需要，而不片面追求技術層面的“高、精、尖”；另一方面可以使裝備體系協(xié)調(diào)、可持續(xù)地發(fā)展，避免急功近利?；谶@一技術趨勢和要求，空天信息裝備的規(guī)劃、研制、開發(fā)、編配使用等階段必須從體系這一全局出發(fā)，立足于提高空天信息裝備體系的核心能力——戰(zhàn)斗力。

結構優(yōu)良、信息作戰(zhàn)能力和對抗能力卓越，可以適應空天多樣化軍事任務需求，順應空天戰(zhàn)援一體作戰(zhàn)樣式的深刻變化，具有很強魯棒性和模塊化重組能力的空天云作戰(zhàn)信息裝備體系將是實現(xiàn)空天安全戰(zhàn)略、和平開發(fā)利用空天的前提，是在未來空天體系對抗、應對空天安全威脅的基礎，是空天作戰(zhàn)領域戰(zhàn)斗力的重要體現(xiàn)，是制勝空天的重要支撐。

根據(jù)未來空天戰(zhàn)場的任務需求與“云作戰(zhàn)”概念的不斷發(fā)展，空天信息裝備體系的建設發(fā)展必須以柵格化信息網(wǎng)絡為基礎，以高度信息化的作戰(zhàn)平臺為載體，以遠程精確硬打擊與網(wǎng)絡電磁軟殺傷為進攻/防御手段，以智能、并行、高效的分布式指揮控制流程為核心，實現(xiàn)多維空間作戰(zhàn)平臺的成體系融合運用。從而增強空天方向裝備的整體作戰(zhàn)效能，實現(xiàn)體系支撐、信息主導、聚散無形的空天云作戰(zhàn)構想。

2 基于空天云作戰(zhàn)的信息裝備體系

云計算能夠有效地實現(xiàn)資源的合理利用，滿足彈性服務需求。目前人類社會已經(jīng)進入以信息互動、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、Web2.0為主要特征的云計算時代[22-23]。據(jù)美國國防部預計，云計算技術的運用將使得未來六年的相關軟硬件購買和運營成本降低20%～25%[24]。

“云作戰(zhàn)”概念借鑒了云計算資源網(wǎng)絡集成、高效使用和優(yōu)化配置的思想，是一種基于云計算技術構建的高度信息化的作戰(zhàn)思想。云作戰(zhàn)的核心是在體系層面實現(xiàn)戰(zhàn)場資源的動態(tài)高效指揮控制及海量戰(zhàn)場信息的高速、實時、分布式處理與共享，構建跨域、跨軍種、分布式、網(wǎng)絡化的云殺傷協(xié)同作戰(zhàn)能力[13]?；谧鲬?zhàn)云概念的未來空天作戰(zhàn)將具有作戰(zhàn)要素的體系化，作戰(zhàn)行動的精準化，作戰(zhàn)決策的智能化，無人化和有人化綜合，硬打擊和軟殺傷結合等特點[13]。

2.1 空天信息裝備體系結構

根據(jù)空天云作戰(zhàn)的能力要求，以及空天云作戰(zhàn)信息裝備成體系、融合式建設的需求，未來云作戰(zhàn)信息裝備體系結構如圖1所示，主要分為作戰(zhàn)運用層和作戰(zhàn)資源層。其中作戰(zhàn)運用層根據(jù)云作戰(zhàn)流程將分為偵察感知云，指揮控制云，進攻/防御云，綜合保障云；而作戰(zhàn)資源層則是根據(jù)不同的作戰(zhàn)方案，從空間和效能兩個維度，將不同類型、數(shù)量和規(guī)模的作戰(zhàn)資源聚合形成相應的功能作戰(zhàn)云。

圖1 空天云作戰(zhàn)裝備體系

偵察感知云：針對作戰(zhàn)空間的多維互動，空天云作戰(zhàn)裝備體系必須具備全域?qū)崟r的態(tài)勢獲取能力?？仗煸谱鲬?zhàn)將在多維空間同步展開，戰(zhàn)場范圍廣、戰(zhàn)線流動性大、部隊機動頻繁、情況瞬息萬變，奪取作戰(zhàn)主動權將更多地依賴于戰(zhàn)場信息的及時獲取[25-26]。

指揮控制云：針對戰(zhàn)場信息的多源龐雜，空天云作戰(zhàn)裝備體系必須具備高效、智能的信息融合處理和計算輔助決策能力。一方面，由于技術標準各異，接口格式不一，導致不同類型的裝備之間，物理裝備與信息系統(tǒng)之間，甚至同類但不同代裝備之間如何有效通聯(lián)、融合，成為空天作戰(zhàn)云能否有效建立并發(fā)揮效能的瓶頸[27]。只有將作戰(zhàn)流程中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)有效融合，作戰(zhàn)云才能夠獲得有效、可靠的數(shù)據(jù)支撐。另一方面，信息化條件下作戰(zhàn)，不同類別不同渠道的信息劇增，信息流速加快、冗余信息泛濫、真?zhèn)涡畔⒉⒋?，指揮決策易受干擾[25]。指揮控制云能夠發(fā)揮云計算技術所具有的更高的精確性、更快的即時性、更大的靈活性、更好的分析性等特點，通過智能識別、數(shù)據(jù)挖掘、輔助決策等功能，對海量信息去粗取精、去偽存真，確保云作戰(zhàn)體系中的各個作戰(zhàn)單元始終得到最急需、最準確、最有用的信息[25]。

進攻/防御云：針對空天云作戰(zhàn)任務多元突變的特點，云作戰(zhàn)裝備體系需要通過全域覆蓋的信息柵格網(wǎng)絡，實現(xiàn)對各種作戰(zhàn)力量的離散部署、功能集中、效能融合。未來空天戰(zhàn)場的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)具有參戰(zhàn)力量多元、作戰(zhàn)任務多樣、事發(fā)情況突然、信息交互頻繁等特點。體系內(nèi)的所有作戰(zhàn)單元必須實現(xiàn)不同軍種和戰(zhàn)場域之間的無縫融合，形成橫向互聯(lián)、縱向貫通的一體化云作戰(zhàn)進攻/防御體系，確?？仗旆较蚵?lián)合指揮部在下定作戰(zhàn)決心后，根據(jù)相應的云作戰(zhàn)任務規(guī)劃聚合成進攻/防御云，實施作戰(zhàn)行動。

綜合保障云：針對空天戰(zhàn)場信息化武器裝備大量運用，作戰(zhàn)節(jié)奏加快和裝備保障行動轉(zhuǎn)換迅速的特點，空天云作戰(zhàn)裝備體系必須具備能夠針對不同類型的作戰(zhàn)任務，綜合運用多元保障力量，為空天云作戰(zhàn)提供精確、高效、可靠的裝備和后勤保障。空天戰(zhàn)場綜合保障的內(nèi)容主要包括：氣象預測、發(fā)射測控、武器裝備保障和后勤物資保障等。

2.2 空天云作戰(zhàn)裝備體系的構建與運用

空天云作戰(zhàn)裝備體系的形成必須依賴于基于云的分布式作戰(zhàn)資源管理，對分屬于不同軍種、部門和地域的作戰(zhàn)資源進行管理，按照云作戰(zhàn)的能力需求對裝備資源進行動態(tài)的組織和調(diào)度?；谠朴嬎隳Ｊ胶驮谱鲬?zhàn)能力需求的體系設計，統(tǒng)籌規(guī)劃和分布式部署，訓練使用的裝備發(fā)展、建設、管理模式，有利于突破信息化裝備建設過程中軍兵種條塊式建設的局限，避免部門利益沖突可能導致的低水平重復建設、資源浪費等現(xiàn)象。扁平高效的指揮控制與計算決策，將使得空天戰(zhàn)場中集中控制、分散執(zhí)行的裝備運用理念加速向虛擬化的集中計算指揮，分布式的管理控制和分散式作戰(zhàn)行動轉(zhuǎn)變，使得裝備體系更具彈性和魯棒性[28]。

空天云作戰(zhàn)裝備體系結構涉及到陸軍、海軍、空軍、火箭軍、戰(zhàn)略支援部隊和聯(lián)勤保障部隊等諸軍種力量[13]。平時，諸軍種根據(jù)空天云作戰(zhàn)的特點和要求，并在軍委裝備發(fā)展部門的統(tǒng)籌規(guī)劃下，進行裝備建設和軍種內(nèi)訓練。在戰(zhàn)時或者聯(lián)合訓練時，根據(jù)需要進行力量編成，聚合成相應的功能性作戰(zhàn)云，由空天方向聯(lián)合指揮部指揮[13]。

云作戰(zhàn)通過建立高效、快速、智能、安全的信息網(wǎng)絡系統(tǒng)，不僅整合了網(wǎng)絡內(nèi)服務器的計算能力，而且改變了戰(zhàn)場作戰(zhàn)力量構成和運用方式。云作戰(zhàn)通過指揮、控制和情報、監(jiān)視與偵察網(wǎng)絡，快速交換來自各個戰(zhàn)場維度和作戰(zhàn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，以整合各個作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)力量，從而增強其效能，并獲得規(guī)模效益。各功能作戰(zhàn)云是借鑒云計算思想構建的作戰(zhàn)網(wǎng)絡，是云作戰(zhàn)的行動主體，通過多維空間作戰(zhàn)平臺的高度數(shù)據(jù)共享提高整個作戰(zhàn)體系的效能[13]。

3 空天信息裝備體系建設的啟示

空天云作戰(zhàn)通過作戰(zhàn)云將分散的各作戰(zhàn)平臺、傳感器、武器系統(tǒng)和各類戰(zhàn)場數(shù)據(jù)等作戰(zhàn)要素相互鏈接，整合管控戰(zhàn)場資源，精準構建綜合通用作戰(zhàn)態(tài)勢圖，為作戰(zhàn)決策提供有效智能支撐，提升作戰(zhàn)要素間的協(xié)同能力與整體殺傷效能[26]。

面對日益復雜的空天安全形勢和諸多挑戰(zhàn)，空天信息裝備必須走體系化、融合式發(fā)展的模式，避免出現(xiàn)各自為戰(zhàn)，缺乏統(tǒng)籌的局面。在預算有限且空天領域信息裝備、平臺研發(fā)與核心裝備試制研制成本大，風險高的情況下，應有所側重和取舍。

(1) 重視未來空天云作戰(zhàn)制勝機理的研究

裝備體系建設的落腳點和出發(fā)點是裝備在未來作戰(zhàn)中的戰(zhàn)斗力。由云計算概念發(fā)展出來的云作戰(zhàn)理念是大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等信息技術發(fā)展在軍事領域的表現(xiàn)形式。目前，云作戰(zhàn)具有一定的超前性，作為一種新的作戰(zhàn)模式，深入研究未來空天作戰(zhàn)的特點規(guī)律和制勝機理，是空天信息裝備體系建設過程中基于能力、需求等原則的前提。需求是裝備體系建設的起點和基礎，需求牽引也是武器裝備信息化建設的重要驅(qū)動力?；谠谱鲬?zhàn)需求的裝備建設發(fā)展理念將改變以具體裝備型號研制為主要內(nèi)容，各軍種部門自成體系的發(fā)展思維與建設模式。

(2) 提升裝備融合成作戰(zhàn)云的能力

信息裝備體系的云作戰(zhàn)能力很大程度上取決于信息裝備融合成作戰(zhàn)云的能力。這里的融合能力，不僅包括提升其模塊化、標準化、智能化水平，用于提高其在物理空間與信息空間上融合成云的能力，還包括廣義上的融合能力。例如，在技術層面的成熟技術與需研發(fā)技術的統(tǒng)籌，既有技術與新興技術的兼顧，又有在體系分析層面中的專家經(jīng)驗知識與人工智能之間的融合，是全要素、深層次、持續(xù)性的融合。通過裝備融合、信息融合、時空融合等具體融合，以及資源融合、技術融合、軍民融合等廣義融合構建空天信息裝備體系，使其能夠有效支撐空天云作戰(zhàn)的能力需求。

具備相應能力的作戰(zhàn)云對作戰(zhàn)裝備實施主動的融合和分散，構建“聚而愈強，分而不散”的云作戰(zhàn)體系。在確定信息裝備體系中具體裝備的性能指標時，應該根據(jù)云作戰(zhàn)的需求，相應增加反映信息裝備融合成作戰(zhàn)云能力指標在性能指標體系中的比重，如數(shù)據(jù)接口的標準化程度[29]，信息裝備的異構融合能力，數(shù)據(jù)融合與信息處理能力以及裝備的互聯(lián)、互通、互操作等信息力指標。

(3) 重視信息裝備體系的可靠性和安全性

任何事物的發(fā)展都有兩面性，作戰(zhàn)云對通信網(wǎng)絡和信息技術的依賴，使得其更容易受到干擾和攻擊。對信息空間的攻擊將導致實體物理裝備的故障，這給信息裝備體系的建設及其在空天戰(zhàn)場的作戰(zhàn)運用提出了新的挑戰(zhàn)[30]。在空天信息裝備體系建設發(fā)展過程中，軍民通用的、模塊化的操作系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)等軟硬件大規(guī)模使用[31]，并且越來越依賴網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)鏈等技術，使其開放性日益增強，從而導致技術性的安全風險不斷增加。此外，攻擊者的系統(tǒng)漏洞發(fā)現(xiàn)能力與攻擊技術也不斷提升，使得系統(tǒng)安全威脅日益升級[32-34]。因此，要把握好信息技術應用以及其可能帶來的安全風險之間的平衡。加強裝備接口間通信監(jiān)測管控與新的網(wǎng)絡安全防護技術的開發(fā)與應用。

(4) 平衡好獨立自主與融合發(fā)展的關系

空天云作戰(zhàn)是基于大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術發(fā)展的一種全新的作戰(zhàn)樣式和作戰(zhàn)理念，構建適應云作戰(zhàn)要求的空天信息裝備體系是適應世界新軍事革命深入發(fā)展、戰(zhàn)爭形態(tài)加速演變的客觀要求。支撐信息裝備建設的關鍵領域和核心技術是構建網(wǎng)絡信息體系的重要基礎。當前大多國家大力發(fā)展能夠大幅提升軍事能力優(yōu)勢的顛覆性技術。同時，動用國家力量打壓新興國家的科技創(chuàng)新，盡可能維護其科技霸權和技術壟斷地位[35]。因此，對于核心關鍵技術以及有可能形成后發(fā)優(yōu)勢和殺手锏地位的裝備技術，應該超前布局、超前謀劃，將主動權掌握在自己手里。

同時，作為復雜的技術系統(tǒng)，核心信息裝備的技術挑戰(zhàn)不是短時間內(nèi)就能夠徹底解決的。支撐信息裝備體系的信息技術作為一個技術支撐體系，完全掌握技術體系內(nèi)的所有技術是不符合客觀規(guī)律的，也存在著巨大的時間和經(jīng)濟成本。因此，在信息裝備的建設發(fā)展上應該平衡好獨立自主與利用民用信息裝備產(chǎn)業(yè)鏈的關系，挖掘軍民融合的巨大潛力，在核心技術上著力的同時，也應該重視和培育具有基礎性和支撐性技術的協(xié)同發(fā)展。針對一些所謂的新技術、新概念，也需要增強認知力、鑒別力，避免陷入被動局面。

4 結束語

未來的信息化戰(zhàn)爭，離不開空天預警、偵察、通信等信息裝備的支持，特別是信息裝備技術日新月異的發(fā)展和廣泛應用，空天將從信息獲取、傳輸?shù)纳嫌涡袆?，逐漸進入到信息處理、應用等中游環(huán)節(jié)，并將直接參與到火力打擊的最終階段。因此，空天信息裝備成體系化地建設與發(fā)展日益迫切。

本文在研究云作戰(zhàn)理論的基礎上，進行了空天云作戰(zhàn)信息裝備體系建設的需求分析，構建了基于云作戰(zhàn)的空天信息裝備體系，初步探討了信息裝備體系運用過程中云作戰(zhàn)能力生成機理?？仗煨畔⒀b備的優(yōu)劣決定了未來空天戰(zhàn)場的主動權和主導權，在信息裝備成體系建設與發(fā)展過程中，應更加重視云作戰(zhàn)制勝機理研究，不斷提升裝備體系融合能力，更加重視可靠性和安全性，平衡好獨立自主與融合發(fā)展的關系。本文深化了空天信息裝備體系建設需求與實現(xiàn)途徑的認識，對空天戰(zhàn)場信息裝備成體系建設與運用具有一定的借鑒意義。