專題導(dǎo)讀 分布式智能指揮控制技術(shù)

隨著新型通信網(wǎng)絡(luò)、分布式計算、機器學(xué)習(xí)等信息化與智能化技術(shù)的迅猛發(fā)展，戰(zhàn)場前沿的各類平臺具備了更強的感知、判斷和協(xié)同等能力，以往只能通過大型指揮中心完成的指揮控制功能，越來越多的下沉到“邊緣”，以針對快速變化的戰(zhàn)場環(huán)境和威脅，按需構(gòu)建敏捷殺傷鏈。與之對應(yīng)，各類面向未來戰(zhàn)爭，以分布、智能為核心特點的新型作戰(zhàn)概念層出不窮，指揮控制的對象、模式、領(lǐng)域等正在發(fā)生深刻和根本性的變化，對傳統(tǒng)的指揮控制的理論方法、體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)都帶來了全新的問題和挑戰(zhàn)。在理論層面，需要從復(fù)雜性的角度探索突破集中模式的邊緣指揮控制的理論方法；在體系架構(gòu)方面，需要重點考慮分布式系統(tǒng)的節(jié)點要素設(shè)計與按需動態(tài)集成；在關(guān)鍵技術(shù)方面，亟待突破邊緣數(shù)據(jù)高效處理與分發(fā)、自主決策與智能規(guī)劃、并發(fā)行動控制與分布協(xié)同等技術(shù)難題。

為了適應(yīng)科技發(fā)展和戰(zhàn)爭變化，創(chuàng)新分布式智能指揮控制的理論方法，探索新技術(shù)發(fā)展方向，學(xué)報組稿分布式智能指揮控制技術(shù)?？?，共收到投稿58 篇，此次專刊收錄14 篇，主要涉及基于復(fù)雜性的指揮控制理論方法、分布式體系架構(gòu)、自主決策與智能規(guī)劃、并發(fā)行動控制與分布協(xié)同等方面的成果。

在基于復(fù)雜性的指揮控制理論方法方面，“基于PREA&OODA 的邊緣指揮控制模式框架及關(guān)鍵技術(shù)”將PREA 環(huán)與經(jīng)典OODA 環(huán)結(jié)合，建立了一種邊緣指揮控制模式及運行機制，支持邊緣體系組織和邊緣作戰(zhàn)行動，以適應(yīng)激烈變化的戰(zhàn)場環(huán)境。“作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)功能體及其作戰(zhàn)能力分析”將生物復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的功能體理論引入作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)計，并通過仿真實驗研究了作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)功能體的分布、功能體核心節(jié)點及其作戰(zhàn)能力?！盎邶嫾尤R嵌入的任務(wù)指揮協(xié)調(diào)復(fù)雜性計算方法”針對任務(wù)的跨邊界程度的度量，提出任務(wù)的指揮協(xié)調(diào)復(fù)雜性概念，并基于龐加萊嵌入設(shè)計了量化方法，使用兵棋大賽推演數(shù)據(jù)對方法進行了驗證。

在分布式體系架構(gòu)方面，“一種分布式智能指揮控制體系架構(gòu)”在對新型作戰(zhàn)概念分析的基礎(chǔ)上，提出了分布式智能指揮控制的體系架構(gòu)、運行機制和關(guān)鍵技術(shù)，為分布式智能指揮控制研究提供了新的思路與借鑒參考。“分布式多平臺航空電子體系架構(gòu)模塊化設(shè)計方法”針對分布式多平臺航空電子體系的架構(gòu)設(shè)計，提出了模塊化的架構(gòu)設(shè)計方法、規(guī)范化架構(gòu)表征及其組織運用模式?！瓣懣辗植际絽f(xié)同軟總線構(gòu)建方法”針對陸空協(xié)同作戰(zhàn)，提出了具有網(wǎng)絡(luò)化松耦合特點的分布式協(xié)同軟總線構(gòu)建方案，研究了網(wǎng)鏈綜合協(xié)同網(wǎng)絡(luò)、跨網(wǎng)信息分發(fā)、分布式數(shù)據(jù)管理、多節(jié)點協(xié)同服務(wù)調(diào)度和殺傷鏈動態(tài)構(gòu)建等技術(shù)實現(xiàn)途徑。

在自主決策與智能規(guī)劃方面，“面向聯(lián)合作戰(zhàn)兵棋推演的智能決策建?？蚣堋碧岢隽艘环N面向兵棋推演的戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)分層結(jié)構(gòu)智能決策建?？蚣?，通過作戰(zhàn)行動序列引導(dǎo)約束決策行為生成，基于任務(wù)式指揮的方式實現(xiàn)戰(zhàn)役層對戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的控制調(diào)度，并研究了策略生成過程和學(xué)習(xí)進化方法，面向博弈策略優(yōu)化的任務(wù)效果預(yù)測等技術(shù)實現(xiàn)途徑?！盎趶娀瘜W(xué)習(xí)的城市場景下巡飛彈自主協(xié)同飽和攻擊方法”針對城市場景下巡飛彈自主協(xié)同飽和攻擊問題，將其建模為分布式部分可觀測馬爾可夫決策過程，設(shè)計了確保巡飛彈在極小時間間隔內(nèi)到達的專用獎勵函數(shù)以及使用聯(lián)合權(quán)重參數(shù)的獎勵函數(shù)，采用循環(huán)多智能體深度確定性策略梯度算法訓(xùn)練巡飛彈自主協(xié)同飽和攻擊策略，通過仿真實驗進行了驗證?！懊嫦蚍此椎暮？諈f(xié)同時間最優(yōu)雷區(qū)覆蓋規(guī)劃方法”面向?？諢o人編組高效反水雷的任務(wù)需求，提出了一種雷區(qū)最優(yōu)覆蓋的規(guī)劃算法。該算法應(yīng)用高斯過程回歸求得水雷分布，結(jié)合無人艇速度權(quán)重設(shè)計代價函數(shù)，對雷區(qū)進行了最優(yōu)劃分，并設(shè)計了運動規(guī)劃算法引導(dǎo)無人艇向其主導(dǎo)區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)位置移動，使滅雷任務(wù)完成時間最優(yōu)?！奥?lián)合火力打擊智能化規(guī)劃流程”著眼聯(lián)合火力打擊規(guī)劃的智能化發(fā)展需求，在分析聯(lián)合火力打擊智能化規(guī)劃的軍事需求基礎(chǔ)上，設(shè)計提出了聯(lián)合火力打擊智能化規(guī)劃支撐作戰(zhàn)籌劃和作戰(zhàn)指揮的工作流程，研究了關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)途徑和原型系統(tǒng)功能框架。

在并發(fā)行動控制與分布協(xié)同方面，“聯(lián)合作戰(zhàn)行動跨域協(xié)同計劃與控制關(guān)鍵技術(shù)”聚焦跨域行動協(xié)同計劃與執(zhí)行控制問題，從指揮控制模式的角度提出了集中式和分散式兩類跨域協(xié)同計劃與控制關(guān)鍵技術(shù)，闡述了兩類技術(shù)的應(yīng)用條件、運行框架以及實現(xiàn)方法。“面向隨機并發(fā)任務(wù)的殺傷網(wǎng)建模與最優(yōu)控制方法”圍繞隨機并發(fā)任務(wù)場景，開展殺傷網(wǎng)建模和最優(yōu)控制方法研究，提出了基于隨機受控Petri 網(wǎng)模型的殺傷網(wǎng)形式化建模方法，可描述隨機并發(fā)目標(biāo)打擊任務(wù)下的殺傷網(wǎng)的運行邏輯，以及針對不同殺傷鏈選擇的動態(tài)變化過程，并針對該模型提出了基于深度強化學(xué)習(xí)的最優(yōu)策略求解方法?！昂Ｉ嫌腥藷o人分布式協(xié)同作戰(zhàn)及關(guān)鍵技術(shù)分析”闡述了海上有人無人分布式協(xié)同作戰(zhàn)概念內(nèi)涵，歸納了長僚協(xié)同式、子母協(xié)同式、對等協(xié)同式等3 種作戰(zhàn)模式，提出了一種改進的基于多agent 的海上有人無人分布式協(xié)同體系結(jié)構(gòu)，分析了海上有人無人分布式協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)體系。“無人集群協(xié)同控制策略及軍事應(yīng)用”對比分析了5 類主要的無人集群協(xié)同控制策略，研究了協(xié)同偵察、協(xié)同打擊和協(xié)同救援3 類典型軍事應(yīng)用場景，剖析了每類應(yīng)用場景的軍事需求、實現(xiàn)策略和主要挑戰(zhàn)，預(yù)測分析未來無人集群的軍事應(yīng)用發(fā)展趨勢。

與未來戰(zhàn)爭形態(tài)和軍事變革相適應(yīng)，分布式智能指揮控制技術(shù)已然成為指揮控制技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢。本專題從多個角度對相關(guān)理論與技術(shù)的探索提供有益的理論觀點與技術(shù)探索，希望為領(lǐng)域發(fā)展起到推動作用。

專題責(zé)任專家：國防科技大學(xué)信息系統(tǒng)工程重點實驗室 朱承研究員

中國電子科技集團公司第二十八研究所 易侃研究員

中國航天科工集團第四研究院十七所 劉琰研究員

2023 年8 月25 日

分布式智能指揮控制技術(shù)專題責(zé)任專家簡介

朱 承國防科技大學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)院研究員，博士生導(dǎo)師，信息系統(tǒng)工程重點實驗室（國防科大分部）主任，中國指揮與控制學(xué)會C4ISR 理論與技術(shù)專業(yè)委員會副主任委員，軍委科技委、裝備發(fā)展部專家。長期從事指揮控制、智能決策等方向研究，主持國家、軍隊級項目十余項，任國家高新工程技術(shù)副總師，出版專著教材8 部，發(fā)表論文60余篇，獲軍隊科技進步二等獎3 項、專利20 余項。

易 侃中國電子科技集團公司第二十八研究所副所長，研究員，北京郵電大學(xué)與空軍工程大學(xué)兼職導(dǎo)師、中組部“萬人計劃”青年拔尖人才、集團“青藜”計劃人才、中國指揮與控制學(xué)會青年科學(xué)家、江蘇省333 人才與優(yōu)秀計算機科技工作者。長期從事指揮信息系統(tǒng)智能化技術(shù)研究和實踐，先后負(fù)責(zé)/參與軍科委基礎(chǔ)科研、裝發(fā)演示驗證、下一代系統(tǒng)裝備預(yù)先研究、重點基金等項目10 余項。發(fā)表論文40 余篇，授權(quán)專利20 余項，出版專著4 部，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎2 項、國防科技進步二等獎1 項、集團及學(xué)會科技進步獎3 項。

劉 琰中國航天科工集團第四研究院十七所研究員，中國指揮與控制學(xué)會常務(wù)理事，信息系統(tǒng)工程重點實驗室（十七所部分）副主任、十七所信息系統(tǒng)總體創(chuàng)新中心主任、中國航天基金會貢獻獎、航天三江重大貢獻獎獲得者，研究方向為復(fù)雜信息系統(tǒng)工程總體設(shè)計、多飛行器協(xié)同控制技術(shù)、多飛行器智能決策技術(shù)，曾獲省部級一等獎、二等獎及三等獎各1 項，主持多項核高基重大專項、國防基礎(chǔ)重大及重點預(yù)研、軍委科技委創(chuàng)新特區(qū)、軍兵種預(yù)研等多個重要項目，獲發(fā)明專利4 項。