天空地多域体系作战指挥控制系统构建方法
陆宏泽，赵长见，李吉甫，赵晓宁，龚 旻
（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）
摘 要： 基于天、空、地多域信息支持下的集群体系对抗是从机械化作战向信息化作战发展的必然趋势。通过对体系作战指挥控制需求进行分析，给出适合于天空地多域体系作战的指挥控制系统构建方法，通过建立通信网络架构、指挥层级结构和指挥控制系统模型，给出指挥控制系统软件架构，规划了指挥控制信息流。该方法综合考虑系统建模、软硬件实现、信息流传递等多个要素，解决了指挥控制系统“怎么建、怎么用”的关键问题。利用该方法建设的体系作战指挥控制系统已成功通过实装演示试验的考核。结果表明：该方法合理可行，可为装备体系作战指挥控制系统建设提供支撑。
关键词： 体系作战；指挥控制系统；天空地信息网；指挥结构；信息流
0 引 言
未来体系作战将不仅局限在某一个军兵种，而是能够集各军兵种多类型武器，作战区域可覆盖天、空、地等多个领域[1～4]。在“战区主战，军种主建”的思想指导下，基于天、空、地多域信息支持下的集群体系对抗是从机械化作战向信息化作战发展的必然趋势。受传统“烟囱式”装备研发模式影响，中国武器装备信息传输接口类型多样，武器装备之间信息集成、互联互通、一体化指挥控制等体系作战能力亟待加强[5～7]。指挥控制系统是体系作战的“中枢神经系统”，中国在武器装备指挥控制系统体系结构、建模、软件开发方面已开展大量研究[8～12]，然而，对于集成天、空、地多域体系作战资源，集群体系作战相关指挥控制技术的研究尚未见报道。
本文结合实装演示试验需求，分析了天、空、地多域集群体系作战对指挥控制系统功能要求，提出体系作战装备组成、指挥控制终端网络架构、指挥控制系统运行模型、指挥层级结构、指挥控制系统软硬件组成以及指挥控制软件平台架构，最后给出了指挥控制信息流，为指挥控制系统开发提供指导。
1 体系作战指挥控制系统功能要求分析
基于天空地多域信息的集群体系作战对武器装备的信息化建设，尤其是作为体系作战核心的指挥控制系统的建设提出了新的要求。指挥控制系统是一种对战争过程实施控制的综合智能化系统，也是一种具有复杂网络特性的控制系统，其以计算机技术为核心，并集指挥、控制、通信和情报 4个部分为一体，具有情报收集、信息传输、作战指挥、武器控制等功能[13]。实现多域体系作战的前提是能够集成动态显示战场态势，形成态势“一张图”；作战信息能够在各装备间互联互通，形成信息“一张网”；作战指令能够快速准确传输到任一作战单元，形成指挥“一盘棋”。为此，指挥控制系统需要具备以下功能：
商务部官网讯 国际货币基金组织驻乌代表约斯特·留恩科曼在介绍欧洲经济前景和乌克兰宏观经济趋势时表示，由于乌克兰腐败程度高，国内生产总值增长率每年下降近2%。若没有腐败，经济增长率可能达到每年5%。早前，欧盟在公布的乌克兰执行联系国协定年度报告中指出，乌克兰反腐败力度较小，政府应加快司法改革进程，在处理高层腐败案件上取得进展。
a）作战单元灵活配置：为满足不同军兵种不同类型装备灵活接入作战体系的需求，需要指挥控制系统支持各作战指挥控制终端节点“随遇接入、即插即用”，并具备良好的容灾抗毁能力；
b）多域信息实时融合：为最大限度发挥体系作战协同探测优势，需要将天基对地观测卫星、空中无人机、地面雷达等多域探测装备获取的敌我双方态势信息进行融合，并在统一的态势图上实时显示；
a）API接口方式：应用层可调用平台提供的API接口，实现个性化的业务功能。这种方式适用于没有现成的系统或者功能模块，希望基于平台实现定制化业务。例如基于平台的地理信息系统（Geographic Information System，GIS）服务和其具备的地图展示、元素渲染、坐标转换、动作处理、基础GIS操作等基础功能。
d）各类资源统一调度：为实现体系作战全网联动效能最优、体系抗击，需要将正确的作战指令在正确的时间传输给正确的作战指挥控制终端节点。
18时30分，受陈雷部长委托，水利部副部长胡四一主持召开水利部专题会议，传达贯彻国务院抗震救灾紧急会议的部署和要求，进一步安排水利抗震救灾有关工作。要求各司局、各单位紧急行动起来，全力做好地震灾区抢险救援和防范次生灾害各项工作。
2 体系作战指挥控制系统构建
2.1 体系装备组成
天、空、地多域集群体系作战装备按功能可划分为指挥控制系统、通信系统、侦察系统、进攻系统、防空系统、保障系统等，如图1所示。
图1 体系装备组成示意
Fig.1 System Combat Equipments
在实证分析之前，笔者进行了稳健性检验，经过单位根检验，数据集内的各类指标观察值都为平稳数据。利用样本数据库，上文构建模型式(9)和式(10)的回归结果基本一致，两式存在重复解释，因此下面仅对式(10)回归结果进行讨论，结果如表2所示。
2.2 指挥控制终端网络架构
为实现跨天、空、地多域各武器装备指挥控制终端之间信息的互联互通，实现作战信息“一张网”，搭建了天、空、地一体化通信网络架构，如图2所示。其中，地面局域网无法覆盖的区域可通过通信无人机、通信卫星进行信息中继传输。随着卫星重访周期不断缩短以及侦察精度的不断提升，天基信息逐步向战区、战术应用方向延伸[14]，通过卫星在战前获取敌方兵力部署、变更、机动等方面的情报，在战后对目标进行毁伤情况侦察，可有效扩大战场区域范围，显著提升战场态势感知能力。
图2 各指挥控制终端通信网络架构示意
Fig.2 Schematic of Communication Network Architecture Terminals—卫星通信链路； —无人机通信链路；
—无线局域网通信链路
2.3 指挥控制系统模型
网络远程教育运行机制是指各教育组织运行过程中各构成要素之间相互联系、相互影响的模式，是决定远程教育发展方向及路径的关键所在。探讨高校远程教育运行机制优化策略，是推进高校远程教育发展的必然选择。
a）多域情报侦察：通过卫星、无人机、雷达等多域探测源实时获取敌我双方装备位置、状态等信息；
For the alkaline oxidation of pine wood, yields of monopheol (Ymonophenol), acetic acid (Yacetic acid) and solid residue (Ysolid residue), and selectivity of vanillin (Svanillin)were calculated by Equations (1) ～ (4), respectively.
c）体系作战任务规划：规划整个作战任务，明确作战阶段组成、各阶段参战装备、目标匹配关系等，并向相关武器装备指挥控制节点下达作战指令；
d）武器装备作战行动：各武器装备根据接收到的作战指令要求，实施作战行动。
图3 体系作战指挥控制系统模型示意
Fig.3 Model of System Combat C2 System
2.4 指挥层级结构
作战体系通常具有2种比较典型的指挥结构，一种是金字塔层次结构，另一种是网络化结构[15]。为满足各指挥控制终端节点可方便灵活接入和退出指挥控制系统的功能需求，提出一种支持逐级指挥和无中心网络化指挥的指挥结构，如图4所示。
图4 体系作战指挥层级结构示意
Fig.4 Command Structure of System Combat
最后一步是节能项目的总结，包括在项目整体实施中遇到的问题、获得的经验体会、节能效果汇总，以及下一步可挖掘的节能点。可以看到，医院节能项目从立项到总结，形成了闭环。
其中，指挥控制系统用于整个作战过程的指挥和控制，通信系统用于实现各指挥控制终端之间信息传输，包括天基通信卫星、空中无人机、地面通信装备，侦察系统包括侦察卫星、侦察无人机、地面侦察雷达。
2.5 指挥控制系统组成
结合实装试验装备组成及指挥控制系统功能需求，提出的指挥控制系统软硬件组成如图5所示。
为了明确指挥控制系统作战运行过程以及与外部环境的交互关系，基于一体化通信网络，提出体系作战指挥控制系统运行模型（见图3），主要包括多域情报侦察、敌我综合态势生成、体系作战任务规划、武器装备作战行动4个环节，各环节功能如下：
图5 指挥控制系统组成示意
Fig.5 Composition of Command and Control Systems
指挥控制软件主要用于显示试验过程中的战场态势、试验进展情况、各设备工作状态和作战效果等情况，并回传至后方指挥中心；对各节点上报的作战态势和设备状态进行综合数据处理、完成任务规划和指挥控制决策，下发各项作战指令，控制各装备完成指定任务。
指挥控制软件功能包括基本功能和专用功能。基本功能包括战前准备、态势融合、流程监控、效果评估、信息传输、装备管理等；专用功能包括中心任务规划、侦察任务规划、进攻任务规划、防空任务规划、保障任务规划等。指挥控制系统硬件主要包括指挥控制方舱、指挥控制终端计算机、电子沙盘等。
2.6 指挥控制软件架构
为适应集群体系作战不同指挥控制终端功能的按需配置、快速集成，指挥控制软件采用“平台+应用”的架构方式，指挥控制软件架构如图6所示。
图6 指挥控制软件平台架构示意
Fig.6 Diagram of Command and Control Software Platform Architecyure
由图 6可知，平台提供通信服务、态势显示、指令解析、数据分发等基础服务功能，通过应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）、插件接口、标准规范3种方式实现“平台”与“应用”（卫星侦察、进攻指挥控制、防空指挥控制、装备保障等与具体作战相关的指挥控制终端功能统称为应用）之间信息的高效流转，最终实现可适用于不同作战环境和应用场景的一体化作战指挥控制系统。
3种接口方式适用情况如下：
指挥结构包括3个层级：a）第1级是体系总体决策层，部署在后方指挥中心；b）第2级是各分系统决策层，部署在前方阵地指挥方舱内；c）第3级是各分系统下属装备决策层，部署在前方阵地各装备指挥控制终端。在各指挥控制终端节点安装指挥控制软件，在正常情况下，采用从上至下逐级指挥模式，也可通过指挥控制软件访问权限设置功能，实现在任一指挥控制终端节点指挥其他作战节点，进行无中心指挥。
c）武器任务最优匹配：为实现作战任务与武器平台的最佳匹配，需要对体系内天空地多域侦察、进攻、防空、保障等各类作战资源进行全体系作战任务规划部署，提升体系整体作战效能；
b）敌我综合态势生成：将敌我双方态势信息在电子地图上进行融合并实时更新，生成综合态势；
b）插件接口方式：由平台提供插件接口，利用反射技术实现主框架对子系统控件的加载，各子系统只要符合接口规范，均可用插件形式接入，实现系统的快速集成。该方式适用于已有现成的系统或功能模块，需接入平台，但不需与平台交互的情况。
c）标准规范方式：对于已有现成的系统或模块，不希望进行大幅度改动，可以按照平台提供的标准指令格式，以规范化指令驱动平台基础功能，实现不同系统之间的联动，可有效避免不同系统的异构问题。
3 体系作战指挥控制信息流
体系作战指挥控制系统主要信息流如图7所示。当装备上报位置及状态信息后，结合卫星、无人机、地面雷达等侦察源获取的敌方目标信息，可在电子沙盘上形成敌我双方综合态势图，在各分系统级指挥控制终端之间进行共享，实现态势显示“一张图”。
作战任务由中心指挥控制终端进行分解，可在智能辅助决策的支持下，将侦察、进攻、防空、保障等各类作战资源进行优化整合，实现作战任务与武器平台的最佳匹配。
中心指挥控制终端将任务下发给保障、防空、进攻等分系统后，再由各分系统进行分系统级任务规划及目标分配，并向下属装备下达作战指令。
各装备指挥控制终端接到作战任务后，进行装备级任务规划（如规划武器航迹）并执行作战任务，实现任务逐层分解细化，全网联动、体系抗击，实现指挥“一盘棋”。
（2）测土配方施肥。根据土壤和作物需肥情况和土壤检测数据定制小麦专用底肥。土壤肥力较高的地块建议用含量16-20-6的小麦专用配方肥40kg；土壤肥力一般的地块建议用含量20-22-8的小麦专用配方肥40kg。肥料随整地旋耕时施入土壤中[2]。
图7 一体化指挥控制信息流示意
Fig.7 Integrated Command and Control Information Flow
4 结 论
为能有效应对未来体系作战，武器装备体系作战能力的提升得到了武器研制和使用方的高度重视。本文开展了基于实装试验的体系作战指挥控制技术研究，提出了天、空、地多域体系作战指挥控制系统构建方法，解决了指挥控制系统“怎么建、怎么用”的关键问题。利用本方法建设的某装备体系作战指挥控制系统通过了装备体系演示验证试验的考核，结果表明该方法合理可行，可为装备体系作战指挥控制系统建设提供支撑。本方法可为包含常规导弹武器系统在内的各军兵种体系作战，甚至全军一体化联合作战指挥控制系统的构建提供参考。
如果细细比对的话，绝大部分高考语文题都可以在语文课本中找到依据。教师们在教学到与高考题相似性极高的课文时，应把高考题布置给学生练习，切实地让学生体会到原来语文课的学习是这样用到高考的。这样现身教育让学生恍然大悟之后，再让学生们记笔记、整理笔记以及背笔记，他们就积极多了。基于以上，教师们要好好吃透教材和近五年的高考题，并带领学生把教材内容不折不扣地掌握下来，这样语文基础知识的底子就会厚实很多。这些在高三再来重视有点晚了，所以一定要从高一开始紧紧抓住教材。
参 考 文 献
[1] 冷画屏， 张莉莉. 美军两栖编队指挥与控制体系及其指挥控制能力分析[J]. 火力与指挥控制， 2017， 42(1): 1-4.Leng Huaping， Zhang Lili. American amphibious formation’s C2 system and capability analysis[J]. Fire Control and Command Control， 2017， 42(1):1-4.
[2] 左修伟， 等. 基于信息系统炮兵作战要素集成训练[J]. 四川兵工学报，2013， 34(3): 146-148.Zuo Xiuwei， et al. Integrated training of artillery combat elements based on information system[J]. Journal of Sichuan Ordnance， 2013， 34(3):146-148.
[3] 张京男， 单文杰. 美国空天指挥控制一体化作战研究[J]. 航天系统与技术， 2015， 2: 16-19.Zhang Jingnan， Shan Wenjie. Study on American integrated operation of air-and-space command and control [J]. Space System and Technology，2015， 2: 16-19.
[4] 陈萱， 李媛. 美军一体化联合作战体系构建方法简析[J]. 中国航天，2016(12): 31-35.Chen Xuan， Li Yuan. Analysis on construction method of US-military joint operation system[J]. Aerospace China， 2016(12): 31-35.
[5] 朱延雷， 罗小明， 何榕. 基于信息系统的航天指挥控制机制构建[J]. 装备学院学报， 2015， 26(6): 89-93.Zhu Yanlei， Luo Xiaoming， He Rong. Construction of space command and control mechanism based on information system[J]. Journal of Equipment Academy， 2015， 26(6): 89-93.
[6] 龚秀成， 蒋晓原， 陈华. 网络中心战体系中的指挥控制[J]. 火力与指挥控制， 2010， 35(3): 1-8.Gong Xiucheng， Jiang Xiaoyuan， Chen Hua. Command and control in the network-centric warfare[J]. Fire Control and Command Control， 2010，35(3): 1-8.
[7] 罗小明， 朱延雷， 何榕. 天基信息支援指挥控制体系运行机制及复杂网络建模[J]. 指挥控制与仿真， 2016， 38(5): 1-7.Luo Xiaoming， Zhu Yanlei， He Rong. Command and control system’s operating mechanism of space-based information support and complex network model[J]. Command Control and Simulation， 2016， 38(5): 1-7.
[8] 张凤霞， 张耀中， 吕迎迎. 空天地协同作战混合分层指挥控制体系结构研究[J]. 装备学院学报， 2013， 24(5): 74-77.Zhang Fengxia， Zhang Yaozhong， Lv Yingying. Research on hybrid layered architecture of command and control system for space-air-ground collaboration[J]. Journal of Academy of Equipment， 2013， 24(5): 74-77.
[9] 袁宏伟. 基于信息系统的体系作战能力模型分析[J]. 四川兵工学报，2014， 35(9): 130-133.Yuan Hongwei. Emergence characteristic model of operational capability based on information system[J]. Journal of Sichuan Ordnance， 2014， 35(9):130-133.
[10] 程彬， 冀翔林. 基于 C4ISR体系结构的防空导弹指挥系统设计[J]. 火力与指挥控制， 2010， 35(12): 167-170.Cheng Bin， Ji Xianglin. The design of field aerial defence missile command and control system based on C4ISR[J]. Fire Control and Command Control， 2010， 35(12): 167-170.
[11] 孙建彬. 基于作战环的反导装备体系形式化建模与力评估方法[D]. 长沙: 国防科学技术大学， 2014.Sun Jianbin. Methods of system of anti-missile weapon systems formalization modeling and capability evaluation based on operation loop[D]. Changsha: National University of Defense Technology， 2014.
[12] 王刚， 等. 网络化作战指挥控制系统软件体系结构研究[J]. 现代防御技术， 2013， 41(2): 12-18.Wang Gang， et al. NCW C2 system software architecture[J]. Modern Defence Technology， 2013， 41(2): 12-18.
[13] 何保卫. 基于复杂网络的指挥控制系统抗毁性研究[D]. 西安: 西安电子科技大学， 2014.He Baowei. Complex networks based research on invulnerability of command and control system[D]. Xi’an: Xidian University， 2014.
[14] 王春阳， 陈浩光. 天基侦察监视系统发展现状与军事应用分析[J]. 四川兵工学报， 2011， 31(11): 140-143.Wang Chunyang， Chen Haoguang. Analysis on current situation and military application of space-based reconnaissance and surveillance system[J]. Journal of Sichuan Ordnance， 2011， 31(11): 140-143.
[15] 刘洋， 胡晓峰. 基于仿真数据的作战体系结构层次分析[J]. 军事运筹与系统工程， 2014， 28(1): 64-69.Liu Yang， Hu Xiaofeng. Analysis on structure hierarchy of combat system based on simulation data[J]. Military Operations Research and Systems Engineering， 2014， 28(1): 64-69.
Construction Method of C2 System for Systems Combat Based on Space-air-ground Multi-domain Information
Lu Hong-ze， Zhao Chang-jian， Li Ji-fu， Zhao Xiao-ning， Gong Min
(China Academy of Launch Vehicle Technology， Beijing， 100076)
Abstract: The systems combat based on space-air-ground multi-domain information shows the trend from mechanized war to information war. After analying the requirements， an construction method of command and control(C2) system is proposed. The integration communication network framework， the command structure， system functions， software architecture and information flow of the C2 system are designed. Then the C2 system is realized and plays an important part for the success of the real equipment test.The method will be helpful not only for the systems combat but also for any kind of joint operations.
Key words: systems combat; command and control (C2)system; space-air-ground information network; command structure;information flow
中图分类号： TP391
文献标识码： A
文章编号： 1004-7182(2019)01-0001-05 DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20190101
收稿日期： 2018-02-06；
修回日期： 2018-12-14
基金项目： 航天科技集团创新研发项目，天科研[2016]1320号
作 者 简 介
陆宏泽（1984-），女，博士，高级工程师，主要研究方向为体系作战指挥控制技术。
赵长见（1976-），男，博士，研究员，主要研究方向为飞行器总体设计。
李吉甫（1964-），男，研究员，主要研究方向为体系设计等。
赵晓宁（1982-），男，高级工程师，主要研究方向为体系设计与评估。
龚 旻（1982-），男，研究员，主要研究方向为体系作战等。
标签：体系作战论文; 指挥控制系统论文; 天空地信息网论文; 指挥结构论文; 信息流论文; 中国运载火箭技术研究院论文;