基于GIG的预警雷达网体系结构研究❋

2014-11-28吴周喜

舰船电子工程 2014年8期

吴周喜彭海

（95022部队汕头 515800）

1 引言

信息化战争突破了陆、海、空、电四维空间，开辟了一个全新的战场—第五维战场，即电磁战场。它不仅改变了战争形态和作战样式，而且改变了“战场”这个词的概念，使雷达网预警系统成为立体防空中的“第五维屏障”。电磁领域的角逐、信息控制权的较量，牵引雷达兵从机械化战争的后台走向信息化战争的前台。预警雷达网情报系统是国家防空体系的重要组成部分。随着现代科学技术的飞速发展，空袭兵器的突防能力和破坏威力空前增强，国家防空的战略意义日益突显，近年来发生的一系列高科技局部战争都充分表明，预警雷达网情报系统在现代防空作战中具有极其重要的地位和作用。及时、准确、连续、有效的雷达网情报信息，是取得防空作战胜利的极其重要因素之一［1］。

本文首先对全球信息栅格理论进行了阐述，在此基础上，对GIG预警雷达网体系结构的需求进行了分析，最后，构建了基于GIG的一体化预警雷达网体系结构模型。该体系结构模型的构建对于提高指挥所在复杂电磁环境下的快速反应能力和整体作战指挥能力具有一定的指导意义。

2 全球信息栅格概述

美国国防部提出了建设全球信息栅格（Global Information Grid，GIG）的设想。其目的是将美军分布在全球的计算机网、传感器网和作战平台网组成一个大系统，实现全球范围内时域和空域的一致以及各分系统的协同，保证在未来战场上将正确的信息、以正确的时间、正确的格式、传送到正确的指战员。

2.1 全球信息栅格的定义

全球信息栅格是指全球互连的、端对端的能根据战斗人员、决策人员和支援人员的要求来收集、处理、存储、分发和管理信息的信息能力以及相关过程和人员的集合［2］。

2.2 全球信息栅格的构成

GIG系统由基础、通信、计算、全球应用和使用人员五层构成。其中基础层包括体系结构、频谱分配、政策制定、条令规范、体系标准、工程技术管理；通信设施层包括光纤通信、卫星通信、国防信息系统网、无线电台网、移动用户业务和远程接入节点点等；计算设施层包括Web服务、中心文件库的软件开发、电子邮件和百万级中心的认证服务等；全球应用层包括全球指挥控制系统、全球战斗支持系统、日常事务处理应用程序和医疗保障系统等；使用人员层包括陆、海、空军以及其他战场人员。

2.3 全球信息栅格的特征

GIG主要包括七种基本功能，即处理、存储、传输、人和GIG交互、网络管理、信息分发管理和信息保障。这些功能被归纳为四大类：计算、通信、表述和网络运行。由于GIG是一个全球性互联的、端到端、可互操作的大系统，因此，构成GIG所有的系统应能在系统间实现“即插即用”功能［3］。

GIG的特点主要体现在：它是一个安全网格，能向所有相关用户提供端到端的无缝隙连接；能满足国防部和情报部门的作战需求，从和平时期的商业支持到各种级别冲突的支持；能与武器系统融合；能够支持战略、战役、战术以及总部、营地、哨所直至单兵的信息需求；战术上和功能上更接近真实；信息和带宽方面满足作战要求；能够防范所有威胁。

3 GIG预警雷达网体系结构需求分析

基于GIG构建的雷达网预警系统是一个一体化的军事系统，由情报收集分系统、情报融合分发系统和指挥控制分系统组成，并统一进行组织管理，以实现预警中情报信息的综合报知、高度共享。

3.1 预警雷达网体系结构的构建是打赢信息化战争的必要条件

雷达网预警体系的构建作为信息化战争中获取信息的主要途径，是打赢信息化战争的必要条件。随着雷达兵地位和作用日益突出以及信息化武器装备的快速发展，现代战争对雷达网预警体系的建设提出了更高的要求。一是现代信息化战争要求雷达网预警体系必须提高“四抗”能力。特别是加强复杂电磁环境影响下对隐身飞机、巡航导弹及各种低空、超低空飞行武器的探测能力，以提高雷达预警体系的生存能力，更好地发挥作战效能。二是要提高雷达网预警体系对抗能力。目前，雷达网预警系统均有自成体系、各自为政的特点，致使现有探测资源不能充分发挥其应有的威力和效能，造成探测资源的巨大浪费。为了满足信息化战争的情报需求，迫切要求雷达网预警体系实施整体探测、整体对抗、整体保障，以便发挥现有装备的整体效能。

3.2 雷达组网技术为提高体系“四抗”能力提供有力支撑

雷达组网是利用网格技术把分布在各地的各种预警力量有效连接起来，并通过数据融合技术、指挥控制平台等技、战术手段的综合应用，实现各预警探测力量的互连互通，实现情报资源的全面共享。通过应用雷达组网技术，对局部区域多部常规程式雷达进行科学合理的部署，集成多部雷达优势，并接入空基雷达、无源雷达、超视距雷达、气球载雷达、特种探测雷达和其他技侦单位的情报，以扩大预警的有效空间覆盖范围，有效提高“四抗”能力，使雷达网覆盖区域更加严密，在复杂电磁战场环境影响下，提高了雷达网探测体系的整体作战性能。

3.3 综合集成思想为提高体系对抗能力提供最佳途径

综合集成思想是指将构成大系统的各部件、子系统、分系统，采用系统工程的科学方法进行综合集成，以组成满足一定功能的大系统。一体化联合雷达网预警体系建设过程必须将综合集成思想贯穿始终，以有效地提高雷达网预警体系的整体对抗能力。具体地讲，一是探测资源的综合集成。将各种雷达探测装备、指挥控制、通信、计算机等各类设施连接起来，形成一个互连互通的整体，实现空情态势的共享。二是情报资源的综合集成。指对区域内的多源情报信息，按其用途和性能进行分类，并进行数据融合处理，以形成统一的空海态势情报，实现情报资源的有效管理，极大地提高雷达网预警体系的情报质量。

4 GIG预警雷达网体系结构模型

基于GIG的一体化预警雷达网体系结构是将各军兵种分散配置的预警卫星、预警飞机、海空军预警雷达、电子对抗部队等先进的情报资源信息获取设备进行综合集成，并统一组织管理，以实现预警中情报信息的综合报知、高度共享，最终提高预警中来袭目标的预警能力以及对一体化联合作战的情报信息支援能力。GIG技术以其特有的特点，在一体化联合空情预警体系的构建中有着无可比拟的优势［4］。

4.1 功能设想

1）良好的互连、互通、互操作能力

基于GIG技术的一体化预警雷达网体系结构，应能依靠GIG技术实现系统内所有情报节点、情报中心节点、情报用户节点之间的互连、互通、互操作，大大提高空情信息获取、处理、分发和使用的自动化，克服原来预警探测系统“烟囱式”布局的局限性。

2）情报资源与端用户能够实现随遇入网、即插即用

依托GIG情报信息网，利用IP网络技术，使现有多种雷达情报源和其他情报信息能够有效接入、就近入网，预警机、机动雷达、机动指挥所等新型装备能够随遇入网，实现情报信息的全方位收集；同时，系统应具备信息“即插即用”的能力，从而使各种情报源、情报使用单位能不受地域、天候和时间的限制，实现信息资源的无缝隙链接［5］。

3）空情情报信息的网络共享，按需分发

信息作战条件下，空情用户非常复杂，对情报的具体要求也各不相同，新型系统建立后能实现各种情报信息的网络共享，使新老情报保障系统以及情报用户系统具有申请注册、定制需求、接受服务等能力，解决多用户快速接入、不同用户不同保障要求问题，从而能够把恰当的情报送给恰当的情报需求用户，提高情报保障的有效性。

4）较强的情报信息安全保密能力

系统应采用深层防护、多层设置，在网络、链路、计算机环境和基础设施等每一个环节，都具有高度的防护能力，以保障信息传输、处理和使用的安全、可靠和保密［8］。

4.2 结构框图

基于GIG构建的雷达网空情预警系统是一个一体化的军事系统，由情报收集分系统、情报融合分发系统和指挥控制分系统组成，其流程如图1所示。

1）情报收集分系统是一体化预警雷达网体系结构的初级环节，主要由各种预警探测力量组成。包括海空军常规雷达、气球载雷达、预警飞机、特种探测设备、目力观察哨、电子对抗及技术侦察部队等。情报收集分系统主要负责情报的收集、上报，并将情报传入服务器。依托GIG网，每个预警单元能够按照互联互通、信息共享的要求，实现多路由器的数据传输，相邻预警单元及友邻部队之间有完善的有线、无线传输网，实现预警域、全时域目标的综合获取能力。

图1 基于GIG预警雷达网组织体系结构

2）情报融合分发系统是一体化预警雷达网体系结构的中级环节，主要由空情预警中心、雷达兵旅（团）情报中心、雷达兵营情报中心和预警机情报融合单元组成，是利用配发的情报处理系统，对情报搜集分系统所获取的原始空情数据在一定规则下进行分析、综合、处理，实现情报的相互补充、相互印证，去掉冗余和错误数据信息，将有用的、正确的数据信息分类融合处理，上报到指挥控制系统，并将情报传入情报分发服务器［9］。

3）指挥控制分系统是一体化预警雷达网体系结构的高级环节，由以计算机为核心的信息技术设备和指挥人员组成。指挥人员依据战场完整空情态势，参照雷达网辅助决策系统提供的辅助决策分析，判明敌作战意图，根据上级指示，对各预警探测力量进行组织和协调，为情报用户分发相关情报。它能够统一协调各预警力量单元，并对情报融合分系统提供的情报进一步综合处理和实时显示，使决策者和指挥控制人员实现对战场态势全方位立体化的透视。

4.3 实现方案

1）采用民用技术与军方自主研发技术相结合的手段，加快体系结构建设

网格技术作为近几年迅速发展起来的一门信息技术，在民用领域已经积累了较丰富的经验，基于GIG技术构建一体化预警雷达网体系结构，应充分利用现有成熟的民用技术和国外先进技术，以加快系统的建设速度。但这种利用不是不加分析论证地全盘照搬，而要灵活应用，要充分考虑到民用产品可能给未来系统带来较低的战场适应性和巨大危险，同时在至关重要的技术问题上，要从现有系统的实际出发，自我设计、自我研发，以保证军用GIG技术的安全可靠及作战效能。

2）通过统一标准规范集成实施建设，消除信息孤岛

一体化预警雷达网体系结构建设应制定一个统一科学的总体框架，根据全军信息系统统一标准，按照“自上而下整体设计，由下而上逐级集成”的思路，通过规范统一各种硬件接口、软件系统的技术标准，达到软件相同、硬件一致、功能衔接，实现各军兵种预警力量单元相互链接、系统互联互通、信息资源共享，彻底消除滋生“烟囱式”系统的土壤。

3）加强实验验证阶段，确保体系结构安全

GIG技术可极大提高预警探测系统的整体作战能力，但这种高度集成的“全军一网”的方式也带来了重大的安全隐患：如各组成部分的高度相关性带来的安全问题［6～7］；大量的敏感电子设备带来的安全问题；信息和信息攻击技术的易获得性带来的安全问题；高度开放性和互联性带来的安全问题；系统的复杂性带来的安全问题等。一旦系统被有组织、大规模地成功入侵或破坏，轻则将致局部作战能力下降，重则将使整个预警系统的战斗力急剧下降直至瘫痪。因此，在一体化预警雷达网体系组织结构建设过程中，安全论证是各级建设的核心工作，应贯穿于框架的各个层次，以确保一体化预警雷达网组织体系结构的使用安全。

4）贯彻人才同步培养机制，为体系作战使用奠定基础

打赢信息化战争，既需要高技术武器装备，更需要高素质的新型军事人才。基于GIG的一体化预警雷达网体系是一个全新的、信息化程度较高的系统工程，其建设和使用都需要大量的高素质人才。因此，加强一体化预警雷达网组织体系结构建设的同时，应充分发挥院校和训练机构的作用，培养和造就一大批适应一体化预警雷达网组织体系作战使用需求的指挥员、参谋人员、技术专家，保持信息化人才与武器装备系统的协调发展，为一体化预警雷达网组织体系作战使用奠定坚实的基础。