面向作战任务系统集成方法

徐 勇，刘 鹏

(海装电子部，北京100071)

0 引 言

信息化条件下敌对双方对抗，已不再是兵种与兵种相对抗的离散形式，而是基于信息系统的体系作战能力之间的对抗，作战力量的联合性和整体化特征越来越明显。海战场信息系统涉及指挥控制、情报侦察、预警探测、通信导航、电子对抗、综合保障等多个信息功能领域，运行于海战场广袤的作战空间，面向多样化的军事需求，其系统集成是复杂动态集成。系统集成技术综合运用信息技术、决策技术和系统工程技术，按信息化战争的要求，将分散装备要素、功能模块有机融合，构建具备互连互通互操作能力的一体化大系统，通过结构性融合产生整体大于部分之和的系统增值效应，形成整体作战优势。

1 国外海军信息系统集成发展

军事信息系统是信息化战争全面获取信息优势、有效实施作战指挥和作战行动、夺取作战胜利的重要物质基础和根本保障。从其军事信息系统的发展脉络看，美军军事信息系统发展经历了以“消除冲突”、“协作”、“集成”等为特征的发展阶段(如图1所示)，目前正处于以网络中心企业服务(Net-Centric Enterprise Services，NCES)为基础构建网络赋能指挥能力系统(Net-Enabled Command Capability，NECC)，进而实现部队、盟军、机构、企业等联合行动为目标的综合一体化发展时期。

随着信息化技术的迅速发展，军事信息系统由早期的C2 系统，经过C3I、C4I、C4ISR 到比较完善的C4KISR［1－2］。1996年2月，美军参谋长联席会议前副主席比尔·欧文斯上将在《美国的信息优势》中首次提出“系统集成”的概念，这种将各类信息系统整合为一体化的有机整体，从而实现大于单系统效能简单相加的整体效能的综合集成方法，越来越受到各国军事科研机构的重视，成为军事信息系统研究的热点。从某种意义上讲，信息化的本身就是集成化。

图1 美军军事信息系统发展历程Fig.1 American military information systems development process

2012年6月以“Operationalizing Agility”为主题的第17 届国际指挥与控制研究与技术年会(ICCRTS)在美国弗吉尼亚州的费尔法克斯召开，其中，来自The MITRE Corporation 的Harvey Reed 等人提出了敏捷与自适应IT 生态系统(AAE)概念，美海军空间与海战系统太平洋中心(Space and Naval Warfare Systems Center Pacific)提出适用于体系作战的海军敏捷行动体系的思想(见图2)。

图2 美海军敏捷行动体系Fig.2 Navy agile action system

2 海战场信息系统集成模式要求

传统的军事信息系统集成模式针对某种作战样式或特定的作战对象，这种基于目标的系统集成局限性很大，系统准备和建设周期长。信息化作战、体系对抗和基于能力的作战概念，对海战场综合电子信息系统集成模式提出了新的要求，这就是系统集成机制和方法必须能够根据作战任务快速构建信息系统，具备动态柔性重构能力，海战场综合电子信息系统具备敏捷性。海战场综合电子信息系统的敏捷性是应急性、适应性、鲁棒性、创新性和多样性等不同能力特性在指挥控制过程中所表现出的聚合属性:

1)具备应急性，满足实时性要求的能力特性。

2)具备适应性，可适应作战环境的动态变化。

3)具备鲁棒性，支持复杂作战环境下抗干扰和抗毁。

4)具备发展性，能够适应新技术和作战理论的发展。

5)具备多样性，面向多样化军事任务需求。

3 面向任务系统集成

构建具备敏捷性综合电子信息系统的有效方法是基于共性基础设施面向任务系统集成，其内涵是指根据作战需求，在短时间内利用已有的可重构软件构件和硬件组件，综合集成，形成所需的新军事应用系统［3］。

开放式体系结构和柔性重构设计思路是敏捷系统集成的有效方法，基于共性基础设施面向作战任务的系统集成的概念示意如图3所示。由通信网络、计算存储设施、安全保密设施、时空统一、信息服务设施等构成共性基础设施，并实现一体化集成，为上层应用和集成提供共性支撑。各类传感器、信息对抗资源、作战平台等战场物理资源，情报信息、气象信息、环境信息、武器装备性能和特征信息等各类战场信息资源接入到由一体化共性基础设施提供的栅格服务网络上。应用领域的各种集成要素实现即插即用，基于一体化共性基础设施实现互联互通互操作，并可按需安权限获取信息资源使用战场物理资源。应用集成要素基于任务流组织信息流、控制流和功能协同匹配，支持多样化军事任务。

图3 基于共性基础设施面向作战任务的系统集成示意图Fig.3 Integrated schematic common infrastructure based system for combat missions

基于共性基础设施，统一的技术标准和实用的集成工具，使各种指挥信息系统、传感器系统、武器系统可以根据作战任务的要求进行灵活的重组，在最短的时间内形成最佳的系统结构，满足多样化军事任务的综合信息保障要求。海战场面向任务集成分层模型如图4所示。

1)物理资源层

由分布于岸海空潜天的侦察探测设备、电子对抗设备、作战平台、火力打击武器等信息化装备实体构成。

2)共性基础设施

共用设施包括通信、计算、安全、时统等设施。数据组织与存储层是基础数据环境，支持系统数据资源的存储、共享和管理。基础服务是海战场共性基础设施的软件，由核心服务和应用支撑服务构成。

3)服务资源聚合层

服务资源聚合层属于连接作战应用层和基础服务层的中间层，起到承上启下的作用，服务资源聚合层获取作战应用层中的作战任务信息，提取作战任务的逻辑关系、时间约束和能力需求，提供任务分解及流程建模、服务链生成等动态过程、应用集成功能，根据任务需要，基于一定的目标因素，对作战系统服务进行优化选择，统一调度并使用物理分布的各类信息资源，形成以作战任务为中心的作战系统。

4)作战应用层

实现面向用户的作战信息系统综合功能到核心服务层各类提供功能的逻辑映射，在基础服务层的服务体系支持下，基于海军作战平台及其兵力构成，灵活聚合基础服务层提供的服务和完成具体作战任务的专用服务，构建协同完成海军作战应用任务的作战信息系统。

图4 海战场面向任务集成分层模型Fig.4 Sea battle task-oriented integrated hierarchical model

3.1 面向任务系统动态集成框架

按照未来作战需求，军事信息系统顶层设计需充分考虑动态、柔性地重组的要求，提高系统敏捷性，支持面向任务的现场重定义。

构建基于集栅格化通信网络、分布式计算环境、数据按需共享、安全保密等基础功能于一体的海战场基础设施，根据多样化作战任务、动态的部队编成和指挥关系，面向任务动态组织信息关系和节点互联关系，将各种指挥信息系统和机动的信息化武器和传感器平台，进行快速重组和部署，承担各种样式的联合作战任务。面向任务系统集成框架结构如图5所示。

3.2 物理集成

建立栅格化通信网，支持任务节点间网状互联，面向任务按需建立互联关系，实现复杂电磁环境下可靠信息传输。

建立丰富的波形库，支持根据作战环境无线环境特点，及综合权衡考虑传输带宽、时延、抗干扰性等传输要求，选择与作战任务匹配的互联波形。基于波形适配器等，支持异构波形间的适配转换，实现异构网络链路层集成;建立适应移动节点不断变化的组网机制，可自适应建立网络拓扑、路由等，并基于子网互联网关等适配网络协议实现异构子网集成;建立信息传输服务，将底层支撑的各类信息传输服务综合、发布，支持用户和应用系统发现并按作战流程需要使用信息传输服务。

图5 面向任务集成框架Fig.5 Task-oriented integration framework

3.3 信息集成

建立按需信息共享池，支持面向任务组织信息共享。将分布在海战场网络中异构数据资源进行集成，为用户提供统一的访问接口，建立信息资源的透明访问机制，及解决数据的物理异构;基于统一的模型提高数据描述理解的一致，及语义一致的水平;建立科学合理的数据共享机制，实现信息使用者能够按需、及时的发现数据，并按照权限和数据共享需求共享和使用数据。

3.4 功能集成

根据作战使用需求和使命任务，从信息获取、情报综合处理、作战指挥、武器打击、作战综合保障的关联关系和要素匹配关系出发，基于作战任务/信息流程的集成框架，建立灵活的业务工作流控制机制，制定海军各级各类信息系统服务软件编配规则，面向业务流程集成各个功能组件构成系统，适应不同作战任务和作战对象需求，支持系统的快速部署。

4 结 语

在信息化作战背景下，信息系统集成为提高体系对抗能力发挥重要作用。本文基于海战场共性基础设施，提出基于共性基础设施面向任务系统集成方法。海战场面向任务的系统集成方法，根据具体的作战任务，能够快速组织已有的可重构软件和硬件资源，综合集成面向特定作战任务的系统。

［1］C4ISR Architecture Working Group(AWG)［Z］．C4ISR Architecture Framework Version 2.0．Washington:DoD，1997．

［2］DoD Architecture Framework Working Group．DoD Architecture Framework［M］．Version 1.5．Washington D．C．:DoD Architecture Framework Working Group，April 23，2007．

［3］李建军，等．面向作战任务的作战系统动态集成需求分析［C］．长沙:C3I 系统年会，2005．

［4］JEFFREY O G．System Integration［M］．London，New York:CRC Press，1994．

［5］童志鹏．综合电子信息系统——信息化战争的中流砥柱［M］．第2 版．北京:国防工业出版社，2008．