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）

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：

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；

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；

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。

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

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。

2.2 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

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：

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；

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；

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

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。

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。

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：

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。

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”。

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。