今日荐文的作者为中国人民解放军66132部队李昌玺,中部战区联合参谋部情报局于军,空军预警学院二系徐颖,东部战区空军参谋部情报处陈骋。本篇节选自论文《联合作战条件下战场态势感知体系构建问题研究》,发表于《中国电子科学研究院学报》第13卷第6期。

摘 要战场态势感知体系构建是信息化条件下联合作战的重要组成部分,是打赢信息化战争的关键。通过分析当前战场态势感知体系研究的现状,定义了战场态势感知和战场态势感知体系的相关概念和模型,从技术层面和体系建设层面分析了构建战场态势感知体系的难点,提出了战场态势感知体系三级结构构想,并重点从陆上战场态势感知系统、海上战场态势感知系统、空中战场态势感知系统以及太空战场态势感知系统四个方面阐述了战场态势感知体系构建的问题。

关键词: 联合作战,战场态势,感知体系

1 引言

近年来,随着信息化变革的不断深入,战争的样式已由过去单兵种作战向多军兵种联合、各作战单元统一协调的一体化联合作战样式转变,而联合作战所具有的作战空间多维、作战力量多元、作战指挥统一以及作战行动整体等特点,决定了战场指挥员必须具有实时掌握战场态势的能力,但战场态势的获取,又严重依赖各种各样的战场感知系统。

目前,美俄等主要军事强国都投入了大量的人力物力,积极开展战场态势感知系统研究,不断升级现有战场态势感知体系,以达到优化联合作战样式,提高联合作战效率的目的。我军近年来随着军事改革的不断深入,也在积极开展战场态势感知体系的研究,但总体来看,我军还处在探索阶段,研究领域主要集中在局部战场态势感知体系上,比如战场电磁态势感知技术、太空态势感知以及海上联合作战战场态势估计等,对整个战场态势感知体系构建的研究相对较少,基于此,本文以联合作战条件下的战场环境为背景,对战场态势感知体系构建的相关问题进行了研究。

2 战场态势感知体系相关概念及模型

尽管各军事强国越来越重视战场态势感知体系的研究,但对战场态势感知体系的概念还没有形成完全统一的认识。随着信息技术的发展,特别是信息融合、地理信息系统、虚拟实现以及可视化等技术的发展,战场态势感知的内涵及其展现方式得到了极大扩展。本文综合各学者的研究成果,给出战场态势感知的概念如下:

定义1战场态势感知就是利用遍布陆、海、空、天各领域的传感器网络,对一定时间和空间环境内的战场态势要素进行感知,采用一定的融合手段对获取的繁杂信息进行融合理解,形成这些战场要素实时的战场状态,进而通过可视化等技术,将这些实时战场状态转换成人眼可观测的形式进行展示,并形成对这些战场态势要素下一时刻战场状态预测的过程。

该定义将战场态势感知分为四个层次:感知(Perception)、融合(Fusion)、展现(Visualization)和预测(Projection),简称PFPV模型,如图1所示。

图1 战场态势感知PFPV模型

  • 第一层:感知。感知是指获取战场环境中的战场态势要素,包括相关要素的属性、状态以及下一步的动向等。

  • 第二层:融合。理解是指将第一层收集到的各种信息通过一定的融合手段进行有效融合,形成对各个战场态势要素的实时态势。

  • 第三层:展现。显示是指通过可视化等技术,将第二层形成的实时态势和第三层形成的预测态势转换成人眼可观测的形式。

  • 第四层:预测。预测是指通过对第二层形成的当前态势的理解,预测下一时刻战场态势变化的趋势。

当前,随着信息化变革的不断深入,作战样式已由过去的单一兵种作战向陆、海、空、天、电、网六维一体联合作战转变。作战样式的改变,要求指挥员不仅仅只关注单一兵种或某一局部的战场态势,而是要关注整个全局战场的战场态势,这就需要战场态势感知体系作支撑。目前,从体系的角度对整个战场态势感知进行研究的文献少之又少,对战场态势感知体系的概念也没有明确的定义,本文从体系的角度出发,给出了战场态势感知体系的概念,以供各研究者参考。

定义2:战场态势感知体系是指在一定时间和空间环境内,将战场所有战场感知要素、战场感知单元以及战场感知系统所得到的信息按照一定组织结构进行融合理解,并利用可视化等信息技术手段,将战场整体态势转化为人眼可观测的形式展现出来的整体系统。模型如图2所示。

图2 战场态势感知体系组成模型

从上面定义可以看出,战场态势感知体系是一个基于网络化的知识共享平台,它将陆上、海上、空中、太空的战场信息融合为一个可视化的单一实体,为指挥员指制部队、实兵部署和辅助决策提供直观可视的信息支撑。

3 战场态势感知体系构建的难点

战场态势感知体系是一个以信息化为基础,基于网络化的知识共享平台,囊括了陆、海、空、天所有的战场信息,但如何将这些通过不同手段获得的信息在同一时刻展示在同一态势图上,是目前战场态势感知体系构建的难点,具体来看,主要包括技术层面的问题和体系建设层面的问题。

1)技术层面的问题

目前,从技术层面看,战场态势感知体系的构建主要存在以下四个难点:信息融合处理、信息挖掘、信息存储与信息分发、信息显示。

①信息融合处理。信息融合处理是构建战场态势感知体系的基础。现代战场形式瞬息万变、感知对象成倍增加、感知手段丰富多样、感知方式多种多样,使得信息融合处理在融合结构、不确定性信息处理、多模态融合处理、高冲突信息处理、强相关信息处理以及网络化信息处理等方面面临较大挑战,一旦融合机制设计不周全,容易造成同一个目标在态势图上出现“重批”的现象,影响指挥员判断决策的准确性。同时,由于各感知手段对同一个目标所形成的信息格式不统一,容易降低信息融合的时效性,甚至无法融合。

②信息挖掘。信息挖掘是信息融合处理的数据保障。随着现代战场形态向陆、海、空、天、电、网多维一体的联合作战转变,战场态势感知体系日益复杂,战场数据成倍增加,如何从日益复杂的态势体系和海量冗杂的战场数据中高效地挖掘出对战场有用的数据,是目前构建战场态势感知体系需要解决的难题。

③通信技术。未来战场态势感知将呈现出数据海量冗杂、系统错综复杂以及用户需求增大等特点,给信息通信带来了很大的挑战,比如局部空间(比如远海)的通信问题、有限空间(比如密集网络)通信拥塞的问题;同时,未来战场形势瞬息万变,由于战斗损伤可能导致的信息中断等因素,加之通信网络抗毁伤以及安全传输能力不足,容易造成通信的不稳定性,。因此,如何构建稳健的战场态势通信体系,并保证在作战期间一旦发生战斗损伤,指挥员能够及时准确获取所需战场态势信息并进行决策,是目前构建战场态势感知体系亟需解决的问题。

④信息表达。战场态势感知体系是一种多维度和多要素相结合的体系,根据战场任务的不同,战场态势感知的维度和要素也会发生变化。目前,单维度(或低维度)和单要素(或少要素)信息量的统一表达技术基于日趋成熟,但多维度和多要素信息量的统一表达还存在困难。随着信息技术与传感技术的不断发展,未来战场环境越来越复杂,传感器的种类会越来越多,从战场态势感知体系构建的发展趋势来看,未来战场态势感知中的信息表达应具备多维度与多要素信息量的统一表达能力,因此,如何利用科技手段,比如VR(Virtual Reality 虚拟现实)、AR(Augmented Reality 增强现实)等技术,解决战场态势感知中多维度和多要素信息量统一表达的问题,是目前构建战场态势感知体系面临的又一重要难点。

⑤智能感知。智能感知技术是人工智能领域的一个热点,也是未来感知技术发展的方向之一。在军事领域,智能感知技术必将取代传统的感知技术,成为未来战场态势感知体系构建的主要手段,但同时,智能感知技术是集计算机技术、网络技术、通信技术、感测技术以及控制技术于一体的技术,加之智能感知技术在军事领域的特殊应用,目前面临着复杂的技术难题,比如复杂和不确定环境下的智能感知问题、突发情况下的智能感知问题以及智能感知下的目标匹配问题等,如何解决这些问题,是构建智能化战场态势感知体系需要面对的难点。

2)体系建设层面的问题

目前,从体系建设层面看,战场态势感知体系的构建主要存在以下三个难点:信息获取能力、基础数据保障能力、信息管理能力。

①信息获取能力。现代战场环境的扩展,导致战场空间不断扩大,为了获取整个战场空间最全面、最完整的战场信息,以及保证对整个战场作战领域“无死角”监控,需要构建分布于各个战场空间的各类传感器网络,因此,如何构建同一战场空间的传感器网络、如何将这些传感器网络组网,形成一个统一的、全作战领域共享的传感器网络、如何保障在某一个传感器或传感器网络遭到打击破坏时,不影响整个传感器网络的生存能力,是检验战场态势感知体系中信息获取能力的关键。

②基础数据保障能力。基础数据库建设,是部队信息化建设的关键,也是部队信息化建设的具体表现,从狭义角度理解,未来的战争就是数据的战争。为了保证各作战指挥系统之间实现数据重用和数据共享,必须建立统一的数据格式标准,对来源于不同战场领域的不同格式的数据,要根据统一的数据格式标准,将其转换为通用的数据格式,并存储于基础数据库中,同时,基础数据库必须具备自我修正能力,对有歧义甚至错误的数据能够通过综合各种数据源提供的不同数据进行自我修正和完善。因此,如何构建高效统一的基础数据保障系统,是构建战场态势感知体系必须解决的问题。

③信息管理能力。战场态势感知体系是由陆、海、空、天等不同领域的战场态势感知系统通过网络化手段实现的一个知识共享平台,目的是实现对战场信息数据的统一接收、管理、存储、分发、查询、统计、分析以及共享等功能,这就需要构建完整的、统一的一体化指挥控制平台,以提高战场信息的管理能力,但如何构建高效统一的一体化指挥平台,保证不同领域战场态势感知系统的信息接入和输出格式统一,是提高信息管理能力的关键,也是构建战场态势感知体系必须面对的难题。

4 战场态势感知体系构建设想

4.1 战场态势感知体系三级结构构想

构建一个结构完善、指挥高效的战场态势感知体系,不仅需要搜集陆上、海上、空中以及太空等不同领域的战场信息,而且需要将这些信息进行有效融合,还需要建立统一的指挥机构指导陆上、海上、空中以及太空等不同领域的战场态势感知系统搜集信息。图3给出了战场态势感知体系三级结构图。

图3 战场态势感知体系三级结构图

第一级:任务级。由陆上战场态势感知系统、海上战场态势感知系统、空中战场态势感知系统以及太空战场态势感知系统等组成,主要任务是搜集各领域的战场信息,并将其传输至战场态势感知中心。

第二级:融合级。由战场态势感知中心构成,主要担负各领域战场信息的融合任务,同时具有向各领域查情的权利。

第三级:指挥级。由联合作战指挥中心构成,是战场态势感知体系的最高指挥机构,担负全领域战场态势感知系统的指挥任务,同时具有向战场态势感知中心查情权利,必要时可以直接向各领域查情。

4.2战场态势感知体系构建要素

1)陆上战场态势感知系统

陆上战场态势感知系统主要由地基雷达系统、地基光电探测系统、技术侦察以及人力搜集等组成。

①地基雷达系统。根据不同的作战任务需求,通过天波超视距雷达、远程预警相控阵雷达和地基多功能雷达等手段,构建覆盖高空-中空-低空的雷达感知网络,对弹道导弹目标、临近空间目标、高空侦察机、各类作战飞机、低空巡航导弹和超低空飞行器等目标进行感知。

②地基光电探测系统。地基光电探测系统通过各种光学和光电探测器,能够对太空中的目标进行感知,比如敌方卫星、对我方空间武器有威胁的各种空间碎片以及进入轨道的各类飞行器等,并对重要的空间目标特性数据进行归类和分发。地基光电探测系统是空间目标监视的主要手段之一。

③技术侦察。技术侦察主要通过对敌电磁、通信以及网络等信息的截获,并对截获的信息进行加工处理,形成对敌目标的发现、识别、监视、跟踪和定位。技术侦察是获取敌方情报的重要手段之一。

④人力搜集。人力搜集主要是指通过人的活动获得情报的过程,是一种传统的情报搜集方式,也是陆上战场态势感知系统不可或缺的重要组成部分。

2)海上战场态势感知系统

海上战场态势感知系统主要分水上和水下两种感知方式。水上态势感知主要包括各类水面军事舰艇和渔政系统,水下态势感知主要由潜艇侦察组成。

①水面军事舰艇。水面军事舰艇包括各类作战舰艇、侦察船和监视船等,主要通过舰载雷达、舰载飞机、舰载电子设备以及声呐等手段,查明敌方舰艇、潜艇和飞机等敏感目标的位置和运动情况等任务。水面军事舰艇是海上战场态势感知系统的主要组成部分之一。

②渔政系统。通过遍布海面的各类渔船搜集敌海上目标信息,具有隐蔽性和实效性的特点,通过渔政系统与海上各类渔船建立信息共享机制,并将其接入海上战场感知系统,构建军民融合互通体制,必要时可以通过渔政系统查询或请渔政系统协查敌海上相关目标。渔政系统是对海上战场态势感知系统的重要补充。

③潜艇侦察。潜艇具有自给能力强、对敌监视侦察时间长、安全性高、隐蔽性好以及受气象条件影响较小等特点,主要担负侦察敌海岸、基地和防御纵深内的海区等任务,是构建海上战场态势感知系统不可或缺的力量。

3)空中战场态势感知系统

空中战场态势感知系统主要由临近空间浮空器和空中各类型飞机组成,主要包括平流层浮空器和各类军用飞机等。

①平流层浮空器

平流层浮空器主要有平流层飞艇和高空气球,通过建立协同探测网,具备全天候、全天时工作能力,同时,在不影响浮空器空气动力学性能的前提下,若将共形相控阵天线铺设在浮空器的囊体上,利用相控阵天线特有的电控扫描方式,可以对多批目标进行搜索跟踪;将光电探测装备搭载在浮空器上,利用光电探测装备独有的探测性能,能够扩展情报搜集的广度。平流层浮空器是临近空间进行情报搜集的可靠平台和良好载体。

②各类军用飞机

各类军用飞机是空中战场态势感知系统的主要组成部分,包括各类侦察机、预警机以及巡逻机等,对敌敏感区域采用高空侦察、抵近侦察和常态部署侦察等方式,构建高空-中空-低空侦察网络,全方位掌握敌最新动向。

4)太空战场态势感知系统

与陆上战场态势感知系统、海上战场态势感知系统和空中战场态势感知系统相比,太空战场感知系统的监视范围更加广阔,预警时间更长,在战场态势感知方面具备十分明显的优势。太空战场感知系统主要由侦察卫星和轨道飞行器等组成。

①侦察卫星。侦察卫星主要分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星和海洋监控卫星等,通过卫星搭载多种光电设备,利用光电遥感器、成像雷达以及无线电接收机等,对敌目标实施侦察、监视和跟踪,具有侦察面积大、范围广、速度快、效果好以及不受国界和地域条件限制等优点,同时还可以多星组网,对敌敏感区域内的目标进行全天候、全天时不间断探测和跟踪,是太空战场态势感知系统获取情报的主要手段。

②轨道飞行器。轨道飞行器不同于卫星,它是一种可以重复使用的太空飞机,既能在地球卫星轨道上飞行,又能进入大气层,任务完成后可以返回地面,兼具卫星和飞机的特点,是未来太空飞机发展的方向,也是未来太空情报搜集的主力装备之一。

总结

信息化作战是联合作战的主要特点之一,而联合作战需要完善的战场态势感知体系作支撑,因此,构建高效统一的战场态势感知体系是打赢信息化战争的有力举措。本文通过对当前战场态势感知体系现状的分析,研究了联合作战条件下的战场态势感知体系构建相关问题,具有一定的理论意义,但同时,本文主要从宏观方面研究联合作战条件下的战场态势体系构建问题,没有对其各分系统进行具体研究,这是下一步研究的重点。

(参考文献略)

 

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