【doc】 全军一体化信息系统的综合集成技术.doc

全军一体化信息系统的综合集成技术现代电子工程2005年第3期9全军一体化信息系统的综合集成技术刘兴(中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007)【摘要】本文论述了发展全军一体化信息系统的目的,全军一体化信息系统的特点和作战能力,建设全军一体化信息系统的方法和技术,较全面地论述了全军一体化信息系统的综合集成技术.【关键词】一体化信息系统综合集成Abstract】Thispaperdiscussesthepurposes,characteristicsandoperationalcapabilitiesoftheintegratedinformationsystemofentirearmed-force,andpresentsthemethodandtechnologyintermsofthesystemconstruction.Particularly,theintegrationtechnologyisdescribedcomprehensively.Keywords】IntegratedinformationsystemIntegration全军一体化信息系统正在一些国家发展,例如美国正在发展的国防部一体化信息系统,C4ISR系统和全球信息栅格(GIG)等.本文讨论建设全军一体化信息系统的目的,全军一体化信息系统的作战能力,建设全军一体化信息系统的方法和技术.为此,论述以下几个问题.1为什么要建设全军一体化信息系统?建设全军一体化信息系统的目的主要有两个:一是为了提高全军电子信息系统在各种规模战争中多军兵种联合作战的能力及效果;二是为了在全军电子信息系统建设中实现有效使用有限资金及最优资源配置.上述两点是参考了美国国防部一体化信息系统的目的和最新一体化信息系统的发展情况而综合归纳得出的.2要建设什么样的全军一体化信息系统?全军综合电子信息系统的组成和能力特征全军一体化信息系统的组成体系见图1.全军一体化信息系统由各军兵种综合电子信息系统,各战区(军区)综合电子信息系统和总部综合电子信息系统(国家最高指挥机构,全军共用信息基础设施和各部门信息系统等)等组成.枣上述两点参考了美国国防部负责采购和技术的副部长(USD(A&T),负责I的国防部长助理(ASD(I)和美军联合参谋部及其六处于1997年1月14日发表的题为”美国国防部体系结构协调委员会”的备忘录中最重要的一句话:”为确保互操作能力和投资有效的军事系统的关键手段之一就是要为国防部的所有军事系统制定综合性的体系结构指南”.制定综合性的体系结构指南的目的就是为了建设国防部一体化信息系统.lO现代电子工程2005年第3期国家战略级战区战略战役级战役战术级战术级图l全军综合电子信息系统组成体系示意图根据全军一体化信息系统的作战使命和未来战争的特点,全军一体化信息系统应具备以下主要能力特征:(1)互连互通互操作能力:各种信息系统(直到单兵系统)之间互连互通互操作是各种规模联合作战最基本的条件.根据各国的国情制定必要的互连互通互操作标准.(2)信息共享和共享态势理解能力:决策者,战斗员和作战支持人员都能在保密和授权下及时准确地获取所需作战信息以及能一致理解的作战态势,发挥主动性,支持自同步联合作战能力.(3)有夺取信息优势和决策优势的能力:快速做出正确决策.信息系统应保证决策者,战斗员和作战支持人员都能快速做出正确决策或决定.(4)信息系统资源共用能力:统一建设各军兵种各战区各总部共用的信息系统资源军事信息基础设施,包括通信基础设施,传感器基础设施,计算机基础设施(含处理和存储等),信息分发管理及信息安全基础设施,防止大量重复建设,节省经费,实现资源最优配置.(5)端对端能力:全军综合电子信息系统具有端对端能力,即全军综合电子信息系统有用户终端(计算机终端到计算机终端,电话机到电话机等)到用户终端的能力.(6)信息系统和武器系统的综合能力:实现信息系统和武器系统的综合集成是更大的全垩二垡笪星墨堑堡垒盛垫查一_一一一体化,促进传感器指挥控制射手一体化发展.以提高杀伤能力为目标进行信息系统和武器系统的一体化设计.(7)较高的生存能力,鲁棒性:未来战争的高强度精确打击,电子进攻,信息进攻和连续施压作战是对信息系统生存能力和鲁棒性(Robust)极大的挑战.为提高信息系统的生存能力和鲁棒性,要求信息系统快速机动,可进地下,冗余,可重组,小型化,分散化,即插即用等.要求系统设计采用栅格网技术.(8)信息安全性能力:全军一体化信息系统具有较强的信息和信息系统的安全性.3怎样建设全军一体化信息系统?采用综合集成技术或称一体化技术3.1全军一体化信息系统综合集成的过程图2给出了一体化军事信息系统综合集成过程示意图.新技新装军事新军图2一体化军事信息系统综合集成过程示意图早期人们把综合集成只理解为系统的所有组成部分进行系统齐套,综合试验及系统验收的过程.在世界新军事变革开始之后,一些国家开始考虑发展全军一体化信息系统,人l2现代电子工程2005年第3期们认识到具有较高作战能力和互相关系紧密的全军一体化信息系统必须是自上而下设计和全寿命综合集成的过程.没有一体化的设计就不可能有一体化的信息系统.全军一体化信息系统综合集成技术可以认为是为确保全军一体化信息系统所要求的提高整体作战能力及作战效果和合理使用资金及最优资源配置而在系统进行需求论证,系统设计,系统开发及集成,解决系统使用出现的问题和系统演进等过程中应用的相关技术的集合.可见系统综合集成技术的重要意义.为了避免误解,也可以把综合集成技术称为一体化技术.3.2全军一体化信息系统综合集成的层面全军一体化信息系统综合集成有以下一些层面,如图3所示.功能维空间维信息基础设施,_一,总部各部门未来现在过去空军海军陆军导弹部队各战(军)区各军兵种时间维组织维图3全军一体化信息系统五维综合集成示意图(1)功能维综合集成:为完成给定的作战使命把信息获取,处理,存储,传输,分发,导航,指挥,控制等功能系统综合集成为一体化的信息系统的过程称为功能维综合集成.刘兴全军一体化信息系统的综合集成技术l3功能维综合集成是全军综合电子信息系统的最基本的综合集成.(2)组织维综合集成:为满足所有规模战争联合作战的需要,要求构建包括所有军兵种,战(军)区和总部相关部门等组织在内所需要的全军一体化信息系统.(3)指挥级别维综合集成:全军一体化信息系统中的组织维,功能维,空间维和时间维都有国家战略级,战区战略战役级,战役战术级和战术级等(指挥级别维)的信息系统,即纵向一体化.(4)空间维综合集成:空间维综合集成可包括陆,海,空,天基的各维信息系统的综合集成,还可包括空间规模(本地,战军区,全国和全球以及太空)维的各维信息系统的综合集成.(5)时间维综合集成:因为像全军一体化信息系统这样的巨大系统不是短时间所能建成的,必须考虑时间上的衔接:包括如何将过去已有的信息系统通过改造综合集成到现在新研制的全军一体化信息系统中去(AsIs);如何将现在在研的全军综合电子信息系统综合集成到未来能力更强的全军一体化信息系统中去(ToBe).除以上一些层面外,综合电子信息系统还包括使命维综合集成,因为综合电子信息系统是多功能多使命的大型电子信息系统.3,3全军一体化信息系统的综合集成技术3.3.1全军一体化信息系统的体系结构设计技术全军一体化信息系统体系结构的含义如图4所示.全军一体化信息系统体系结构是采购决策者,用户,设计者在系统综合集成过程的应遵守的重要原则和指南,是保证系统作战能力和互操作能力的关键依据,也是信息系统总体设计由手工方式向工业化方式转化的重要过程.全军综合电子信息系统的组成结构如图l所示.各军种和各战(军)区的综合电子信息系统包括指挥控制系统,情报侦察系统,预警探测系统,电子战/信息战系统和通信传输系统等.圈:圈+图4全军一体化信息系统体系结构不蒽幽3.3.2全军一体化信息系统的基于能力及效果的综合集成技术全军一体化信息系统的作战能力的需求论证技术根据系统作战使命分析论证作战能力和作战效果对信息系统的需求.主要解决综合集成什么样的信息系统的问题.基于能力和基于效果是全军综合电子信息系统的出发点,又是其归宿:在世界新军事变革不断深入发展的进程中,逐步认识到研制一体信息系统只基于信息(例如美国的武士cI计划)是不够的,还要基于作战能力.网络中心思路进一步说明不但要基于作战能力,还必须要基于作战效果.作战效果是设计准则,也是一体化信息系统应达到的关键目标.为了不断增大作战能力和作战效果,一体化信息系统还要不断地嵌入新技术,不断提高一体化信息系统作战能力和增大作战效果.3.3.3国防信息基础设施的设计技术现代电子工程2005年第3期国防信息基础设施是全军一体化信息系统的重要组成部分.国防信息基础设施包括全军共用的信息获取,信息处理,信息传输,信息分发和信息安全等基础设施.国防信息基础设施对提高信息质量,增强信息共享,最优配置信息资源有重大意义.国防信息基础设施设计包括全军共用传感器的最优配置设计,信息融合,态势一致理解,信息分发和信息安全等设计.3.3.4一体化指挥自动化系统的综合集成技术一体化指挥自动化系统是全军一体化信息系统的主要组成部分.因此,一体化指挥自动化系统的综合集成一方面要执行全军一体化电子信息系统的综合集成原则和指南,另一方面要对指挥自动化系统独特的能力(信息融合,优化决策,共享信息和态势一致理解等)进行综合集成.一体化指挥自动化系统要充分运用国防信息基础设施的信息支持能力,还要与武器系统进行铰链.美国正在建设全军一体化指挥自动化系统ISR系统.3.3.5全军一体化信息系统夺取信息优势和决策优势的设计原则在全军一体化信息系统总体设计中,首先要保证局部地区的重要信息获取,传输,处理,储存和分发等占优势.创造多军兵种信息共享的条件,在上级下达作战命令之前,已经接到敌情信息,并开始进行必要的准备工作,发挥作战部队的主动精神和联合作战自同步能力,在接到作战命令时,可立即行动.图5地面指挥所给战机发送的态势和威胁信息示意图决策优势主要指优化决策和快速决策方面优于敌方先于敌方.决策优势也是作战能力和作战效果的重要保证.决策优势不仅对决策者而言,决策优势还包括指挥员,战斗员和作战支持人员的决策优势,为此,指挥所不仅要给下属部队下达作战任务和命令,还要给指挥员,战斗员和作战支持人员提供必要的战术信息和战术态势,以使他们在完成作战任务过程中作出许多正确决断,更加出色地完成作战任务.在全军一体化信息系统信息优势刘兴全军一体化信息系统的综合集成技术l5和决策优势设计中必须要考虑以人为本的原则.美国和俄罗斯在指挥空中作战中在这方面作出了很好的尝试,如图5所示.地面指挥所在指挥该战斗机拦截某架对方飞机的同时给被指挥飞机发送己方其它飞机和对方其它飞机的空中态势,还发送了地空导弹的地面威胁态势.从图中还看出机上图形显示非常清晰明了,便于态势的快速理解.3.3.6全军综合电子信息系统的互操作能力技术互操作能力是全军综合电子信息系统的关键性能之一,要求全军一体化信息系统中的各类信息系统之间可互为对方提供数据,信息,资料和服务及其操作使用.互操作能力是全军一体化电子信息系统的关键作战能力.3.3.7作战应用软件综合集成技术在软件工程化的基础上建立全军作战应用软件共用开发平台和运行平台,以保证作战应用软件的标准化和互操作性.作战应用软件综合集成包括全军作战应用软件共用开发平台及运行平台的开发,以及作战应用软件自身的开发.3.3.8全军一体化信息系统和武器系统的综合集成技术全军一体化信息系统和武器系统的综合集成是更大的综合集成.为最充分地发挥信息系统和武器系统的综合作战能力和作战效果,要把信息系统和武器系统作为一个整体进行一体化设计.美国和俄罗斯的F/A-18和苏-27战机在地面指挥控制系统和飞机一体化设计方面已作出了示范:发送各种作战指令报文,地面指挥所可直接控制飞机飞行(飞行员进行监视,并有暇思考作战),直接控制飞机火控雷达天线及光学瞄准仪对准目标,给飞行员提示或直接控制火控雷达最佳辐射时间和导弹准备时间,提供超视距攻击信息和提供地(海)面敌我作战态势等,如图6所示.地面指挥所多种作战指令报文提供超视距攻击信息提供战术态势和威胁信息直接控制飞机飞行战机常直接控制火控雷达天线截获目标直接控制光学瞄准仪瞄准目标直接控制或提示雷达辐射直接控制或提示导弹准备控制频率图6地面指挥所与战机的指挥和铰链示意图3.3.9栅格网综合集成技术为实现网络中心战思路需要进行信息栅格网,指挥控制栅格网和武器栅格网的综合设计和综合运用,实现信息系统和武器系统的综合集成,以提高杀伤能力,生存能力和反应能力.栅格网节点(可以是传感器,指挥所,信息处理中心,通信枢纽或武器系统等)都要进行高生存能力设计,如加固,冗余,替代,机动,地下等.栅格网节点之间的传输线路的高生存能力设计包括抗电子/信息进攻,冗余(多条多种线路),应急线路等设计.3.3.10全军一体化信息系统综合联调试验技术l6现代电子工程2005年第3期巨大而复杂的全军一体化信息系统在各分系统研制完成后,将集成更大系统进行整体综合联调试验所需要的技术.3.3.11全军一体化信息系统综合集成仿真实验技术全军一体化信息系统在需求论证,系统设计,集成调试,决策验证,效能分析和培训演习等需要进行大量仿真实验技术保证.3.3.12”关键性”设计技术在现代战争纵深精确打击和高强度电子/信息进攻条件下对全军一体化信息系统必须进行一些”关键性”设计,即在敌方纵深精确打击和高强度电子/信息进攻条件下仍能保证一些关键装备能正常工作的设计.例如国外设计和使用的”不可被干扰”(抗超强电子干扰)的数据链,否则在敌方强干扰作战环境中,己方战机将变成敌机射击的耙子.3.3.13全军一体化信息系统演进的综合集成技术已建成的全军一体化信息系统要不断嵌入新技术,以不断提高信息系统的作战能力和作战效果.为此,要不断探索新理论,新概念及新技术,为全军一体化信息系统的演进提供技术支持.3.3.14全军一体化信息系统综合集成的管理技术为了保证全军一体化信息系统的关键特性,如一体化,互操作性,标准化,高效率和有效性等,要对全军一体化信息系统的体系结构,全部功能,关键性能参数,经费使用和计划进度等进行有组织的管理和估计,并要采用最有效的管理和评估技术.参考文献1USD(A&T),ASD(C3I),JS/J6Memorandum,Subject:DoDArchitectureCoordinationCouncil(ACC).14January19972DoDArchitectureFrameworkWorkingGroup,DoDArchitectureFramework,Version1.0,9February20043InformationIntegration&InteroperabilityDirectorate.JointCISRArchitectureP1anning/Ana1ysisSystem-ConceptofOperations,8July1998.4RoyW.Kuhn.ImplicationofJTIDS/TADILJonNAVYAircraftWeaponsSystems.AIAA/IEEE6thDigita1AvionicsSystemConference,19845WalterPerry,RobertW.Button,JeromeBracken,ThomusSullivan.JonathanMichel1.MeasuresofEffectivenessforInformationAgeNavy:TheEffectsofNetworkCentricOperationsonCombatOutcome.Rand,2002【作者简介】刘兴,男(1932一),1961年毕业于莫斯科动力学院雷达系.长期从事雷达系统,指挥自动化系统及一体化信息系统等总体技术,数据处理及融合技术等工作.曾参加编写(副主编)综合电子信息系统现代战争的擎天柱一书.