軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)淺析

【摘要】軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是軍隊(duì)信息化建設(shè)中的重要內(nèi)容。本文對軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行了詳細(xì)的研究，介紹了軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)組成，并對其技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】軍事；空間信息；航天技術(shù)；信息化戰(zhàn)爭

1.前言

隨著信息時(shí)代的到來，信息化戰(zhàn)爭已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主要作戰(zhàn)形態(tài)。在信息化戰(zhàn)爭中，如何及時(shí)準(zhǔn)確地獲取、處理和分發(fā)戰(zhàn)場空間信息已經(jīng)成為作戰(zhàn)雙方面臨的主要問題。同時(shí)，航天技術(shù)的興起及其在軍事上的應(yīng)用，使得戰(zhàn)場空間迅速從大氣層擴(kuò)展到外層太空，拓展了軍事活動和國防戰(zhàn)略的領(lǐng)域，改變了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的形態(tài)。陸、海、空、天、電一體化成為信息化戰(zhàn)爭的主要作戰(zhàn)形式。隨著空間軍事化和軍事空間化的發(fā)展，“天對地”、“地對天”和“天對天”的軍事對抗將成為現(xiàn)實(shí)。在未來信息化戰(zhàn)爭中，誰控制了空間、掌握了制天權(quán)，誰就可以居高臨下地控制整個(gè)戰(zhàn)場，牢牢掌握戰(zhàn)爭的主動權(quán)。因此，建立軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)對于維護(hù)國家安全和統(tǒng)一具有及其重要的戰(zhàn)略意義。

目前，世界各國特別是一些發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)意識到奪取制天權(quán)的重要性，并且正在積極搶奪空間“制高點(diǎn)”，把空間能力集成到信息戰(zhàn)的總體框架中去。例如，美軍就充分利用其擁有的各種偵察平臺，大量使用包括航天、航空、無人機(jī)及地面?zhèn)刹斓榷喾N傳感器，及時(shí)獲取戰(zhàn)場空間信息。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍使用的衛(wèi)星數(shù)量超過50顆，發(fā)射了6000多枚衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)彈，美軍95%的偵察情報(bào)、90%的軍事通信、100%的導(dǎo)航定位和100%的氣象信息來自空間信息系統(tǒng)。這場戰(zhàn)爭是利用空間優(yōu)勢實(shí)施精確打擊和有效壓制的一個(gè)典范，也使得世界各國加速了對軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和研究。

2.軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)是在航天器技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)、空間信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，集空間航天器、地面監(jiān)測與處理以及終端用戶于一體的信息網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)對空間信息的獲取、傳遞、存儲、處理和分發(fā)，并為社會活動或軍事作戰(zhàn)指揮行動提供決策支持。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)“無縫”的空天一體化網(wǎng)絡(luò)，能使軍事上的“觀測、判斷、決策、行動”環(huán)路從串行向并行擴(kuò)展，縮短了戰(zhàn)場指揮流程，在功能上主要由信息獲取、信息傳輸、信息處理、導(dǎo)航定位、網(wǎng)絡(luò)管理和安全防御等系統(tǒng)組成。

軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)主要是由軍用航天器和地面支持系統(tǒng)構(gòu)成的，它與各軍兵種信息系統(tǒng)聯(lián)合組成廣義的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。它包括對地觀測的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與地面管理和處理系統(tǒng)兩部分。軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

衛(wèi)星網(wǎng)中有遙感衛(wèi)星、遙測衛(wèi)星、定位衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星。遙感衛(wèi)星包括氣象衛(wèi)星、雷達(dá)成像衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星以及海洋目標(biāo)監(jiān)測衛(wèi)星。通信衛(wèi)星是目前國際上研究的熱點(diǎn)，用戶數(shù)目最多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理技術(shù)最為復(fù)雜。

地面系統(tǒng)包括衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和地面處理系統(tǒng)兩個(gè)部分。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要完成衛(wèi)星運(yùn)行測制和星間通信任務(wù)，為衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提供管理和保障服務(wù)。地面處理系統(tǒng)主要是接收各類信息，如遙感衛(wèi)星獲取的地面影像、地面監(jiān)測設(shè)備獲取的情報(bào)信息以及各實(shí)際作戰(zhàn)部隊(duì)反饋的信息，借助可視化技術(shù)將戰(zhàn)場信息以圖形、圖像或三維、甚至虛擬現(xiàn)實(shí)的方式顯示出來，同時(shí)運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)底層的專家?guī)旌妥鲬?zhàn)模型庫，對戰(zhàn)場情況進(jìn)行分析、判斷，為指揮員的決策提供依據(jù)，最后將指揮員的決策傳遞到各作戰(zhàn)部隊(duì)。在地面處理系統(tǒng)中，主要有技術(shù)層、管理層、專家層和決策層這四個(gè)層次。

（1）技術(shù)層：技術(shù)層包括影像庫、圖形庫、屬性庫、數(shù)據(jù)庫、模型庫等。整個(gè)技術(shù)層有多個(gè)輸入輸出通道，輸入數(shù)據(jù)包括影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和決策支持?jǐn)?shù)據(jù)等，輸出通道可以在高分辨率、大比例尺的三維立體影像中采用虛擬地理環(huán)境的方法。

（2）管理層：管理層主要是通過各種通信與網(wǎng)絡(luò)手段進(jìn)行信息管理。各作戰(zhàn)終端可以通過通信網(wǎng)絡(luò)獲取我方和敵方整個(gè)軍事部署情況和上級的有關(guān)指令，進(jìn)而為指揮決策提供信息保障。

（3）專家層：專家層是在地理信息系統(tǒng)和作戰(zhàn)態(tài)勢圖的基礎(chǔ)上，增加知識庫與邏輯庫組成，主要是建立作戰(zhàn)指揮決策系統(tǒng)，通過軍用監(jiān)測衛(wèi)星數(shù)據(jù)和全球定位數(shù)據(jù)獲取戰(zhàn)場動態(tài)并實(shí)時(shí)顯示。

（4）決策層：決策層是在管理層上發(fā)現(xiàn)問題，結(jié)合指揮決策模型，研究解決問題的對策。在這一層次，系統(tǒng)主要考慮以友好的交互方式，提供指揮員有用的信息，并根據(jù)指揮決策模型分析形勢，供指揮員參考，為最終的決策提供支持。

3.軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組成

軍事空間信息網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多技術(shù)集成的新型網(wǎng)絡(luò)體系，它研究內(nèi)容包括航天器技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和信息處理技術(shù)。

（1）空間航天器技術(shù)

空間航天器主要是運(yùn)行于太空的各種航天衛(wèi)星和航天飛機(jī)。目前在太空運(yùn)行的航天器平臺主要包括地球同步軌道衛(wèi)星（35000km）、太陽同步衛(wèi)星（600～l000km）、太空飛船（200～300km）、航天飛機(jī)（240～350km）、探空火箭（200～1000km）這幾種。空間航天器技術(shù)主要研究航天發(fā)射、航天測控、衛(wèi)星組網(wǎng)、空間管理和控制等內(nèi)容。

（2）傳感器技術(shù)

傳感器是空間信息獲取的主要設(shè)備，研究傳感器技術(shù)也是提高空間信息獲取能力的主要手段。目前使用的傳感器主要包括框幅式光學(xué)相機(jī)、縫隙、全景相機(jī)、光機(jī)掃描儀、光電掃描儀、CCD線陣、面陣掃描儀、微波散射計(jì)、雷達(dá)測高儀、激光掃描儀和合成孔徑雷達(dá)等，傳感介質(zhì)包括紫外、可見光、電視、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、雷達(dá)、激光等不同類型，它們幾乎覆蓋了可透過大氣窗口的所有電磁波段。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要包括衛(wèi)星組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全與防御技術(shù)等。由于空間網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不同于地面，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮傳輸時(shí)延大、信號電平弱、信道噪聲大、多普勒頻移大、空地通信頻繁中斷等因素。這就需要對現(xiàn)有的Internet協(xié)議進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮蛿U(kuò)充，使之能夠支持高效、可靠的空間數(shù)據(jù)傳輸；適應(yīng)多節(jié)點(diǎn)任務(wù)配置對空間網(wǎng)絡(luò)路由功能的要求；為空地信息傳輸提供互連網(wǎng)絡(luò)的兼容性和互操作性。

（4）信息處理技術(shù)

信息處理技術(shù)主要是研究將各種不同類型的信息源進(jìn)行集成，將提取出重要信息并以合適的方式表現(xiàn)出來，然后對戰(zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和預(yù)測，其主要技術(shù)包括目標(biāo)識別、多源信息融合、信息編碼、數(shù)據(jù)壓縮、信息可視化以及數(shù)據(jù)挖掘和輔助決策等。通過信息融合和智能處理，可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)在空間和時(shí)間上的覆蓋范圍，增加網(wǎng)絡(luò)的利用率，提高信息的可信度和精度。

4.研究前景

（1）航天器向多軌道、多平臺、全天候方向發(fā)展。今后將由單星工作轉(zhuǎn)向組成星座并提供高時(shí)間分辨率甚至不間斷綜合服務(wù)的方向發(fā)展，建立多軌道、多平臺的綜合衛(wèi)星體系，實(shí)現(xiàn)全天候?qū)Φ赜^測。

（2）傳感器向多光譜、高分辨率方向發(fā)展。今后要堅(jiān)持高、低空間分辨率傳感器并重發(fā)展的路線，進(jìn)一步擴(kuò)大高質(zhì)量可見、熱紅外遙感衛(wèi)星系列，加快雷達(dá)、激光等新型傳感設(shè)備的開發(fā)和研制。要加大國際合作，設(shè)法引進(jìn)國外傳感器關(guān)鍵器件，借以提高我們的傳感器實(shí)用水平和傳感器設(shè)計(jì)水平，跨越式的發(fā)展高性能高質(zhì)量的傳感器。

（3）信息處理向多維表示、智能決策方向發(fā)展。今后需要研究不同來源的信息融合與集成，將信息以圖形圖像、多媒體、三維（立體）、四維（三維加入時(shí)間維）等多維形式表現(xiàn)，擴(kuò)大戰(zhàn)場指揮員獲取和交互信息流的渠道，結(jié)合戰(zhàn)場空間分析模型以及專家知識庫，實(shí)現(xiàn)對戰(zhàn)場態(tài)勢的計(jì)算機(jī)分析，為指揮員提供更為有效的輔助決策手段。

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