面向作戰任務系統集成方法

徐 勇，劉 鵬

(海裝電子部，北京100071)

0 引 言

信息化條件下敵對雙方對抗，已不再是兵種與兵種相對抗的離散形式，而是基于信息系統的體系作戰能力之間的對抗，作戰力量的聯合性和整體化特征越來越明顯。海戰場信息系統涉及指揮控制、情報偵察、預警探測、通信導航、電子對抗、綜合保障等多個信息功能領域，運行于海戰場廣袤的作戰空間，面向多樣化的軍事需求，其系統集成是復雜動態集成。系統集成技術綜合運用信息技術、決策技術和系統工程技術，按信息化戰爭的要求，將分散裝備要素、功能模塊有機融合，構建具備互連互通互操作能力的一體化大系統，通過結構性融合產生整體大于部分之和的系統增值效應，形成整體作戰優勢。

1 國外海軍信息系統集成發展

軍事信息系統是信息化戰爭全面獲取信息優勢、有效實施作戰指揮和作戰行動、奪取作戰勝利的重要物質基礎和根本保障。從其軍事信息系統的發展脈絡看，美軍軍事信息系統發展經歷了以“消除沖突”、“協作”、“集成”等為特征的發展階段(如圖1所示)，目前正處于以網絡中心企業服務(Net-Centric Enterprise Services，NCES)為基礎構建網絡賦能指揮能力系統(Net-Enabled Command Capability，NECC)，進而實現部隊、盟軍、機構、企業等聯合行動為目標的綜合一體化發展時期。

隨著信息化技術的迅速發展，軍事信息系統由早期的C2 系統，經過C3I、C4I、C4ISR 到比較完善的C4KISR［1－2］。1996年2月，美軍參謀長聯席會議前副主席比爾·歐文斯上將在《美國的信息優勢》中首次提出“系統集成”的概念，這種將各類信息系統整合為一體化的有機整體，從而實現大于單系統效能簡單相加的整體效能的綜合集成方法，越來越受到各國軍事科研機構的重視，成為軍事信息系統研究的熱點。從某種意義上講，信息化的本身就是集成化。

圖1 美軍軍事信息系統發展歷程Fig.1 American military information systems development process

2012年6月以“Operationalizing Agility”為主題的第17 屆國際指揮與控制研究與技術年會(ICCRTS)在美國弗吉尼亞州的費爾法克斯召開，其中，來自The MITRE Corporation 的Harvey Reed 等人提出了敏捷與自適應IT 生態系統(AAE)概念，美海軍空間與海戰系統太平洋中心(Space and Naval Warfare Systems Center Pacific)提出適用于體系作戰的海軍敏捷行動體系的思想(見圖2)。

圖2 美海軍敏捷行動體系Fig.2 Navy agile action system

2 海戰場信息系統集成模式要求

傳統的軍事信息系統集成模式針對某種作戰樣式或特定的作戰對象，這種基于目標的系統集成局限性很大，系統準備和建設周期長。信息化作戰、體系對抗和基于能力的作戰概念，對海戰場綜合電子信息系統集成模式提出了新的要求，這就是系統集成機制和方法必須能夠根據作戰任務快速構建信息系統，具備動態柔性重構能力，海戰場綜合電子信息系統具備敏捷性。海戰場綜合電子信息系統的敏捷性是應急性、適應性、魯棒性、創新性和多樣性等不同能力特性在指揮控制過程中所表現出的聚合屬性:

1)具備應急性，滿足實時性要求的能力特性。

2)具備適應性，可適應作戰環境的動態變化。

3)具備魯棒性，支持復雜作戰環境下抗干擾和抗毀。

4)具備發展性，能夠適應新技術和作戰理論的發展。

5)具備多樣性，面向多樣化軍事任務需求。

3 面向任務系統集成

構建具備敏捷性綜合電子信息系統的有效方法是基于共性基礎設施面向任務系統集成，其內涵是指根據作戰需求，在短時間內利用已有的可重構軟件構件和硬件組件，綜合集成，形成所需的新軍事應用系統［3］。

開放式體系結構和柔性重構設計思路是敏捷系統集成的有效方法，基于共性基礎設施面向作戰任務的系統集成的概念示意如圖3所示。由通信網絡、計算存儲設施、安全保密設施、時空統一、信息服務設施等構成共性基礎設施，并實現一體化集成，為上層應用和集成提供共性支撐。各類傳感器、信息對抗資源、作戰平臺等戰場物理資源，情報信息、氣象信息、環境信息、武器裝備性能和特征信息等各類戰場信息資源接入到由一體化共性基礎設施提供的柵格服務網絡上。應用領域的各種集成要素實現即插即用，基于一體化共性基礎設施實現互聯互通互操作，并可按需安權限獲取信息資源使用戰場物理資源。應用集成要素基于任務流組織信息流、控制流和功能協同匹配，支持多樣化軍事任務。

圖3 基于共性基礎設施面向作戰任務的系統集成示意圖Fig.3 Integrated schematic common infrastructure based system for combat missions

基于共性基礎設施，統一的技術標準和實用的集成工具，使各種指揮信息系統、傳感器系統、武器系統可以根據作戰任務的要求進行靈活的重組，在最短的時間內形成最佳的系統結構，滿足多樣化軍事任務的綜合信息保障要求。海戰場面向任務集成分層模型如圖4所示。

1)物理資源層

由分布于岸海空潛天的偵察探測設備、電子對抗設備、作戰平臺、火力打擊武器等信息化裝備實體構成。

2)共性基礎設施

共用設施包括通信、計算、安全、時統等設施。數據組織與存儲層是基礎數據環境，支持系統數據資源的存儲、共享和管理。基礎服務是海戰場共性基礎設施的軟件，由核心服務和應用支撐服務構成。

3)服務資源聚合層

服務資源聚合層屬于連接作戰應用層和基礎服務層的中間層，起到承上啟下的作用，服務資源聚合層獲取作戰應用層中的作戰任務信息，提取作戰任務的邏輯關系、時間約束和能力需求，提供任務分解及流程建模、服務鏈生成等動態過程、應用集成功能，根據任務需要，基于一定的目標因素，對作戰系統服務進行優化選擇，統一調度并使用物理分布的各類信息資源，形成以作戰任務為中心的作戰系統。

4)作戰應用層

實現面向用戶的作戰信息系統綜合功能到核心服務層各類提供功能的邏輯映射，在基礎服務層的服務體系支持下，基于海軍作戰平臺及其兵力構成，靈活聚合基礎服務層提供的服務和完成具體作戰任務的專用服務，構建協同完成海軍作戰應用任務的作戰信息系統。

圖4 海戰場面向任務集成分層模型Fig.4 Sea battle task-oriented integrated hierarchical model

3.1 面向任務系統動態集成框架

按照未來作戰需求，軍事信息系統頂層設計需充分考慮動態、柔性地重組的要求，提高系統敏捷性，支持面向任務的現場重定義。

構建基于集柵格化通信網絡、分布式計算環境、數據按需共享、安全保密等基礎功能于一體的海戰場基礎設施，根據多樣化作戰任務、動態的部隊編成和指揮關系，面向任務動態組織信息關系和節點互聯關系，將各種指揮信息系統和機動的信息化武器和傳感器平臺，進行快速重組和部署，承擔各種樣式的聯合作戰任務。面向任務系統集成框架結構如圖5所示。

3.2 物理集成

建立柵格化通信網，支持任務節點間網狀互聯，面向任務按需建立互聯關系，實現復雜電磁環境下可靠信息傳輸。

建立豐富的波形庫，支持根據作戰環境無線環境特點，及綜合權衡考慮傳輸帶寬、時延、抗干擾性等傳輸要求，選擇與作戰任務匹配的互聯波形。基于波形適配器等，支持異構波形間的適配轉換，實現異構網絡鏈路層集成;建立適應移動節點不斷變化的組網機制，可自適應建立網絡拓撲、路由等，并基于子網互聯網關等適配網絡協議實現異構子網集成;建立信息傳輸服務，將底層支撐的各類信息傳輸服務綜合、發布，支持用戶和應用系統發現并按作戰流程需要使用信息傳輸服務。

圖5 面向任務集成框架Fig.5 Task-oriented integration framework

3.3 信息集成

建立按需信息共享池，支持面向任務組織信息共享。將分布在海戰場網絡中異構數據資源進行集成，為用戶提供統一的訪問接口，建立信息資源的透明訪問機制，及解決數據的物理異構;基于統一的模型提高數據描述理解的一致，及語義一致的水平;建立科學合理的數據共享機制，實現信息使用者能夠按需、及時的發現數據，并按照權限和數據共享需求共享和使用數據。

3.4 功能集成

根據作戰使用需求和使命任務，從信息獲取、情報綜合處理、作戰指揮、武器打擊、作戰綜合保障的關聯關系和要素匹配關系出發，基于作戰任務/信息流程的集成框架，建立靈活的業務工作流控制機制，制定海軍各級各類信息系統服務軟件編配規則，面向業務流程集成各個功能組件構成系統，適應不同作戰任務和作戰對象需求，支持系統的快速部署。

4 結 語

在信息化作戰背景下，信息系統集成為提高體系對抗能力發揮重要作用。本文基于海戰場共性基礎設施，提出基于共性基礎設施面向任務系統集成方法。海戰場面向任務的系統集成方法，根據具體的作戰任務，能夠快速組織已有的可重構軟件和硬件資源，綜合集成面向特定作戰任務的系統。

［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］李建軍，等．面向作戰任務的作戰系統動態集成需求分析［C］．長沙:C3I 系統年會，2005．

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

［5］童志鵬．綜合電子信息系統——信息化戰爭的中流砥柱［M］．第2 版．北京:國防工業出版社，2008．