杜方鍵, 張永峰, 張志正

基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系初探

杜方鍵, 張永峰, 張志正

(1．中國(guó)電子科技集團(tuán)公司 第27研究所, 河南 鄭州, 450047; 2. 鄭州市水下信息系統(tǒng)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河南 鄭州, 450047)

隨著作戰(zhàn)維度的不斷提升, 傳統(tǒng)的集中分布式系統(tǒng)架構(gòu)及其配屬的信息化武器裝備已無法滿足未來網(wǎng)絡(luò)化體系作戰(zhàn)需求, 超系統(tǒng)、超網(wǎng)絡(luò)、能力化及服務(wù)化的網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)應(yīng)勢(shì)而生, 在改變戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)形態(tài)和戰(zhàn)力生成模式的同時(shí)加快了戰(zhàn)略思維和作戰(zhàn)方法的創(chuàng)新。文中首先闡釋了基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系概念, 并對(duì)體系特征和匹配規(guī)則進(jìn)行了說明, 針對(duì)水下一體化聯(lián)合作戰(zhàn)提出構(gòu)建基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系, 在對(duì)體系能力、體系要素、交互方式分析的基礎(chǔ)上, 提出了水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系架構(gòu)設(shè)想及服務(wù)模式, 從體系要素角度探討了未來水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)需要重點(diǎn)突破的部分發(fā)展方向, 以期為未來水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)提供參考。

網(wǎng)絡(luò)信息; 體系; 要素能力重組; 服務(wù)化

0 引言

隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展, 情報(bào)獲取、融合處理、指揮控制及協(xié)同打擊等軍事作戰(zhàn)行動(dòng)對(duì)準(zhǔn)確情報(bào)信息和穩(wěn)健通信網(wǎng)絡(luò)的需求日益提升。建立一體化網(wǎng)絡(luò)信息體系[1], 能夠通過信息和網(wǎng)絡(luò)將多域異能異構(gòu)的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)要素進(jìn)行有機(jī)組合, 通過作戰(zhàn)要素資源的靈活配置和動(dòng)態(tài)集成, 實(shí)現(xiàn)體系作戰(zhàn)能力的有效提升。

相較于水面以上空間作戰(zhàn)體系的信息化和網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程, 水下空間受物理環(huán)境的限制, 信息手段有限、網(wǎng)絡(luò)水平較低, 要素資源配置不夠靈活, 系統(tǒng)能力重組演化較弱。圍繞不同軍事任務(wù)需求建設(shè)的異能異構(gòu)水下系統(tǒng)未能有效實(shí)現(xiàn)資源共享與能力聚合。建設(shè)水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系能夠極大推進(jìn)水下空間各作戰(zhàn)要素的靈活配置與資源共享, 進(jìn)而衍生出能高維聚合、可動(dòng)態(tài)重組的水下聯(lián)合作戰(zhàn)能力, 繼而催生出創(chuàng)新性、顛覆性的水下新質(zhì)作戰(zhàn)力量。

美軍的“體系”作戰(zhàn)思想可以追溯至上世紀(jì)80年代, “空海一體戰(zhàn)”[2]、“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”[3]等早期作戰(zhàn)概念依托信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息共享與協(xié)同作戰(zhàn), 將信息優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)斗力, 向水下延伸的“水下網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”[4]有力推動(dòng)了水下軍事信息網(wǎng)絡(luò)與水下作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)體系的快速發(fā)展。在新的歷史時(shí)期, 懾于我國(guó)不斷增強(qiáng)的“反介入/區(qū)域拒止”能力, 美軍先后提出“分布式作戰(zhàn)”[5]、“馬賽克戰(zhàn)”[6]等先進(jìn)作戰(zhàn)概念, 意圖重塑強(qiáng)化其體系作戰(zhàn)能力, 形成不對(duì)稱優(yōu)勢(shì)?！胺植际阶鲬?zhàn)”將昂貴的大型裝備的功能分解到大量小型平臺(tái)上, 依托高效的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“靈活作戰(zhàn)部署”和“多域協(xié)同作戰(zhàn)”; “馬賽克戰(zhàn)”將戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)要素按照功能分解為最小的功能節(jié)點(diǎn), 通過智能信息網(wǎng)絡(luò)對(duì)節(jié)點(diǎn)靈活組合形成具有高彈性、強(qiáng)抗毀能力的殺傷網(wǎng)。

基于上述作戰(zhàn)概念, 美軍針對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)啟動(dòng)了跨域海上監(jiān)視和瞄準(zhǔn)系統(tǒng)(cross domain maritime surveillance and targeting, CDMaST)項(xiàng)目[7], 將體系作戰(zhàn)功能進(jìn)行分解并分配到艦艇、潛艇、長(zhǎng)航時(shí)無人水下航行器(unmanned undersea vehicle, UUV)/無人水面艇[8]/無人機(jī)、反艦導(dǎo)彈、快速遠(yuǎn)程水下武器系統(tǒng)以及海底預(yù)置系統(tǒng)[9]等要素資源上, 形成廣域(百萬平方公里)、分布式、靈敏探測(cè)攻擊網(wǎng)絡(luò), 徹底改變現(xiàn)有以航母編隊(duì)為核心的制海作戰(zhàn)模式。

上述先進(jìn)作戰(zhàn)概念在水下戰(zhàn)場(chǎng)的延伸, 將加快水下戰(zhàn)場(chǎng)各類要素資源的功能化分解, 推動(dòng)水下智能信息網(wǎng)絡(luò)對(duì)作戰(zhàn)要素進(jìn)行靈活組合與資源共享, 從而形成適用于任何場(chǎng)景、可動(dòng)態(tài)重組的水下體系化作戰(zhàn)能力。

文中從網(wǎng)絡(luò)信息體系概念出發(fā), 對(duì)基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系概念、體系特征和匹配規(guī)則進(jìn)行了說明, 在對(duì)體系能力、體系要素和交互方式分析的基礎(chǔ)上提出了基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系架構(gòu)設(shè)想, 并對(duì)服務(wù)模式進(jìn)行了舉例說明, 探討了未來水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)需要重點(diǎn)關(guān)注的幾個(gè)方向。

1 基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系

網(wǎng)絡(luò)信息體系是從軍事信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展衍生出來的概念, 以網(wǎng)絡(luò)為中心, 以信息為主導(dǎo), 充分利用網(wǎng)絡(luò)和信息在作戰(zhàn)要素資源配置中的優(yōu)化和集成作用, 將陸?？仗祀姸嗑S戰(zhàn)場(chǎng)空間的各類作戰(zhàn)系統(tǒng)資源進(jìn)行要素整合、全網(wǎng)共享和深度交融, 形成一體化聯(lián)合作戰(zhàn)能力[10-11]。

基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)信息體系概念不同的地方在于將“要素整合”拓展為“要素能力整合”, 對(duì)作戰(zhàn)要素進(jìn)行能力或功能的最小化分解, 分解后的能力按照不同作戰(zhàn)目的進(jìn)行動(dòng)態(tài)柔性重組形成戰(zhàn)場(chǎng)服務(wù), 以組合服務(wù)的形式對(duì)外提供多樣化作戰(zhàn)能力支撐, 滿足各種軍事作戰(zhàn)任務(wù)的能力需求。在基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系中, 各類功能異質(zhì)的戰(zhàn)場(chǎng)資源可以跨域融合與協(xié)同運(yùn)用, 高效且可重構(gòu)的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)加速推動(dòng)信息力向戰(zhàn)斗力轉(zhuǎn)換, 感知、決策及交戰(zhàn)等作戰(zhàn)要素按照任務(wù)需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)柔性組合, 實(shí)現(xiàn)面向任務(wù)的要素能力實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)智能集成。

在該體系中, 同一作戰(zhàn)服務(wù)可以由不同作戰(zhàn)要素提供, 如對(duì)外提供精確打擊服務(wù)可由巡航導(dǎo)彈提供、也可以由飛機(jī)提供; 同一作戰(zhàn)要素可被不同作戰(zhàn)服務(wù)共享調(diào)用, 如UUV既可用于偵察告警服務(wù)也可用于精確打擊服務(wù)。

基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系細(xì)化了要素能力和功能, 進(jìn)一步提升了戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)要素的動(dòng)態(tài)整合深度與資源共享力度。

1.1 體系特征

相較于傳統(tǒng)的面向特定作戰(zhàn)任務(wù)、戰(zhàn)場(chǎng)資源配置較為固定的軍事信息系統(tǒng), 基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系呈現(xiàn)出與眾不同的超系統(tǒng)、超網(wǎng)絡(luò)、能力化及服務(wù)化等典型特征[11-15]。

1) 超系統(tǒng)是指網(wǎng)絡(luò)信息體系規(guī)模組成巨大, 由眾多異質(zhì)異構(gòu)的作戰(zhàn)系統(tǒng)為完成共同任務(wù)目標(biāo)聚合而成, 高維聚合后的體系能力更優(yōu)、性能更強(qiáng), 具備“1+1＞2”的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)效能提升本領(lǐng)。

2) 超網(wǎng)絡(luò)是指支撐體系的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大、連接復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)多樣, 具有多重異構(gòu)特性, 功能網(wǎng)絡(luò)相互嵌套, 邏輯層次依序銜接, 作戰(zhàn)要素分級(jí)指控, 信息數(shù)據(jù)多維流動(dòng), 有線無線協(xié)同運(yùn)用。

3) 能力化是指網(wǎng)絡(luò)信息體系中對(duì)情報(bào)、指控、火力及保障等作戰(zhàn)要素進(jìn)行了全面細(xì)致的作戰(zhàn)能力描述, 體系可根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)任務(wù)需求, 按照一定的信息關(guān)系對(duì)要素能力進(jìn)行動(dòng)態(tài)柔性組合。

4) 服務(wù)化是指網(wǎng)絡(luò)信息體系中對(duì)作戰(zhàn)要素的功能以服務(wù)的形式對(duì)外提供, 保證體系結(jié)構(gòu)具有良好的松耦合性、動(dòng)態(tài)演化性和可重用性, 實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)要素資源的靈活配置和充分共享。

1.2 匹配規(guī)則

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下軍事作戰(zhàn)任務(wù)繁瑣且關(guān)系復(fù)雜, 基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系需要遵循特定匹配規(guī)則完成戰(zhàn)場(chǎng)資源科學(xué)高效的配置, 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軍事作戰(zhàn)任務(wù)與多樣異能作戰(zhàn)平臺(tái)間的合理匹配[10-11]。對(duì)體系中參與匹配過程的作戰(zhàn)任務(wù)、能力需求、服務(wù)、能力及要素做如下定義。

1) 作戰(zhàn)任務(wù)是指網(wǎng)絡(luò)信息體系中為完成某項(xiàng)軍事使命而實(shí)施的系列行動(dòng), 一項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)需要一項(xiàng)或多項(xiàng)要素能力協(xié)同執(zhí)行。

2) 能力需求是指為支持作戰(zhàn)行動(dòng)順利實(shí)施, 需要由網(wǎng)絡(luò)信息體系生成并提供的體系作戰(zhàn)能力, 包括偵察監(jiān)視能力、指揮決策能力、火力打擊能力以及綜合保障能力等。

3) 服務(wù)指網(wǎng)絡(luò)信息體系對(duì)要素能力進(jìn)行服務(wù)化封裝, 依靠選取服務(wù)進(jìn)行組合的方式為作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行提供探測(cè)、指控、打擊、防護(hù)及保障等具體實(shí)現(xiàn)途徑。

4) 能力是指體系要素在作戰(zhàn)活動(dòng)中不可再分割的基本能力, 是體系作戰(zhàn)的根本支撐。通常一個(gè)要素實(shí)體具有一項(xiàng)或多項(xiàng)作戰(zhàn)能力, 根據(jù)任務(wù)需求以作戰(zhàn)服務(wù)的形式對(duì)外提供。

5) 要素指提供一定作戰(zhàn)功能并可獨(dú)立工作的單元實(shí)體, 是體系基本作戰(zhàn)能力的載體, 具有信息組網(wǎng)能力?？梢允亲鲬?zhàn)人員、作戰(zhàn)平臺(tái)等獨(dú)立作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn), 也可是具備獨(dú)立作戰(zhàn)能力的作戰(zhàn)系統(tǒng)。

基于上述定義, 給出任務(wù)與要素匹配規(guī)則示意圖, 如圖1所示, 具體定義如下。

圖1 匹配規(guī)則示意圖

1) 任務(wù)需求匹配, 是指作戰(zhàn)任務(wù)通過分解提出能力需求, 能力需求保障作戰(zhàn)任務(wù)順利執(zhí)行。如水下對(duì)潛攻擊任務(wù)的執(zhí)行離不開對(duì)潛預(yù)警探測(cè)、對(duì)潛精確打擊等能力的支持。

2) 需求服務(wù)匹配, 是指根據(jù)能力需求選取作戰(zhàn)服務(wù), 通過服務(wù)組合提供能力支撐。如對(duì)潛預(yù)警探測(cè)能力可能需要水面、水下及海底的聯(lián)合探潛服務(wù)支撐。

3) 服務(wù)能力匹配, 是指根據(jù)作戰(zhàn)服務(wù)調(diào)用重組要素能力, 要素能力為作戰(zhàn)服務(wù)提供實(shí)現(xiàn)手段。如水下探潛服務(wù)可由單一或多個(gè)要素的探測(cè)感知、分類識(shí)別及態(tài)勢(shì)生成等能力重組實(shí)現(xiàn)。

4) 要素資源配置, 是指根據(jù)調(diào)用能力確定作戰(zhàn)要素, 具備相同能力同時(shí)滿足約束條件的要素均可列入作戰(zhàn)要素資源配置計(jì)劃。

在基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系中, 各作戰(zhàn)要素按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)完成能力描述, 根據(jù)不同作戰(zhàn)需求通過信息交互、能力組合完成服務(wù)化封裝, 為體系作戰(zhàn)提供多樣服務(wù)支持, 如水下探潛服務(wù)可以由水面艦、潛艇、潛標(biāo)系統(tǒng)或UUV集群等不同要素單獨(dú)或組合提供, 對(duì)外提供水下探潛服務(wù)時(shí)無需考慮具體是由水面艦還是潛艇提供, 當(dāng)然實(shí)際服務(wù)的選擇需要考慮部署海域、機(jī)動(dòng)能力等約束條件的限制, 約束條件越少可選擇的服務(wù)手段越多。服務(wù)與要素的松耦合性能夠保證作戰(zhàn)要素的靈活配置和充分共享, 確保體系結(jié)構(gòu)具備良好的抗破壞性和動(dòng)態(tài)演化性。

2 基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系

基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系是以水下信息網(wǎng)絡(luò)為中心, 以信息為主導(dǎo), 將水下空間預(yù)警探測(cè)、指揮控制、火力打擊、保障支援等各類軍事作戰(zhàn)資源要素進(jìn)行能力分解與重組, 實(shí)現(xiàn)要素能力整合、網(wǎng)絡(luò)共享和深度交融, 最終形成水下一體化聯(lián)合作戰(zhàn)能力。該體系以水下作戰(zhàn)服務(wù)形式對(duì)外提供多樣化作戰(zhàn)能力支撐, 能夠滿足水下多種作戰(zhàn)任務(wù)需求。該體系能夠靈活配置水下戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)資源要素, 實(shí)時(shí)高效獲取水下戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和傳送作戰(zhàn)指令, 快速和有效地執(zhí)行各種水下作戰(zhàn)任務(wù), 是增強(qiáng)水下精確打擊能力、奪取制海權(quán)和形成水下空間威懾的必要條件, 是構(gòu)成海洋安全不可分割的有機(jī)組成部分。

2.1 體系能力

體系能力不是水下各作戰(zhàn)要素能力的簡(jiǎn)單疊加, 而是圍繞軍事使命和任務(wù)需求對(duì)各作戰(zhàn)要素能力進(jìn)行動(dòng)態(tài)重組、有機(jī)融合形成的聯(lián)合作戰(zhàn)能力?；谝啬芰χ亟M的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系能力主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1) 作戰(zhàn)資源網(wǎng)絡(luò)接入。水下作戰(zhàn)資源要素可通過有線或無線手段接入水下信息網(wǎng)絡(luò), 通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)接入的各類要素資源統(tǒng)一管控、按需共享。

2) 作戰(zhàn)資源能力描述。采用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的能力評(píng)價(jià)體系對(duì)水下作戰(zhàn)資源要素功能/能力進(jìn)行客觀描述, 對(duì)要素能力進(jìn)行最小化分解產(chǎn)生獨(dú)立于實(shí)體軟硬件平臺(tái)的作戰(zhàn)能力庫(kù)。

3) 作戰(zhàn)要素能力重組。根據(jù)不同的作戰(zhàn)目的對(duì)要素能力進(jìn)行調(diào)用重組, 形成多樣化作戰(zhàn)服務(wù), 通過要素能力的服務(wù)化封裝實(shí)現(xiàn)要素資源靈活配置和充分共享。

4) 任務(wù)要素動(dòng)態(tài)匹配。根據(jù)水下戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)任務(wù)動(dòng)態(tài)變化, 進(jìn)行作戰(zhàn)要素的服務(wù)化匹配, 生成滿足任務(wù)能力需求的作戰(zhàn)要素資源配置計(jì)劃。

5) 資源協(xié)同運(yùn)行控制。依據(jù)面向任務(wù)的資源配置計(jì)劃, 通過多種信息關(guān)系(指揮控制、同步反饋等)對(duì)水下作戰(zhàn)資源進(jìn)行協(xié)同控制, 快速獲取任務(wù)所需的水下信息, 準(zhǔn)確執(zhí)行水下聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)。

6) 多源情報(bào)融合處理。對(duì)來自異質(zhì)節(jié)點(diǎn)的多源情報(bào)信息進(jìn)行聯(lián)合處理分析, 實(shí)現(xiàn)情報(bào)快速一致表征, 根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的情報(bào)需求進(jìn)行服務(wù)化裝配, 滿足作戰(zhàn)決策需求。

7) 作戰(zhàn)信息共享分發(fā)。藉由體系網(wǎng)絡(luò)為水下各類作戰(zhàn)資源提供水下信息支持與服務(wù)保障, 依托信息共享實(shí)現(xiàn)水下信息力向戰(zhàn)斗力的快速轉(zhuǎn)化。

2.2 體系要素

體系要素指具有信息組網(wǎng)能力, 提供一定作戰(zhàn)功能并可獨(dú)立工作的體系組成要素[16], 如指揮中心、水面艦艇、潛艇、UUV、預(yù)置武器、潛標(biāo)、浮標(biāo)及水下能源站等, 根據(jù)功能特點(diǎn)可大致分為情報(bào)、指控、對(duì)抗和保障4類節(jié)點(diǎn)。

針對(duì)水下多樣化軍事作戰(zhàn)需求, 水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系能夠細(xì)化對(duì)接作戰(zhàn)任務(wù), 將分散的水下作戰(zhàn)資源要素進(jìn)行能力聚合和服務(wù)封裝, 構(gòu)建面向任務(wù)的具備柔性組織架構(gòu)和動(dòng)態(tài)調(diào)度資源能力的一體化作戰(zhàn)體系。

以潛艇為例, 其在水下網(wǎng)絡(luò)信息體系中具有多種要素能力, 如探測(cè)感知、數(shù)據(jù)處理、情報(bào)支援、指揮控制、信息對(duì)抗及火力對(duì)抗等, 在水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系中可根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)任務(wù)需求進(jìn)行服務(wù)化封裝, 實(shí)現(xiàn)潛艇作戰(zhàn)資源的靈活配置和重用共享, 滿足不同的作戰(zhàn)任務(wù)需求。

此外, 從構(gòu)建新型作戰(zhàn)體系角度也可以對(duì)能力短板和服務(wù)缺口進(jìn)行逆向分析, 催生出滿足未來軍事作戰(zhàn)需求的新質(zhì)體系要素或新的技術(shù)方向, 如仿生智能平臺(tái)、新質(zhì)對(duì)抗武器等。

2.3 交互方式

基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系的交互方式反映了體系要素間的相互作用和影響關(guān)系, 按照要素功能側(cè)重點(diǎn)的不同, 交互方式可分為保障與共享、指揮控制、同步與反饋[17]。

1) 保障與共享。水下信息感知節(jié)點(diǎn)獲取的情報(bào)信息通過水下信息網(wǎng)絡(luò)提供給情報(bào)處理節(jié)點(diǎn),生成的標(biāo)準(zhǔn)情報(bào)信息通過信息網(wǎng)絡(luò)提供給指揮控制節(jié)點(diǎn), 水下信息感知節(jié)點(diǎn)間也可以共享各自獲取的情報(bào)信息, 水下綜合保障節(jié)點(diǎn)可對(duì)其他節(jié)點(diǎn)提供諸如安全防護(hù)、同步授時(shí)等資源保障支持。

2) 指揮控制。指揮控制節(jié)點(diǎn)在戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)一致理解基礎(chǔ)上進(jìn)行智能決策指揮, 指控命令通過水下信息網(wǎng)絡(luò)下達(dá)對(duì)抗攻擊節(jié)點(diǎn), 指揮引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)對(duì)敵持續(xù)跟蹤或?qū)勾驌簟?/p>

3) 同步與反饋。綜合保障、情報(bào)處理、指揮控制、對(duì)抗攻擊的同類節(jié)點(diǎn)間可進(jìn)行狀態(tài)同步與反饋,實(shí)現(xiàn)綜合保障、聯(lián)合處理、同步指揮、協(xié)同打擊。

2.4 體系架構(gòu)設(shè)想

按照上述要素組成、匹配規(guī)則與交互方式, 提出該體系架構(gòu)設(shè)想, 如圖2所示。該體系以水下綜合信息網(wǎng)絡(luò)[4,18]為核心,以信息聯(lián)通水下空間作戰(zhàn)要素, 完成戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)資源要素的靈活配置與充分共享, 助力信息力向作戰(zhàn)力的實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)變。

水下綜合信息網(wǎng)絡(luò)不僅是信息的載體, 也是能夠支撐全網(wǎng)形成最大化作戰(zhàn)能力的信息基礎(chǔ)設(shè)施, 為全網(wǎng)資源優(yōu)化調(diào)度、自主協(xié)同、能力聚合提供基礎(chǔ)和支撐; 信息主導(dǎo)作戰(zhàn)力量的協(xié)調(diào), 是體系中作戰(zhàn)要素互聯(lián)互通、有機(jī)結(jié)合、相互協(xié)作、形成整體作戰(zhàn)能力的橋梁, 對(duì)作戰(zhàn)要素的協(xié)作服務(wù)結(jié)構(gòu)和指揮控制結(jié)構(gòu)起到?jīng)Q定性作用。在體系設(shè)想中, 體系作戰(zhàn)要素進(jìn)行統(tǒng)一細(xì)致的能力描述, 根據(jù)不同的水下作戰(zhàn)需求通過信息交互、能力重組完成服務(wù)化封裝, 形成能夠滿足軍事作戰(zhàn)任務(wù)需求的各項(xiàng)服務(wù), 如水下探潛服務(wù)、快速掃雷服務(wù)、水聲對(duì)抗服務(wù)等。根據(jù)實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)需求對(duì)服務(wù)進(jìn)行靈活組合即可支持水下多樣化作戰(zhàn), 如水下探潛服務(wù)與水下攻擊服務(wù)組合可完成對(duì)潛精確打擊任務(wù), 水下探潛服務(wù)與水聲對(duì)抗服務(wù)組合可完成對(duì)潛壓制驅(qū)離任務(wù)。

圖2 基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系架構(gòu)設(shè)想

2.5 體系服務(wù)模式

將體系作戰(zhàn)要素的能力/功能進(jìn)行分解, 再以作戰(zhàn)服務(wù)的形式進(jìn)行重組, 通過服務(wù)組合提供作戰(zhàn)能力支撐, 可根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)任務(wù)進(jìn)行作戰(zhàn)要素的動(dòng)態(tài)匹配, 具備高彈性、強(qiáng)抗毀的水下體系化作戰(zhàn)能力。

體系中, 同一作戰(zhàn)服務(wù)可由不同作戰(zhàn)要素的能力重組形成, 服務(wù)與要素間具有良好的松耦合性, 如對(duì)外提供水下探潛服務(wù)時(shí)無需考慮是由水面艦還是潛艇提供, 提供水下攻擊服務(wù)時(shí)無需考慮是由潛艇還是UUV提供, 提供水聲對(duì)抗服務(wù)時(shí)無需考慮是由UUV還是潛標(biāo)提供, 從而保證水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系作戰(zhàn)要素的靈活配置和充分共享, 在水下作戰(zhàn)中部分要素的損毀不影響體系作戰(zhàn)能力的連續(xù)支持與作戰(zhàn)任務(wù)的順利執(zhí)行, 當(dāng)然實(shí)際服務(wù)的選擇需要遵循使用約束條件的限制。

以遠(yuǎn)海對(duì)潛探測(cè)作戰(zhàn)任務(wù)為例, 需要體系提供對(duì)潛預(yù)警探測(cè)服務(wù), 則無需考慮是由我方潛艇、獵潛艇, 還是反潛無人艇/UUV/潛標(biāo)/浮標(biāo)/坐底標(biāo)提供, 只需考慮探潛速度、搜潛區(qū)域、探測(cè)范圍等約束條件對(duì)服務(wù)的限制, 對(duì)滿足約束條件的服務(wù)進(jìn)行組合, 在滿足任務(wù)需求的同時(shí)保證體系作戰(zhàn)資源的靈活配置與共享, 如圖3所示。

當(dāng)對(duì)潛預(yù)警探測(cè)服務(wù)因?yàn)閿撤絺刹祢?qū)離我方潛艇、攻擊我反潛無人艇導(dǎo)致任務(wù)被迫中斷時(shí), 水下網(wǎng)絡(luò)信息體系可通過其他作戰(zhàn)要素, 如UUV集群、偵察潛標(biāo)、探測(cè)坐底標(biāo)等的能力重組繼續(xù)提供對(duì)潛預(yù)警探測(cè)服務(wù), 保證水下作戰(zhàn)任務(wù)的連續(xù)執(zhí)行, 體現(xiàn)出水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系良好的抗破壞性和動(dòng)態(tài)演化性。

圖3 遠(yuǎn)海探潛作戰(zhàn)設(shè)想

3 重點(diǎn)發(fā)展方向

基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系能夠充分發(fā)揮信息和網(wǎng)絡(luò)在水下戰(zhàn)場(chǎng)資源配置中的優(yōu)化集成作用, 實(shí)現(xiàn)信息賦能、網(wǎng)絡(luò)增能和體系聚能, 但相較于水面以上作戰(zhàn)空間的體系化進(jìn)程, 水下空間作戰(zhàn)要素在通信、探測(cè)、處理及對(duì)抗等多個(gè)方向上的能力短板使得水下網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)難以快速推進(jìn)。

為了構(gòu)建高彈性、強(qiáng)抗毀的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系, 需要大力推進(jìn)水下低成本、分布式、無人化、智能化及網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)要素的快速發(fā)展, 實(shí)現(xiàn)水下作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)要素的動(dòng)態(tài)演化匹配。因此, 文中從體系作戰(zhàn)要素角度簡(jiǎn)要探討了未來基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系建設(shè)需要重點(diǎn)突破的部分發(fā)展方向。

1) 開發(fā)無人系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)對(duì)潛大范圍跟蹤和探測(cè)。無人系統(tǒng)適用海域廣、架構(gòu)靈活, 美海軍將無人系統(tǒng)作為彌補(bǔ)潛艇規(guī)模不足、創(chuàng)生新的水下作戰(zhàn)能力的首選。

2) 采用潛布系統(tǒng), 形成新型水下集群作戰(zhàn)能力。潛布系統(tǒng)以潛艇為母艇, 布放后前出執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察和打擊任務(wù), 美海軍將其視為延伸潛艇“手眼”、擴(kuò)大潛艇控制范圍、保護(hù)潛艇安全的有效手段。發(fā)展的主要潛布系統(tǒng)包括“藍(lán)鰭-21”UUV、大排水量UUV、近海水下持久監(jiān)視網(wǎng)等。

3) 發(fā)展新型補(bǔ)給和導(dǎo)航技術(shù), 提高持續(xù)作戰(zhàn)能力。為了彌補(bǔ)水下平臺(tái)續(xù)航力的不足和減少對(duì)全球定位系統(tǒng)(global positioning system, GPS) 的依賴, 美國(guó)研發(fā)了“UUV水下母港”和“深海定位導(dǎo)航系統(tǒng)”2種新型保障裝備。前者可對(duì)UUV進(jìn)行無線數(shù)據(jù)中繼和充電, 后者通過在深海中布放聲源, 使?jié)撏?、UUV等獲得連續(xù)高精度導(dǎo)航信息, 無需定期上浮修正累積誤差。

4) 研制變革性海底預(yù)置裝備, 控制關(guān)鍵海區(qū)。海底預(yù)置裝備是一種全新的水下裝備, 可以替代潛艇提前部署在關(guān)鍵海區(qū)的海底, 長(zhǎng)期待機(jī)。美海軍研發(fā)了“上浮式有效載荷”和“海德拉”2種預(yù)置裝備。前者預(yù)置在深海, 由運(yùn)載器、有效載荷、通信系統(tǒng)等組成, 通過水面艦艇布放, 可在4 km水深待機(jī)5年, 需要時(shí)遠(yuǎn)程喚醒, 快速釋放無人機(jī)、傳感器和導(dǎo)彈等載荷, 執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察和打擊任務(wù); 后者預(yù)置在近海, 可搭載數(shù)個(gè)小型無人機(jī)和UUV, 由水面艦、潛艇、飛機(jī)投放, 在水下待機(jī)數(shù)月, 需要時(shí)喚醒, 自主指揮負(fù)載執(zhí)行反潛任務(wù)。

5) 開展海洋大數(shù)據(jù)融合, 引入人工智能信息處理技術(shù)。整合軍民水面-水下-海洋大數(shù)據(jù)云平臺(tái), 推進(jìn)數(shù)據(jù)資源的互聯(lián)互通, 引入機(jī)器學(xué)習(xí)、文本深度挖掘等人工智能信息處理技術(shù)提升海洋大數(shù)據(jù)的處理分析能力, 建立多層次、一體化的海洋信息組織架構(gòu)。

6) 開發(fā)生物傳感器及仿生信息處理技術(shù)。經(jīng)過長(zhǎng)期的進(jìn)化和自然優(yōu)化選擇, 以海豚等為代表的部分生物已形成高效的生物聲吶系統(tǒng)和水聲通信能力。借鑒海洋生物在水下信息感知、探測(cè)與聲通信方面的卓越能力, 研究生物傳感器及仿生信息處理技術(shù), 提升對(duì)水下目標(biāo)遠(yuǎn)距離的探測(cè)精度與容錯(cuò)性, 是未來水下信息系統(tǒng)需要發(fā)展的一個(gè)重要方向。

7) 利用生物感知海洋環(huán)境, 進(jìn)行水下對(duì)抗。海洋覆蓋面積巨大, 部署有人/無人傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅工程巨大且無法滿足動(dòng)態(tài)海洋環(huán)境信息的各種需求。海洋生物能高度適應(yīng)周圍環(huán)境, 具有先天優(yōu)勢(shì), 應(yīng)充分利用這種生物感知能力進(jìn)行沿海、海峽等重要水域的探測(cè)預(yù)警。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中從基于要素能力重組的網(wǎng)絡(luò)信息體系概念出發(fā), 對(duì)體系特征、匹配規(guī)則進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹, 提出了基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系概念, 對(duì)體系能力、體系要素、交互方式進(jìn)行了解釋說明, 提出了體系架構(gòu)設(shè)想, 舉例了體系服務(wù)模式, 并對(duì)體系未來建設(shè)發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注的部分發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

后續(xù)將在體系要素能力描述、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、資源均衡配置等方面對(duì)該體系架構(gòu)和技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行深入研究, 以期引出水下顛覆性作戰(zhàn)概念, 催生滿足未來水下網(wǎng)絡(luò)化體系作戰(zhàn)需求的新質(zhì)作戰(zhàn)力量。

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Preliminary Study of an Underwater Military Network Information System of Systems Based on Factor Capability Reorganization

DU Fang-jian, ZHANG Yong-feng, ZHANG Zhi-zheng

(1．The 27th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Zhengzhou 450047, China; 2. Zhengzhou Key Laboratory of Underwater Information System Technology, Zhengzhou 450047, China)

With the continual improvements to operational dimensions, the traditional centralized distributed system architecture and its attachment of informationized weapons and equipment have been unable to meet the operational requirements of future network system of systems(SoS). The construction of a super-system, super-network, capable-oriented, and service-oriented network information SoS should be created to address this situation. In addition, the innovation of strategic thinking and operational methods should be accelerated, and the operational form and operational force generation mode should be altered. In this study, the concept of a network information SoS based on factor capability reorganization is explained along with SoS characteristics and matching rules. Then, an underwater military network information SoS based on factor capability reorganization for underwater integrated joint operation is constructed. Based on analysis of SoS capabilities, SoS factors, and interaction mode, this study proposes the architectural design and service mode of an underwater military network information SoS and discusses some developmental directions that require major breakthroughs in terms of SoS factors. It is hoped that this study can be used as a reference for the future construction of underwater military network information SoS.

network information; system of systems(SoS); factor capability reorganization; service-oriented

TJ6; TB567

A

2096-3920(2021)01-0006-08

10.11993/j.issn.2096-3920.2021.01.002

杜方鍵, 張永峰, 張志正. 基于要素能力重組的水下軍事網(wǎng)絡(luò)信息體系初探[J]. 水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào), 2021, 29(1): 6-13.

2020-03-26;

2020-05-18.

國(guó)防科技創(chuàng)新特區(qū)項(xiàng)目資助.

杜方鍵( 1987- ), 男, 碩士, 高級(jí)工程師, 主要研究方向?yàn)樗聼o人平臺(tái)與信息系統(tǒng)總體技術(shù).

(責(zé)任編輯: 楊力軍)