快速部署机场指挥决策关键技术*

秦敬辉，朱世松

(空军勤务学院，江苏 徐州 221000)

1 快速部署机场与指挥决策需求

快速部署机场是为解决航空兵部队在遂行多样化使命任务过程中由于缺少必要的永备机场支撑而在一定地域紧急开设飞行保障基地的作战任务，包括开辟野战机场、征用民航机场、启用备用机场和启用公路跑道四种任务类型，是一项典型的多阶段、多目标、多部门、人与装备协同参与的应急军事行动。

空军后勤指挥机关需要根据保障任务要求，及时掌握战场态势、迅速制订保障方案、科学筹组保障力量、精确控制部署进程、合理统筹调配装备物资，指挥决策程序复杂，工作任务量巨大。传统的指挥决策手段和方法显然难以适应，必须针对应急机场开设和飞行保障过程中存在的诸如机场选址规划、保障装备抽组、保障人员配备、装备人员投送、保障装备部署、机场基础设施抢修抢建、保障流程规划设计、油料弹药与物资器材筹措供应、军需营房给排水保障等关键问题的方案制订与决策优化，研究综合应用现代信息技术和决策科学理论，设计开发快速部署机场指挥决策支持系统，提高指挥机关的决策能力和指挥水平，力争以最短的准备时间、最少的保障装备、最精的保障力量实现最为高效的航空作战保障。

2 外军研究发展现状

目前，世界各主要军事强国都高度重视指挥决策理论与技术的研究，美军是其中的典型代表。无论是思想理念还是支撑技术，美国一直走在各国的前列。

2.1 指挥决策技术发展现状

海湾战争后，美军对指挥决策手段进行了多方面改进，基本形成了以支持作战指挥决策全过程为核心的信息系统［1］，即 CCDSS，其主要功能是:

1)在情报阶段，能及时准确地感知战场态势。不仅在平行作战单位之间实现信息共享，而且也实现了各种武器平台之间的联通，其情报信息获取、传递、处理的一体化以及多传感器的数据融合能实时获得一幅动态的公共战场综合态势图，为拟制正确可行的作战方案提供了先决条件;

2)在方案制订阶段，人工智能的应用可以提供多种备选方案，并可利用作战模拟系统对方案的可能结果进行仿真模拟，机器的定量分析与人的定性经验相结合提高了决策的科学性;

3)在实施阶段，可按照指挥员的意图及时反馈战场情况，指挥员可据此迅速调整决策，增强了作战指挥的实时性和针对性。

目前，可为军和军以下指挥官提供作战指挥决策支持的机动控制系统(MCS)核心——参谋计划与决策支持系统(SPADS)已装备到陆军机动营至军级。

在2000年5月颁发的《2020年联合构想》中，美军明确提出了信息优势和决策优势的概念，指出只有当指挥官及其部队能以先于敌军反应的速度做出更好的决策并加以落实，信息优势才能有效地转化为作战优势。《网络中心战——美国国防部呈交国会的报告》更进一步提出:“信息综合、显示和决策支持”是网络中心战科学技术的核心领域。

2.2 美军简易基地指挥决策系统功能

从冷战后期开始，美军根据世界形势变化趋势，提出了减少永备机场新建工作，着力加强空军简易基地快速部署能力，其目标是5天之内在全球任何地点开设一座简易基地并使其投入运行。美军简易基地指挥决策系统的主要功能是:接受飞行联队或基地司令部指挥;提供通信、计划与规划支持;对工程技术人员进行指挥与控制;与机场其它机构联络;修订施工进度;与上级指挥部门及当地机构接洽;及时拟制部队现状报告;协调核生化武器防御及弹药销毁工作。其中，敌情威胁分析是贯穿指挥决策全过程的重点内容。

3 快速部署机场指挥决策关键技术

除安全性(即生存能力)以外，时间是快速部署机场工程的生命线。空军后勤指挥机关和保障部队要在陌生地域高效完成机场开设任务并提供持续飞行保障能力，必须充分研究并利用现代科学技术特别是信息技术的成果，加强指挥决策信息系统建设，重点研究应用以下几项关键技术，在争取信息优势和决策优势的基础上，获得速度优势，从而为航空作战提供保障力量优势。

3.1 基于3S的态势感知技术

GIS、GPS、RS 被称为 3S 技术［2］，已在军事和民用领域获得广泛应用。快速部署机场指挥决策需要研究基于3S技术感知分析显示重要方向五类机场分布、保障装备部署、保障资源分布、装备与保障部队出发地域至机场开设地域交通运输路线和投送能力、机场开设地域2km×5km地形地物和人文社会环境，以及机场保障功能用地规划部署需要的工具和方法。

3.2 基于装备和人员保障效能的决策模型设计与优化技术

快速部署机场指挥决策需要大量数学模型，主要包括保障需求分析模型、保障装备抽组模型、保障人员抽组模型、装备人员投送模型等。模型的确定需要通过调查分析、现场试验和数据挖掘等手段获取不同复杂环境条件下的各类参战飞机、装备、人员保障需求以及装备与人员的保障效能参数。按照“一专多能”的思路，打破专业界限整合优化保障能力，按照数学建模的方法进行优化研究设计。最后还需要进一步研究建设便于决策过程调用的数学模型标准函数库技术。

3.3 基于广义规则的知识表示与存储技术

快速部署机场指挥决策涉及到大量的专业知识和专家经验，作为指挥参谋人员不可能在短期内面面俱到、了然于心、运用自如，必须建设综合性专家知识库进行组织存储。其中的知识具有以下特点:①领域众多，内容丰富，彼此间存在松散联系;② 确定性知识和不确定性知识并存，过程性知识和陈述性知识混杂。科学合理的知识表示方法有利于提高决策系统问题求解的效能。广义规则充分吸收了逻辑、产生式规则等在知识表示和推理方面的优点，弥补了彼此间的不足。文献［3］对广义规则知识表示和知识库的组织存储方法进行了论述，具有较强的适用性。

3.4 基于历史案例的决策推理技术

案例是人类直觉、逻辑和创造性三种思维的综合表现形式，案例推理是人脑类比学习的模仿者，在知识难以获取的应用领域取得了丰硕成果［4］。通常把目前要解决的问题或情况称为目标案例(Target Case)，而把历史案例称为源案例(Base Case)。基于案例推理(case-based reasoning，CBR)是区别于基于规则推理的一种学习推理模式，已成为智能系统一种新的推理方法。案例表示是CBR成功的关键。搜集整理国内外航空作战保障历史案例，基于本体理论进行形式化，规范和统一决策领域涉及到的概念、术语［5］，从而规范案例的表示，再分类组织存储，便于管理维护和检索调用，能直接为决策方案的制订和评估服务。

3.5 基于数据仓库的综合信息查询分析技术

快速部署机场需要紧急抽调筹措分布在不同地域的保障装备和保障资源，其决策需要依据各类数据信息。传统数据库是面向日常操作和事物处理的，查询和分析能力较弱，不同数据源的数据之间缺乏统一的标准，数据格式不一致［6］，难以满足快速决策需求。因此，需要研究确定决策需要的数据目录、数据来源和抽取装载以及OLAP服务工具。按不同保障区域、仓库类别基于GIS显示仓库的部署、保障范围、储存物资器材的种类、数量等基本信息;能够查询统计全空军及快速部署机场周边主要战备物资储备的布局、规模、数量、状态等信息;能够对快速部署机场装备实力进行综合管理，在网上进行装备请领和调拨，实时查询统计不同专业不同装备的配备和数/质量情况;能够在网上提供维修送修方案建议;此外，还能够连接空军财务保障、军需、油料、航材、四站、卫生、军交、机营、机场、房管、审计等专业勤务系统，为快速部署机场开设指挥所提供专业综合业务数据。

3.6 基于Petri网的任务流程规划技术

快速部署机场是一项复杂的系统工程，提高效率始终是其追求的主要目标之一。Petri网是一种适合于描述异步并发现象的系统模型，既有严格的数学定义，又有直观的图形表示，具有丰富的系统描述手段和系统行为分析技术［7］，能克服结构图中事件之间关系不明显的缺点，对离散事件动态系统建模，将事件之间的并发、顺序和异步关系清楚地表征出来。通过设定Petri网描述的每个变迁的时间值，可以对决策方案进行实时性分析，提出有效的改进方法，找到提高系统性能的有效途径，实现任务流程的优化决策。

3.7 基于虚拟现实的模拟推演与效能评估技术

决策方案是否科学需要通过模拟推演进行检验和评估，虚拟现实技术［8］能为人们提供理想的推演平台。主要是研究如何在接近真实的三维环境中，通过综合运用各类保障模型、决策模型和推演模型，对机场开设过程、保障作业过程以3D形式进行全过程超实时模拟推演，仿真显示保障装备、保障作业区域部署展开效果，按照任务流程规划评估机场开设方案的可行性;以一个飞行日飞行保障活动为评估对象，按照可能的强度标准，基于仿真时钟计算推进模拟进程，对方案执行情况做出评判预测，对保障效能进行快速分析，对保障力量进行网上对接，查找存在薄弱环节，为指挥员和指挥机关进行决策方案优化调整、下定决心提供依据。

3.8 基于卫星通信的行动监视与动态干预技术

战场监视是指挥员迫切需要的一种能力，便于实时把握决策方案执行情况，随时调整行动方案。研究如何利用北斗卫星网络及其他通信卫星提供的导航定位和通信功能来提高快速部署机场指挥决策能力，是一项崭新的课题。需要研究有关卫星服务功能、通信接口协议、网络通信传输手段等，以音频、视频等形式，实时监控快速部署机场开设的筹备(装备抽组、保障力量编成等)、机动(输送)、部署(装备系统就位)、保障(实施保障作业)、撤收(装备人员收拢归建)等阶段的现场情况。通过基于卫星通信的物联网技术，在地图上显示装备、物资、人员运输路线、运输方式、目前位置、数量等信息，实现对保障进程和保障方案实施过程的精准掌控。根据任务需求、保障态势、力量消耗和保障协同的变化情况，对保障方案进行动态调整。对保障过程出现的特殊情况，调用应急处置方案，实施应急指挥。能够组织召开视频会议，并能对视频进行分区、分部队类别归档管理，便于视频调看或部队保障过程回放。

3.9 指挥决策系统软硬件综合集成技术

未来指挥所系统的硬件设备要求是模块化的［9］。研究运用软件工程原理和信息规划技术及工具，对快速部署机场指挥决策支持系统进行顶层设计。按照职能权限需求，分别研究快速部署指挥机关(基地固定式)和现场指挥机构(前方机动式)指挥决策系统配置标准、网络拓扑结构及网络通信外联接口、系统软硬件集成和建设方法，以构建一个功能相对完备、技术相对先进的一体化多功能指挥决策平台，确保技术架构合理、满足首长机关决策、控制、协调和评估的需要。其中基地固定式系统集成架构如图1所示，侧重于总体方案决策、评估和资源调配，包括态势感知系统、智能决策支持系统、任务规划系统、模拟推演与效能评估系统、行动监视与动态干预系统、网络与卫星通信系统以及显示、话筒等人机交互设备;前方机动指挥车必须小型化、高度集成化，侧重于现场作业监控与指挥协调，并同基地、航空兵指挥所保持通信联络。

图1 快速部署机场指挥决策系统集成框架图

以上9项技术中，态势感知、综合业务信息查询属于指挥决策必须的基础信息支援技术，它们同装备保障效能数学模型、专家知识、CBR一起共同支撑任务流程规划这个快速部署机场指挥决策的关键环节，生成多目标决策方案集;模拟推演与评估主要帮助完成决策方案优选;行动监视技术主要在决策方案执行过程中帮助指挥员评估规划任务完成进展以及对各种突发事态的及时调整控制以及事后评估;软硬件综合集成技术主要用来实现指挥决策平台的一体化、模块化、小型化、机动化、人性化。

4 主要技术难点

在信息科学技术日新月异的今天，建设快速部署机场指挥决策系统仍然涉及很多实际问题，主要有以下4个方面。

1)装备、人员保障效能等相关基础数据采集和决策模型的设计与标准化。这主要是由于装备类型、保障作业众多，地理、气象、电磁、人文、社会等环境复杂多变，数据量大，涉及面广，需要分别评估模型的可信度。无论是作业人员还是保障装备，都存在一个效能最大值、最小值和平均值。恶劣环境，如高温、高寒、高原、高盐、雨雪、风沙等，必然影响保障效能的发挥。各类基础数据的采集与确定需要耗费大量时间，采取现地测试、模拟测试等各种测试评估方式进行统计分析。最后还要根据装备改进等新情况持续进行模型的校核、验证和确认(VV＆A)。

2)历史保障案例和专家知识获取与形式化。首先搜集案例和专家知识是开展这项工作的瓶颈问题，其次本体的确定与不确定性知识处理方法也是需要综合考虑的难题——不确定性是战争的本质属性。经典战例和平时训练可以帮助我们尽可能多地消除各种不确定因素。实际经验和资料的匮乏是影响快速部署机场决策系统智能推理过程设计和决策质量的关键所在。

3)3S技术、物联网等新技术的应用。需要分析论证感知内容、信息获取手段、数据传输接口及信息可视化手段，尤其是数据精度对规划决策的影响问题。例如，通过RS获取的目标地域DEM数据和地形地物的分辨率，显然会影响机场各类保障用地的规划设计、场地施工任务量评估，进一步地会影响到装备、人员投入规模计算、抽调与投送计划等一系列问题。

4)模拟推演与方案评估技术。需要应用专家知识确定哪些评估指标，如何把机器的定量分析与人的定性经验结合起来共同进行决策方案评估优选。仿真时钟的设定、单个作业任务完成时间计算和大场景分布交互仿真体系结构设计与实现都存在理论与现实的可满足性评估问题。

5 结束语

在全面建设现代后勤和空军战略转型发展建设的关键时期，本文对快速部署机场指挥决策关键技术进行了应用研究和理论探讨，充分分析了国内外、军内外关于应急指挥决策手段方法的最新成果，吸收借鉴其研究思路和成功经验，从一个全新的角度研究空军应急作战保障指挥决策问题，保证了研究的高起点和宽视角，避免就事论事，对快速开设四类机场指挥决策乃至各军兵种作战指挥决策技术研究都具有较好借鉴作用和推广价值。当然，建设功能相对完备、技术相对先进的快速部署机场指挥决策系统不可能一蹴而就。要夺取信息优势和决策优势，还必须对信息支援技术体系进行持续改进，对人与装备保障效能参数进行持续测试，对决策方法手段进行持续优化，确保决策方案制定的科学性、时效性和实用性。

［1］马龙，李剑雄，柳少军.作战指挥决策支持系统研究评述［J］.军事运筹与系统工程，2004，18(3):48-52.

［2］任林林，侯帅.3S技术与数字化战场［J］.飞航导弹，2005(5):18-21.

［3］朱世松，鲁汉榕，殷克功，等.可计算大容量知识库系统设计［J］.计算机工程与设计，2004，25(8):1381-1383.

［4］倪志伟，李建洋，李锋刚，等.案例决策技术及案例决策支持系统研究综述［J］.计算机科学，2009，36(11):18-23，42.

［5］刘晓文，胡克瑾.融合CBR和本体的决策支持系统框架及应用［J］.计算机工程与应用，2009，45(3):235-238.

［6］陈俊，王崑声.基于数据仓库的决策支持系统的设计与实现［J］.计算机工程与设计，2008，29(20):5280-5286.

［7］袁崇义.Petri网原理与应用［M］.北京:电子工业出版社，2005.

［8］安兴，李刚，徐林伟，等.虚拟现实技术在美军模拟训练中的应用现状及发展［J］.电光与控制，2011，18(10):42-46.

［9］吴振锋，赵克俭.未来指挥所发展展望［J］.火力与指挥控制，2005，30(4):3-6.