北约情报监视和侦察互操作体系研究

沈永玲，洪 波

(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081)

0 引言

在未来战争中，信息将成为战斗力的第一要素［1］，战场信息的快速精确收集、应用和分发共享是作战部门制定战术决策的依据［2］。实现侦察装备和武器系统的互操作是实现网络化作战关键［3］，多个国家或国际联合组织正在建设和不断完善自己的情报监视和侦察互操作体系，作为涉及多国的军事联盟，北约的 C3(Command，Control and Communications)局为实现在其成员国的ISR系统之间的互操作建立了NATO情报、监视和侦察互操作框架NIIA(NATO Intelligence，Surveillance，and Reconnaissance(ISR)Interoperability Architecture)，其目的是实现多国的ISR装备之间达到侦察信息自动处理和无缝共享的目的。NIIA的架构思想、设计理念、管理模式及相关的标准化协定，对于其他国家的ISR互操作性、协同性［4］建设具有积极的借鉴指导作用。借鉴NIIA的设计模式，考虑我国在ISR互操作建设方面的缺陷，提出了加强完善我国ISR互操作能力的几点建议。

1 NIIA关注和责任范围

为了实现情报支援作战的目的，北约作战部队和空军(有人机、无人机)侦察部队之间的交互用如下的“侦察环”来描述［5］，如图1所示。侦察环包含许多功能及接口，NIIA主要关注的是机载和地面单元之间以及地面单元输出和其他ISR单元之间的接口，详细的NIIA关注和责任范围如图2所示。

根据图2所示，NIIA主要关注了3个方面的互操作接口，确定了关于这些接口的标准化协议:

①空中侦察平台(包括传感器)与情报处理单元之间的ISR数据接口;

②情报处理单元与情报需求用户之间的情报产品接口;

③情报处理单元为了支持情报判读而与现有各级情报数据库之间的远程情报产品的查询、请求、报告、利用产品的操作和数据接口。

图1NATO侦察环

图2 NIIA关注和责任范围

由于情报产品、情报需求及规划获取需求信息的活动之间的呼应关系，NIIA需要关注情报需求提出、情报需求收集规划活动以及实施收集活动的有人机或无人机飞行计划及机载传感器操作计划等。

NIIA指出，从战略监视到战术侦察的所有的ISR活动都将获益于互操作标准，从NIIA域中的侦察与监视系统互操作性得到的益处包括:

①通过数据融合提高了情报质量;

②在各级指挥机构实现情报共享;

③提高了所有地形区域的可达能力;

④提高了侦察监视信息和情报产品分发能力;

⑤提高了信息＆情报的时效性;

⑥提高了作战行动的灵活性和准确性。

2 NIIA体系

2.1 NIIA

体系描述了组成体系的组件、组件之间关系以及管理组件设计和发展的原则与指南［4］。NATO C3局研究的NATO互操作性框架(NIF)为附属体系提供了全面的架构设计，使用类似OSI 7层模型的系统体系描述，NIIA提供了每一成员国内互操作性元素的实现指南。模块化元件组成体系中的模型，并最大化使用商用现货(COTS)技术和重复使用模块化元件，促进了共享发展。战区导弹防御、陆地作战和机载指挥与控制体系是NC3管理的其他附属体系的例子。促进附属体系之间的某些级别的互操作是目的，这些附属体系在战场远距离作战中需要与ISR体系进行互操作。

隶属于北约空军装备组NAFAG空军第4组(AG IV)负责起草了NIIA，定义了AG IV职能范围内的侦察和监视装备实现互操作的顶层体系结构，描述了NATO侦察和监视系统的关系及其管辖的多个STANAG的地位和作用。NIIA是一个动态的逐步完善的体系，随着技术和作战概念的进步，体系变得更加复杂和完善，到2005年时，首次将图像情报(IMINT)和信号情报(SIGINT)互操作性问题在单一的体系框架中同时进行描述，如图3所示。虽然到目前为止焦点是处理图像，但AG IV的工作显示其工作范围已包含了更宽频谱的情报源，例如信号情报(SIGINT)、AG IV正在进行信号情报等其他领域的补充分析定义，增加相应的处理标准，进一步完善ISR体系。

图3 NIIA包括的情报类型

2.2 NOTA的互操作性定义

在信息系统领域，互操作性是一个很宽泛的概念，由于应用的差异其定义也不完全相同［6］。IEEE认为“互操作性是2个或多个系统或组成部分之间交换信息以及对已经交换的信息加以使用的能力”。北约的互操作性定义为系统、单位或部队为其他系统、单位或部队提供服务和接受服务，并通过这种交换的服务使他们具备有效地在一起工作的能力。为了对NIIA互操作性进行分类，定义了4级互操作，这用于确定如何组织和自动化管理数据的交换和解释才能提高操作效率［7］。

1级(无结构化的数据交换):包括人类可判读的无结构化数据的交换，例如作战评估、分析和文件中的自由文本。

2级(结构化的数据交换):包括人类可判读的结构化数据(意在用于手动和/或自动处理)的交换，但需要手动编辑、接收和/或消息分发。

3级(数据的无缝共享):包括基于公共交换模型的系统间数据自动共享。

4级(信息的无缝共享):通过基于协同操作应用软件的数据处理，把3级扩展到信息的通用判读。

NIIA目前的目标是达到2级互操作，一些特殊的接口达到3级互操作，4级互操作是其最终长远的目标。

2.3 NIIA体系中的STANAG

STANAG作为NIIA体系中的构件，是组成体系的基石，定义了ISR流程中各组件之间的标准化接口。基于空中侦察的模式主要包括两种关键接口:一是空中和地面系统之间的接口，二是地面系统的输出与是其他地面系统或指控单元接口。这些接口使用了一组STANAG和商用标准，使NATO成员国的ISR装备之间的侦察图像能够实现2级或3级互操作性(见2.2互操作性定义)。NIIA中主要的STANAG及简要功能描述如下:

STANAG 3377“空中侦察情报报告格式”:规定了分发给作战用户的情报报告格式，包括时间敏感的事件报告、独特图像(例如SAR)的专门报告和标准例行报告等。

STANAG 4545“NATO二次图像交换格式”:二次图像是已经被处理为人类可读图片的传感器数据，格式可以由图像、图表和文本组成。

STANAG 4559“NATO标准ISR数据库接口”:提供了NATO成员国ISR数据库的互操作性标准。STANAG 4559对在数据库系统和客户之间传回和传出的指令以及用于在远程数据库中搜索具体图像的参数(例如，日期、时间和位置)进行了标准化。建议使用STANAG 4545格式交付查询的结果图像产品，同时也在增加其他数据格式，此外，正进一步增加能力(例如订阅服务)以提供更多的功能。

STANAG 4575“NATO高级数据存储”:为固态存储器或磁盘阵列定义了接口，其目的是使NATO成员国的ISR设备之间能够之间进行数据交换，同时保证机载的侦察图像数据能够在任何地面侦察站被处理。

STANAG 4586“UAV控制系统(UCS)体系”:本STANAG的目标是推动UCS、不同UAV及其载荷和C4I用户之间的通信。标准的UCS体系和接口的实现将简化不同来源子系统的系统集成过程，实现地面站和UAV之间的互操作。该标准不但描述了UAV系统的各个部件之间的通用控制信息，也重点制定了如何实现既有旧UAV系统的互操作使用和集成方法，本STANAG由NATO海军武器和装备组(NNAG)管理［8］。

STANAG 4607“NATO地面移动目标指示器格式(GMTIF)”:定义了灵活的用于移动目标信息分发的格式，可以配置成独立格式或封装到STANAG 4545或7023中，简单的GMTI系统可以使用标准格式的子集，用有限窄带分发;大型GMTI系统可将目标的所有信息编码，用宽带信道分发，以便更完备的处理机构处理这些移动目标信息形成目标航迹。

STANAG 4609“NATO数字运动图像标准”:采用商用的数字视频标准，定义了用于分析机载运动图像的元数据(包括与视频图像同步的飞机位置坐标、姿态和传感器参数等)的采集要求，确定了本标准和STANAG 7023、4545之间的关系。

STANAG 4633“NATO通用信号情报(ELINT)报告格式”:确定了ELINT数据交换标准，以便在联合设备之间有效共享信号情报(ELINT)和电子保障措施(ESM)信息，制定了对ELINT/ESM数据库通用存取操作接口，便于动态分析信号情报及制定和执行合理的电子侦察任务规划。

STANAG 7023“NATO原始图像格式”:该STANAG建立了在侦察收集系统和应用系统之间传输侦察监视图像及于图像相关的辅助数据的标准数据格式和标准传输体系。STANAG 7023以时空域方式描述传感器数据结构，建立图像和传感器参数之间的关联关系，通过STANAG 7023数据流，可以准确地重现事件在数据捕获过程中发生的顺序。STANAG 7023能够描述任何类型的传感器数据结构而不需要修改STANAG。

STANAG 7024“空中侦察磁带记录器接口”:为4种不同技术的记录器建立的盒式磁带物理交换的格式:①附件A:19 mm螺旋扫描ANSI ID-1数字仪表记录器，包括大、中和小型磁带盒格式;② 附件B:8 mm螺旋扫描Hi-8数字和8 mm模拟记录器;③附件C:12．65 mm螺旋扫描SVHS模拟记录器;④ 附件D:25．4 mm横向扫描AMPEX DCRSi数字仪表记录器。

STANAG 7085“成像系统的互操作数据链”:是ISR宽带数据链标准，其突出的特点是传输数据量大、传输速率高［9］。STANAG 7085提供了用于图像数据传输的3类图像数据链(附件A中描述的模拟链路、附件B中描述的点对点数字链路和附件C中描述的数字广播链路)的互操作标准。在标准中为具体的数据链配置提供了许多选项，例如单工或双工操作、数据率、载波频率、信道复用、交错操作和加密等选项。STANAG 7085数据链可以处理任何格式的数据(例如，7023、4545或GMTI)，并可以以不同配置运行，包括半双工和全双工两种模式。未来研究将继续更新标准以反映当前的数据链原理［10］。

2.4 NIIA体系描述

STANAG是构建NIIA体系的构件，最初的NIIA体系是相对简单的，反映了在那个时代可用的技术。最初的NIIA概念示意图如图4所示。

图4 最初的NIIA概念示意

随着技术和作战概念的进步，NIIA体系变得更加复杂和完善，如图5所示。

图5 目前的NATO ISR系统接口

目前的ISR系统接口中增加了高级数据存储和查询ISR库获取数据的标准，在机载段和地面段增加了地面移动目标指示数据接口(STANAG 4607)、数字运动图像接口(STANAG 4609)和通用ELINT报告接口(STANAG 4633)，通过成像系统的互操作数据链数据接口(STANAG 7085)使各个地面站或用户通过无线信道直接接收多种侦察飞机的原始侦察图像数据、二次图像产品或移动目标信息(7023、4545或 GMTI)。

虽然图5给出了系统的连接关系并标识了每一标准在ISR功能流程中的使用，但没有提供每一接口的完整连接图，图6给出了具体的接口与ISO 7层接口模型的映射关系，可视化地描述了每种接口使用的标准及每个标准的覆盖范围和能力。

图6 NIIA接口与ISO7层接口模型映射关系

为了成员国之间的互操作性，NATO的互操作框架要求首先使用商业和国际标准，因而图6中可见很多商用标准，如商用CDROM标准(ISO 9660)，只有当现有标准不能提供军方所需的功能或能力时才开发STANAG。

在一般情况下假设存在提供顶层互操作性的应用，每一种接口至少包含两种具体的标准来定义协议。例如，如果通过宽频带磁带传送STANAG 4545格式化的图像数据，应用层至少需要一个在传输端写入正确文件的图像处理软件包及接收端的4545兼容图像阅读器。

图像库接口实际上包含两种接口:第一种是查询各种图像资源、接收可用图像列表然后请求交付合适图像的命令协议，这由图6中右边的库接口表示。最后一步是交付和查看图像，STANAG 4559推荐使用STANAG45 45格式化的图像数据，但没有排除使用其他格式。

虽然从图6中可以看出完全定义了接口，但每一种标准都提供了多种选项，例如STANAG 4545提供了多个表示能力级的兼容级别，STANAG 7085允许大量的可变参数，包括带宽、双工格式和信道化，因此，在北约各国家的具体ISR项目中需要确定接口的具体配置，给出明确的接口说明，确定各个接口互操作的信息协议规范。

3 结束语

目前，我国正在大力开展信息化、网络化建设，对装备系统互操作体系的研究和应用是信息化、网络化建设中的一项重要工作，北约在ISR互操作体系研究和建设方面的成果和经验值得借鉴，结合我国目前ISR系统的现状，认为应该从以下4个方面加强互操作性的建设:

①建设我国的ISR系统互操作的顶层框架，用于指导不同兵种的各级标准的建设和发展，重点在于各标准之间的衔接及兼容性，以及指导各标准的建设发展方向;

②将已有关于互操作的标准适当嵌入到框架之中，必要时修订相关标准，制定标准的操作指南，目的是实现现有标准的定位，指导相关部门的具体操作;

③在设计的顶层框架内，找出目前在ISR互操作方面的缺陷，制定相关的标准及标注的操作指南，让工业部门有标准可依;

④完善各标准的配置管理指南和认证与测试文档和手段，能够对ISR设备或系统对相关标准的符合程度进行充分测试。

互操作性体系应是一个动态的不断演变和完善的系统，将随着ISR技术发展和联合作战概念的进步不断扩充和发展，以提高对一体化网络中心战的情报支撑能力［11，12］。

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