网络化火力控制的信息交互模型研究∗

网络化火力控制的信息交互模型研究∗

余亮邹自力王识

（国防信息学院武汉430010）

通过与传统火力控制相比较，研究了网络化火力控制的战术特征，在分析作战要素结构组成和战术功能的基础上，建立了网络化火力控制的节点和链路模型，研究了节点交互信息及其相互转换关系，并通过一个典型的战术应用，分析了网络化火力控制的信息流程，验证了所建模型的可行性和有效性。

分布式作战；网络化火力控制；信息交互；海军综合防空火控

Class NumberE917

1 引言

随着信息技术和武器装备的发展，在新型作战理论和概念的推动下，加速形成以信息为主导，以网络为中心的体系作战能力，已成为各国军队核心军事能力建设的必然选择。依托网络将分布于战场各处的传感器、指控设备和武器等作战资源有机联接，在信息共享的基础上，实施协同打击，将成为未来信息化战场的一个重要趋势［1～3］。火力控制作为作战活动不可缺少的战术环节，其本质是一个组织和运用作战资源打击目标的战术过程。在信息化条件下，火力控制的方式也必将发生以网络为中心的转变，形成一种组织和运用作战资源的新模式，即网络化火力控制。

实际上，作为网络化作战理论的倡导者和推动者，美军在网络化火力控制方面的理论研究和装备建设一直处于领先水平。如美海军已装备部队“协同作战能力”（Cooperative Engagement Capability，CEC）系统、“海军综合防空火控”（Navy Integrated Fire Control-Counter Air，NIFC-CA）系统，美陆军已形成初始作战能力的“一体化防空反导作战指挥系统”（Integrated Air and Missile Defense Battle Com⁃mand System，IBCS），以及美空军正在推进的“体系综合技术和试验”（System of Systems Integration Technology and Experimentation，SoSITE）项目等［4～9］，都是基于网络化火力控制来构建和提升体系作战能力的典型代表。

2 网络化火力控制的主要特点

网络化火力控制最主要的特征是作战资源的分布式组织和基于通信网络的战术运用。传统意义上的火力控制，作战资源一般围绕某个区域或作战平台集中配置；各类作战资源在功能上紧密耦合，具有较强的隶属和匹配关系；火力打击战术活动主要依靠本地或平台内部作战资源完成，对异地或平台外部资源和信息的依赖较小。而网络化火力控制（如图1所示），作战资源分散配置于通信网络所覆盖的多个区域或作战平台；作战资源作为网络中的功能节点，可按需提供态势感知、指挥控制、火力打击等通用开放的服务；火力打击战术活动依托于网络共享信息，通过组织网络内部的优势作战资源协作完成。

图1 网络化火力控制体系结构示意图

基于以上特点，网络化火力控制与传统火力控制相比具有诸多优越性：1）具有更加强大的态势感知、指挥控制和火力打击能力；2）具有更加灵活、更加高效的作战资源应用方式；3）系统具有更高的可靠性和鲁棒性；4）在规模和功能上具有更好的可扩展性。

3 网络化火力控制的信息交互模型

根据Jeffrey Cares关于网络中心战的基础理论，信息时代战斗模型的基本结构是一个由链路连接节点的集合［10］。其中，节点是对传感器、决策者、响应者和目标等基本作战要素的模型抽象；链路则是对上述基本作战要素间信息通道的模型抽象。

3.1节点模型

结合网络化火力控制的战术特点，分别定义感知节点（S）、指控节点（C）、火力节点（A）和目标节点（T）等四类节点。其中，感知节点、指控节点和火力节点分别是对作战过程中态势感知、指挥控制和火力打击等相关作战资源的模型抽象，而目标节点则是对作战过程中有价值军事目标的模型抽象。

3.2链路模型

这里的链路定义为两个节点间实现信息传递的逻辑通道。链路的信息传递能力的大小，由链路所连接两个节点间物理链路的实际通信能力决定。链路的主要属性参数包括信息传递的方向、速率和误码率等。

3.3节点交互信息

节点模型反映了网络化火力控制中的作战要素，而节点间的交互信息则体现了这些作战要素之间的逻辑联系。网络化火力控制的交互信息可划分为五类：目标观测信息（TOI）、态势感知信息（SPI）、节点状态信息（NSI）、指挥控制信息（CCI）和战术协同信息（TCI）。其中，战术协同信息根据协同层面和内容的不同，又可进一步划分为态势协同信息、节点协同信息和指控协同信息三种。

3.4信息转换关系

根据各类节点在网络化火力控制中具体实现的战术功能，得到节点与信息的输入输出关系，如图2所示。节点左边实线（虚线）是该节点可能的输入信息（能量），节点右边实线（虚线）是该节点可能的输出信息（能量），左边字母表示信源节点，右边字母表示信宿节点。

图2 节点的输入和输出信息（能量）

4 网络化火力控制的信息流程分析

这里以美国“海军综合防空火控”系统的一种典型战术应用为背景［11］，利用前面建立的信息交互模型对网络化火力控制的信息流程进行具体分析。

4.1NIFC-CA系统的典型战术过程

如图3所示，E-2D“先进鹰眼”预警机利用其空中优势，在较大范围内收集潜在威胁空域的情报、监视和侦察数据，当发现威胁目标后，通过机载CEC系统将AN/APY-9有源相控阵雷达获取的目标跟踪信息，传送给海上装备有“宙斯盾基线9”系统的DDG-51阿利·伯克级导弹驱逐舰，DDG-51利用舰载CEC系统接收到的火控级精度目标信息，做出交战决策，并依次完成“标准-6”导弹的火控解算、射击诸元装订、导弹发射控制以及导弹的中段指令制导，实现对目标的超视距（超出DDG-51视距）火力打击。

图3 NIFC-CA系统典型应用示意图

4.2NIFC-CA系统典型应用的信息交互流程

如图4所示，E-2D平台感知节点S1发现目标T后，S1根据获取的目标观测信息I1形成态势感知信息I2，提交给本平台指控节点C1，同时向C1发送节点状态信息I3，报告自身状态；C1对I2、I3综合判断后向S1发送指挥控制信息I4，控制S1保持对目标T的持续跟踪，同时向DDG-51平台指控节点C2发送态势协同信息I5和节点协同信息I6，共享E-2D平台掌握的态势数据和资源情报；C2收到I5、I6后，结合从本平台感知节点S2和火力节点A2处获取的节点状态信息I7、I8做出交战决策，一方面向C1发送指挥协同信息I9与其保持战术协同，另一方面向S2和A2发送指挥控制信息I10、I11，控制SM-6防空导弹的点火发射、捕获跟踪和引导接敌；SM-6作为A2节点的外部延伸，其目标观测信息I12被S2获取后，形成态势感知信息I13发送给C1，作为生成制导指令（指挥控制信息I11中的部分内容）的依据。从发现目标时刻起，各节点信息交互的起止时刻和持续时间如图5所示。

图4 NIFC-CA系统典型应用的信息协作图

图5 NIFC-CA系统典型应用信息甘特图

5 结语

通过对网络化火力控制信息交互过程的实例分析，可以看出所建立的信息交互模型，能准确反映网络化火力控制的主要作战要素，以及各要素间的逻辑联系和协作关系，能较好描述网络化火力控制跨平台（区域）组织和运用作战资源的战术流程，为网络化作战相关理论的进一步研究奠定了良好基础。

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Information Interaction Model of Networked Fire Control

YU LiangZOU ZiliWANG Shi
（Academy of National Defense Information，Wuhan430000）

Information interaction model is an important theoretical tool for analyzing the tactical process and researching the internal operating mechanism of operational activities.By comparing with traditional fire control，the tactical features of networked fire control（NFC）are discussed.On the basis of analyzing the structural composition and tactical function of operation essentials，the node model of NFC is established and the node interaction information is defined.Through a typical operational application，the information flow of NFC is studied，and the practicality and validity of the information interactive model are verified.

networked operation，fire control，information interaction

E917

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.05.025

2016年11月17日，

2016年12月26日

中国博士后科学基金（编号：2016M592994）资助。

余亮，男，博士，研究方向：协同作战理论，作战系统效能分析。