網絡化火控及其發展趨勢淺析

侯建鵬 葉曉彤 王原會

（北方自動控制技術研究所，山西 太原 030006）

摘要：論述了機械化戰爭向信息化戰爭過渡，作戰理念由“平臺”中心戰向“網絡”中心戰轉變的趨勢。基于軍事網格的“大火控”思想，對網絡化火控概念、體系及關鍵技術進行探討。

關鍵詞：信息化；網絡化火控；體系。

On the Networked Fire Control System and Development Trend

Hou Jian-peng Ye Xiao-tong Wang Yuan-hui

（North Automatic Control Technology Institute，Shanxi Taiyuan 030006，China）

Abstract： Development trend from the mechanized warfare to informationization warfare and operational concept transformed from “Platform” centric warfare to “Network” centric warfare are discussed. Based on “big fire control”concept of military grid，concept，system and key technologies of the networked fire control system are explored.

Keywords：Informationization； Networked fire control system； System.

引言

信息化時代的一個重要標志是，戰爭形態迅速由機械化戰爭向信息化戰爭過渡，作戰理念則由“平臺”中心戰向“網絡”中心戰轉變。在這樣的發展形勢下，作戰平臺的火控系統面臨信息化武器、數字化戰場、一體化作戰等的巨大挑戰。在信息化戰場上，作戰平臺的火控系統就相當于是C4ISR的一個個終端一樣，借助于戰場數字化網絡，構成一個個大大小小的網絡化作戰系統，再進一步連接成為更大的系統……從而最大限度地集中作戰威力和提高作戰能力。與此同時，還要求信息化火控系統必須能夠實現“從傳感器-射手的信息傳遞能力”，并在聯合作戰中起紐帶的作用。火控系統的信息化、網絡化和數字化是21世紀數字化部隊建設的基礎。

眾所周知，目前火控系統的概念正從以平臺為中心的“小火控”思想，轉向建立在聯網作戰之上的“大火控”理念上來。通過分析美軍的全球信息網格（GIG）研究計劃可以清楚的理解未來火控系統發展中的這樣一種“大火控”思想。20世紀90年代末，美軍提出了網絡中心戰的思想，支持火力控制從平臺向網絡轉移，從而形成一種諸兵種協同作戰的“大火控”思想。其理念是，通過戰場上各作戰平臺在網絡環境里的相互協作，使分散配置的傳感器共同感知戰場態勢，并利用分布在各地的網絡設施來傳輸、處理、存儲和共享戰場信息，從而協調諸兵種的作戰行動，最終將信息優勢變為作戰優勢。

發展“大火控”研究，第一，要改變觀念，認識到火控必須與通信緊密結合，將火控系統鑲嵌于C4ISR系統之中；第二，由傳統向現代轉變。具體為：發展新式武器與精確打擊武器的綜合火控，發展異構武器、跨區域群武器的網絡火控，發展有人-無人武器自主協同武器火控系統；第三，由單一作戰向網絡與協同作戰轉變。未來火控系統的評價，取決于其網絡化能力，在緊急作戰中使分散的戰爭資源協同使用的能力，從分散部署的火力單元序列中選擇最佳火力單元可以攔截目標的幾率，并節約武器資源。而網絡化火控正是“大火控”發展的基礎。

1 國內有關網絡化防空火控的研究成果

文獻[1]研究了網絡火控系統。主要成果是：以具有模塊結構、規范協議、標準接口、公開準入條件的計算機網絡為信息傳輸手段構成的火控系統。強調對所有生產廠家與用戶具有相同的公示、公平、公用的入網條件，所以又可稱為開放式火控系統。其核心就是，如何以一種開放式的網絡為信息傳輸手段構建火控系統。

文獻[2]研究了開放式火控系統。主要成果是：基于開放式體系架構，構建可裁減、可嵌入、可重組、系統資源可復用的火指控一體化系統。開放式防空火控系統向上對接多種多個探測設備，向下可以控制多種多個火力單元，中間（同級）通過火控組網設備實現跟蹤級無中心組網，共享強實時目標信息。系統采用開發式體系結構，適于隨遇組網作戰，便于未來擴充升級。其顯著特點是“開放性”和“強實時性”。

文獻[3]研究了網絡化防空火控系統體系結構。主要成果是：在既定的體系結構下將分布在某一地域內多種類多數量的防空火控系統通過網絡連接起來，構成一個具有模塊結構、能夠實時傳遞精確目標航路數據和作戰指揮命令的網絡，以實現各作戰單元之間的互連互通。重點是如何以一種開放式的網絡為信息傳輸手段構建火控系統。

文獻[4]研究了坦克車輛網絡化火控系統。主要成果是：在武器裝備信息化時代，以智能化控制、全天候多頻譜探測、實時信息處理、人工智能等先進技術成果為驅動，在發展傳統坦克火控功能的同時，以實時戰斗協同網為平臺，實現實時戰場全維態勢感知和智能化火力協同打擊。

2 國外有關研究成果

國外網絡火控最典型的應用是美國海軍的協同交戰能力系統（CEC）。通過綜合來自所有裝備了CEC的艦艇上的傳感器的各種輸入，將它們融合成一個大覆蓋范圍的高質量圖像，用以對空中目標進行精確跟蹤，并在此基礎上進行作戰識別。同時采用一種帶有融合處理器的寬帶自動通信網絡來為各方部隊指揮官提供綜合的態勢，以供他們對敵人的導彈和飛機作出快速、實時地響應。提供3個關鍵能力：能使多個武器平臺生成和共享一個一致的、精確的和可靠的空中威脅圖像；使作戰系統的威脅應對決策能夠實時地在戰斗群的所有兵力中進行協調；能在網絡上傳送火控質量的目標諸元信息，一旦有可能，兵力群中的某一平臺能夠在其本身的雷達并沒有掌握這些目標諸元數據的情況下對來襲飛機和導彈進行攔截。

3 網絡化火控系統的定義與體系

3.1 定義

綜合國內外有關網絡火控的最新研究成果及美陸軍網絡中心戰提出的規劃思想，從信息與網絡控制的角度，可以對網絡化火控系統做出初步的定義：面向基于一體化信息系統的體系作戰，構建基于開放式的網絡體系架構及信息域，連接分布在某一地域內多平臺火控系統，提高信息域中信息共享、協同、同步的互操作能力；運用網絡化手段，及時地獲得準確信息，實現實時戰場全維態勢感知，形成合成跟蹤與識別、精確目標指示、協同作戰的能力，實現對跨平臺的網絡化聯合控制。

研究網絡化火控一定要與以下幾個概念區分，如網絡火控、火控組網、網絡控制系統、多站連動等。

3.2 體系

未來網絡化火控在體系結構上將是基于網絡化的面向服務的架構，支持系統的柔性重組，系統表現的更加智能，功能更為多樣，適應性更強。從功能關系上，系統與系統間緊耦合，滿足系統互聯互通、信息實時共享、合成跟蹤與識別、多武器平臺智能協同，及靈活配置、動態重組的需求；從邏輯關系上，系統與用戶間緊密關聯，在物理上松散關聯，滿足用戶的按需請求、服務的按需配置等功能。

4 網絡化火控思想的演變與發展

（1）傳統的火控系統。

火控系統以功能獨立的武器平臺控制單元獨立作戰，當納入上級指揮控制系統時，通過目標導引能實現對武器平臺的簡單指揮與控制。火控系統沒有聯網的功能，如圖1所示。

（2）具備間接組網的火控系統。

火控系統以功能獨立的武器平臺控制單元獨立作戰，通過信息化改造納入上級指揮控制系統中，增加了目標粗略導引功能和越級指揮控制功能，具備一定的組網能力。但火力單元組網不是在火控端直接組網，而是通過指揮節點間接組網，如圖2所示。

（3）“大火控”思想下的網絡化火控系統。

以陸軍指揮信息系統的結構為基礎，在原有的網絡體系結構下，將分布在某一地域內多種類多數量的火控系統通過網絡連接起來，一般具有兩個網絡層次：火控作戰單元組成底層網和火控網中心組成的上層網。其主要特點是具有模塊結構、能夠實時傳遞精確目標航路數據和作戰指揮命令的網絡，以實現各作戰單元之間的互連互通。在作戰上具有一定的獨立性，可以看做是指揮信息系統末端的一種延伸，如圖3所示。

5 網絡化火控的支撐技術

5.1 網絡化火控體系結構優化技術

● 網絡控制理論的支撐技術；

● 網絡魯棒性設計；

● 網絡化的硬件框架；

● 網絡化的火控軟件框架；

● 一體化標準協議及接口技術；

● 開放式結構技術。

5.2 網絡火控建模技術

● 多節點智能體網絡建模技術；

● 火控建模技術；

● 體系軟件建模技術。

5.3 網絡穩定的魯棒性設計技術

由于是基于網絡的遠程控制。在網絡環境下存在延時、數據的丟失、數據時序或時序的變化及數據的非等間隔采樣，使得網絡環境的時空問題變得十分復雜和困難。同時，網絡自身的安全控制也是十分重要和非常棘手的問題。需重點研究受傳輸信息丟包影響的有損網絡控制系統的建模與具有H∞性能界的魯棒控制問題。

5.4 網絡動態重構及體系重組技術

網絡化火控系統是由多個節點和多條通通信鏈路組成的復雜網絡系統，是一個開放式的、具有“彈性”的系統。網內節點和鏈路的工作狀態可能隨時發生變化，為了保證信息能夠通暢、實時地進行傳輸，在某些節點或鏈路失效時能夠啟用備用設備或進行網絡體系重組，就需要對網絡動態重構技術的研究。

5.5 火力協同控制技術

● 多武器平臺協同作戰體系技術；

● 多武器平臺協同交戰模型研究；

● 協同目標分配、火力分配技術研究；

● 多平臺協同作戰任務決策問題研究。

5.6 基于聯邦濾波器的時空配準技術

由于多武器平臺對目標的量測是相互獨立的，網絡通信的不同延遲使各平臺之間傳送信息所需的時間各不相同，要研究基于聯邦濾波器的時間和空間配準。

6 結束語

老子曰：“天下皆知美之為美，斯惡已；天下皆知善之為善，斯不善已；故有無相生，難易相成，長短相行，高下相傾，音聲相和，前后相隨。”火控與指控最初是兩種不同的物理形態，但隨著信息化的發展，越來越相互滲透、相互融合，你中有我、我中有你。網絡化火控與現有指揮控制系統并不矛盾，在某種意義上，網絡化火控系統就是火指控一體化的具體表現與應用。我們應該在指揮與控制學會、指揮與控制學科的帶動下，準確地把握網絡化火控技術內含，科學地開展有關體系的研究。