【CICC原创】连载6:《C2学科发展报告》—指挥与控制应用研究进展(1)

指挥与控制应用研究进展(1)

易侃 周光霞 肖卫东

指挥与控制应用是指挥与控制学科发展的价值体现,是指挥控制理论与技术的实践与检验,在军事应用和国民经济领域均发挥着重要作用。本报告主要从联合作战指挥与控制系统、网络作战指挥与控制系统、无人作战指挥与控制系统、太空作战指挥与控制系统、公共安全指挥与控制系统以及交通指挥与控制系统等方面总结了国内指挥与控制应用的研究进展。

1 联合作战指挥与控制系统

国内关于我军指挥与控制系统技术现状的研究资料不多,据国外“汉和”、“简氏”等军事杂志报道,我军正逐步完善战区联合战役指挥体系,建成了我军第一套面向联合作战的指挥信息系统。

在未来战争中,战场空间越发复杂,作战任务日趋多样,战争节奏愈发加快,对指挥控制系统提出了更高的要求。大数据、云计算等技术已得到广泛应用,图形学、语音识别、自然语言处理等技术也渐趋成熟,新技术的应用与发展为解决复杂环境下的高效作战指挥与控制问题提供了新思路。我国学者普遍认为韧性与智能化是未来指挥与控制系统的发展方向,并结合新技术、新方法对新形势下的指挥与控制系统的发展做了诸多探索与研究。

胡晓峰等研究了美陆军“深绿”计划的功能与目标,分析了该计划在指挥信息系统智能化方面的难题,探讨了“深绿”计划及AlphaGo给指挥信息系统建设带来的启示和智能化发展方向。

费爱国院士针对未来指挥与控制系统的韧性问题,从韧性过程描述、韧性指标体系、韧性度量与评估方法及设计的关键技术等方面对指挥与控制系统的设计进行了分析,并指出未来韧性指挥与控制系统设计应突出的技术能力。

刘东红认为,在形势研判、情报处理、目标识别、筹划决策、行动控制等领域借助图像识别、语音处理、自然语言处理、推荐系统等技术,可以准确而高效的完成情报收集、体系分析、态势研判、推演决策等传统方法难以解决的问题,未来人工智能技术将会更加广泛而深入的改变传统的指挥与控制系统。

丁峰等针对未来新型指挥信息系统结构如何演变、新质能力如何生成的问题,阐述了新型指挥信息系统面向认知与智能处理、泛在网络与普适计算、弹性适变与赛博免疫以及人机融合与自主演化的能力特征,提出了一种基于军事云脑的指挥信息系统架构模型,从反馈学习和韧性保障两个方面设计了以知识为中心的系统运行演化机理,并对相关的技术问题进行了分析。

周方等主要对知识型指挥与控制系统进行研究、探讨,定义了指挥与控制系统中知识的概念,提出了知识型指挥与控制系统作战指挥过程模型,最终提出了一种初步实现知识型指挥与控制系统开发的构想,为知识型指挥与控制系统的深入研究奠定理论和模型基础。

敏捷C2系统在指挥控制系统发展过程中是一个全新概念和事物,毛晓彬和 端木竹筠从敏捷性的定义出发,从响应动因、能力特征、运行演化过程以及应用模式等方面对敏捷指挥控制系统的概念模型进行分析和描述,探索概念模型和顶层架构等基础理论方法,并提出了有待进一步研究的问题和关键技术。

综上所述,面对未来更加复杂多变的战场形势,研究学者们普遍认为智能化、知识驱动、韧性、敏捷等是未来指挥信息系统发展的重要特征。未来的指挥与控制系统既要在宏观上提升指挥与控制系统的全域感知学习能力,又要在微观上加强系统协同控制和灵活重组的能力,持续提升系统的自我学习与韧性保障能力。

2 网络作战指挥与控制系统

2018年7月4日,中国指挥与控制学会网络空间安全专业委员会成立,专委会将通过学术、科技和产业界的学术交流和技术合作,推动促进网络空间安全理论和技术发展,提高科技创新能力。专委会的成立标志着从指挥与控制的角度研究网络空间攻防对抗得到了学术界的重视。

《网络空间安全防御与态势感知》是一份专题技术文章合集,是国内在网络空间态势感知领域比较完整和系统的基础理论文献。该书对深入理解全球网空态势感知研究成果和理念起到了指向性作用,对于进行态势感知相关技术与系统的研发具有较大价值。

著名学者司光亚在归纳网络空间作战建模仿真面临的新挑战的基础上,提出了一套相对完整的建模仿真理论和方法,对网络空间作战建模仿真进行了积极有益的探索,对于创新网络空间新作战概念、促进网络空间指挥控制技术发展具有较大作用。

张景斌等梳理完善了赛博空间战的指挥控制流程,如图1所示,并构建了我军赛博空间战指挥控制结构模型,如图2所示。

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图1赛博空间战指挥控制流程

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图2 赛博空间战指挥控制结构模型

此外,研究人员还提出了赛博空间作战指挥信息系统的体系视图,如图3所示。

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图3赛博空间作战指挥与控制系统体系视图

3 无人作战指挥与控制系统

无人作战指挥控制,是指在以无人作战平台为主要装备的敌对双方进行的有组织的武装冲突中,对参与人员、作战平台及其构成的系统与体系等所进行的指挥控制活动。总体来看,无人作战指挥控制技术呈现出单个平台技术日趋成熟,群体性、系统性、体系性的指挥控制迅猛发展的趋势。

近年来,随着无人车、无人机、无人艇、机器人等各种新型无人作战平台的出现与发展,指挥控制技术在无人系统中应用更加广泛,同时也促进了无人系统运用的发展。无人系统相关研究主要包括无人作战平台的指挥控制、有人/无人协同指挥控制和无人机群的协同与自主决策等方面。

(1)无人作战平台的指挥控制。无人作战平台的大量出现催生了对无人作战平台指挥控制的研究。苏金涛针对无人下潜平台的指挥控制问题,探讨了无人反潜平台指挥控制的工作原理,对影响无人反潜平台未来发展方向的指挥控制方面的几个关键问题进行了分析。石章松等针对无人作战平台的特点以及作战任务的需求,研究了基于层次结构的指挥控制结构模型,阐述了任务实现的逻辑结构,分析了协调解决任务执行过程中各平台计划和行动之间的层次化逻辑及相互影响问题,为未来无人作战平台智能指挥控制系统的顶层设计提供参考。邓鹏等研究了水下无人平台的战术使用策略,认为使用“蜂群”战术相比于有人潜艇在作战时具备数量优势、网络优势、成本优势和时敏优势,并基于“蜂群”战术思想构建水下无人平台集群体系结构以及指挥层次,利用作战环理论对水下无人平台运用“蜂群”战术进行集群体系对抗作战进行了分析。何华等研究了无人作战平台指挥控制架构的体系集中控制、集群分布控制和平台自主控制相融合的新机理,提出了一种基于认知的无人作战体系多层指挥控制架构,从不同层级实现无人作战体系的自主协同控制,保证了指挥的统一性、控制的灵活性和系统的可扩展性。

在军事应用中,无人机作为典型的无人作战平台受到了广泛的使用,对于无人机的指挥控制也是当前研究的热点。戴浩院士研究了美军利用无人机进行反恐作战对战争形态和无人机指挥控制方法的影响,对利用无人机进行作战带来的新问题进行了思考,提出了针对无人机作战运用的任务式指挥和启发式控制思想。针对无人机群任务协同中信息传输问题,有关学者研究使用卫星来进行指挥控制消息的传输,提出了一个解析式的框架来评估卫星信息传输的可靠性,提供了一种简单而有效的工具来支持后续理论或经验上的相关研究。吴雪松等从指挥控制系统角度出发,对无人机集群作战的系统组成、信息关系以及使用流程进行分析和设计,提出了无人机集群作战交互信息分级的概念,通过堆栈及相应策略及时高效处理交互信息。沈晓帆等利用包含狭义时序的Petri网建模方法对无人机放飞指挥流程进行建模,为无人机放飞指挥操作流程及用语体系的建立提供了借鉴思路。

(2)有人/无人协同指挥控制。李相民等针对有人/无人机协同作战指挥控制问题,从指挥控制动态优化、智能决策、任务规划、数据通信四个方面,对有人/无人协同作战指挥控制中的关键技术进行了分析总结,并对未来的发展趋势进行了展望。赵孟娟等针对未来空战中的有人/无人编队协同作战样式,分析了两种有人/无人协同空战的指挥控制方式,并对影响协同作战效能的主要因素进行了分析。顾海燕等总结了国外有人/无人机组队协同作战的概念、项目进展及技术发展趋势,提出了有人/无人机组队协同控制的功能体系架构、软件体系架构及硬件集成架构,分析了协同通信网络、辅助决策支持的任务规划等关键技术内涵及解决途径。钟赟等从系统构成、功能划分及指挥、控制和通信(C3)结构等方面研究了有人/无人机协同作战体系结构,并探讨了协同作战过程中的关键技术。

(3)无人机集群的协同与自主决策。随着人工智能技术的发展,当前无人机群协同与自主决策研究主要关注与实现不同的作战应用场景下的智能化指挥控制。沈震等针对多无人机集群作战平台与体系的复杂性,将ACP平行理论与无人机集群相结合,提出平行机群的概念,定义平行无人机的数字四胞胎结构,提出平行机群的基本框架与逻辑以及平行机群的关键技术,并针对无人机集群面临的作战任务分析了平行机群的未来应用。宋海伟等针对智能无人集群电子战系统发展需求,给出了基于人工智能的无人集群电子战新概念和新技术、通用综合对抗载荷、可视化指挥控制以及系统仿真和试验评估方面的建议。叶圣涛等针对无人机群自主编队中存在的控制器设计复杂、信息交互数据量大的问题,提出了一种利用智能突现和分布式通信的新型自主编队策略,建立了无人机群以及单个无人机的运动模型,为每个领航无人机设计比例导引制导律,为每个跟随无人机设计跟踪控制方法,以实现多Leader-Follower(主从式)编队形式。

4 太空作战指挥与控制系统

在“有限太空战”“多域作战”“第三次抵消战略”等新型作战理论和作战思想的引领下,在人工智能、大数据等技术的驱动下,太空已成为一个新的作战域,参与作战的实体越来越多,对抗性也日趋激烈。太空作战向多域作战框架下的“敏捷”作战转型成为新的趋势,这就要求太空作战指挥控制系统做出适应性的改变。

太空作战指挥具有鲜明的特征:体制高度集中;信息高度依赖;指挥程式严格;协同性要求高。近几年,国内太空作战指挥控制系统主要针对信息化、智能化以及实战化训练等方面开展相关系统设计和建设。

(1)重点基于云计算、大数据等技术构建敏捷、高效、柔性的指挥调度管理平台。针对航天器长期运行和敏捷指挥调度管理需求,基于云计算、大数据等技术,采用分布式协同方式和服务化理念,构建太空航天器任务组织、数据存储管理和数据处理服务的基础云平台,实现计算、存储、网络、显示等硬件资源和基础软件、指挥与控制应用软件资源的统一管理、统一分配、统一部署、统一监控和统一备份,实现资源高效指挥调度与运行管理。

(2)更加重视人工智能技术,提高态势感知和辅助决策水平。针对复杂环境下态势感知和指挥规划需求,借鉴最新人工智能发展成果,采用深度学习、深度强化学习等人工智能技术,结合专家系统,开展智能态势感知、推演、融合和敏捷规划相关技术研究,提高太空态势感知和辅助决策水平。

(3)采用虚实结合方法,构建太空作战指挥仿真环境,实现准实战化训练。构建虚实结合的半实物仿真环境,通过建模仿真技术,实现真实和虚拟资源的互联互通,把虚拟环境作为太空作战的想定条件,把真实环境作为开展环境适应性试验的重要背景,以全方位、多角度的虚实结合环境囊括航天装备遂行任务的全过程,实现逼真的战场模拟,推动太空作战指挥的实战化训练。

未完待续

明日将连载第7篇

作者:易侃 周光霞 肖卫东

2021-05-06 原文

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