现代海军指挥控制系统发展趋势及启示＊

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1 引言

在战术决策辅助（Tactical Decision Aids，TDA）发展早期，对于指挥与控制是一项艺术还是一门科学曾有过争论。可以清楚地看到，尽管是由人在行动方案（Course of Action，COA）中做出最终决策，但是随着战场空间愈加复杂，在使人们理解战场空间，成功地让行动方案计划达到期望的军事目的，监控战术环境和对任何可能影响指挥员意图和领导达成的情况与威胁作出反应等方面都迫切地需要技术支撑［1］。另外，不言自明的是，有着良好设计、被先进技术装备的指挥控制系统可以更有效地协助指挥员达成他们期望的目标；相反，设计不佳、技术落后的指挥控制系统严重影响指挥员作战效率，甚至威胁达成战争目的。

指挥控制系统是现代作战体系的“大脑”和“神经中枢”，是分散的作战系统的“粘合剂”，是作战效能的“倍增器”［2］，是指挥员“脑、眼、手”的延伸。时至今日，先进的指挥控制系统横跨计算机技术、信息技术、人工智能、人机工程等学科，毫无疑问已是充满先进科学和高技术的领域，各军事技术强国都极其重视指挥控制系统的研究与开发，为此投入大量人力物力，以期通过性能优越的指挥控制系统在作战中取得先机，达成作战目的。

本文总结剖析了世界军事技术强国的先进指挥控制系统，通过研究典型的指挥控制系统的特点及关键技术，从中找出各系统中的发展趋势，明晰指挥控制系统未来发展方向，对我军的指挥控制系统的研究具有一定的借鉴和指导意义。

2 先进指挥控制系统发展现状及趋势

目前，国外舰载指挥控制系统正按照未来海上高速度、高强度、高精度、电子化、信息化、自动化和综合化作战要求迅速发展。作为世界公认的军事强国，美国及其盟国近年来在舰载指挥控制系统的体系架构、关键技术的研究上代表了当今世界的先进水平。

2.1 美国海军指挥控制系统

美国海军指挥控制系统的发展正处于信息化条件下向网络中心战理念转变的阶段。从近年来美国国防部颁布的2020年联合构想、国防部网络中心服务战略等顶层规范性文件可以看出，美国海军着力重点发展以网络为基础，面向服务环境的指挥控制系统装备，支持互操作能力达到第3阶段的3～4级，实现基于能力集成的跨越式发展。

海军全球指挥控制系统（GCCS-M）是一个典型的和技术较为成熟的海军指挥控制系统。它是全球指挥控制系统（GCCS）的海军部分，全球指挥控制系统还包括联合全球指挥控制系统（GCCSJ）、陆军全球指挥控制系统以及空军全球指挥控制系统［3～4］。据2010年的公开资料显示，GCCS-M系统大量部署在各类舰艇和岸基站点，包括22个部队级舰只，84个组队级舰只，75个单位级舰只、68艘水下舰艇，20 个美国本土站点、14 个美国本土以外海军基地、通信站及其它偏远站点和8个训练场。

随着装备的发展和美国军事战略的转型，GCCS-M 系统的与网络中心战要求不匹配和用户界面过于复杂等方面的不足驱使美国海军在2006年就着手发展联合指挥控制（JC2）系统（2007年改名为网络驱动的指挥能力，Net-Enabled Command Capability，NECC）。NECC 不是一个重新构建的项目，而是在现有的GCCS的基础上进行改造和升级，即从现在的联合与服务发展为基于NECC 体系和能力的执行、增强计划自适应、态势感知、部队部署以及部队保护等方面的能力。改造主要基于两个方面：一是实现指挥控制系统体系结构和组件的现代化，实现以网格为中心的基础设施和实现端到端的系统能力；二是实现在决策优势上的改进，即连续、动态和端到端的支持，服务能力的紧密集成，联合和互操作能力的实现。

图1 NECC体系结构示意图

NECC系统的体系结构如图1所示，其主要特点有：

1）通过信息基础设施诸如全球信息栅格（GlG）以及建立于GIG 之上的网络中心企业服务（NCES）实现信息的决策优势；

2）在统一技术体制和开放式体系结构的前提下，采用“系统分离技术”（Separated Systems Technology）来实现系统与系统之间以及系统内部的松耦合与独立升级；

3）基于根据任务，抽取不同平台的服务，灵活地自组织成任务系统的联合任务能力包（Joint Mission Capability Packages）的形式实现对作战的全面支持；

4）改进和增强决策周期内的每个环节，进一步采用分布式协同和智能化决策来提升作战能力。

面向未来，美军明确指出其指挥控制系统将在以下几个方面重点加强建设［5～7］：

（1）系统更完善，具备完善的计划编制、任务执行、态势监视和效能评估功能，为指挥员的决策提供相关信息，使指挥员能更好更快的做出决策；

（2）系统具备更强的协同作战能力，形成跨梯队，跨友军的能力，允许指挥员从支撑战术态势的分散站点近实时地协同制定计划、修订计划；

（3）系统内和系统间结合更紧密，将信息储存与检索设备（ISR）、输入输出设备（IO）、赛博信息设备（Cyber）、作战系统和作战支撑功能无缝地整合在一起，并能对它们的数据共享和互操作。

这些目标实现后，美军的信息化水平将达到一个新的高度，为美军向“网络中心战”能力的转变迈出坚实的一步。

2.2 其它先进指挥控制系统及技术特点

本节选取了几个具有代表性的西方国家海军舰载指挥控制系统进行分析，其中的关键技术尤为值得关注。

2.2.1 海军公共技术平台SIC21

SIC21是法国海军现役的典型指挥控制系统，它为法国海军提供一个面向21世纪网络中心战的公共技术平台，已部署在包括戴高乐号航空母舰等法国海军主要舰艇上［8］。

SIC21是基于多应用的一个平台，主要包括三大单元：业务模块、技术平台和与外部系统的接口。业务模块提供运行能力诸如态势和C2系统管理、情报、海上、空中和两栖计划编制与操作管理；技术平台提供包括数据复制、制图能力、通讯服务、资料管理、行政和安全服务；接口向SIC21系统输入外部系统的数据，如来自GPS系统的舰船方位信息等。该系统具有如下特点：

1）统一技术平台，提高研发效率

SIC21系统形成了一个统一的技术平台，采用了先进的渐近式软件开发模式（图2），有力推动了SIC21框架内开发的操作应用软件、系统之外开发但用于SIC21 服务的应用软件、和外部系统与SIC21通过连接部件和翻译解释部件交换的数据之间的整合。在未来，SIC21还可以通过扩展新的业务模块来满足新的舰只的特定需求。

图2 SIC21系统体系结构

2）整合海军信息系统，完善协同作战能力

SIC21系统能够连接原有的和将来的信息系统，并连接空中、陆地和联合信息系统，加强国家内部、多国之间和北约环境内的协同作战能力。SIC21系统由部署在不同场所的节点组成，如大型舰船或岸上设备，不同节点之间相互作用并且一起构成一个全球海军指挥控制系统。法国海军将不同系统通过鲁棒的、无缝的海军网络平台互联，这些平台在海上、海面和海下显著提高战力。

3）海战场多模可视化，加强态势感知能力

SIC21系统实现了海军战场空间的可视化，满足任何海况下态势感知的最大化需求。SIC21 提供“海军参考态势”的划分视图，提供简易接口接入法国和北约海军信息。SIC21系统包括丰富的图形环境，所有应用软件利用人体工程学用户界面的优势，允许指挥员以2D 和3D 方式可视化、编辑和分析战场空间态势，还可以使用近实时的态势数据源。SIC21中的地图图形可视化工具专门用于包括光栅和向量地图、军标、商业应用层管理、距离计算、表面和互见性等的可视化。

另外，该系统还可以方便地进行先进的方案制定和传感器分配。SIC21项目是法国海军向着具有网络能力转变的重要标志。对通过网络联接所有海军操作员来说，在数字化的战场空间，SIC21将会增加信息和决策优势。

2.2.2 虚拟现实装置GFTCCS

“地面武力战术指挥与控制系统虚拟现实装置（GFTCCS）”是捷克国防部在研的一个项目名称［9］。这个项目重点研究在3D 地形可视化情况下战术和操作层面增强指挥员态势感知能力，它是基于将虚拟现实装置整合进指挥与控制过程的思想。

GFTCCS主要由头戴显示器（HMD）、数据手套和追踪系统组成。虚拟现实装置相关技术开创了军事领域指挥与控制的新方式，通过虚拟现实装置可以迅速地提升感知到的战场信息的数量和质量。实际战场态势以高分辨率投射在HMD 上，指挥员能够通过头部移动操作虚拟现实环境。指挥员使用数据手套与新型表现层通讯，使用预定义的姿势便能操作虚拟现实战场。HMD 和数据手套以追踪传感器探测来获取有关头部和手部的位置信息。图3展示了3D 战场的当前视图，该场景投射到HMD，指挥员能够使用虚拟手在虚拟现实环境中工作。

GFTCCS的主要技术特点有：

1）整合虚拟现实装置到实际的指挥控制系统。这些虚拟现实装置曾只在军事仿真领域有过尝试。

2）无需人工干预的来自数字化数据源的快速地形生成。过去虚拟3D 地形生成过程费时费力。

3）符合军方标准的3D 军标可视化（图4）。

图3 虚拟手和虚拟菜单

图4 3D 场景展示及军标显示

军方在GFTCCS演示验证项目中得到结论，虚拟现实装置的人机交互界面将能使指挥员在战场上显著减少在指挥控制决策过程中消耗的时间和精力。GFTCCS 系统是一个岸基指挥控制系统，聚焦于人机交互方面的先进技术的研究，其研究方向和成果完全可为舰载指挥控制系统所借鉴。

2.3 舰载指挥控制系统发展趋势

以美军为代表的世界军事强国提出了“网络中心战”、“全球信息栅格”、“协同作战能力”等先进概念，并且正朝着这个方向不断发展。先进的舰载指挥控制系统是适应未来联合作战所不可缺少的重要部分，舰载指挥控制系统技术的迅速发展以及发展的程度，将直接决定未来舰艇的作战能力。外军在水面舰艇指挥控制系统建设方面体现出以下的发展趋势：

1）强化顶层设计，采用一体化、全分布式、模块化结构，系统功能可重组、可配置，功能通道高度冗余，具备良好的适应能力，易于扩展、升级；

2）以网络中心战为发展方向，逐步实现网络化与栅格化，大力提高跨平台协同作战能力；

3）能实现从传感器探测到武器交战整个作战过程的高度自动化，智能化的辅助决策，实现兵力武器的自协同与自同步；

4）提供实施任务规划、指挥控制、任务执行以及资源管理的手段、工具和方法，可实现作战资源的统一管理与综合利用；

5）平台资源与作战资源的一体化，全方位的情报信息保障，实现信息的按需处理、按需分发与按需获取；

6）将实现指挥控制系统自然友好的人机交互提升到一个重要地位，大量引入新概念、新技术。

另外，现代指挥控制系统为了适应非接触作战的发展，发展了对无人化的新装备的指挥控制能力；在实现战备训练一体化，训练实战化、数字化的同时，实时化的维修也有所突破，提升了综合保障能力。

3 对海军指控系统发展的启示

舰载指挥控制系统经过近三十年的发展，其体系结构、关键技术等方面取得了不少的研究成果，通过对当今先进的指挥控制系统及其技术的比较分析，借鉴其先进的经验［10～11］，结合当前的发展情况，我海军舰载指挥控制系统为了应对未来海战场环境，应该着力从以下几个方面突破：

1）先进一体化网络平台

参考“网络中心战”的思想，未来的指挥控制系统应打破传统的分立的或“烟囱式”的体系架构，利用先进的网络技术、无线通信技术将作战舰船内部各单元、编队内不同平台间、甚至各兵种间的指挥控制系统连接成一个有机的整体，要达到这个能力，需要加强统一规划、统一标准和统一管理，通过系统硬件和软件的标准化，逐步解决各系统之间的兼容性问题，同时具备良好的扩展性，从而显著提高作战指挥的及时性和有效性，最终实现指挥控制系统之间的网络互联、信息互通和用户互操作，以及陆、海、空、天、电一体化的联合作战行动。

2）全面的战场态势感知

为提升实战过程中指挥员对战场态势的全局把握能力，未来的指挥控制系统应具备全面的战场态势感知能力。“全面”，一是指包括对空中、海面、水下及岸上战场态势的准确把握；二是指除对传统敌我态势的感知，还能掌握电磁空间信息、频谱分布信息等；三是指先进的指挥控制系统应能综合处理实时探测信息和非实时的技部侦情报。通过上述全面的综合处理，指挥控制系统能为指挥员展现准确、一致、详尽的战场态势，为指挥员作出正确决策奠定基础。

3）智能的辅助决策手段

随着自动控制、人工智能等学科的发展，智能化的辅助决策已成为未来指挥控制系统应该具备的一项重要特征。充分利用计算机等信息科学技术，将专家系统以及各类知识库、模型库、规则库和方案库与指挥控制过程有机结合，提供辅助工具和决策建议，使作战过程中为指挥员的战术决策、方案制定由传统的人工手段向人机结合转变。这里值得注意的是，指挥控制系统智能化的目的是为了更高效地贯彻指挥员的意志，而不是为了取代指挥员去进行指挥决策。

4）友好的人机交互界面

指挥控制系统是典型的“人-机”系统，是直接支撑指挥员指挥艺术发挥的装备平台，战场态势、各作战资源的状态通过指挥控制系统展现在指挥员面前，指挥员通过指挥控制系统作出决策并向各处传达其命令。先进的显示技术、操控交互技术在指挥控制系统中恰当的应用能显著提高指挥员态势感知、计划决策的效率，缩短指挥控制反应时间。

图5 发展技术

上述内容分别对应舰载指挥控制系统的技术平台、信息处理、辅助决策和人机界面四个方面（图5），它们是相互联系，互为支撑，必须共同发展，互为牵引才能真正实现能力提升，达到我海军战略转型的目的。

4 结语

本文主要介绍了现阶段外军典型指挥控制系统的体系架构及关键技术。在未来网络中心战的条件下，指挥控制系统作为作战的核心装备，先进的指挥控制系统的研究必将处在一个相当重要的地位，在今后的研究中，对指挥控制系统的一体化平台、态势感知、辅助决策和人机交互等几方面应是我军重点攻关方向，特别是如何将理论上的概念模型转化为实际可用的产品将是一个不断研究的重要过程。

［1］David S.Alberts，Richard E.Hayes.Understanding Command and Control［M］.CCRP Publication Series，2006：49-50.

［2］王小非.美军指控系统发展及其对我海军舰载指控系统建设的启示［J］.舰船电子工程，2010（5）：1-5.

［3］蒲星，蒲林科.美军的网络中心战计划与联合指挥控制系统［J］.电子科学技术论坛，2005（1）：1-3.

［4］李耐和，黄锋，李冀，等译.美国未来海军打击群C4ISR系统［M］.北京：国防工业出版社，2009：91-110.

［5］孙瑞，王智学，姜志平，等.外军指挥控制过程模型剖析［J］.舰船电子工程，2012（5）：12-15.

［6］PEO C4I.Moving Navy Command and Control into the Future［OL］.Peoc4i.Navy.mil，2013.

［7］PEO C4I.Maritime C2Strategy An Innovative Approach to System Transformation［OL］.Peoc4i.Navy.mil，2010.

［8］Luciad.SIC 21：The French Navy's new generation C2 system for Network Centric Warfare built by Thales［OL］.www.luciad.com，2008.

［9］Petr Františ，Jan Hodicky.Human Machine Interface in Command and Control System［J］.IEEE，2010.

［10］石剑琛.美国海军航母作战系统发展及展望［J］.舰船科学技术，2012（4）：132-135.

［11］石先国，宋天锁，刘卫新.从战术C3I系统到一体化指挥系统的关键技术［J］.火力与指挥控制，2012（37）：6-8 .