今日薦文的作者為北京郵電大學、中國電子科學研究院專家葉海軍。本篇節選自論文《空基網絡化信息系統淺析》，發表于《中國電子科學研究院學報》第16卷第2期。
摘 要：面向未來信息化條件下的聯合作戰和體系作戰需要，文中嘗試著從定義空基網絡化信息系統的基本概念與內涵出發，提出空基網絡化信息系統的形式化表達、架構模型和工作原理，分析研究系統設計的六項關鍵技術，為系統方案設計和工程實施奠定一定的設計基礎。
關鍵詞：聯合作戰；體系作戰；空基網絡化信息系統；打擊鏈
引 言
現代信息化戰爭中，隨著空中作戰平臺單元種類的日趨繁多，系統功能與作戰能力逐漸強大，面對日益復雜的戰場對抗環境,以奪取戰場制空主動權的空中作戰力量越來越受到各國的高度重視。美軍之所以能夠在海灣戰爭、科索沃戰爭、阿富汗戰爭、伊拉克戰爭和利比亞戰爭等歷次軍事行動中全面掌握戰場信息主動權[1]，主要依靠就是其強大的空中體系作戰和聯合作戰的兵力優勢、信息優勢和決策優勢的絕對優勢。
文獻[2]提出面向空基信息系統，從軟件設計角度提出系統資源解耦的公共操作環境分層架構。本文面向未來信息化條件的聯合作戰和體系作戰，尤其是機動空中作戰需要，嘗試著從定義空基網絡化信息系統的基本概念與內涵出發，提出空基網絡化信息系統的形式化表達，架構模型和工作原理等，為空基網絡化信息系統的方案設計和工程研制奠定了一定的理論與工程基礎。
1 基本概念與系統內涵
空基網絡化信息系統（airborne and networked information system
，ANIS）定義：采用先進的通信網絡、信息服務共享和協同作戰應用等關鍵技術，綜合集成空中的預警機、戰斗機、電子戰飛機、無人機、直升機、導彈等空中作戰平臺單元為主體的綜合電子信息系統。它是集預警探測、偵察監視、指揮控制和協同打擊等戰場管理功能于一體，實現有中心控制的分布式、獨立、自主、協同、機動“偵、控、打、評”完備的空基網絡化打擊體系。
在信息化條件下的聯合作戰中，空基網絡化信息系統用于整合空中作戰平臺單元多個平臺（資源）信息內容，快速決策信息流向，機動指揮打擊力量，實時評估打擊效果，構建基于空基平臺的完整打擊鏈，有效支撐和解決空-空、空-地和空-海的多平臺、多機種、多任務協同、遠程機動作戰需求，縮短打擊鏈時間，系統概念圖見圖1。
圖1 空基網絡化信息系統概念圖
與地面地基網絡化信息系統相比，空基網絡化信息系統，平臺升空高、機動突防快，具有監視區域廣、指揮機動靈活和生存能力強等廣域與機動優勢，尤其是具備中遠程前出、低空/超低空機動作戰能力。與太空天基網絡化信息系統相比，空基網絡化信息系統能源儲備相對充足、不受運行軌道時間和空間約束，具有傳感器與通信資源多、探測威力遠、指揮控制實時性強、空中平臺航線航路規劃靈活、導彈武器打擊鏈路短等機動與實時打擊優勢。
按照以上空基網絡化信息系統的基本概念，并參考系統模型[3]，可將空基網絡化信息系統形式化表達如下：系統，即為完成空基體系作戰任務的空基網絡化信息系統；要素，為系統中的空中作戰平臺單元；關系，為中各個空中作戰平臺單元之間的通信網絡及信息交互與服務關系；準則，為實現應遵循協同、控制的運行約束和限制；環境，即為我方與敵方共存的內外部博弈對抗戰場環境。即：S=
（1）
從表達式（1）可以看出，空基網絡化信息系統集是A、R、L、E的集合，是由要素集（A）、關系集（R）、準則集（L）和環境集（E）共同決定的復雜系統集合體，具有有限性、加和性。因此，S的范圍為
其中：
(2)
面向作戰任務，該集合體將不斷完善和優化，由于A、R、L、E多樣性，引起多樣化的情報關系、指揮關系、網絡關系和協同關系等系統復雜性。
2.系統架構與基本原理
在體系作戰、聯合作戰和機動作戰的博弈對抗背景下，空基網絡化信息系統應按照信息主導、以通信網絡為支撐發展的建設思路，立足于體系、聯合作戰能力，構建以寬帶空基骨干網和實時空基戰術網為主的一體化空基通信網絡。
依托空基通信網絡，在空中作戰平臺單元所實現的各個單平臺任務能力基礎之上，通過綜合一體化綜合集成與無縫交聯，構建空基信息服務和協同應用等多平臺協同任務能力，把傳統單一的平臺對空-空、空-海、空-地目標的信息收集、綜合處理、傳輸與分發、指揮控制、打擊評估等功能擴展到聯合的多個平臺作戰空間中，實現多平臺之間協同探測、協同偵察、協同電子戰、協同指揮控制和協同打擊的空基體系作戰能力。
空基網絡化信息系統架構模型是一種資源控制與信息服務模型，分為任務層、控制層、資源層，是按照面向作戰任務，充分利用各平臺資源，在系統管控的統一管理與任務調配下，實現作戰任務與平臺資源的動態調配，見圖2。
在統一的時間、空間基準和敵我雙方博弈對抗環境下，任務層是面向空基作戰任務，
資源層是空中作戰平臺單元，
控制層是銜接任務層與資源層的橋梁，能夠實時監視與控制空中作戰平臺單元的狀態、狀況，可動態調配任務層與資源層的邏輯與時序關系，
在體系作戰橫向維上，需要連接更多空中作戰平臺單元，在縱向維上將涉及有效組合空中作戰平臺單元信息共享和形成打擊鏈環節等，實現空基的“大管控”。
圖2 空基網絡化信息系統架構模型
從圖2可以先看出，本文架構是將單個裝備作為異構資源，在空基通信網絡的基礎上，利用系統管控、信息服務加以有效整合以滿足作戰任務需要，且與網絡信息體系、C4ISR系統結構等體系層面上是一致的、相符的[4-5]。空基網絡化信息系統基本原理是面向作戰任務需求，通過資源調度管理和提供統一的信息服務，基于空基通信網絡將各型空中作戰平臺單元無縫交聯，支撐空基多平臺協同作戰應用，工作原理見圖3。
圖3 空基網絡化信息系統工作原理圖
按照以上工作原理，從空基網絡化信息系統方案設計與工程實現層面看，空基網絡化信息系統可分解為空基協同應用、空基信息服務和空基通信網絡三大功能要素組成，系統組成和功能分解見表1。
表1 空基網絡化信息系統組成與功能分解
2.1 空基協同應用功能
空基協同應用是一種空中機載分布式多平臺協同功能軟件系統，通過在空中作戰平臺單元內部加裝協同應用軟件，根據空基機群編隊遂行協同任務的作戰使用特點和戰術運用原則，對編隊內多平臺協同探測、協同偵察、協同電子戰、協同指揮控制和協同打擊等協同作戰任務進行統一管理與控制。并且，隨著作戰應用、戰術戰法和作戰對象的不斷發展，可研究功能各異的協同應用模塊，按照作戰任務的需要，靈活動態加載和滿足各種空基協同應用。
2.2 空基資源管控與信息服務功能
空基資源管控與信息服務，是通過集成多鏈路管理，兼容多數據鏈路處理，共享鏈路協議處理器，構成完整的戰術鏈路體系，實現多數據鏈兼容；采用按需分發、多級優先級控制和業務服務信息分類的方法，實現信息的實時傳送；通過全局共享數據庫和分布式信息存儲，實現各種目標數據、武器數據、態勢數據和威脅數據等在平臺之間形成的統一態勢，并可按需使用。
2.3 空基通信網絡功能
空基通信網絡系統由寬帶、穩定、可靠的空基骨干網，低時延、靈活機動的戰術網以及為不同戰術網之間、戰術網與骨干網之間，并可與天基、地基網絡之間提供通道網絡的戰術網關組成，兼容現役戰術數據鏈。空基通信網絡系統為空中作戰平臺單元之間的信息服務、協同應用提供可靠的傳輸通道，同時連接天基、地基網絡的通信通道，為空中作戰平臺單元的協同作戰，空、海、地和天之間一體化作戰提供支撐。
3.關鍵技術分析與研究
圍繞實現空基網絡化信息系統“任務層-控制層-資源層”的資源控制與信息服務模型架構設計和工程研發，重點提出基于空基網絡化信息系統的作戰使用樣式、博弈對抗理論與設計技術、資源管控與信息按需分發服務技術、分布式信息與數據融合處理技術、滿足空基作戰使用樣式的通信網絡架構和多平臺聯合任務規劃與管理技術等六個方面關鍵技術，具體技術途徑和研究思路如下。
3.1 基于空基網絡化信息系統的作戰使用樣式技術
充分發揮空中作戰平臺單元組成的空中機群優勢，空基網絡化信息系統的作戰使用樣式重點是有人機和無人機協同使用、協同控制技術[6]，發揮的體系涌現性作用。充分利用預警機的機動、廣域空基指揮平臺的管控和樞紐作用，集合預警機、電子戰飛機、戰斗機、無人機以及導彈等空中作戰平臺單元組成空中機動編隊，轉變傳統以戰區內單一地面指揮所為主的點指揮、跨戰區內多個地面指揮所為主的面指揮，擴展延伸到以空中作戰平臺單元構成的空基網絡化信息系統為主的面指揮和立體指揮的扁平化指揮范式，研究典型戰場管理、機群協同作戰樣式的作戰概念、協同關系、作戰流程、打擊鏈閉環和體系效能分析等技術，構建時間、空間、信息、環境四維約束下的空基網絡化信息系統作戰體系。
3.2 基于空基網絡化信息系統的博弈對抗理論與設計技術
當前及未來信息化、智能化環境下的聯合作戰和體系作戰，是一種敵我雙方的博弈對抗。研究探索基于空基網絡化信息系統的博弈對抗制勝機理、博弈對抗模型、任務與資源需求關聯模型和任務對資源動態調度模型等[7]，為設計空基網絡化信息系統提供理論性依據，以及構建基于空基網絡化信息系統的C4KISR指標體系，研究探索以“作戰樣式為起點，開展作戰任務設計”、“作戰任務為牽引，開展系統能力設計”、“任務過程為主線，開展系統能力設計”自頂向下的正向設計技術。
3.3 資源管控與信息按需分發服務技術
每一個空中作戰平臺單元都是資源，研究綜合化、通用化、模塊化的開放式架構設計技術，以及超視距打擊條件下的資源實時自動化管控的理論和方法。轉變傳統的面向數據的點對點使用方式，攻克信息按需分發服務技術[8]，是一種輕便的、能夠提供異構平臺實時信息傳送的中間件技術，上可以支持各種協同應用軟件，下可以集成各種通信手段，支持多維信息服務質量（Quality
of
Service，QoS）策略，采用發布/訂閱技術[2]，可有效解決空-空、空-海、空-地等分布式作戰節點之間實時信息分發和信息傳輸格式不一致性難題，提高系統信息主題收發靈活性，增強系統可擴展和動態容錯能力，有效支撐形成打擊鏈戰場管理和時敏目標打擊能力。
3.4 分布式信息與數據融合處理技術
分布式信息與數據融合處理技術可以將空中作戰平臺單元傳感器獲取的信號級、數據級進行共享，實現協同探測、協同偵察。各個空中作戰平臺單元利用其它作戰單元獲取的目標信息與自身傳感器獲得的信息，將不同屬性、異構傳感器的先驗數據和探測目標數據（包括格式化、非格式化數據等）進行平臺級和要素級融合處理，實現范圍更廣、威力更遠、精度更高的目標探測、跟蹤、定位和綜合識別信息，用來支撐空基網絡化信息系統的情報綜合、快速決策和協同打擊。
3.5 滿足空基作戰運用樣式的通信網絡架構技術
要從傳統的無線電電臺、數據鏈為主體的通信鏈路，發展無線的通信網絡。空基通信網絡架構主要研究適用于空基無線環境的自組織網絡、異質多鏈多網集成和業務邏輯分層的超網絡模型等技術，以組建寬帶、穩定、可靠的空基骨干網和低帶寬、低時延、靈活機動的戰術網為目標，滿足各種作戰場景下可靠網絡中的信息可靠高效傳輸節點互聯、信息互通、數據共享和服務共享的戰術戰術使用需求[10]，通信網絡賦能發揮信息優勢，重點是空中動動平臺下無線自組織網路由交換技術、服務質量管理技術、網絡管理技術、鏈路管理技術、安全保障等技術。
3.6 多平臺聯合任務規劃與管理技術
面向空基網絡化信息系統內部異構平臺，開展異構平臺聯合任務規劃與管理技術研究，重點根據作戰任務、區域現有空中作戰平臺單元和武器系統類型、戰術技術性能以及數量、目標特性等基本參數信息庫，提前預規劃、實時動態規劃和重規劃每個空中作戰平臺單元的最優化或者相對最優決策打擊預案，構建并尋求在時間、空間、精度和資源等多約束條件下及不確定性條件下系統最優的目標函數求解問題，以最小代價對打擊目標的實時軟殺傷或硬摧毀。
結
語：本文嘗試著從定義空基網絡化信息系統的基本概念與內涵出發，提出空基網絡化信息系統的形式化表達，架構模型和工作原理，為空基網絡化信息系統方案設計和工程研制奠定了一定的理論基礎，對我軍形成與運用空基打擊鏈體系、作戰任務與平臺資源的動態調度機理，以及牽引預警機、無人機等空中作戰平臺單元的體系化作戰和裝備設計等具有重要鑒定意義和工程應用價值。
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