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1、五年后军事电子信息系统的发展五年后军事电子信息系统的发展031308220031308220 董俊杰董俊杰在分析新军事变革的基础上提出为适应新军事变革的需要,军事电子信息系统在 21 世纪初将出现新的发展趋势,即:功能综合化;三军系统一体化;侦察通信和导航业务部分实现卫星化;信息和信息系统数字化、网络化;战场空间透明化;指挥和武器系统计算机化;对抗欺骗化。还论述了实现这些新趋势有赖于多种新技术和新理论的突破。一体化电子信息系统和产业,正在网络化,成为全球的基础设施。它不仅是国民经济发展的动力,而且是正在出现的知识经济的基本产业或主导产业。在未来 20 年内,整个电子信息技术的发展速度将不会低于
2、“摩尔定律”所揭示的速度:即一芯片上的晶体管数目,大约每隔18 个月就增加一倍,而且随着 0.18m 特征尺寸的硅集成电路的投入生产,电子信息系统的性能将以每年提高 30%的速度持续到下个世纪。电子信息技术已成为未来知识经济和新军事变革的主导。继火力、船舶、航空、核武器和航天技术强军、兴装之后,现已进入电子信息技术强军、兴装的新阶段。1 电子信息技术正在引发新的军事变革一场以信息技术为基础、以信息优势为核心和以高技术武器为先导的军事领域的深刻变革正在世界范围内兴起。这场变革发展迅猛,逐步深化,必将对军队的武器装备、体制编制、作战训练及军事理论等方面产生重大而深远的影响,从根本上改变部队各种军事
3、行动的方法。军事变革带来了武器装备建设观念的革命性变化。从单纯重视军舰、坦克和飞机在作战中的作用,转向重视如何观察战场、怎样传递战场情况、怎样运用能够攻击目标的性能优越的精确武器,即从过去只重视作战平台转向了更重视电子信息技术装备等平台的“负载”上。传感器、通信和精确制导武器等技术已经达到前所未有的特别受重视的程度。提高隐身性、机动性、分散程度和更高的作战速度,将是强敌在越来越具有杀伤力的作战空间中采取的作战方式。在信息优势的基础上,美军提出了主宰机动、精确交战、全方位防护和聚焦式保障等四种新的作战概念,而且其部队正在实施转型:陆军以“力量投送”为纲,加速向全球力量投送型转变;空军以“全球参与
4、”为纲,向空天军转变;海军以“前沿交战、由海向陆”为纲,向以近海对陆作战为重心的“棕色”海军转变。2 适应军事变革的要求,军事电子信息装备出现新的发展趋势,技术有新的突破技术进步不仅是机遇的表现,也是推动新需求的动力。尽管信息技术的蓬勃发展正在改变全球范围内搜集、传送、处理和应用信息的能力,对强化军事优势具有重要意义,但只有综合运用这些技术,才能使军事能力真正获得大幅度提高。衡量电子信息系统性能的焦点已是综合一体化能力,而不再是个别技术指标的先进与否。军事电子信息系统的“系统集成”已成为新军事变革的着眼点。互操作性、一体化和和费效比合理是 C4ISR(指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察
5、)系统追求的三大发展目标。以美军 C4ISR 系统为典型代表,出现了功能综合化;三军系统一体化;侦察、通信和导航部分业务卫星化;信息和信息系统数字化、网络化;战场空间透明化;指挥与武器系统计算机化;对抗欺骗化等七方面新的发展趋势和技术突破范围。2.1 功能综合化大系统功能综合化建立在综合思想、理论和方法的基础上,依赖于信息融合技术、共用技术综合、仿真试验床等方面的突破。功能综合化体现在两个方面。一是大系统功能综化,C3I(指挥、控制、通信和情报)系统功能向 C4ISR 系统功能扩展与综合,并与武器系统交连。C4ISR 一体化的系统使战场感知与指挥控制的结合,能够生成优化的作战预案,提高作战的效
6、果;战场感知与武器系统的结合能产生完善的作战评估;指挥控制与武器系统的结合能实现完善的作战分配。功能综合的示意图如图 1 所示。二是设备功能综合化。它是建立在模块化系统结构理论突破上的。例如,模块化航空电子系统结构理论已将每架飞机的航空电子模块总数减少到 300 个,只有 3040 种不同的类型。到下个世纪第一个十年结束时,至少会出现两个大规模综合化航空电子系统:一个是综合化通信、导航、敌我识别航空电子系统(ICNA);另一个是综合化电子战系(INEWS)。设备综合化将使资源有余度,系统有动态再构能力,可用性提高。2.2 三军系统一体化三军系统一体化也包括两个方面。一是,战略、战役、战术系统一
7、体化,即通常所说的纵向一体化。最典型的例子是美国正在建立的全球指挥控制系统(GCCS)。该系统采用三层客户机/服务器结构,最低层是战术层,中间层是战区和区电子工程师 2000 年第 2 期专家论坛图 1 功能综合示意图域汇接层,最高层是国家汇接层,从而实现战略与战术系统的一体化,最终将成为可互操作、资源共享、高机动、高生存能力、无缝连接任何一级的系统。二是,不同军兵种系统的一体化,即通常所说的横向一体化。最典型的例子是美国国防信息系统网,它把独立的空军网、海军网、国防后勤局共用网、国防数据网、太平洋统一电信网和国防通信系统所属的西班牙与意大利的改建网等集成起来,既节省了经费,又提高了性能。美国
8、三军和国防部的系统互联、互通、互操作减少了系统的数量,从 143 个系统,过渡到 62 个系统,最后只需保留几个系统。三军系统一体化还增加了各军种间协同指挥的灵活度,最终陆军指挥官可以用海军舰艇上的指挥系统进行陆上作战指挥,海军指挥官可以利用陆军或空军的指挥系统指挥岸上作战,实现三军的通用。三军系统一体化的实现主要取决于思想观念、指挥体制和系统体系结构与技术体系结构文件的制定及实施。首先,应当树立打赢未来高技术局部战争必须实现联合指挥的思想,其核心是信息管理的思想观念。其次,必须打破自成一体,以本部门利益为首要出发点,而不把全局利益放在首位的思想观念和指挥体制。再次,必须研究指挥自动化系统体系
9、结构理论,统一作战体系结构、系统体系结构和技术体系结构这三个概念,制定阐述以此三个概念为中心的体系结构构成要素、相互关系、各部分作用的文件。1997 年 12 月 18 日,美国国防部颁布的C4ISR 体系结构框架文件就是属于此类高层指导文件的。 C4ISR 体系结构框架文件给出的作战体系结构、系统体系结构和技术体系结构之间的关系如图2 所示。作战体系结构确定作战人员的关系和信息需求;系统体系结构确定系统特征,并比较系统效能与作战的要求;技术体系结构确定系统实现的细则。此外,必须制定指挥自动化系统联合技术体系结构文件,统一信息处理;信息传送;信息建模、元数据和信息交换;人机接口;信息系统安全等
10、指挥自动化系统五个关键方面的标准,使三军系统一体化的实现有章可循。1998 年 3 月,美国国防部颁布的联合技术体系结构文件就属于这类文件,它给出由核心要素、域要素和子域要素三层结构组成的联合技术体系结构(图 3)。域包括 C4ISR、武器系统、建模与仿真和作战支持四个部分。除建模与仿真外,每个域又分为若干个子域。2.3 侦察、通信和导航部分业务卫星化航天电子信息系统已与 C4ISR 系统难以分开,在每次军事行动中都将发挥重要的支援作用。从侦察角度看,要发现、识别、确认和详细描述不同军事目标,对侦察分辨率应提出四个等级的要求(表 1)。它们影响着未来侦察系统的发展。十年代初已有 0.7m0.7
11、m 分辨率的合成孔径雷达问世,下一步的目标是提高到0.3m0.3m。表 1 不同目标的侦察分辨率要求目标发现/m 识别/m 确认/m 详描/m桥 梁 6 4.5 1.5 0.9部队单位 6 2.1 1.2 0.3空军基地 6 4.5 3 0.3飞 机 4.5 1.5 0.9 0.15小 船 7.5 4.5 0.6 0.3车 辆 1.5 0.6 0.3 0.05道 路 9 6 1.8 0.6港 口 4.5 1.5 0.9 0.15城 市 60 30 3 3美国空军太空战中心已经证实,向战术飞机驾驶员座舱直接发送从卫星得到的信息,以使驾驶员能测出飞机视线以外的地对空导弹发射场的位置,并将其摧毁是可
12、能的。通信卫星已成为军事通信的重要手段,其易被干扰的缺点正在得到克服。例如,在美国国防通信局负责处理的通信业务中,有 95%的业务是经通信卫星传送的,而战区内和战区间的 75%通信由国防卫星通信系统提供。美军即将建成的“军事星”卫星通信系统使用 44/20GHz 频率,上行线路采用频分多址和全频带跳频,下行线路采用时分多址和快速跳频,提高了抗干扰能力,降低了被截获的概率。全球卫星导航定位系统已完成 24 颗卫星的组网部署。它为部队和国家安全、民用和商业用户提供了全天候、昼夜、三维精确的导航、定位、定时和速度数据。巡航导弹加装 GPS 制导后,中段制导误差由 50 m 减小到 10 m;常规炸弹
13、加 GPS 和尾部制导后,攻击精度由 90 m 变成 12 m;常规炮弹加装 GPS 制导后,杀伤率提高 2040%。GPS 已是提高精确制导武器系统精度的重要因素。在此领域必将展开激烈的斗争。美国为防止其 GPS 系统受到对方的干扰,已从多方面开展大量研究、试验工作。这些工作主要有:用低截获概率的扩谱信号传输导航信息;对军用的 P 码加密; P 码独立工作,勿需 C/A 码引导;P 码与 C/D 码频率隔离,C/D 码遇干扰时 P 码仍能正常工作;接收机采用自适应调零,对消不同方向来的干扰信号;接收机前端加限幅器,机内加自适应滤波;GPS 与惯导交联;等等。2.4 信息和信息系统数字化、网络
14、化信息系统已由模拟式向数字式过渡。信息数字化使多种信息的综合成为可能,也易于压缩带宽,便于计算机实时处理,同时能提高抗干扰能力。网络化使信息流和决策可以按横向进行,不仅能满足逐级、越级、集中、分散和混合五种指挥方式的要求,而且能够将情报、目标数据同时向各级部队分发。信息系统网络化最终将实现,无论任何人,不管他在何时、何地,都可以方便、可靠地与其他人进行话音、数据、图形和图像等多种形式的信息联系,实现不间断的全球个人通信因此,信息系统网络化能够支持分散在各地的多军种信息需求、方便各级的信息利用和指挥决策,对军事行动效果产生巨大的影响。作战指挥要求多媒体信息。多媒体技术业务的发展有赖梁振兴:21
15、世纪初军事电子信息系统的发展趋势于四个主要技术的突破:比较复杂的压缩和还原技术;高的。实时性技术;高速传输网络技术;巨大的存储空间技术。数字化和网络化为多媒体业务提供了可行的途径。在五年内,美国民用光纤网络、设备和协议将能够与国防部卫星与无线传输线路相结合,提供端端通信。完全综合的多媒体业务、多级保密和分布式保密数据库将可用于各种机动平台与指挥中心,其速率达到每秒几百兆比特。将为联合作战指挥员提供与国家主要基础设施互通功效的快速多媒体通信,响应时间比敌人的决策周期短,这将能克服在行进间和作用距离扩展诸方面存在的缺点。2.5 战场空间透明化战场空间感知透明化依靠各种传感器技术的突破来实现,这些技
16、术包括成像雷达、红外与激光传感器、极为敏感的微型声学传感器、重量分析接收器、磁性拾音器、化学传感器、有视觉传感器和能窃听电话、拦截电子邮件及雷达信号的微波传感器等。当前,探测器技术的频段已扩展到整个电磁频谱,从无线电频率到红外与紫外,灵敏度提高,分辨率增加。高灵敏度雷达能对雷达截面积降低 30dB 的低可观测目标进行探测、跟踪、分类和识别。在 2000年,照相侦察卫星的长波红外探测器将达到 100 万元,CCD 阵列达到 3000 万元,使侦察卫星的分辨率达到 0.1 m;无人侦察机装备的红外和雷达成像系统的分辨率已达 0.3 m,代号为“微型星”的无人机其起飞重量仅为 85 g,飞行距离 5.6 km,能进行低空侦察、信号干扰、通信中继、目标指示和生化武器探测。大幅度提高的数字信号处理速度(每秒近百亿次运算)和存储器容量(近万兆字节),使雷达成像卫星详查的分辨率达到 0.3m;集军用探测技术、近实时处理技术和快速分发技术为一体,由 24 或 48 颗卫星组成的全天候、全天时雷达侦察卫星星座在作战人员的指示下拍摄特定区
