网络化火控及其发展趋势浅析

侯建鹏 叶晓彤 王原会

（北方自动控制技术研究所，山西 太原 030006）

摘要：论述了机械化战争向信息化战争过渡，作战理念由“平台”中心战向“网络”中心战转变的趋势。基于军事网格的“大火控”思想，对网络化火控概念、体系及关键技术进行探讨。

关键词：信息化；网络化火控；体系。

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

信息化时代的一个重要标志是，战争形态迅速由机械化战争向信息化战争过渡，作战理念则由“平台”中心战向“网络”中心战转变。在这样的发展形势下，作战平台的火控系统面临信息化武器、数字化战场、一体化作战等的巨大挑战。在信息化战场上，作战平台的火控系统就相当于是C4ISR的一个个终端一样，借助于战场数字化网络，构成一个个大大小小的网络化作战系统，再进一步连接成为更大的系统……从而最大限度地集中作战威力和提高作战能力。与此同时，还要求信息化火控系统必须能够实现“从传感器-射手的信息传递能力”，并在联合作战中起纽带的作用。火控系统的信息化、网络化和数字化是21世纪数字化部队建设的基础。

众所周知，目前火控系统的概念正从以平台为中心的“小火控”思想，转向建立在联网作战之上的“大火控”理念上来。通过分析美军的全球信息网格（GIG）研究计划可以清楚的理解未来火控系统发展中的这样一种“大火控”思想。20世纪90年代末，美军提出了网络中心战的思想，支持火力控制从平台向网络转移，从而形成一种诸兵种协同作战的“大火控”思想。其理念是，通过战场上各作战平台在网络环境里的相互协作，使分散配置的传感器共同感知战场态势，并利用分布在各地的网络设施来传输、处理、存储和共享战场信息，从而协调诸兵种的作战行动，最终将信息优势变为作战优势。

发展“大火控”研究，第一，要改变观念，认识到火控必须与通信紧密结合，将火控系统镶嵌于C4ISR系统之中；第二，由传统向现代转变。具体为：发展新式武器与精确打击武器的综合火控，发展异构武器、跨区域群武器的网络火控，发展有人-无人武器自主协同武器火控系统；第三，由单一作战向网络与协同作战转变。未来火控系统的评价，取决于其网络化能力，在紧急作战中使分散的战争资源协同使用的能力，从分散部署的火力单元序列中选择最佳火力单元可以拦截目标的几率，并节约武器资源。而网络化火控正是“大火控”发展的基础。

1 国内有关网络化防空火控的研究成果

文献[1]研究了网络火控系统。主要成果是：以具有模块结构、规范协议、标准接口、公开准入条件的计算机网络为信息传输手段构成的火控系统。强调对所有生产厂家与用户具有相同的公示、公平、公用的入网条件，所以又可称为开放式火控系统。其核心就是，如何以一种开放式的网络为信息传输手段构建火控系统。

文献[2]研究了开放式火控系统。主要成果是：基于开放式体系架构，构建可裁减、可嵌入、可重组、系统资源可复用的火指控一体化系统。开放式防空火控系统向上对接多种多个探测设备，向下可以控制多种多个火力单元，中间（同级）通过火控组网设备实现跟踪级无中心组网，共享强实时目标信息。系统采用开发式体系结构，适于随遇组网作战，便于未来扩充升级。其显著特点是“开放性”和“强实时性”。

文献[3]研究了网络化防空火控系统体系结构。主要成果是：在既定的体系结构下将分布在某一地域内多种类多数量的防空火控系统通过网络连接起来，构成一个具有模块结构、能够实时传递精确目标航路数据和作战指挥命令的网络，以实现各作战单元之间的互连互通。重点是如何以一种开放式的网络为信息传输手段构建火控系统。

文献[4]研究了坦克车辆网络化火控系统。主要成果是：在武器装备信息化时代，以智能化控制、全天候多频谱探测、实时信息处理、人工智能等先进技术成果为驱动，在发展传统坦克火控功能的同时，以实时战斗协同网为平台，实现实时战场全维态势感知和智能化火力协同打击。

2 国外有关研究成果

国外网络火控最典型的应用是美国海军的协同交战能力系统（CEC）。通过综合来自所有装备了CEC的舰艇上的传感器的各种输入，将它们融合成一个大覆盖范围的高质量图像，用以对空中目标进行精确跟踪，并在此基础上进行作战识别。同时采用一种带有融合处理器的宽带自动通信网络来为各方部队指挥官提供综合的态势，以供他们对敌人的导弹和飞机作出快速、实时地响应。提供3个关键能力：能使多个武器平台生成和共享一个一致的、精确的和可靠的空中威胁图像；使作战系统的威胁应对决策能够实时地在战斗群的所有兵力中进行协调；能在网络上传送火控质量的目标诸元信息，一旦有可能，兵力群中的某一平台能够在其本身的雷达并没有掌握这些目标诸元数据的情况下对来袭飞机和导弹进行拦截。

3 网络化火控系统的定义与体系

3.1 定义

综合国内外有关网络火控的最新研究成果及美陆军网络中心战提出的规划思想，从信息与网络控制的角度，可以对网络化火控系统做出初步的定义：面向基于一体化信息系统的体系作战，构建基于开放式的网络体系架构及信息域，连接分布在某一地域内多平台火控系统，提高信息域中信息共享、协同、同步的互操作能力；运用网络化手段，及时地获得准确信息，实现实时战场全维态势感知，形成合成跟踪与识别、精确目标指示、协同作战的能力，实现对跨平台的网络化联合控制。

研究网络化火控一定要与以下几个概念区分，如网络火控、火控组网、网络控制系统、多站连动等。

3.2 体系

未来网络化火控在体系结构上将是基于网络化的面向服务的架构，支持系统的柔性重组，系统表现的更加智能，功能更为多样，适应性更强。从功能关系上，系统与系统间紧耦合，满足系统互联互通、信息实时共享、合成跟踪与识别、多武器平台智能协同，及灵活配置、动态重组的需求；从逻辑关系上，系统与用户间紧密关联，在物理上松散关联，满足用户的按需请求、服务的按需配置等功能。

4 网络化火控思想的演变与发展

（1）传统的火控系统。

火控系统以功能独立的武器平台控制单元独立作战，当纳入上级指挥控制系统时，通过目标导引能实现对武器平台的简单指挥与控制。火控系统没有联网的功能，如图1所示。

（2）具备间接组网的火控系统。

火控系统以功能独立的武器平台控制单元独立作战，通过信息化改造纳入上级指挥控制系统中，增加了目标粗略导引功能和越级指挥控制功能，具备一定的组网能力。但火力单元组网不是在火控端直接组网，而是通过指挥节点间接组网，如图2所示。

（3）“大火控”思想下的网络化火控系统。

以陆军指挥信息系统的结构为基础，在原有的网络体系结构下，将分布在某一地域内多种类多数量的火控系统通过网络连接起来，一般具有两个网络层次：火控作战单元组成底层网和火控网中心组成的上层网。其主要特点是具有模块结构、能够实时传递精确目标航路数据和作战指挥命令的网络，以实现各作战单元之间的互连互通。在作战上具有一定的独立性，可以看做是指挥信息系统末端的一种延伸，如图3所示。

5 网络化火控的支撑技术

5.1 网络化火控体系结构优化技术

● 网络控制理论的支撑技术；

● 网络鲁棒性设计；

● 网络化的硬件框架；

● 网络化的火控软件框架；

● 一体化标准协议及接口技术；

● 开放式结构技术。

5.2 网络火控建模技术

● 多节点智能体网络建模技术；

● 火控建模技术；

● 体系软件建模技术。

5.3 网络稳定的鲁棒性设计技术

由于是基于网络的远程控制。在网络环境下存在延时、数据的丢失、数据时序或时序的变化及数据的非等间隔采样，使得网络环境的时空问题变得十分复杂和困难。同时，网络自身的安全控制也是十分重要和非常棘手的问题。需重点研究受传输信息丢包影响的有损网络控制系统的建模与具有H∞性能界的鲁棒控制问题。

5.4 网络动态重构及体系重组技术

网络化火控系统是由多个节点和多条通通信链路组成的复杂网络系统，是一个开放式的、具有“弹性”的系统。网内节点和链路的工作状态可能随时发生变化，为了保证信息能够通畅、实时地进行传输，在某些节点或链路失效时能够启用备用设备或进行网络体系重组，就需要对网络动态重构技术的研究。

5.5 火力协同控制技术

● 多武器平台协同作战体系技术；

● 多武器平台协同交战模型研究；

● 协同目标分配、火力分配技术研究；

● 多平台协同作战任务决策问题研究。

5.6 基于联邦滤波器的时空配准技术

由于多武器平台对目标的量测是相互独立的，网络通信的不同延迟使各平台之间传送信息所需的时间各不相同，要研究基于联邦滤波器的时间和空间配准。

6 结束语

老子曰：“天下皆知美之为美，斯恶已；天下皆知善之为善，斯不善已；故有无相生，难易相成，长短相行，高下相倾，音声相和，前后相随。”火控与指控最初是两种不同的物理形态，但随着信息化的发展，越来越相互渗透、相互融合，你中有我、我中有你。网络化火控与现有指挥控制系统并不矛盾，在某种意义上，网络化火控系统就是火指控一体化的具体表现与应用。我们应该在指挥与控制学会、指挥与控制学科的带动下，准确地把握网络化火控技术内含，科学地开展有关体系的研究。