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【基于云计算的舰艇编队协同防空作战体系的分析】

发布时间:2017-12-08 10:53:00 来源: 未来智库

    引言
       信息化海战中,制信息权成为战场决胜的重要因素之一,这对信息的处理能力提出了更高的要求。本文针对海上舰艇编队防空反导问题,提出基于云计算架构的舰艇编队协同防空作战体系设想,利用云计算强大的计算能力对战场海量信息进行高速处理,迅速生成战场综合态势,实现快速的战场实时评估,缩短作战方案的计算推演过程,选择最优方案,提高信息系统辅助决策能力,进而将信息优势转化为决策优势。
       1 云计算在军事应用中的意义
       1. 1 云计算的概念
       云计算是一种分布式计算,以虚拟化技术为基础,通过网络将处理程序拆分成多个子程序,在大量计算机构成的资源池上分配计算,然后将处理结果返回给用户。计算资源存在于网络上,统称为云,云是各种资源的抽象。云计算是一种通过整合大规模动态可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式。本质上,云计算通过计算资源的虚拟化组织、分配和使用,实现计算资源的合理配置,避免计算过程的重复和浪费,使用户能按需获取计算能力、存储空间和信息服务,提高计算资源的利用率。
       1. 2 云计算在军事应用中的优势
       1) 虚拟化技术
       虚拟化技术是云计算系统的核心组成部分之一,是为各种计算及存储资源的充分整合、抽象和高效利用提供技术层面支持的关键技术。虚拟化是一种用于共享资源,使单一的物理资源划分为多个独立的资源的技术手段。虚拟化的优点是能以最小的成本,创造更灵活的系统,轻松地提供灵活的部署,具有自动化、安全和易于管理的优势。
       2) 快速处理大量情报数据
       云计算采用分布式存储方式来存储数据,采用冗余存储方式来保证存储数据的可靠性,以高可靠软件来弥补硬件的不足。云计算提供了一种协作模式来确保远距离的信息数据共享,可透明地获取数据情报和计算与存储能力,用户可以像在处理本地数据一样方便快捷。云计算提供的强大计算和存储能力,使处理庞杂的大量情报数据的效率大大提高,各个层次的用户都可以通过专用军事网络动态接入云中进行情报融合或直接依托数据中心强大的计算能力快速检索,分析数据,获取有价值的信息。
       3) 资源配置灵活
       云计算提供一种动态接入的情报资源池,将当前可用的设备资源都纳入到资源池中。这样情报系统有很强的任务调度能力,在战时系统负载迅速增高时,可以快速申请扩展资源,而当资源需求不高时则减少系统资源。分布式的资源和网络带宽甚至信息流都可以根据客户端的需求进行分配,使资源可以在同一时间支持更多的用户使用。这样就跨越了硬件的局限。虚拟化技术使硬件计算资源可以获得更高的利用率,在战时可以提高资源利用效率以满足各层次用户的不同需求。
       4) 系统软件统一管理配置
       由于云计算所有的数据都存储在云中,各用户从云中获取数据,所以软件的维护和开发都在云中同步。用户可以随时得到最新的软件升级并且不用担心数据丢失。软件提供者只需更新云中的软件数据库就可以方便地为用户提供更好的软件服务。通过这些技术能够使大量的服务器协同工作,在多节点之间同步系统状态,通过锁机制协调多任务对于资源的使用,从而保证数据操作的一致性,快速发现故障和恢复系统,通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可维护、可管理。
       5) 安全性高
       云计算的安全框架设计可以有效地保证军事情报的安全。由于情报数据在云中集中加密存储,任何用户获取或者上传的情报必须经过云的安全框架认证,这样可以有效确保数据的完整可靠安全。
       2 基于云计算的舰艇编队协同防空作战体系
       基于云计算的舰艇编队协同防空作战体系,就是以云计算系统为核心,构建战场信息云网络,通过该网络将各维战场空间反导平台的侦察探测系统、舰空武器系统、指挥控制系统联系在一起,与敌方进行对抗的一种作战体系。通过该体系,可实现信息共享,各级指挥员可利用信息云网络交换大量的图文信息,掌握整个战场态势,并通过云网络实时快速地交换指挥员的意图、制定作战计划,缩短决策时间,提高协同作战能力,以便对敌方实施快速、精确、连续的打击。
       2. 1 体系结构
       为提高舰艇编队协同防空作战系统整体作战效能,打破传统作战舰艇系统设置的界限,通过基于云计算的信息云网络,共享舰艇编队内的作战资源,将舰艇编队协同防空作战系统中每艘舰艇的作战系统划分为探测跟踪、指挥控制、火力打击等三类功能节点,分别将这些节点组网,形成三层逻辑体系网结构。
       2. 2 三层逻辑体系网结构和功能分析
       舰艇编队协同防空作战体系由无缝隙连接的三个网络组成: 探测跟踪网、指挥控制网和火力打击网。
       1) 探测跟踪网
       探测跟踪网是整个协同防空作战体系的基础,是指挥控制网和火力打击网运行的基石。它充分利用卫星通信系统、机载通信系统、地面通信系统和海上通信系统等组成的通信云网络,用云计算技术将大量多种速率、多种模式传输的视频、数据和音频信息,以及各种不同平台上的警戒传感器和攻击、火控防御武器系统连成一体,通过指挥控制程序实现各反导作战平台拥有高速通道和信息实时共享的能力。
       探测跟踪网主要由探测、跟踪等节点构成。探测节点主要负责在指定的作战海区内搜索目标,截获敌辐射源信号,并将搜索到的目标指示信息,包括目标频率、方位信息、威胁告警信息等,传送给作战指挥节点和跟踪节点; 跟踪节点主要负责对目标进行精确跟踪,建立目标航迹,判定目标威胁程度,并将目标跟踪数据传输给指挥控制网和火力打击网。在整个舰艇编队防空作战体系中,探测跟踪网要始终保持对目标监视跟踪的连续性,以便为舰艇编队制定作战指挥决策、下达作战命令、发射舰空导弹,及对舰空导弹进行制导控制提供基础。
       2) 指挥控制网
       指挥控制网主要由编队作战指挥中心和作战舰艇作战指挥等节点构成。将分布在作战海区内的各舰艇编队平台,以及平台上的每一个传感器、每一个舰空导弹武器系统有机连接,形成一个作战整体。其任务是完成警戒传感器任务分配、对传感器搜索到的雷达信息进行数据融合、在信息子网上有效地分发信息,迅速生成战场综合态势,并对其进行评估。当战场态势发生动态变化时,能够快速调整作战决策或组网结构进行有效响应,合理分配编队防空作战任务,支持灵活的作战编制和配置,统一协调编队内各作战舰艇协同作战。通过云计算技术充分整合现有的数据信息和计算资源,建立舰艇编队协同和互操作的信息云平台,满足指挥中心对信息与资源的高度集成与共享的需要。并辅助指挥员做出优化决策,提高编队防空作战指挥控制效率,实现舰艇编队协同防空作战时的作战决策指挥、作战打击效果评定、编队防空网络管理、任务交接等功能。
       指挥控制网中优先级高的一个指挥控制节点作为编队指控中心,负责舰艇编队作战指挥,组织各作战指挥节点接收编队外海情、空情等预警信息,编队外航空管制信息,作战战场情报信息,上级下达的作战任务,并在与友邻部队互通情报和进行协同后,综合处理分析各种战场信息; 各指挥控制节点均接收探测跟踪网发送的目标数据,进行融合处理,同时接收编队指控中心的战场态势信息、目标统一编号及其他信息,并在指挥控制网中形成统一战场态势。
       编队指控中心也可将部分功能分散到网络中其他节点,这些节点统一受编队指控中心的指挥、协调,共同完成协同防空作战任务。
       3) 火力打击网
       火力打击网主要由编队内各战斗舰艇平台上的舰空导弹武器系统组成。作战指挥节点向火力打击网中的武器控制节点下达作战命令,组织对来袭目标进行拦截打击。武器控制节点接收作战命令后,进行拦截可行性计算、通道组织、发射决策、火控解算,制定飞行任务并输入到舰空导弹武器等。随后实施发射控制,完成导弹发射准备,下达发射命令,控制导弹发射等。火力打击网通过对编队内防空武器系统的集中使用,形成最优的火力配置和火力集中效果,达到最佳对抗敌方来袭目标的目的。
       作战打击后,作战指挥节点根据探测跟踪网传回的信息进行决策判断,评价打击效果,并将作战效果汇总后传送给编队作战指挥中心,向友邻部队通报作战情报,发送协同信息,进行协同决策,确定是否再次进行攻击。
       3 结束语
       舰艇编队协同防空作战体系涉及作战指挥的各个环节,云计算技术可以为防空反导作战搭建强有力的信息支撑平台,提供对海量数据的存储与管理以及战时数据的高速并行计算。舰艇编队应用云计算技术搭建云数据网络,将极大地提升作战信息化程度,对提升军队信息化水平有着较重要的意义。
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