今日荐文的作者为北京邮电大学、中国电子科学研究院专家叶海军。本篇节选自论文《空基网络化信息系统浅析》，发表于《中国电子科学研究院学报》第16卷第2期。

摘 要：面向未来信息化条件下的联合作战和体系作战需要，文中尝试着从定义空基网络化信息系统的基本概念与内涵出发，提出空基网络化信息系统的形式化表达、架构模型和工作原理，分析研究系统设计的六项关键技术，为系统方案设计和工程实施奠定一定的设计基础。

关键词：联合作战；体系作战；空基网络化信息系统；打击链

引 言

现代信息化战争中，随着空中作战平台单元种类的日趋繁多，系统功能与作战能力逐渐强大，面对日益复杂的战场对抗环境,以夺取战场制空主动权的空中作战力量越来越受到各国的高度重视。美军之所以能够在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争和利比亚战争等历次军事行动中全面掌握战场信息主动权[1]，主要依靠就是其强大的空中体系作战和联合作战的兵力优势、信息优势和决策优势的绝对优势。

文献[2]提出面向空基信息系统，从软件设计角度提出系统资源解耦的公共操作环境分层架构。本文面向未来信息化条件的联合作战和体系作战，尤其是机动空中作战需要，尝试着从定义空基网络化信息系统的基本概念与内涵出发，提出空基网络化信息系统的形式化表达，架构模型和工作原理等，为空基网络化信息系统的方案设计和工程研制奠定了一定的理论与工程基础。

1 基本概念与系统内涵

空基网络化信息系统（airborne and networked information system ，ANIS）定义：采用先进的通信网络、信息服务共享和协同作战应用等关键技术，综合集成空中的预警机、战斗机、电子战飞机、无人机、直升机、导弹等空中作战平台单元为主体的综合电子信息系统。它是集预警探测、侦察监视、指挥控制和协同打击等战场管理功能于一体，实现有中心控制的分布式、独立、自主、协同、机动“侦、控、打、评”完备的空基网络化打击体系。

在信息化条件下的联合作战中，空基网络化信息系统用于整合空中作战平台单元多个平台（资源）信息内容，快速决策信息流向，机动指挥打击力量，实时评估打击效果，构建基于空基平台的完整打击链，有效支撑和解决空-空、空-地和空-海的多平台、多机种、多任务协同、远程机动作战需求，缩短打击链时间，系统概念图见图1。

图1 空基网络化信息系统概念图

与地面地基网络化信息系统相比，空基网络化信息系统，平台升空高、机动突防快，具有监视区域广、指挥机动灵活和生存能力强等广域与机动优势，尤其是具备中远程前出、低空/超低空机动作战能力。与太空天基网络化信息系统相比，空基网络化信息系统能源储备相对充足、不受运行轨道时间和空间约束，具有传感器与通信资源多、探测威力远、指挥控制实时性强、空中平台航线航路规划灵活、导弹武器打击链路短等机动与实时打击优势。

按照以上空基网络化信息系统的基本概念，并参考系统模型[3]，可将空基网络化信息系统形式化表达如下：系统，即为完成空基体系作战任务的空基网络化信息系统；要素，为系统中的空中作战平台单元；关系，为中各个空中作战平台单元之间的通信网络及信息交互与服务关系；准则，为实现应遵循协同、控制的运行约束和限制；环境，即为我方与敌方共存的内外部博弈对抗战场环境。即：S=  （1）

从表达式（1）可以看出，空基网络化信息系统集是A、R、L、E的集合，是由要素集（A）、关系集（R）、准则集（L）和环境集（E）共同决定的复杂系统集合体，具有有限性、加和性。因此，S的范围为

其中：

(2)

面向作战任务，该集合体将不断完善和优化，由于A、R、L、E多样性，引起多样化的情报关系、指挥关系、网络关系和协同关系等系统复杂性。

2.系统架构与基本原理

在体系作战、联合作战和机动作战的博弈对抗背景下，空基网络化信息系统应按照信息主导、以通信网络为支撑发展的建设思路，立足于体系、联合作战能力，构建以宽带空基骨干网和实时空基战术网为主的一体化空基通信网络。

依托空基通信网络，在空中作战平台单元所实现的各个单平台任务能力基础之上，通过综合一体化综合集成与无缝交联，构建空基信息服务和协同应用等多平台协同任务能力，把传统单一的平台对空-空、空-海、空-地目标的信息收集、综合处理、传输与分发、指挥控制、打击评估等功能扩展到联合的多个平台作战空间中，实现多平台之间协同探测、协同侦察、协同电子战、协同指挥控制和协同打击的空基体系作战能力。

空基网络化信息系统架构模型是一种资源控制与信息服务模型，分为任务层、控制层、资源层，是按照面向作战任务，充分利用各平台资源，在系统管控的统一管理与任务调配下，实现作战任务与平台资源的动态调配，见图2。

在统一的时间、空间基准和敌我双方博弈对抗环境下，任务层是面向空基作战任务，

资源层是空中作战平台单元，

控制层是衔接任务层与资源层的桥梁，能够实时监视与控制空中作战平台单元的状态、状况，可动态调配任务层与资源层的逻辑与时序关系，

在体系作战横向维上，需要连接更多空中作战平台单元，在纵向维上将涉及有效组合空中作战平台单元信息共享和形成打击链环节等，实现空基的“大管控”。

图2 空基网络化信息系统架构模型

从图2可以先看出，本文架构是将单个装备作为异构资源，在空基通信网络的基础上，利用系统管控、信息服务加以有效整合以满足作战任务需要，且与网络信息体系、C4ISR系统结构等体系层面上是一致的、相符的[4-5]。空基网络化信息系统基本原理是面向作战任务需求，通过资源调度管理和提供统一的信息服务，基于空基通信网络将各型空中作战平台单元无缝交联，支撑空基多平台协同作战应用，工作原理见图3。

图3 空基网络化信息系统工作原理图

按照以上工作原理，从空基网络化信息系统方案设计与工程实现层面看，空基网络化信息系统可分解为空基协同应用、空基信息服务和空基通信网络三大功能要素组成，系统组成和功能分解见表1。

表1 空基网络化信息系统组成与功能分解

2.1 空基协同应用功能

空基协同应用是一种空中机载分布式多平台协同功能软件系统，通过在空中作战平台单元内部加装协同应用软件，根据空基机群编队遂行协同任务的作战使用特点和战术运用原则，对编队内多平台协同探测、协同侦察、协同电子战、协同指挥控制和协同打击等协同作战任务进行统一管理与控制。并且，随着作战应用、战术战法和作战对象的不断发展，可研究功能各异的协同应用模块，按照作战任务的需要，灵活动态加载和满足各种空基协同应用。

2.2 空基资源管控与信息服务功能

空基资源管控与信息服务，是通过集成多链路管理，兼容多数据链路处理，共享链路协议处理器，构成完整的战术链路体系，实现多数据链兼容；采用按需分发、多级优先级控制和业务服务信息分类的方法，实现信息的实时传送；通过全局共享数据库和分布式信息存储，实现各种目标数据、武器数据、态势数据和威胁数据等在平台之间形成的统一态势，并可按需使用。

2.3 空基通信网络功能

空基通信网络系统由宽带、稳定、可靠的空基骨干网，低时延、灵活机动的战术网以及为不同战术网之间、战术网与骨干网之间，并可与天基、地基网络之间提供通道网络的战术网关组成，兼容现役战术数据链。空基通信网络系统为空中作战平台单元之间的信息服务、协同应用提供可靠的传输通道，同时连接天基、地基网络的通信通道，为空中作战平台单元的协同作战，空、海、地和天之间一体化作战提供支撑。

3.关键技术分析与研究

围绕实现空基网络化信息系统“任务层-控制层-资源层”的资源控制与信息服务模型架构设计和工程研发，重点提出基于空基网络化信息系统的作战使用样式、博弈对抗理论与设计技术、资源管控与信息按需分发服务技术、分布式信息与数据融合处理技术、满足空基作战使用样式的通信网络架构和多平台联合任务规划与管理技术等六个方面关键技术，具体技术途径和研究思路如下。

3.1 基于空基网络化信息系统的作战使用样式技术

充分发挥空中作战平台单元组成的空中机群优势，空基网络化信息系统的作战使用样式重点是有人机和无人机协同使用、协同控制技术[6]，发挥的体系涌现性作用。充分利用预警机的机动、广域空基指挥平台的管控和枢纽作用，集合预警机、电子战飞机、战斗机、无人机以及导弹等空中作战平台单元组成空中机动编队，转变传统以战区内单一地面指挥所为主的点指挥、跨战区内多个地面指挥所为主的面指挥，扩展延伸到以空中作战平台单元构成的空基网络化信息系统为主的面指挥和立体指挥的扁平化指挥范式，研究典型战场管理、机群协同作战样式的作战概念、协同关系、作战流程、打击链闭环和体系效能分析等技术，构建时间、空间、信息、环境四维约束下的空基网络化信息系统作战体系。

3.2 基于空基网络化信息系统的博弈对抗理论与设计技术

当前及未来信息化、智能化环境下的联合作战和体系作战，是一种敌我双方的博弈对抗。研究探索基于空基网络化信息系统的博弈对抗制胜机理、博弈对抗模型、任务与资源需求关联模型和任务对资源动态调度模型等[7]，为设计空基网络化信息系统提供理论性依据，以及构建基于空基网络化信息系统的C4KISR指标体系，研究探索以“作战样式为起点，开展作战任务设计”、“作战任务为牵引，开展系统能力设计”、“任务过程为主线，开展系统能力设计”自顶向下的正向设计技术。

3.3 资源管控与信息按需分发服务技术

每一个空中作战平台单元都是资源，研究综合化、通用化、模块化的开放式架构设计技术，以及超视距打击条件下的资源实时自动化管控的理论和方法。转变传统的面向数据的点对点使用方式，攻克信息按需分发服务技术[8]，是一种轻便的、能够提供异构平台实时信息传送的中间件技术，上可以支持各种协同应用软件，下可以集成各种通信手段，支持多维信息服务质量（Quality of Service，QoS）策略，采用发布/订阅技术[2]，可有效解决空-空、空-海、空-地等分布式作战节点之间实时信息分发和信息传输格式不一致性难题，提高系统信息主题收发灵活性，增强系统可扩展和动态容错能力，有效支撑形成打击链战场管理和时敏目标打击能力。

3.4 分布式信息与数据融合处理技术

分布式信息与数据融合处理技术可以将空中作战平台单元传感器获取的信号级、数据级进行共享，实现协同探测、协同侦察。各个空中作战平台单元利用其它作战单元获取的目标信息与自身传感器获得的信息，将不同属性、异构传感器的先验数据和探测目标数据（包括格式化、非格式化数据等）进行平台级和要素级融合处理，实现范围更广、威力更远、精度更高的目标探测、跟踪、定位和综合识别信息，用来支撑空基网络化信息系统的情报综合、快速决策和协同打击。

3.5 满足空基作战运用样式的通信网络架构技术

要从传统的无线电电台、数据链为主体的通信链路，发展无线的通信网络。空基通信网络架构主要研究适用于空基无线环境的自组织网络、异质多链多网集成和业务逻辑分层的超网络模型等技术，以组建宽带、稳定、可靠的空基骨干网和低带宽、低时延、灵活机动的战术网为目标，满足各种作战场景下可靠网络中的信息可靠高效传输节点互联、信息互通、数据共享和服务共享的战术战术使用需求[10]，通信网络赋能发挥信息优势，重点是空中动动平台下无线自组织网路由交换技术、服务质量管理技术、网络管理技术、链路管理技术、安全保障等技术。

3.6 多平台联合任务规划与管理技术

面向空基网络化信息系统内部异构平台，开展异构平台联合任务规划与管理技术研究，重点根据作战任务、区域现有空中作战平台单元和武器系统类型、战术技术性能以及数量、目标特性等基本参数信息库，提前预规划、实时动态规划和重规划每个空中作战平台单元的最优化或者相对最优决策打击预案，构建并寻求在时间、空间、精度和资源等多约束条件下及不确定性条件下系统最优的目标函数求解问题，以最小代价对打击目标的实时软杀伤或硬摧毁。

结 语：本文尝试着从定义空基网络化信息系统的基本概念与内涵出发，提出空基网络化信息系统的形式化表达，架构模型和工作原理，为空基网络化信息系统方案设计和工程研制奠定了一定的理论基础，对我军形成与运用空基打击链体系、作战任务与平台资源的动态调度机理，以及牵引预警机、无人机等空中作战平台单元的体系化作战和装备设计等具有重要鉴定意义和工程应用价值。

【参考文献】

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