网格网格技术

2006年2月第34卷第1期现代防御技术M0DERNDEFENCETECHN0L0GYFeb.
2006Vo1.
34No.
1网格技术在战术防空系统网络化作战中的应用.
李万良,陈瑞源,宋建光(中国航天科工集团公司二院二部,北京100854)摘要:"网络中心战"是适应信息化战争发展的军队建设和联合作战的指导思想,网格技术是实现"网络中心战"的基础,利用网格技术在战术防空系统中实现"网络中心战"是信息时代防空作战的必然要求.
关键词:网络中心战;网格;联合作战中图分类号:TN915;E844文献标识码:A文章编号:1009-086X(2006)O1-oO47-06Applicationofgridintacticalairdefensesystemnetwork-centric-warfareLIWan-liang,CHENRui—yuan,SONGJian—guang(TheSecondSystemDesignDepartmentoftheSecondResearchAcademyofCASIC,Beijing100854,China)Abstract:Network-centfic-warfare(NCW)isanguidingideologyofthemilitaryforcebuildingandthejointoperationforthedevelopmentoftheinformationwar.
ThegridisthebasictechniqueofNCW.
Intheinformationage,itisnecessaryfortheair-defense-wartorealizeNCWbyapplyinggridtotheairdefensesystem.
Keywords:Network—centric-warfare(NCW);Grid;Jointoperationl引言"网络中心战"是美国提出的适应未来信息化战争发展的军队建设和联合作战的指导思想,并在阿富汗战争和伊拉克战争中初见成效,"网络中心战"思想在军事领域已经引起了革命性的变化.
在防空作战领域实施网络中心战,夺取和保持信息优势,加快指挥速度,赢得信息时代防空作战的胜利,是一项十分重要的工作.
2网络中心战"网络中心战"尚无公认定义,一般而言,它可以这样概括:"用无缝隙、安全、高速的战术信息网络,将分布在广阔区域内的各种情报系统、侦察探测系统、指挥控制系统和武器系统组成一体化的信息网络体系,以网络为中心共享战场态势信息,指挥与实施高度协同的作战行动,加快作战节奏,最大限度地发挥兵器作战效能,将信息优势转化为作战行动优势…".
"网络中心战"涉及相互结合的3个域,其结构如图1所示.
物理域是传统的战争领域,是实施"网络中心战"的基础领域.
在这一领域内,打击、保护和机动均发生在陆地、海洋、空中和太空环境中,是物理平台及连接平台的通信网络所在的领域;各种武器装备分散部署在战场的各个有利位置上,通过高速网·收稿日期:2005—06—03;修回日期:2005—07—10作者简介:李万良(1976一),男,河北平乡人,硕士生,主要从事计算机应用技术研究.
通信地址:100854北京142信箱3O分箱电话:(010)6388588E-mail:Liwanliang@sina.
con1.
cn维普资讯http://www.
cqvip.
com·48·现代防御技术2006年第34卷第1期图1"网络中心战"结构Fig.
1ThestructureofNCW络互连互操作.
信息域是物理域、认知域中产生的各种作战信息及信息在网络上的合理分发构成的领域.
认知域是各级指挥人员和作战人员的意识领域.
3个领域的相互融合构成"网络中心战"的3个主要特征:①网络无中心;②态势共享;③自协同作战.
在网络中心战中,只有网络是必不可少的"中心"设备,网络不仅要具有高度的连通性、极大的数据传输速度和优异的传输质量,还要具有强点对点互操作性;网络上任意一点都可以获得该节点权限范围内网络上的所有信息,任意一点向网络上发布的信息都可以到达需要并有权限获得的所有节点.
这些要求传统的网络技术解决起来已经力不从心,实现的希望寄托在新生的网格技术上.
3网格技术网格技术(grid)是在互联网技术迅速发展中涌现出的一个具有划时代意义的新生事物,它的出现掀起了互联网继传统因特网、万维网之后的第3次浪潮.
传统因特网实现了计算机硬件的连通,万维网实现了网页的连通,而网格试图实现互联网上所有资源的全面连通.
真正意义上的网格,将把整个网络整合成一台巨大的超级计算机,实现计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源的全面共享,用户在一个网络节点即可以透明使用网络上的各种资源,就如同我们通过电力网使用电能而不必关心电能是来自火电厂或核电厂一样方便.
我们以当前最具代表性的网格技术GLOBUS为例说明网格实现透明服务的原理:假设我们要在军用网络上查询某地区当前的空情数据,并希望以后随时可以获得该地区空情数据的实时变化情况.
利用传统的Internet技术,我们实现的过程如下:(1)通过搜索引擎搜索相关的网站,视我们使用的索引词优劣不同得到数量不定的网站地址;(2)根据网站的简要描述一个个地打开网站,寻找有关的资料;(3)将我们认为最优的网站地址存贮下来,每次需要相关空情数据时重新打开网站查询.
如果我们在军用网络中使用网格技术,获得空情数据服务的过程如图2所示.
(1)首先,网格客户端要寻找满足我们要求的网格服务器地址,向资源调度网格服务器发送查询请求,资源调度网格服务器查询注册的网格服务器描述,得到我们需要的空情网格服务器地址;(2)将空情网格服务器地址回复网格客户端;(3)向空情网格服务器发送一个请求——查询某地区的空情数据;(4)空情网格服务器比较相关的网格服务描述,认为数据服务器c为最优,将网格服务器c地址及其使用方法等信息返回网格客户端;(5)网格客户端根据网格服务器C地址以及相应的调用信息,生成一个临时的通信STUB,我们可以将此STUB嵌入应用程序,通过此STUB向空情网格服务器c发送空情数据查询请求;(6)网格服务器C收到请求后,查询客户的权限,若客户拥有权限,服务端保存此查询请求,并生成一个临时的通信STUB与客户端建立链接,将相关的李情数据送到客户端;(7)若相关的空情数据发生了变化,网格服务器C自动激活STUB,将更新情况通知网格客户端,直到网格客户端取消先前的查询请求;现代防御技术·指挥控制与通信韧维普资讯http://www.
cqvip.
com李万良,陈瑞源,宋建光:网格技术在战术防空系统网络化作战中的应用分析'49·图2利用网格技术实现数据透明服务的过程Fig.
2Theprocessoftransparentdataservicebyemployingthegrid(8)网格客户端可以随时重新启动嵌入STUB的应用程序发送请求.
可以看到,使用网格技术在(1)~(6)步中与使用Internet并无大的区别,只有在第(7)、(8)步发生了变化,因为我们在前6步中已经得到了一个使用数据服务的"插座",在以后的过程中,我们就可以透明地使用这个"插座"获得数据服务而不必再关心这个"插座"连到何处.
如果我们每一次使用的服务都不同,并且一个服务只使用一次,与传统的Internet相比,网格技术并没有突出的优点;只有当我们需要经常使用同类型的服务时,我们才可以利用网格技术预先安装"数据插座",透明地使用相关数据,网格技术才突显出它比Internet的优越所在.
实施"网络中心战"时,可以依据各武器设备在系统中的作用,在武器设备的网络接口上层设计网格服务端或网格客户端,在武器设备的控制软件中预先嵌入相应的STUB通信服务,利用完善的信息分发系统将各种作战信息分别送到需要的网络节点,实现信息在战术网络上的透明流动并最终实现信息域的"态势共享".
4利用网格技术在战术防空系统中实施网络中心战当代一系列局部战争表明,空袭在战争中所占的地位和作用日益提高,空袭与防空已经成为未来战争的主要组成部分,防空作战的成功与否影响和制约着整个战争的进程和结局,对国家的主权与安全、利益与发展都极其重要.
防空系统在信息时代战争中面临着极其严峻的形势.
防空系统由于自身条件限制,存在着一系列弱点:①防空雷达受地球曲率和自身位置的影响,存在着较大的探测盲区;②参战力量多且作战行动变化快,协同过于复杂;③电磁辐射严重,难以在空中进攻面前"隐身";④受地形影响较大,机动能力有限.
在信息战争时代,防空系统已经难以有效防御隐身飞机、电子干扰机、远程兵器低空突防、超高速战术导弹四大威胁的联合进攻.
现代防空系统必须实施"网络中心战",将情报、探测、通信、指挥控制、信息处理、武器等通过信息系统的粘合凝聚成一个一体化的整体,多种兵器瞎现代防御技术-指挥控制与迥信维普资讯http://www.
cqvip.
com·5O·现代防御技术2006年第34卷第1期协调一致作战,有机结合武器的作战效能,才能适应未来以信息技术为主要特征的作战需要.
基于"网络中心战"思想的防空系统组成及指挥控制关系如图3所示.
图3基于网络中心战思想的的战术防空系统组成Fig.
3ThestructureoftheairdefensesystembasedonNCW(1)物理域指挥控制系统、雷达、导弹等作战装备作为一个网络节点,分散部署在战场各个有利的防御位置上,各装备异步与高速战术网络连接.
各型雷达配置网格服务器端软件,是网络上提供空情数据资源的节点.
雷达应部署在火力圈有效保护范围之内,并尽量实现无人值守.
各型导弹发控配置网格服务器端软件,是网络上提供兵器资源的节点.
防空导弹应包括近程和中远程导弹,射高覆盖低空、中高空;导弹前置部署在制导雷达制导范围内,相互支援作战.
多个指挥控制系统功能完全对等,权限因指挥人员而异,配置网格客户端软件和信息分发系统,并]lllll在作战软件中预先配置使用各种资源的STUB,作战中透明使用网络上的各种作战资源.
指控需要指挥人员值守,应远离战场部署.
(2)信息域在物理域的基础上,各个信息源获得的空情数据、防空导弹的控制权、制导雷达的制导控制权、各级指挥员通过指控下达的作战指令、攻击过程信息、目标杀伤的评估信息等各种信息在网络上共享,通过网格和信息分发系统将相应信息送到需要该信息并有权限获得的网络指控节点,各个指控分布式信息融合,形成一致的战场态势图j.
(3)认知域指挥人员依据战场态势,结合上级的作战意图、咛现代防御技术·指挥控制与通信维普资讯http://www.
cqvip.
com李万良,陈瑞源,宋建光:网格技术在战术防空系统网络化作战中的应用分析.
51·自身的经验、战术等因素,确定打击的策略,指控系统将作战策略转化为具体的战斗指令,合理调度各种设备,按照目标的综合威胁排序,选择最优地点的最佳防空武器协同实施打击.
相应作战过程如下:(1)指挥人员通过网络对分散在战区内的各种作战装备进行优化控制;(2)地面各型雷达、侦察飞机、预警机、其他飞行器、通信情报、地面侦察部队和其他情报部门获得的各种空情信息,通过网格和信息分发系统实时发送到各个指控节点;(3)各个指控节点按照统一的规则分别融合空情信息,形成一致的战场态势图,根据战场态势进人相应的战备等级;(4)各级指挥人员依据战场态势形成作战意图,并通过网格和信息分发系统发送到各个指控节点;(5)对即将进人拦截范围的敌方目标.
各指控节点按照负载平衡的原则分配处理,对本指控处理范围内的敌方目标,依据目标类型、速度、高度、距离等因素确定目标的综合威胁程度并排序;(6)按照目标威胁排序情况,当目标进人拦截线后,指控查询空闲防空导弹表,选择打击目标效果最佳的防空导弹,向相应的发射车发出使用指令;(7)发射车给相应指控回复,同时按指令给导弹加电或紧急加电;(8)指控将导弹分配给相应目标,按同样方式取得相应的制导雷达控制权;(9)指控系统控制完成射击诸元计算、参数装订、导弹发射、中继制导、杀伤评估等一系列操作;(10)完成本次拦截后,指控释放相应资源控制权;相应资源节点将资源变化、作战状态变化情况发送到网络上各个指控节点;(11)指控将作战行动信息实时发送给网络上各个指控节点,与其他指控协同作战.
防空系统实施"网络中心战"后,优点在于:(1)增强了装备的战场生存能力各种武器设备可以动态接人网络而不影响系统的整体作战,装备的作战灵活性和高机动性大大增强了装备的战场生存能力.
(2)作战费效比高各种武器可以根据自身特点部署在有利的防御位置上,相互支援、优势互补;作战中选择最适宜的防空武器拦截目标,不仅提高了杀伤概率,同时发挥了第2代防空武器的效能,提高了系统费效比.
(3)系统抗毁能力提高防空系统中没有任何装备是作战中必不可少的中心装备,任一设备的战损都不会对武器系统的整体作战使用产生重大影响,将因设备损失造成的系统性能下降减小到最小程度.
同时在作战效能方面,具备了防御隐身兵器、电子干扰、低空突防、超高速战术导弹的能力:(1)反隐身能力隐身飞机的雷达隐身原理决定了它自身的2个缺点:机身侧部、上部和后部雷达隐身效果不佳;无法对长波雷达隐身.
针对这两点,防空系统可以使用远程长波雷达或空基预警雷达大体探测到隐身飞机的所在位置,当隐身飞机进人雷达网探测范围后,由两侧、后部雷达以及上方的预警机联合协同定位,数据融合后可以得到隐身飞机的精确定位数据,实现反隐身.
(2)抗电子干扰能力电子干扰飞机往往主要针对一种雷达在一定方向上实施干扰,不可能对所有雷达在所有方向都具有很好的干扰效果,网络中任何一部雷达探测到的精确空情数据,所有指控都可以获得;同时针对干扰机,各指控可以根据分布在不同位置上的两部或多部雷达送来的二维干扰数据三角定位,实现目标的精确定位.
(3)抗低空突防能力系统在不同地域配备多部低空雷达,同时可以接人适合探测低空目标的外部信息源(如预警飞机),经数据融合后可以有效获得低空目标数据并分发给各个指控;纵深多层配备的防空导弹有充裕的时间准备拦截,抗击低空目标的突防.
(4)抗超高速目标能力成功拦截超高速目标的先决条件是较长的预警时间和作战准备时间.
由于远程雷达数据可以近实时地发布到网络上,所有指控在超高速目标处于高口巩代防御技术·指挥控制与通信维普资讯http://www.
cqvip.
com·52·现代防御技术2006年第34卷第1期弹道时已经可以稳定的获得目标数据,计算最佳拦截点及射击诸元,向适合拦截的多个发射车发出战斗准备指令并适时开始多次拦截,高度戒备的多种兵器协同拦截,大大提高了拦截成功的概率.
5结束语实施"网络中心战"是一个适应信息时代战争要求的、全新的军事革命,通过将原来单个的、没有联系的或联系松散的武器平台整合成一个一体化的网络武器系统,可以在较短的时间周期内实现作战效能的迅速提升.
同时,大量采用高速网络、网格、开放式系统结构等民用成熟技术,可以降低军用产品的开发成本,有利于军品在生命期内的技术更新.
在"网络中心战"这一全新的军事革命面前,各国站在几乎同一起跑线上,这为我国防空系统提供了一个赶超世界先进水平的好机会,有利于我国发挥后发优势,实现跳跃式发展.
在战术防空系统中实施"网络中心战",是信息时代防空作战的要求,是我国战术防空系统发展的必然选择.
参考文献:[1]谭显裕.
电子信息战推动军事装备高新技术的发展[R].
[TN97A]1009—0401(2003)02—0049—07.
[2]BorjaSotomayor.
Theglobustoolkit3programmerstuto—rial[EB/OL].
http://www·unix.
globus.
org/toolkit,copyright,2003,2004.
[3]饶世钧,姚景顺.
雷达信息网络化与可视化的实现[R].
[TN911.
7A]1009—0401(2003)02—0029—03.
:宴妒(上接第10页)如果不实施机动,指挥所被轰炸覆盖面随着轰炸机编队和飞机数量的增多而增加,可按下式计算·:M=1一(1一M.
).
(19)按上式计算,一个编队轰炸机的轰炸覆盖率为M.
=0.
5;若4个编队的轰炸机,轰炸覆盖率M=0.
938,这样,指挥所的被毁伤概率也将提高.
5结束语本文主要研究探讨了在敌航空编队采用普通炸弹轰炸和精确制导武器攻击2种模式下,我野战指挥所被毁伤的概率模型,并利用模型分析计算了在采取有效伪装和机动措施后,我野战指挥所被毁伤概率的变化规律,得到的数据较为合理且操作性强,可为指挥员合理规划伪装和适时机动提供数量依据;同时该模型对于其他目标的伪装和机动也同样适应,为研究伪装和机动对军事目标的生存能力影响提供了一种方法.
参考文献:[1]王宏鹏.
阵地伪装系统分析[M].
北京:工程兵工程学院,1991.
[2]邓乃友.
航空兵作战运筹教程[M].
北京:空军指挥学院,1995.
[3]倪忠仁.
地面防空作战模拟[M].
北京:解放军出版社,1996.
[4]姜启源.
数学模型[M].
北京:高等教育出版社,1993.
[5]张最良,李长生.
军事运筹学[M].
北京:军事科学出版社,2002.
口现代防御技术·指挥控制与通信维普资讯http://www.
cqvip.
com