第五代指挥信息系统总体及其智能化技术设想.docx

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1、第五代指挥信息系统总体及其智能化技术设想目录摘要11.前言2?指挥信息系统中数据分析的挑战32.1. 同构类型和不完全性32.2. 大数据规模32.3. 3.时效性3?大数据分析在指挥信息系统中的应用34 .指挥控制新理念51. 1.智能化指挥控制52. 2.战术边缘指挥控制54. 3.多域战指挥控制65. 4.马赛克作战指挥控制65 .第五代指挥信息系统特征转变66 .总体架构设想76. 1.系统架构设想76.2.云边端服务架构设想96. 3.技术架构设想107.系统关键技术及其智能化设想117. 1.概述117.2.态势感知机器分析技术137. 3.作战筹划机器决策技术137. 4.行动控

2、制智能化技术147.5.有人/无人协同指挥技术147. 6.智能化信息服务技术147.7. 人机融合智能化交互技术147.8. 虚拟博弈与训练评估技术157.9. 9.系统韧性适变重构技术157 . 10.战术边缘计算技术158 .发展思路设想15摘要现代战争中战场信息爆发式增长，新型作战样式不断发展，随着人工智能、 边缘计算等新技术的不断涌现，新一代指挥信息系统即将到来。在国际第四代 指挥信息系统基础上，设想第五代指挥信息系统总体架构，阐述其知识中心、 智能赋能、云边一体、自主演化、韧性适变的技术特征，分析其关键技术及智 能化应用，持续提升战场信息优势，并向战场认知优势、决策优势、行动优势

3、转变。习主席在中国共产党十九大报告中明确指出，“加快军事智能化发展，提 高基于网络信息体系的联合作战能力、全域作战能力”。这个论述指明了未来 战争将是基于网络化、智能化的体系作战，第五代指挥信息系统将以智能化为 核心，强化战场信息优势，争取战场认知优势、决策优势与行动优势。据相关 报道，国际上指挥信息系统经历了四个阶段的发展过程，正在向第五代指挥信 息系统演化，系统体系结构向智能化、知识化、云边端、服务化发展。国际上 第四代系统主要以网络化、服务化、云端化等手段构建了整体协同的指挥信息 体系，一定程度上满足协同作战需要，实现了信息优势。但随着战场信息的爆 发式增长，系统信息优势很难转化为指挥员

4、的认知与决策优势，随着无人作战、 赛博作战等新型作战样式的出现，为了适应作战指挥的复杂性、非线性特点， 指挥信息系统须突破认知技术，提供准确的战场态势认知与筹划决策能力。第 五代指挥信息系统设想以人工智能、边缘计算、云脑技术为核心，提升战场认 知优势、决策优势与行动优势，支持作战指挥由信息域向认知域迈进，实现信 息知识化、决策智能化、指控敏捷化、协同多域化、服务边缘化等能力。1.前言随着新军事变革的不断推进和发展，作战方式正在向以网络为中心的战争 转变。作为整个武器系统的关键环节和核心，指挥信息系统是整个系统的灵魂。 指挥信息系统的核心功能是快速准确决策，如何从海量复杂的“大数据“中快速获 取

5、有价值的情报信息，从而在作战指挥决策时支撑起战斗胜利的关键。只有依托大数据处理技术，从海量数据中提取有价值的信息，才能准确及 时地掌握敌方的战略企图、作战规律和小规模战斗，客观预测作战思想和对手 的行为特征，准确把握分析对抗力量关系和战场的发展变化，实现实时感知和 指挥员同步认知，才能把战场上的“数据优势“转化为“决策优势”，达到作战目的。指挥信息系统中数据分析的挑战1. 1.同构类型和不完全性在指挥信息系统中，有各种侦察传感器和电子对抗设备获得的各种类型的 情报数据，包括结构化的情报数据、半结构化和非结构化的数据，如战场情况 图像、视频情报、地理和地形信息。这样复杂的数据类型很难用传统的、固

6、定格式的数据库工具进行分析。止匕外，所获得的情报数据大多是缺失和错误的，在数据分析过程中必须进 行处理。2. 2.大数据规模在作战过程中，各种侦察监视卫星、有人和无人侦察机、战场侦察雷达等 战场传感器每天都会采集大量的数据、语音和图像信息。随着全频谱传感的实现，信号情报和侦察获得的数据成倍增加，构成了海 量的信号情报数据。然而，在收集到的海量数据中，包括大量的噪声或干扰，以及来自自己身 边和朋友的各种信号，要从海量数据中提取有价值的情报信息，增加了数据分 析的难度。3. 3.时效性在信息化战场上，各种侦察传感器会不断地、实时地传输各种情报数据， 飞机转瞬即逝，对情报数据分析速度提出了更高的要求

7、。只有对海量情报数据进行快速、准确的分析，才能为指挥员提供实时、准 确的指挥决策依据。?.大数据分析在指挥信息系统中的应用在未来的信息化战场上，“先敌认知”是对指挥信息系统决策能力的核心要求 之一。因此，需要通过大数据分析将各种情报“数据“转化为“知识“，并最终上升 为指挥员的“认知”。指挥部信息系统中大数据分析的运行架构如图1所示。从架构上看，为了实现从层级指挥到扁平化指挥的平稳过渡，采取了集中 与分布的策略。从分析策略上看，为满足指挥决策智能化、实时化、精确化的要求，采用 了离线分析和实时在线分析。其中，离线分析集中在情报中心，而实时在线分析则分别在各情报站和情 报中心进行。其基本工作原理

8、如下。1）首先，各情报站从各种信息源（如侦察传感器、电子对抗设备等）获取各种 实时情报数据。结合其他情报站的分析结果，该站对实时信息进行初步分析， 并将分析结果报告给信息中心。同时，该站的分析结果将分发给其他情报站， 协助其他情报站进行实时分析。2）其次，在信息中心，通过信息数据采集模块从各情报站获取信息数据， 并存储在历史情报数据库中：3.1） 一方面，基于历史情报数据库中积累的海量历史信息数据，通过离线 分析积累各种信息知识；3.2） 另一方面，获得的信息数据和分析结果数据，结合知识库中的信息知 识，通过实时在线分析进行信息数据融合、目标综合识别、态势评估和态势 预测，最终为指挥员提供实时

9、决策支持。3）此外，信息站之间以及信息站与信息中心之间的信息交流是通过实时大 数据分发服务完成的，以确保信息资料的传输效果。4 .指挥控制新理念1. 1.智能化指挥控制智能化指挥控制就是利用人工智能方法，实现从“信息化、网络中心”向 “智能化、知识中心”转变，辅助指挥员解决指挥领域的感知、理解、认知问 题。指挥信息系统的系统架构、技术架构都将发生变化。系统围绕态势、指挥、 控制、保障等功能域进行相应的智能技术应用，提升作战指挥的认知与决策效 能。外军十分关注作战指挥智能化应用，美军DARPA从2007年至今，发布了 3份关于人工智能国家及军事发展战略白皮书，分别开展了“深绿”、“第3次 抵消战

10、略的高科技圣杯”、“指挥官虚拟参谋”等计划，在情报感知与战术决 策领域启动了 “Insight、“Xdata”、“深度学习”、“深度文本搜索过滤”、 “分布式战场管理”、“人机协作、MindHsEye、Trace”、“人机协 作”、“X-Plan”、“认知电子战、AlphaAI空战”等人工智能项目，实现 战场情报深度理解、态势认知预测及战术方案自动生成与推演能力。此后，美 军还设置了 “自主协商编队”、“大狗”、“蜂鸟”等项目，提升有人与无人 协同控制能力。总体而言，美军目前具备全球领先的智能化作战指挥水平。此 外，德、法、俄等国也纷纷在智能化信息感知与处理、智能自主无人作战平台 等方面进行了

11、大量研究，取得了丰硕的研究成果。4. 2.战术边缘指挥控制随着军事科技的发展，传统大规模集群作战方式逐渐转换为小范围的非对 称作战，战术边缘的作战活动在战争中将扮演重要角色。战术边缘又称为“第 一战术英里”，它远离指挥中心，通信、计算、服务资源受限，通常由作战平 台、战术分队、特种单兵组成，为了获得信息与决策优势，各级指挥单元利用 泛在网络、微云等技术，实现信息与资源共享。战术边缘的移动计算设备，采 用雾计算方法，整合为更大的作战单元，形成自组网下的微云，战术边缘获取 的大量态势信息，在战术微云进行计算、存储、共享，简化了与指挥中心的交 互规模，提升了信息交互时效，解决以往战术前沿服务能力不足

12、的问题。5. 3.多域战指挥控制2016年美陆军提出“多域战”概念，将“同步跨域火力”和“全域机动” 作为核心要素，推动作战要素高度融合，增强全域打击能力，试图消除中俄等 国的“反介入/区域拒止”能力，主要具备以下三个特征。一是作战领域向多 维扩展，使美陆军能够从地面向海、空、电、网等多个作战域投送力量，具备 与其他军种融合能力。二是作战要素高度融合，各军兵种及作战功能域之间能 够共享信息、统筹战术、同步行动，推动了军种联合向作战能力要素融合转变。 三是指挥链向扁平方向发展，指挥机制高效灵活，既要集中计划、分散执行， 又要向各指挥节点和单兵共享信息和指令，延伸战术指挥链，实现快速、多线、 多域

13、作战指挥。6. 4.马赛克作战指挥控制2017年，DARPA提出“马赛克战”的概念，兼顾“基于威胁”与“基于 能力”的装备建设方法，将多作战域的传感器、指控节点、战斗平台以及相互 协作的有人、无人系统进行按需灵活组合，形成任务系统。系统集成采用搭积 木的方式，将分散的细粒度系统动态链接在一起，构成类似“马赛克块”的作 战体系。“马赛克战”，借助智能化决策工具，提供分布式态势感知和自适应 规划、控制，辅助进行作战任务规划，实施分布式作战管理。“马赛克战”要 求以自适应体系重组取代固定式作战力量编成，作战指挥具有韧性适变的信息 体系，能面向任务、按需定制物理分散的混合编成的作战单元，满足各种动态、

14、 协同作战需求。5 .第五代指挥信息系统特征转变1）体系由网络中心向知识中心转变。以网络为中心带来战场信息优势，并 向认知优势、决策优势转变，系统间由信息共享走向以知识为中心的智力共享, 促进整个指挥体系向决策及行动优势转变。2云端架构向云边端一体化转变。拓展原有的云端资源共享能力，向战术 边缘的平台、分队、单兵延伸，实现移动环境下战场中心云、移动云、边缘微 云的一体化混合服务能力，提升战术前沿资源服务能力。3）预定集成向韧性适变转变。目前系统按预设规则部署运行，任务变化时, 须按预先方案进行调控。未来战场系统易受攻击而瘫痪，要求系统在发生扰动 时，具备自重构韧性适变能力，保证核心任务不间断。

15、4由计算智能向认知智能转变。智能化表现在计算智能、感知智能、认知 智能，目前计算智能提供了战术确定性求解方法，未来战场须在海量情报处理、 态势认知与决策推理等方面通过智能化技术提升认知的精准度、实时度。5）性能由固化既定向自主学习演化转变。系统的算法、性能一般在设计期 就被决定与固化，性能的提升通过升级改造完成。智能化系统具备自学习、自 演化能力，可以在线进行态势感知、智能决策的算法学习，提升系统性能。6建设由基于能力向基于知识转变。指挥信息系统一般基于能力要素进行 建设，系统集成以能力要素进行综合集成，智能化系统，更加关注系统的智力 建设，聚焦系统的知识、规则、算法、数据的建设。7）交互方式向人机融合智能交互转变。人机融合智能感知、拟人化交互、 面向意图的智能人机界面交互、可穿戴的人机融合计算协同于一体系统之间的 信息与计算资源的集成模式，技术架构描述了系统的技术参考模型。8）战训分离向战训演研一体化转变。第五代指挥信息系统将作战指挥与战 术训练紧耦合，具有平行仿真、推理能力，既能更新智能算法，也可进行战法 对抗研究，获取战术数据，促进算法学习。演习训练由兵棋推演向战场虚拟博 弈发展。6 .总体架构设想未来第五代指挥信息系统的总体架构应该是知识中心、人机融合、智能赋 能、云边一体、自主演化、韧性适变的指挥信息系统。下文主要围绕系统架构、 服务架构、技术架构等主要视角对系统