首先，分析了指挥信息系统特点规律和矛盾问题；然后，总结了美军舰载信息系统发展情况；最后，从加强顶层设计、坚持需求牵引、创新驱动发展、贯彻开放架构、螺旋迭代研发和系统基线发展等多个层面，提出了保持舰载指挥信息系统装备技术先进性的对策建议，以期后续信息系统能够适应日益变化的军事需求和新型作战威胁。该对策建议可为提升基于信息系统的体系作战能力和联合作战能力提供信息和组织运用支撑。
0 引言
随着信息装备和技术的快速更新换代，军事需求也随着作战对手和武器装备发展不断发生变化，舰船研制建造周期长，舰载指挥信息系统装备随舰船立项带来的“交付即落后”问题日益突出[1-2]。如何在匹配舰船研制建造进度的同时确保交装时信息系统的技术先进性，受到重点关注和研究。
1 指挥信息系统特点规律
指挥信息系统是以计算机网络为核心，由指挥控制、情报、通信、信息对抗和综合保障等分系统组成，可对作战信息进行实时获取、传输和处理，用于保障各级指挥机构对所属部队和武器实施科学高效指挥控制的军事信息系统[2]。
指挥信息系统依托服务器、网络通信和显示控制终端等通用计算和网络设备运行，不同于舰艇、飞机、导弹和火炮等硬武器装备，其核心要素是信息，而处理信息并用于作战指挥、作战勤务、综合保障、武器控制和战役战术训练的作战应用软件是指挥信息系统的“灵魂”，具备高度的复杂性、需求不确定性和需人机交互等特点。现代化战争中，指挥信息系统是重要的“黏合剂”，能够将各种作战力量、作战单元和作战要素融合集成为一个整体，发挥体系作战能力和武器“倍增器”的作用。
指挥信息系统装备的研制和发展具有以下特点：
1) 计算存储设备是指挥信息系统的物理基础，其发展符合摩尔定律。摩尔定律表明，电子设备随着信息技术的快速发展，CPU芯片处理能力每隔18~24个月翻一倍。通用计算存储设备发展更新周期短，而水面舰艇等作战平台建造周期较长，若作战平台立项时就固化计算存储设备选型和性能指标，则会造成计算存储设备“交付即落后”的局面。
2) 应用软件是指挥信息系统的核心和“灵魂”，需确保能用、实用和好用。应用软件需根据指挥员的作战意图，充分发挥计算机的数据存储和信息处理优势，利用条令条例和相关规则模型，采用大数据和人工智能技术，为指挥人员实施态势研判、指挥决策和行动控制等作战活动提供信息化和智能化支撑。应用软件与军事思想、作战对手、作战样式、作战流程、战术战法和武器能力等因素密切相关，指挥信息系统的复杂性给应用软件提出了很大挑战，需适应军事需求的变化而不断改进升级。
3) 指挥信息系统应适应军事需求和技术发展变化，走螺旋迭代发展之路。军事需求牵引指挥信息系统的发展，先进技术同样推动军事思想、作战理论和作战样式变革，指挥信息系统应能适应各种变化，采用开放式架构，将硬件与软件分离，将软件与数据分离，并可根据需要实现软硬件独立和灵活升级，通过先进技术运用、功能完善和版本迭代升级提升适应能力。
2 美军舰载信息系统发展情况
2.1 采用开放式体系结构
进入21世纪后，美海军在设计和实现海上力量构想时，发现已有舰艇的信息系统装备已不能满足多使命任务、快速形成作战能力和全寿命周期经济性等作战需求的变化，系统中软件高度依赖硬件，任何功能或性能的局部改变均牵扯到整个系统，限制了技术创新。2002年，美海军综合作战系统项目执行办公室开始在主流商用软硬件技术标准和规范基础上开发开放式体系结构作为舰艇各类作战系统共同技术架构。开放式体系结构将软件开发、设计和集成与硬件平台分离，通过阶段性的硬件升级和局部软件升级提升系统能力，而不再需要计算机和整个底层的升级。2004年，美军发布了《开放式体系结构设计指南》，提出如图1所示的美海军开放式架构标准模板。为将开放式体系结构落地，美军又提出开放式体系结构计算环境（OACE），在分布式服务模型基础上，将计算环境与用户软件的需求分开，以提高舰载信息系统开放性[3-8]。
图1 美海军开放式架构标准模板
2.2 统一全舰公共基础设施
美海军提出开发全舰计算环境（TSCE）基础设施，为全舰任务应用服务统一提供计算硬件和公共软件，可全部采用商用货架产品（COTS）实现全舰信息系统综合集成和全舰资源高效管理。TSCE依托基础网络设施，分为显示层、核心层和适配层，其层次结构如图2所示。显示层是舰上电子信息系统与操作员的接口，负责将处理/未处理的系统数据绘制在显控台上；核心层提供公共环境，运行全舰的大多数应用软件，且软件具备对硬件的独立性；适配层负责连接前端设备和TSCE核心，支持多种标准接口的物理和协议转换，并具有较强的接口扩展能力。
图2 TSCE基础设施层次结构
与舰船作战和平台任务相关的系统应用软件仍由行业内优势单位研制开发、迭代升级，随着美军舰载指挥信息系统发展（发展历程如图3所示），实现舰艇指挥信息系统作战能力逐步提升[3, 7]。
图3 美国舰载指挥信息系统发展历程
根据国防信息系统顶层规划要求，美海军通过FORCEnet和CANES等项目和规划，自上而下地推动指挥信息系统向服务化等方向发展，确保岸海系统技术体系的一致，建立无缝的近实时信息共享处理环境，形成了岸海一体的信息共享环境；通过在舰上推行开放体系结构，形成大量公共功能服务，并不断引入COTS，实现软件、硬件的通用化，消除了舰载指挥信息系统的“烟囱”，自下而上地促进舰上不同系统间的信息共享。为此，共同推动包括航母战斗群信息体系在内的海军信息系统一体化发展，确保信息力在岸基、舰上和火力的各级贯通。
2.3 通过基线式发展逐步提升作战能力
美军以“宙斯盾”作战系统基线发展最为典型。“宙斯盾”作战系统以作战能力需求为牵引，基于开放式架构、COTS和先进算法等应用，形成“一代平台、多代电子、基线能力”新格局[4-7]。通过基于TSCE和作战任务灵活配置有效载荷和功能模块，形成集成防空、反潜和对陆打击等作战功能于一身的多任务平台，实现资源共享、灵活部署功能应用、动态组织武器通道、快速构建任务系统以及提高任务执行效能。基于基线发展思路，“宙斯盾”作战系统从基线0~基线10，作战任务池不断扩展，由最初的单舰防空能力，逐渐构建了弹道导弹防御（BMD）能力、协同防空能力（CEC）、一体化综合火控能力（NIFC-CA），有效实现了舰机多平台协同作战能力的不断跃升。美国海军“宙斯盾”作战系统能力提升如图4所示。新建和在役舰艇均按2年间隔周期开展计算硬件和应用软件升级，在虚拟（数字）“宙斯盾”系统环境中集成测试评估后部署使用。
图4 美国海军“宙斯盾”作战系统能力提升
从“宙斯盾”作战系统能力提升的发展脉络可见，美海军采用渐进式采办策略，将采办计划分为若干批次（Blocks）逐步进行，应用系统采用基线式管理方式，根据现有技术成熟度、作战需求和研发能力，逐级进行研制和交付，面对新的威胁，缩短了信息系统装备研制和迭代周期，在统一架构下，系统能力通过持续升级，一直保持不断增长的战斗力，直至最终获得相对完全的作战能力。
3 保持舰载指挥信息系统装备技术先进性的对策建议
随着我国经济体量不断增长，海上“丝绸之路”加速推进，保护海上权益和经济安全要求日益迫切。2017年以来，美军以马赛克战概念为引领，探索后网络中心战时代指挥信息系统发展新模式[9-12]，为我应对日益增长的海上威胁带来新的挑战，加上台海、南海和钓鱼岛区域日趋复杂的国际环境，战争的复杂性和不确定性明显增强，除继续建造发展新式武器装备外，迫切需要基于指挥信息系统这一武器装备“倍增器”来发挥体系作战最大效能[13-15]。
参考美海军舰艇作战系统研制管理办法，可采用“需求牵引、技术驱动、架构开放、软硬分离、迭代增量和基线管理”的总体思路，开展我舰载指挥信息系统装备研制和组织管理，制定与舰载指挥信息系统装备特点及发展规律相适应的装备研制管理办法，实现系统研制全生命周期管理，确保装备交付后的功能和性能可持续迭代和灵活升级，从而适应日益复杂的作战环境和新型作战威胁，满足部队日益增长的作战能力要求。
1) 加强顶层设计，从体系层面引领舰载指挥信息系统长远发展。
着眼于联合作战指挥要求，充分认识军事指挥信息系统装备研制特点和发展规律，科学规划舰载指挥信息系统装备发展建设的指导思想、基本原则和研制目标，将技术体制和标准体系统一作为指挥信息系统研制刚性要求贯彻落实。(1) 遵循全军网络信息体系设计理念，开展舰载指挥信息系统的顶层设计，加强系统架构的开放性和通用性，构建适应海上作战特点的舰载指挥信息系统总体架构，支撑各类作战资源的物理分布和逻辑统一，实现编队及所属平台各作战要素的灵活构建。(2) 前瞻制定标准规范，基于“体系性、前瞻性”原则，打造舰载指挥信息系统顶层设计的标准规范与要求，从系统集成、软件集成、数据集成、模型管理、人机界面和互连互通等各方面规范约束各级各类信息系统研制建设，推进系统功能拓展和能力逐步提升。
2) 坚持需求牵引，让军事需求贯穿舰载指挥信息系统全生命周期。
舰载指挥信息系统装备研制要沿正确方向快速发展，必须有科学的理论指导和军事需求牵引。需持续深化作战使用研究，建立作战能力渐进生成机制，提出作战使用性能分段能力规划，牵引指挥信息系统研制；需建立常态化的军事需求论证研究组织机构和需求配套管理机制，深入研究作战理论、作战样式、作战对手和作战特点，对需求提报、需求确认、需求转换和需求实现等进行规范管理。舰载指挥信息系统在立项论证、系统设计、软硬件开发、集成联试、装备试验试用和售后服务等各阶段，均应根据军事需求的变化不断迭代改进。同时，采用层次识别法完成用户需求—系统需求—分系统需求—专业组需求的细化分解。基于需求库和需求跟踪矩阵，实现全过程需求条目化管理，标识每条需求来源、状态和变更情况。对需求变更及时进行变更内容分析，全面分析变更影响并积极应对，确保军事需求贯穿系统全生命周期。
3) 创新驱动发展，运用先进技术推动舰载指挥信息系统跨越发展。
云计算、大数据、人工智能、物联网、区块链、现代通信（5G和量子通信）等新技术的发展和应用必将改变人类社会的生活方式，也将带来新型作战理念和作战样式的变革，新技术为数字化、网络化和智能化打造了坚实的基础底座。在紧跟用户需求基础上，舰载指挥信息系统应以新技术为反向驱动，充分运用新技术发展成果，加快推进系统的技术创新，逐步提升智能感知、智能决策和智能交战水平，有效提升系统装备在复杂战场环境下的自适应和自主协同能力，并预留系统功能扩展和未来作战能力提升空间。
4) 贯彻开放架构，软硬分离、数据分离，实现系统软硬件灵活升级。
打破舰载指挥信息系统随平台立项研制以及与平台绑定的紧耦合现状，遵循统一技术体制和标准规范，贯彻开放式体系结构，实现软件与硬件分离、显控与处理分离、数据与应用分离。(1) 依托舰艇平台通用基础设施打造舰载指挥信息系统的统一运行平台，构建平台+应用的系统构建新模式，通过中间件实现应用软件与底层硬件适配，支撑上层应用系统功能模块的快速替换、柔性重组和灵活迭代升级；(2) 采用通用化、模块化、标准化和服务化等设计，各功能模块高度解耦，为系统能力集成提供开放式、通用化和标准化的集成环境，通过高速以太网或标准总线实现信息共享，各模块间通信选用开放标准协议，便于相关部件的升级替换，并进一步推进软件定义无线电、软件定义网络和软件定义指挥控制等技术应用研究，实现新架构向更加开放结构的升级。
5) 用螺旋迭代研发模式替代传统瀑布研发模式，实现系统能力基线式发展。
在系统研制各阶段均需贯彻螺旋迭代研发模式，总体方案设计阶段需明确系统迭代发展的技术路线；通过采用开放式体系结构，支持先进技术和新型装备在系统生命周期渐进集成应用和升级换代；在技术状态固化上需分阶段确定技术状态；对系统关键和核心能力，可选取多家优势单位并行开展方案设计，在关键技术上允许存在多种技术路线；对于部分技术成熟度不够的指标能力，可设置最低可接受值和目标值，在统一标准规范基础上预留设计空间，缓定技术状态，支持后续能力渐进升级；建立健全系统研制配套管理规定，从需求管理、进度管理、风险消解和经费管理等多个角度，推动系统螺旋式迭代发展。
6) 创新系统研制组织管理模式，为基线发展提供体制机制保证。
健全舰载指挥信息系统装备研制管理程序，充分体现指挥信息系统发展特点规律，特别是加大对软件装备的重视程度，提高先进技术持续提升的内生动力。(1) 转变观念，高度重视软件在指挥信息系统中的核心地位和作用，体现人的智力劳动价值，在预先研究、型号研制、装备购置和服务支持中将软件作为重要装备进行计价、定价，激励各科研院所大胆创新，以软代硬，激发各科研院所技术创新的热情和动力。(2) 需充分体现舰载指挥信息系统软件、硬件不同的发展特点，打破全系统整体固化、整体升级的传统模式，制定舰载指挥信息系统组织管理的配套规章制度，规范定期或不定期软件、硬件升级和技术状态管理要求。(3) 按照指挥信息系统装备全生命周期精细化、差异化、科学化和规范化管理要求，建立基于能力的软件和系统基线式管理办法，在全生命周期内推进，实现缓定状态缓交货及优化研制管理，有效推动舰载指挥信息系统装备作战能力在需求牵引和技术推动下的迭代提升。
4 结束语
本文分析了军事指挥信息系统装备特点和发展规律，归纳总结了美海军舰载指挥信息系统装备发展情况和方式方法。从技术研发和研制管理2个维度，系统性提出了保持舰载指挥信息系统装备先进性的对策和建议，以期对军方组织管理部门制定相关政策规定和科研院所组织开展系统研制建设起到积极推动作用。
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来源：《指挥信息系统与技术》2022年第2期
王海宁 施展 贺建平
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