定義
(指揮、控制、通信、計算機、情報、監視、偵察)系統就是起“融合”作用的武器系統,它能將所有信息資料庫和數據匯集起來,達到信息共享、共用、共調,從而確保各軍兵種與指揮部之間交換信息和數據,大大提高指揮的時效性和準確性。C4是(指揮command、控制control、通信communications、計算機computer、)K是殺傷kill、I是情報intelligence、R是偵察reconnaissance;S是監視surveillance)其功能有:搜尋並發現目標、跟蹤與監視目標、識別目標、決策、持續識別、打擊目標、戰鬥損傷評估,這些功能形成一條強有力的“殺傷鏈”。近幾次高技術局部戰爭表明:C4KISR系統是現代戰爭的神經中樞和“兵力倍增器”,是奪取信息獲取權、控制權和使用權的最有力手段。軍隊指揮自動化系統的內容不是一成不變的,它是隨著軍事技術和戰爭實踐的發展而不斷豐富、不斷延伸的。背景
1991年以前,美國軍事信息系統的建設是各軍種獨立開發的“煙囪式”,海灣戰爭中,美軍發現其軍事信息系統存在嚴重缺陷,表現如下:(1)各軍種獨立建設的“煙囪式”信息系統不能互通和互操作;(2)系統處理情報不及時,貽誤戰機;(3)信息系統不能有效識別敵我,造成多起誤傷。這些因素成了新軍事革命的導火線,美國軍方深刻認識到必須建設全軍一體化的信息系統。1992年,美國參聯會提出了武士C4I計畫,要求系統一體化,採用可互操作的網路體系結構、各級指戰員能在任何地方、任何時間獲取所需的準確、完整、經融合的作戰信息,最有效地完成作戰任務。
1993年1月14日,美國國防部批准實施國防信息基礎設施(DII)計畫。DII是美國國家信息基礎設施(NII)的組成部分。是用於滿足美國在各軍事作戰範圍內對信息處理和傳輸需求的網路,它集通訊網、計算機、軟體、資料庫、應用程式、武器系統接口、數據安全服務及其他服務於一體。全球指揮控制系統(GCCS)的提出,是為實現武士C4I計畫,並逐步取代全球軍事指揮控制系統(WWMCCS)。它是可互操作、資源共享、高度機動、無縫連線任何一級C4I系統、高生存能力的全球指揮控制系統。
美國國防部先期研究計畫局於2001年提出了C4KISR概念,其基本構想是:針對未來戰爭作戰指揮的實際需要,解決和改善戰區(戰場)聯合作戰軍事信息系統與運用問題;對所有戰鬥人員、武器裝備、戰場環境進行實時的指揮、了解與控制,必要時可對重要目標實施精確火力打擊。
目的
C4KISR系統的目的不是向作戰人員提供過多的信息,而是希望通過對信息的充分利用,使他們掌握應該掌握的信息,正確了解戰場態勢,並在必要時消滅敵人,使作戰任務完成得更快、更準確、更高效,使美軍的作戰方式和軍事思想更符合現代戰爭的特點,適應未來的發展趨勢,加速美軍向網路中心戰和信息化戰爭的轉變。
基本需求
美國防高級研究計畫局(DARPA)的信息開發辦公室(IXO)認為,C4KISR系統依靠對信息的有效利用完成作戰任務,它有三個基本需求:
首先,要能發現目標。這一點十分明顯,只有在發現目標的情況下實施的打擊才是真正的打擊。在當前嚴格的交戰規則下,需要對具有特殊意義的目標進行搜尋、精確識別和仔細區分,其原因在於它們經常混雜在大量的、相互鄰近的戰鬥車輛、建築物以及人群之中。另外,由於現代的作戰規則禁止使用大規模殺傷武器和面打擊戰術,性能更好的感測器及信息利用系統的需求也就應運而生。
其次,指揮控制系統性能要高。如果指揮控制系統的反應速度太慢或者很不精確,那就不能保證對機動性目標的打擊殺傷。為了縮短這個時間間隔,信息開發辦公室正在尋求一種辦法,對作戰進行回響性的計畫和動態管理,並充分發揮先進的制導、搜尋和彈藥技術的效能,對目標實施快速、靈活、精確和致命的打擊。
最後,要有相關工具。人類已經跨進網路中心戰時代的大門,如果沒有相關工具就不可能實現對信息的共享。這包括無線通信網路,可對信息按語義進行綜合的“從計算機到計算機”的能力,以及人與計算機的協作。
系統功能
C4KISR系統具有10項功能:搜尋並發現目標、跟蹤目標、識別目標、決策、繼續識別目標/滿足交戰規則、打擊目標、戰鬥損傷評估、全球態勢預測、計畫和控制、基礎設施。這些功能的執行都依賴於由感測器、感測器平台、處理中心(信息利用)、指控系統和武器彈藥系統組成的網路。這個網路中的資產還可以根據具體情況,自動實時地調整狀態,形成許許多多的子網,使網路中的資產得到合理高效的使用。①搜尋並發現目標:信息開發辦公室認為,要具有在任何時間、任何地點、任何環境下搜尋任何目標的能力,必須滿足以下3個條件:要有大量散布在世界各地的多功能感測器;具有可承載這些感測器的平台;具有可以自動對來自不同感測器的數據進行解釋的信息利用系統。
②跟蹤與監視目標:包括兩層含義,一是對靜止目標的藏匿地點進行監視,二是對移動目標要掌握其行蹤。
③識別目標:自動化(目標識別)系統面臨的主要難題是目標使用對抗措施的能力和樣式的不斷更新。例如,同一個目標在被發現之後,它的特徵極有可能馬上改變,自動化(目標識別)系統必須具有適應目標變化的能力。
④決策:快速地判定打擊是否符合交戰規則(ROE)有助於縮短決策的過程,還必須快速確定是否有一個最靠近目標的武器裝備可以利用。在選擇武器的時候,必須從整個戰局的利益出發,考慮臨時從別的區域抽調武器是否合適。
⑤持續識別/滿足交戰規則:一旦開始準備對目標實施打擊,在發射彈藥之前,需要繼續對目標進行持續識別,確保不違反交戰規則。若違反交戰規則,就必須在彈藥沒有發射之前繼續保持跟蹤狀態,或者取消本次打擊,但繼續對其跟蹤和識別。
⑥打擊目標:在實施對移動目標的打擊時,必須能夠不斷地對彈藥打擊點進行修正。這項工作可由感測器、經濟可承受的武器數據鏈或自動化智慧型目標搜尋器來完成。另外,它們不但可以發現目標,而且還可以對執行交戰規則的情況進行檢驗。
⑦戰鬥損傷評估:必須具有可以在打擊結束後立即進行戰果評估的能力,這對於作出是否需要再次打擊的決策十分關鍵。以上7個功能段形成一條所謂的“殺傷鏈”。實際上,C4KISR系統的任務(打擊目標)可能不止一個,這些功能在作戰空間的不同區域和時域是同時發生作用的,只是作戰目標不同。但對於同一個目標,作戰順序是按照以上過程依次執行的。未來的多任務武器系統將使單獨的武器平台同時支持多種不同的作戰任務成為可能,這就需要具有對所有武器平台進行協調的能力——將探測與打擊甚至地面機動同步進行。
⑧全球態勢預測:該功能能夠對未來態勢作出預測,這就可以保證始終領先於對手,知道他們過去以及現在的行動,推斷他們將如何進行組織、打擊什麼目標,提前作出應對潛在威脅的行動和部署。這樣可以對敵方的反制措施作出估計,圈定可能的威脅目標。這是制定真正的基於效果的作戰規劃時必須考慮的關鍵因素。
⑨計畫和控制:其目的是通過對感測器、機動以及火力的合理運用控制作戰局勢,實現作戰目標。
⑩基礎設施:基礎設施是其他各個功能段發揮作用的基礎,是C4KISR系統的基石。它同時具有通信、嵌入式計算和信息分發能力,能夠將所有的感測器、信息利用系統、武器系統和指控系統緊緊地聯繫起來。
現狀
C4KISR系統目前正在朝向對感測器、感測器信息利用、指揮控制以及信息集成這四個領域進行深入的研究與探索。其關注的重點是地面作戰,因此將對地面目標的精確打擊作為研究的出發點,開發一種可以發現並殺傷地面戰場目標的轉型技術和系統,全面提升美軍的作戰能力。
作戰研究
作戰等級分類?為了系統地研究對地面目標的精確打擊,該系統按照環境和作戰要求的不同,對作戰進行複雜性等級分類。例如,作戰中最簡單的情況是使用常規的空對地武器在開闊地帶與敵人的集群式裝甲兵力進行作戰,最複雜的情況是在城市環境下使用高機械化地面部隊和自尋的飛彈摧毀敵方的防禦目標。其他情況包括在複雜的叢林地帶使用非常規兵力和大規模殺傷性武器進行的作戰。以作戰複雜性等級為參考,首先研究了在開闊地帶對移動目標的打擊問題,目前正在研究如何搜尋和摧毀那些企圖通過使用樹葉、偽裝或者其他欺騙手段繼續隱藏的目標,此後還將研究如何在城市地域打擊目標這一富於挑戰性的問題。
打擊目標受制因素
美國軍方認為,對地面目標進行打擊主要受制於兩個複雜因素。第一是敵人,無論下一個可能的敵人是誰,他們毫無疑問地已經注意到美軍在科索沃和阿富汗是如何作戰的,並已從那裡了解了美軍的系統和戰術的大量弱點。例如,如果關閉雷達,高速反輻射飛彈將不能對其實施打擊。第二是目標的多樣性。現代化的目標,從傳統遠程飛彈運輸到發射車,再到安裝在商用卡車上的武器,都具有多樣外部特徵和廣泛的能力。還有,在一些軍事行動中,如何對付零散作戰人員,也是美軍目前仍需面對的問題。
對目標實施打擊
美國軍方還開發了一種C4KISR的功能性體系結構框架,用以支持對C4KISR系統十分關鍵的識別技術的研究。這種功能性體系結構的中心是一個由各種互相協作的C4KISR資產組成的網路。這些資產包括感測器/平台、指揮和控制能力、武器系統和彈藥等。無論何時,一旦確定與目標要進行交戰,就可在適當的時機和位置,對這些網路化的資產進行臨時最佳組合,對目標實施迅速追蹤打擊,完成交戰序列。整個體系將感測器/平台的組合劃分為5個層次:空間層、高空層、中空層、低空層和地面層。並對各種平台裝配不同的感測器。
技術支持研究
技術支持是實現C4KISR系統的基礎。目前在感測器、信息利用、信息集成以及指揮控制四個領域的主要研究項目有29個,情況如下:感測器領域
研究重點是可隨處布設、用以進行目標探測的多頻段感知裝備和可進行精確目標識別的感測器。包括8個項目:極高頻/超高頻穿透樹葉雷達、多譜段目標識別、建制的地面移動目標指示雷達、高清晰度鏇翼機雷達、先進戰術目標瞄準技術、無人值守地面感測器、遠距離三維雷射雷達、近距離三維雷射雷達等。
信息利用領域
研究重點是對多種感測器信息的利用,對移動和固定目標的持續跟蹤以及自動化和輔助性目標識別。包括4個項目:經濟可承受的移動面目標交戰、實時戰鬥損傷評估、網路化嵌入式軟體技術、三維數據利用。
信息集成領域
研究重點是多約束的語義信息網路及嵌入式計算。包括9個項目:快速知識生成、感測器信息技術、數字射頻標記、戰術瞄準網路技術、嵌入式系統項目合成、嵌入式軟體的模組化集成、DARPA代理標籤語言、先進情報監視和偵察管理、先進後勤規劃代理。?
指揮控制領域
研究重點是戰場態勢預測和動態計畫同步,包括8個項目:未來指揮所、“未來作戰系統”的指揮控制系統、活動模板、先進後勤規劃、自動化協商小組、嵌入式軟體控制、自動化成組控制、動態戰術瞄準等。
上述在研項目中有些已得到實際套用並取得顯著效果。例如,“活動模板”的研發比較成功,美軍利用它已經形成了許多軍事指揮專用的規劃工具,並已在美軍特種作戰司令部投入使用。
結構框架
信息開發辦公室開發了一種C4KISR的功能性體系結構框架,用以支持對C4KISR過程十分關鍵的識別技術的研究。這種功能性體系結構的中心是一個由各種互相協作的C4KISR資產組成的網路。這些資產包括感測器/平台、指揮和控制能力、武器系統和彈藥等。無論什麼時候,一旦確定了與被探測到的目標進行交戰,就可以在合適的時機、合適的位置,對這些網路化的資產進行臨時性的最佳組合,對目標實施迅速追蹤或打擊,完成交戰序列。信息開發辦公室將感測器/平台的組合劃分為5個層次:空間層、高空層、中空層、低空層和地面層。可以對各種平台裝配不同的感測器。技術支持
技術支持是實現C4KISR系統的基礎,沒有技術支持C4KISR系統就會成為無源之水、無本之木。目前,信息開發辦公室在感測器、信息利用、信息集成以及指揮控制四個領域安排的主要研究項目有29個。各個領域的情況如下:
①感測器領域 研究重點是可隨處布設、用以進行目標探測的多頻段感知裝備(無論其周圍環境和隱匿的狀態),以及可進行精確目標識別的感測器。包括8個項目:極高頻/超高頻穿透樹葉雷達、多譜段目標識別、建制的地面移動目標指示雷達、高清晰度鏇翼機雷達、先進戰術目標瞄準技術、無人值守地面感測器、遠距離三維雷射雷達、近距離三維雷射雷達等。
②信息利用領域 研究重點是在感測器級對多種感測器信息的利用,對移動和固定目標的持續跟蹤以及自動化和輔助性目標識別。包括4個項目:經濟可承受的移動面目標交戰、實時戰鬥損傷評估、網路化嵌入式軟體技術、三維數據利用。
③信息集成領域 研究重點是多約束的語義信息網路及嵌入式計算。包括9個項目:快速知識生成、感測器信息技術、數字射頻標記、戰術瞄準網路技術、嵌入式系統項目合成、嵌入式軟體的模組化集成、DARPA代理標籤語言、先進情報監視和偵察管理、先進後勤規劃代理。
④指揮控制領域 研究重點是戰場態勢預測和動態計畫同步,包括8個項目:未來指揮所、“未來作戰系統”的指揮控制系統、活動模板、先進後勤規劃、自動化協商小組、嵌入式軟體控制、自動化成組控制、動態戰術瞄準等。
效能
1991年海灣戰爭中,美軍從發現目標到攻擊目標需要3天時間;科索沃戰爭中,這一時間縮短到2小時;阿富汗戰爭中,這一時間縮短到19分鐘;伊拉克戰爭中,美軍從“感測器到射手的時間”進一步縮短到10分鐘甚至數秒鐘之內,做到了保證己方的決策周期快於敵方,並以前所未有的速度實施火力打擊。
未來發展
未來研究領域
信息開發辦公室認為,未來需要加強對以下幾個領域的研究:
①可以高效地發現目標、虛警率不超過0.01次/平方千米的廣域監視感測器和算法。
②地面移動目標指示雷達。具有探測到隱藏在樹葉下慢速移動的車輛和人員的能力。
③多維探測技術。例如超高清晰度的地面移動目標指示器以及合成孔徑成像雷達(解析度小於10厘米),可用於正確、高機率目標識別。
④遠距離(大於10千米)目標識別感測器及信息利用輔助工具。新型感測器及探測模式可以生成前所未有的目標特徵和現象。
⑤半自動及全自動目標識別算法。要有可以將第一時間發現的新目標迅速插入識別算法的能力和按作戰能力進行特定目標識別的能力,不能局限於對安排好的,或者經過模擬的目標進行識別。
⑥用於空中打擊和地面作戰的戰場預測,以及可對感測器、信息利用系統和武器系統進行動態同步的技術。應對以網路為中心的各種網路技術進行研究,如能將整個世界聯繫起來的通信技術。
關注方向
為了加速C4KISR的研究進程及其運用,信息開發辦公室特別關注以下幾個方面的發展:
①感測器領域:遠距離監視;多維、多方式探測;樹葉穿透移動目標指示器;對零散作戰人員的探測和跟蹤。
②信息利用領域:自動目標識別;連續跟蹤;自動化裝備。
③信息集成領域:網路中心的實現技術;分散式嵌入計算。
④指揮控制領域:戰場預測;裝備的動態同步。
信息開發辦公室的目標是建立集成了感測器、情報處理、指揮控制及武器的C4KISR網路,通過這種“無處不在的感知網路”,將確保戰場上不會再有無法發現的目標,無論敵方如何機動和部署,總會有一個“適當”的感測器如影隨形。並且,恰當的平台和武器已經就位,按照構想對敵方目標進行打擊和摧毀。
各國研發現狀
美軍憑藉其雄厚的經濟、科技實力,在發展精確打擊武器的同時,斥巨資構建覆蓋全球的C4KISR系統,作為武裝力量建設特別優先的任務。英、法、德、意等國也以發展武器裝備“一體化”為契機,全面提高各自C4KISR系統的作戰效能。俄羅斯則把研究自己的“C4KISR系統”,作為武裝力量建設特別優先的任務。在以色列與黎巴嫩真主黨近期進行的戰爭中,以軍甚至把“協同”要素加入到C4KISR系統中,從而產生了新的C5KISR系統雛形。
2014年4月,中國國防公司中國電子科技集團公司在馬來西亞亞洲防務展中推銷其C4KISR(指揮、控制、通信、計算機、攻擊、情報、監視、偵察)系統生產線。