战场态势估计

战场态势图互操作性及其关键技术分析

第３２卷第１期２０１０年２月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｂＩ－３２Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０ｌＯ文章编号：１６７３．３８１９（２０１０）０１－０００１－０７战场态势图互操作性及其关键技术分析何佳洲（中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所，江苏连云港２２２００６）摘要：信息化战争中，战场态势图已经成为各类指控系统的核心。围绕联合作战战场态势图的互操作性问题．从分析互操作性的定义和模型入手，进一步从公共时间基准、全球指控系统、公共作战图、单一合成空图等方面，对当前美军实现战场态势图互操作性技术特点以及发展思路进行剖析。最后，对态势图构建中亟待突破的几项基础技术：面向服务的战场态势体系构建、元数据建模、多传感器数据互联等给出了总体上的研究思路。关键词：战场态势图；互操作性；元数据模型；多传感器数据互联中图分类号：ＴＰ２７４；Ｅ９１７文献标识码：ＡＤＯｌ：１０．３９６９ａ．ｉｓｓｎ．１６７３．３８１９．２０１０．０１．００１ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＢａｔｔｌｅ．ＳｐａｃｅＳｉｔｕａｔｉｏｎＰｉｃｔｕｒｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄＩｔｓＲｅｌｅｖａｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓＨＥＪｉａ．Ｚｈｏｕ（ＪｉａｎｇｓｕＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＳＩＣ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ２２２００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｔｔｌｅ．Ｓｐａｃｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｐｉｃｔｕｒｅｓ（ＢＳＰｌｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｎｓｉｎａｌｍｏｓｔａｌｌｃｏｍｍａｎｄａｎｄｃｏｎｔｒｏＩｓｙｓｔｅｍｓｉｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｇｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂａｔｔｌｅ－ｓｐａｃｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｐｉｃｔｕｒｅｓｉｎｊｏｉｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｒｓｔ．ｓｅｖｅｒａｌｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓａｎｄｍｏｄｅｌｓｏｆｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄ，ｗｅｐｒｏｖｉｄｅａｄｅｔａｉｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅＵＳｍｉｌｉｔａｒｙＢＳＰ’Ｓｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｂｙｆｏｕｒｋｅｙｏｖｅｒａｒｃｈｉｎｇｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｏｍｍｏｎｔｉｍｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ｇｌｏｂａｌｃｏｍｍａｎｄａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｍｍｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｉｃｔｕｒｅａｎｄｓｉｎｇｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｉｒｐｉｃｔｕｒｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｒｅｅｒｅｌｅｖａｎｔｂａｓｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｅｒｖｉｃｅｏｒｉｅｎｔｅｄｂａｔｔｌｅｓｐａｃｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｐｉｃｔｕｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｍｅｔａｄａｔａｍｏｄｅｌ，ａｎｄｍｕｌｔｉ．ｓｅｎｓｏｒｄａｔａａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｔｔｌｅ．ｓｐａｃｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｐｉｃｔｕｒｅ；ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ：ｍｅｔａｄａｔａｍｏｄｅｌ；ｍｕｌｔｉ．ｓｅｎｓｏｒｄａｔａａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ１概述１９８３年，美军在格林纳达采取“紧急复仇女神”行动中暴露出来的问题成为美军认识联合军事行动中互操作性的一个里程碑。在那次行动中，一方面，陆军的地面伞兵发现它们无法通过电台与海岸附近的海军舰船联系；另一方面，他们的行动又完全依赖于海军飞机和火炮的火力支持。当时，陆军伞兵首先需借助商用长途电话线路，与福特布雷格军事基地取得联系，然后，由后者通过卫星中继，再向驻扎在格林纳达海岸附近的海军舰船发出火力支援请求。友邻部队间原本简单的火力支援竟然如此复杂，更不用说一些更加复杂的武器协同行动。从此，互操作性一直被美军视为需要解决的核心问题，开展了一系列的基础理论、标准规范、装备试验等研究工作。美军方专家认为，当前装备尽管在很多方面已经有了改善，但联合部队互操作性仍然是一大难题ｆ１１。体现在五个方面：①政策限制，即保密信息向盟军或协同部队发布受限；②当地语言障碍；③人员培训； ④战术数据链技术接口设计；特别是，⑤联合防御网的漏洞和自相残杀，主要是由于战场传递消息格式、数据转换、火力控制相关算法或无效的软件配置管理所导致的目标错误识别、航迹错误相关等引起。收稿日期：２００９．１２．１６修回日期：２０１０．０１．０６作者简介：何佳洲（１９６６．），男．江苏丹徒人。博士，研究员，博士生导师，研究领域为信息融合。其中，“联合防御网的漏洞和自相残杀问题”又受到美军格外的关注，被认为是需要优先解决的重大关键问题。为此提出了构建“互操作性作战图家族（ＦａｍｉｌｙｏｆＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｌｅＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＰｉｃｔｕｒｅｓ，ＦｌＯＰ）”的一揽子解决方案，并形象地将ＦｌＯＰ称为美军联合战场的“粘合剂Ⅳ，其中以单一合成空图（ＳｉｎｇｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＡｉｒＰｉｃｔｕｒｅ，ＳＩＡＰ）为代表的单一合成图（ＳｉｎｇｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｉｃｔｕｒｅ，ＳＩＰ）技术又是ＦＩＯＰ中的重点和难点。本文通过对互操作性概念、美军实现互操作性的技术思路进行概括和总结，对构建联合作战战场态势需要解决的几个关键基础技术，包括：战场态势图体系构建、元数据建模、多传感器数据互联技术等给出了一些初步的研究思路。为军队装备建设，特别是协同作战和联合作战中战场态势图的建设提供参考。２互操作性２．１互操作性定义和模型２．１．１互操作性定义互操作性作为一种特性，一般可以理解为各种各样的系统和组织在一起工作时体现出的能力【２１。在工程领域，它更多关注的是技术对系统的作用；但从广义上看，也应考虑社会、政治和组织机构等各方面的因素对系统及其性能的影响。表ｌ给出了一些著名的机构和组织对互操作性概念的理解。２．１．２互操作性模型视角不同，用户的差异，导致互操作性定义的多万方数据

战场态势估计复习过程

基于多传感器数据融合的战场态势估计周云110719 1.引言近20年来，多传感器信息融合技术受到广泛的关注，成为80 年代形成和发展的一种自动化信息综合处理技术。由于其充分利用多源数据的互补性和电子计算机的高速运算和智能,提高了信息处理结果的质量。该多传感器信息融合是数学、军事科学、计算机科学、自动控制理论、人工智能、通信技术、管理科学等多种学科的交叉和具体运用。该融合技术最初仅用于军事科学，现己广泛适用于民用工程。多传感器数据融合是一个新兴的研究领域，是针对一个系统使用多种传感器这一特定问题而展开的一种关于数据处理的研究。多传感器数据融合技术是近几年来发展起来的一门实践性较强的应用技术，是多学科交叉的新技术，涉及到信号处理、概率统计、信息论、模式识别、人工智能、模糊数学等理论。在多传感器系统中，信息表现形式多样，信息数量巨大，同时要求信息处理迅速及时，人脑的信息综合处理能力已经无法胜任，因此，一个新兴的学科——多传感器信息融合便迅速发展起来，并在现代化作战系统和各种武器平台上得到了广泛的应用。多传感器数据融合技术是通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多个传感器在时间和空间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获取被观测对象的一致性解释或描述。多传感器融合技术就是对同一检测对象,利用各种传感器检测的信息和不同的处理方法以获得该对象的全面检测信息,从而提高检测精度和可靠性。在多传感器系统中,信息表现为多样性、复杂性以及大容量,信息处理不同于单一的传感检测处理技术,多传感器信息融合技术已成为当前的一个重要研究领域。 2.战场感知与理解战场感知与理解是对战场空间内敌、我、友各方兵力部署，武器装备与作战平台，和战场环境等信息的实时掌握的过程。战场感知与理解包括战场环境感知与战场态势理解两个层次。战场态势感知综合多个水下信息探测网络和作战平台传感器所获取的关于战场的片面的、离散的信息，提取出目标相关属性。战场态势感知属于信号级的数据融合，所完成的主要功能包括环境监测、目标检测、定位跟踪和分类识别，是进一步实现战场环境理解的基础。战场态势理解则从感知信息中抽

战场态势信息量的一种度量方法

第３６卷第１期２０１４年２月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ３６一Ｎｏ１Ｆｅｂ２０１４文章编号：１６７３?３８１９（２０１４）０１?０００１?０４战场态势信息量的一种度量方法? 张东戈１，孟一辉２，陶九阳１（１．解放军理工大学指挥信息系统学院，江苏南京一２１０００７；２．解放军驻太原铁路局军事代表处，山西太原一０３００１３）摘一要：恰当地度量战场态势信息量，是作战指挥二指控信息系统二通信系统等众多研究领域中重要的基础问题三从态势感知出发，将态势信息区分为彼此独立无关的态信息和势信息，结合Ｓｈａｎｎｏｎ信息论思想，提出了综合刻画态势信息量大小的方法，解决了传统战场态势信息量度量方法中未能包含态势变化趋势信息的问题三在此基础上，给出了双节点要达到协同必须满足的态势感知一致性条件三关键词：战场协同；指挥控制；态势信息量；解析定义；形式化方法中图分类号：Ｅ２１１一一一一文献标识码：Ａ一一一一ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３?３８１９．２０１４．０１．００１ＡｍｏｕｎｔＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＳｅｌｆ?ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅＢａｔｔｌｅｆｉｅｌｄＳｉｔｕａｔｉｏｎＡｗａｒｅｎｅｓｓＺＨＡＮＧＤｏｎｇ?ｇｅ１，ＭＥＮＧＨｕｉ２，ＴＡＯＪｉｕ?ｙａｎｇ１（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｍａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ，ＰＬＡＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００７；２．ＭｉｌｉｔａｒｙＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅＯｆｆｉｃｅｏｆＴａｉｙｕａｎＲａｉｌｗａｙＢｕｒｅａｕ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｃｐｒｏｂｌｅｍ，ｎａｍｅｌｙｔｏｐｒｏｐｅｒｌｙｍｅａｓｕｒｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄｓｉｔｕａ?ｔｉｏｎａｗａｒｅｎｅｓｓ，ｗｉｔｈｉｎｃｏｍｂａｔｃｏｍｍａｎｄｆｉｅｌｄ，Ｃ２ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍｓｕｓａｇｅ．Ｆｒｏｍｓｉｔｕａ?ｔｉｏｎａｌａｗａｒｅｎｅｓｓｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ，ｗｅｄｅｆｉｎｅａｓｅｐａｒａｔｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓｔａｔｅａｎｄｔｒｅｎｄｓ．ｉｔｅｘｐｒｅｓｓｅｓｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｗｈｉｌｅｃｏｍｂｉ?ｎｉｎｇｔｈｅｍｔｏｇｅｔｈｅｒ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＳｈａｎｎｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｉｄｅａｓ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｐｐｒｏａｃｈｔｈａｔｃａｎｇｉｖｅｍｅａｓｕｒｅ?ｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｓｅｌｆ?ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｉｔｓｏｌｖｅｓａｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｃａｎｎｏｔｃｏｎｔａｉｎｔｒｅｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｗｅｇｉｖｅｔｈｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒｔｗｏ?ｎｏｄｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｉｔｕａｔｉｏｎａｌａｗａｒｅｎｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ；ｃｏｍｍａｎｄａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｅｌｆ?ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｓｉｔｕａｔｉｏｎａｗａｒｅｎｅｓｓ；ａｎａｌｙｔｉｃｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｆｏｒｍａｌｍｅｔｈｏｄ一收稿日期：２０１３?１０?０８修回日期：２０１３?１０?２９ ?基金项目：国家自然科学基金（６１１７４１９８）；２０１１年度全军军事学研究生课题（２０１１ＪＹ００２?１６３）作者简介：张东戈（１９６５?），男，河北安平人，教授，研究方向复杂军用系统分析三孟一辉（１９８１?），男，硕士，工程师三陶九阳（１９８３?），男，硕士，讲师三一一如何恰当地度量战场态势信息量的大小，是研究战场指挥员态势感知负载，计算指挥信息系统态势信息处理能力的基础三战场上，通用作战态势图（ＣｏｍｍｏｎＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＰｉｃｔｕｒｅ，简称ＣＯＰ）［１］是度量态势感知能力的基础［２］，是刻画战场态势环境的主要方式之一三如果态势图中包含显示的信息过少，会影响指挥员对态势的认知水平；如果过多，则会增加指挥员用于认知的时间，导致决策速度下降三一幅态势图中包含了多少态势信息，如何度量这些态势信息所包含的信息量大小就成为一个亟待解决的问题三战场指挥员若想真正恰当准确地认知态势，他对态势的认知既要包括对态的信息的认知，又要包含对势的信息的认知三目前，大多数方法只包含对态的度量，未能体现战场态势变化趋势的部分，而这部分却是耗费指挥员认知资源最大的一部分三因此，要准确描绘态势信息，就必须同时描绘出态的信息和势的信息三Ｓｈａｎｎｏｎ信息论是度量概率信息中信息量多少常用的方法［３］，本文利用Ｓｈａｎｎｏｎ信息论思想，形式化定义了态信息量的大小和势信息量的大小，进而给出了态势信息量的度量方法，为态势感知特性的解析计算提供了重要的理论基础三１一战场态势信息描述对战场环境实施有效态势感知是指挥员完成决策的基础三按照Ｒｉｌｅｙ等人的观点，２００６年人机工效学会（Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ）将态势感知（ＳｉｔｕａｔｉｏｎＡｗａｒｅｎｅｓｓ）定义为持续地接收到足够大量的告警信息［４?６］，同时态势感知也指Ｅｎｄｓｌｅｙ１９９５年所定义的感知者知道现在发生着什么［７］三由此，人们提出的一个基础性问题就是，足够大量的告警信息或者是知道现在发生着什么这其中到底包含着多少可以度量的态势信息量，只有知道了这样一个参量，才有可能回答提供多少态势信息量，就算是足够大量的告警信息，或者是需要提供多少态势信息量，感知者就可以知道现在发生着什么三度量态势信息量大小所面临的困难主要

《战场态势估计》word版

基于多传感器数据融合的战场态势估计周云 110719 1.引言近20年来，多传感器信息融合技术受到广泛的关注，成为80 年代形成和发展的一种自动化信息综合处理技术。由于其充分利用多源数据的互补性和电子计算机的高速运算和智能,提高了信息处理结果的质量。该多传感器信息融合是数学、军事科学、计算机科学、自动控制理论、人工智能、通信技术、管理科学等多种学科的交叉和具体运用。该融合技术最初仅用于军事科学，现己广泛适用于民用工程。多传感器数据融合是一个新兴的研究领域，是针对一个系统使用多种传感器这一特定问题而展开的一种关于数据处理的研究。多传感器数据融合技术是近几年来发展起来的一门实践性较强的应用技术，是多学科交叉的新技术，涉及到信号处理、概率统计、信息论、模式识别、人工智能、模糊数学等理论。在多传感器系统中，信息表现形式多样，信息数量巨大，同时要求信息处理迅速及时，人脑的信息综合处理能力已经无法胜任，因此，一个新兴的学科——多传感器信息融合便迅速发展起来，并在现代化作战系统和各种武器平台上得到了广泛的应用。多传感器数据融合技术是通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多个传感器在时间和空间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获取被观测对象的一致性解释或描述。多传感器融合技术就是对同一检测对象,利用各种传感器检测的信息和不同的处理方法以获得该对象的全面检测信息,从而提高检测精度和可靠性。在多传感器系统中,信息表现为多样性、复杂性以及大容量,信息处理不同于单一的传感检测处理技术,多传感器信息融合技术已成为当前的一个重要研究领域。 2.战场感知与理解战场感知与理解是对战场空间内敌、我、友各方兵力部署，武器装备与作战平台，和战场环境等信息的实时掌握的过程。战场感知与理解包括战场环境感知与战场态势理解两个层次。战场态势感知综合多个水下信息探测网络和作战平台传感器所获取的关于战场的片面的、离散的信息，提取出目标相

三维战场态势综合显示系统简介

三维战场态势综合显示系统一、需求分析生理学和心理学的研究表明，50%的脑神经细胞与视觉相联，空间视觉信息是人类最易处理的信息来源，人接受外界信息的70%以上来自视觉，所以，美军认为，当信息被放在能直接感知的、现实的环境中时，人们的观察力和想象力会得到提高，信息会更加有用和有效。现代战争是基于信息系统的体系对抗，战争双方的作战行动，需要迅速、全面、准确地掌握战场态势信息。战场态势的三维显示，有利于作战人员认识、分析、理解战场信息，现已成为军事信息系统的重要组成部分，是作战回路的重要一环，对取得信息优势具有重大作用。从满足显示信息分类需求角度来说，战场由自然环境（包括地理环境和大气环境）、电磁环境（射频和用频）和目标环境（包括目标实体、运动和电磁特性）复合交叠组成。在时域上，包含“态”和“势”两层含义：态，强调当前状态，是对自然环境（包括地理环境和大气环境）、电磁环境（包括频域、能域、空域、时域和信号特征）和目标环境（包括目标实体外观、电磁/红外特性、平台运动状态）的统计；势，强调事物发展的趋势，是对目标隐含的作战意图、作战能力、相互关系以及对我构成的威胁等的估计。所以，战场态势综合显示系统不仅要对表征战场当前状态的静态信息进行可视化输出，还需要对描述战况发展的动态信息进行符号化、可视化输出处理。从满足不同用户需求角度来说，不同用户对战场态势的关注重点不同，以战场电磁态势信息为例，装备研究人员希望看到信号在时域、空域、频域和编码调制中的技术细节；装备操作人员希望看到的是所处电磁环境的信号来源和特征；指挥人员希望看到的是战场电磁环境将对作战实体产生的可能影响。所以，战场态势综合显示系统不仅要显示直接存在与战场中的实体，还要对不同人员关注的参数进行可视化建模和输出。综合来讲，战场态势显示系统不仅要显示战场中人眼裸眼可见的信息，包括地理环境、目标外观和运动等，还必须具备显示裸眼不可见信息的能力，如电磁