剖析NGC2:以作战数据为核心驱动的指挥控制架构变革-全文2.53万字绝对技术干货

系统技术交流 2025-02-02 14:00:00
一、引言1.1 研究背景与目的

在当今时代,随着信息技术的飞速发展,战争形态正经历着深刻变革,逐渐从传统的机械化战争向信息化、智能化战争转变。现代战争的复杂性和不确定性急剧增加,作战环境愈发复杂多变,作战要素涵盖陆、海、空、天、电、网等多个领域 ,各作战单元之间的信息交互和协同作战需求达到了前所未有的高度。在这样的背景下,数据已成为现代战争中至关重要的战略资源,如同作战体系的 “血液”,贯穿于作战的全过程,对作战的胜负起着决定性作用。

从战场态势感知角度来看,在传统战争中,受限于侦察手段和信息处理能力,作战人员对战场态势的感知往往局限于局部区域和有限的信息,难以全面、实时地掌握战场的整体情况。而在现代战争中,各种先进的侦察设备如卫星、无人机、雷达等能够从不同维度、不同高度对战场进行全方位、不间断的监测,产生海量的战场数据。这些数据包含了敌方目标的位置、运动轨迹、武器装备信息,以及己方部队的部署、状态等多方面信息。通过对这些数据的实时采集、传输和分析处理,作战人员能够构建出一幅全面、准确、实时的战场态势图,从而实现对战场态势的全面感知。例如,在海湾战争中,美军利用先进的卫星侦察和通信技术,实时获取伊拉克军队的部署和调动信息,为作战决策提供了有力支持 。在阿富汗战争中,美军通过无人机对山区进行侦察,获取了大量关于塔利班武装分子的活动信息,有效提升了作战行动的针对性和有效性。

在作战指挥决策方面,传统的指挥决策主要依赖于指挥员的经验和直觉,在面对复杂多变的战场情况时,这种决策方式往往难以适应战场的快速变化,容易导致决策失误。而在现代战争中,数据驱动的作战指挥决策模式能够充分利用海量的战场数据,借助先进的数据分析算法和人工智能技术,对战场态势进行实时分析和预测,为指挥员提供多种决策方案,并对各方案的作战效果进行模拟评估,从而帮助指挥员快速、准确地做出科学合理的决策。以美军在伊拉克战争中的作战指挥为例,美军运用先进的指挥信息系统,对战场数据进行实时分析和处理,为指挥官提供了准确的战场态势信息和决策建议,使指挥官能够及时调整作战计划,有效提高了作战效率和作战效果。

在作战行动协同方面,现代战争中各作战单元之间的协同作战能力是决定作战胜负的关键因素之一。不同军兵种、不同作战平台之间需要进行高效的信息共享和协同配合,才能形成强大的作战合力。通过数据的有效组织和传输,能够实现各作战单元之间的信息互联互通,使各作战单元能够实时了解彼此的作战任务、行动状态和战场态势,从而实现精确的协同作战。例如,在叙利亚战争中,俄罗斯军队通过构建先进的作战数据链系统,实现了陆、海、空等多军兵种之间的信息共享和协同作战,有效提升了作战效能。

美国陆军提出的下一代指挥控制(NGC2)架构正是在这样的背景下应运而生。NGC2旨在构建一个“以数据为中心”的指挥控制系统,通过对作战应用数据的高效组织和操作,为作战指挥提供强大的数据支持。NGC2架构的核心目标是打造一个开放和模块化的指挥与控制生态系统,实现跨硬件、软件和应用程序的通用集成数据层访问,使指挥官和部队能够更加灵活、高效地运用数据进行作战决策和行动。

本文旨在深入研究 NGC2 架构,分析其在为作战应用组织和操作数据方面的关键技术、实现方法以及应用效果,探讨其对提升作战指挥效能和作战能力的重要意义,并对其未来发展趋势进行展望。通过对NGC2的研究,期望能够为现代战争中数据驱动的作战指挥控制系统的发展提供有益的参考和借鉴,推动作战指挥理论和实践的不断创新与发展。

1.2 国外研究现状

随着信息技术在军事领域的广泛应用,作战数据处理与指挥控制系统的研究成为军事领域的热点。在国外,尤其是美国,在该领域的研究和实践处于领先地位。美国陆军提出的下一代指挥控制(NGC2)架构备受关注,代表了其在作战数据处理与指挥控制领域的最新探索。

2024 年5月29日,美陆军参谋长Randy George将军签署了NGC2架构的特性描述文件,详细阐述了NGC2所需的功能以及工业界参与贡献的方式。NGC2旨在构建一个“以数据为中心”的指挥控制系统,重塑陆军的数据架构并改进作战软件框架 。其核心目标是打造一个开放和模块化的指挥与控制生态系统,实现跨硬件、软件和应用程序的通用集成数据层访问。通过这一架构,指挥官和部队能够更加灵活、高效地运用数据进行作战决策和行动。在之前的试点项目中,美国陆军与工业界合作,探索了全新设计的C2系统,该系统能够在坦克内的笔记本电脑上运行,摒弃了传统的大型服务器堆栈,展现出极高的敏捷性和灵活性。美国陆军还强调,NGC2将注重任务合作伙伴的互操作性,以及在具有挑战性的战术通信环境中运行的能力。

在作战数据处理的技术层面,国外研究侧重于大数据分析、人工智能、云计算等先进技术在作战数据处理中的应用。通过大数据分析技术,能够对海量的作战数据进行快速处理和分析,挖掘数据中的潜在价值,为作战决策提供支持 。利用人工智能技术,可以实现作战数据的智能分析和预测,辅助指挥官制定更加科学合理的作战计划。云计算技术则为作战数据的存储和共享提供了高效的平台,提高了数据的可用性和流通性。在情报分析领域,通过大数据分析技术对来自卫星、无人机、侦察部队等多源情报数据进行整合分析,能够更准确地掌握敌方的作战意图和行动规律。

在数据安全方面,随着作战数据的重要性日益凸显,数据安全面临严峻挑战,如何保障作战数据在采集、传输、存储和使用过程中的安全,是亟待解决的问题。在系统的互操作性方面,虽然各国都在努力提高指挥控制系统的互操作性,但不同军兵种、不同作战平台之间的系统兼容性仍然存在问题,限制了作战体系的整体效能发挥。

1.3 研究方法与创新点

本研究综合运用多种研究方法,以确保对 NGC2 架构进行全面、深入且准确的剖析。在研究过程中,首先采用文献研究法,广泛收集国内外关于NGC2架构、作战数据处理、指挥控制系统等方面的学术论文、研究报告、官方文件以及军事期刊等资料。通过对这些文献的系统梳理和分析,深入了解相关领域的研究现状、发展趋势以及关键技术,为后续研究奠定坚实的理论基础。在梳理关于大数据分析在作战数据处理中应用的文献时,能够清晰把握该技术在挖掘数据潜在价值、辅助作战决策方面的作用机制和应用案例,从而为分析NGC2架构中数据处理技术提供参考依据。

案例分析法也是本研究的重要方法之一。通过深入研究美国陆军在 NGC2 架构试点项目中的实际案例,以及其他相关作战数据处理和指挥控制系统的应用案例,详细分析其在实际作战环境中的运行情况、面临的问题以及取得的成效。以NGC2架构试点项目中全新设计的C2系统在坦克内笔记本电脑上运行的案例为切入点,深入分析该系统如何通过摒弃传统大型服务器堆栈,实现高效的数据处理和灵活的作战应用,从而为研究NGC2架构的优势和创新点提供实证支持。

此外,本研究还运用了对比分析法,将 NGC2 架构与传统指挥控制系统进行对比,分析两者在数据组织、操作方式、作战效能等方面的差异。通过对比,更加清晰地展现NGC2架构的创新之处和优势所在,为深入理解NGC2架构的本质和特点提供有力支持。将NGC2架构的“以数据为中心”的设计理念与传统指挥控制系统中相对分散的数据处理方式进行对比,突出NGC2架构在数据整合和利用效率方面的优势。

本研究的创新点主要体现在多维度剖析 NGC2 架构。从技术层面,深入研究NGC2架构中数据采集、存储、传输、分析和应用等关键技术,揭示其如何利用先进的信息技术实现作战数据的高效处理和利用。在数据采集方面,分析NGC2架构如何整合多种传感器和侦察手段,实现对战场数据的全面、实时采集;在数据分析方面,探讨其如何运用大数据分析、人工智能等技术,对海量作战数据进行深度挖掘和分析,为作战决策提供精准支持。

从作战应用层面,研究 NGC2 架构如何支持作战指挥决策、作战行动协同等作战任务,分析其对提升作战效能的具体作用机制。在作战指挥决策方面,分析NGC2架构如何通过实时提供全面、准确的战场态势信息和作战数据,辅助指挥员快速、科学地做出决策;在作战行动协同方面,探讨其如何实现各作战单元之间的信息共享和协同配合,提高作战体系的整体效能。

从系统架构层面,剖析 NGC2 架构的开放性、模块化和通用性设计,探讨其如何实现跨硬件、软件和应用程序的通用集成数据层访问,以及如何促进系统的可扩展性和互操作性。分析NGC2架构的开放架构设计如何允许不同供应商的硬件和软件组件进行集成,以及模块化设计如何使系统能够根据作战任务的需求进行灵活配置和扩展。通过多维度的剖析,本研究旨在全面揭示NGC2架构的创新内涵和应用价值,为相关领域的研究和实践提供新的视角和思路。

二、NGC2 概述2.1 NGC2 的定义与内涵

下一代指挥控制(NGC2)是美国陆军为适应现代战争形态演变、提升作战指挥效能而提出的一种全新的指挥控制架构。它以数据为中心,旨在构建一个开放、模块化且具有高度适应性的指挥与控制生态系统,实现跨硬件、软件和应用程序的通用集成数据层访问,为作战应用提供高效的数据组织和操作支持。

NGC2 架构的核心在于对数据的重视和深度利用。在现代战争中,数据已成为与火力、机动力同等重要的作战要素。NGC2将数据视为整个指挥控制系统的核心,通过构建统一的数据架构和通用的数据访问层,打破了传统指挥控制系统中数据分散、孤立的局面,实现了作战数据的集中管理和共享。这使得指挥官和部队能够实时获取全面、准确的数据,为作战决策提供有力依据。在传统的指挥控制系统中,情报数据、战场态势数据、部队状态数据等往往存储在不同的数据库中,各系统之间的数据格式和接口不统一,导致数据难以共享和整合。而在NGC2架构下,所有数据都被整合到一个通用的数据层中,通过标准化的数据接口和格式,实现了数据的无缝流通和共享。指挥官可以通过一个终端,实时获取来自不同数据源的信息,全面了解战场态势,从而做出更加科学、准确的决策。

NGC2 的开放性体现在其允许不同供应商的硬件和软件组件进行集成,鼓励创新和竞争。这种开放性使得NGC2能够充分利用各种先进的技术和产品,不断提升系统的性能和功能。通过开放的接口和标准,NGC2可以集成来自不同厂家的传感器、通信设备、计算平台等硬件组件,以及各种数据分析软件、作战模拟软件等软件组件。这不仅提高了系统的灵活性和可扩展性,还能够促进技术的快速发展和更新换代。在传感器集成方面,NGC2可以兼容多种类型的传感器,包括卫星传感器、无人机传感器、地面雷达等,从而实现对战场的全方位、多角度监测。

模块化设计是 NGC2 的另一个重要特点。NGC2将整个指挥控制系统划分为多个功能模块,每个模块都具有独立的功能和接口,可以根据作战任务的需求进行灵活配置和扩展。这种模块化设计使得NGC2能够快速适应不同的作战环境和任务需求,提高了系统的适应性和灵活性。在作战任务发生变化时,可以通过增加或更换相应的功能模块,快速调整系统的功能和性能,以满足作战需求。在城市作战中,可以增加城市环境感知模块和精确打击模块,以提高对城市目标的侦察和打击能力;在山地作战中,可以增加山地通信模块和地形分析模块,以适应复杂的山地地形。

NGC2 在指挥控制中的关键地位不可忽视。它是连接作战体系中各个作战单元和作战要素的桥梁,通过高效的数据组织和操作,实现了作战信息的快速传递和共享,促进了各作战单元之间的协同作战。NGC2为作战指挥提供了强大的数据支持和决策辅助功能,帮助指挥官快速、准确地掌握战场态势,制定科学合理的作战计划。在联合作战中,NGC2能够整合陆、海、空、天、电、网等多个领域的作战数据,实现各军兵种之间的信息共享和协同作战,从而形成强大的作战合力。可以说,NGC2是现代战争中实现高效指挥控制的关键支撑,对于提升作战效能和作战能力具有至关重要的作用。

2.2 NGC2 的发展历程

NGC2 的发展是一个逐步演进的过程,其起源可以追溯到美国陆军对现代战争中指挥控制问题的深入思考和对新技术应用的积极探索。随着信息技术在军事领域的广泛应用,传统的指挥控制系统逐渐暴露出数据处理能力不足、系统灵活性差、互操作性低等问题,难以满足现代战争对作战指挥的高效性和实时性要求。美国陆军开始寻求一种全新的指挥控制架构,以适应不断变化的作战环境和作战需求,NGC2的概念应运而生。

在 NGC2 的早期研究阶段,美国陆军主要致力于对未来作战需求的分析和论证,明确了构建一个“以数据为中心”的指挥控制系统的目标。通过与学术界、工业界的合作,开展了一系列关于数据处理、系统架构、通信技术等方面的基础研究,为NGC2的后续发展奠定了理论基础。在数据处理技术研究中,探索了大数据分析、人工智能等先进技术在作战数据处理中的应用可行性,为实现作战数据的高效分析和利用提供了技术方向。

2023 年,美国陆军在第四次“融合项目”顶石活动中,成功展示了将多个网络应用数据集成到公共用户环境中的能力,这是NGC2发展过程中的一个重要里程碑。这次活动验证了将不同来源的数据进行整合和共享的技术可行性,为NGC2架构的构建提供了实践经验。然而,在活动中也暴露出网络状况不佳等问题,这促使美国陆军在后续的发展中更加注重网络通信技术的改进和优化。

2024 年,美陆军参谋长Randy George将军签署了NGC2架构的特性描述文件,详细阐述了NGC2所需的功能以及工业界参与贡献的方式。这一文件的签署标志着NGC2进入了实质性的发展阶段。同年,美国陆军开展了一系列名为NetModX的实验,重点测试了网络计算和支持高层功能的能力,并探索了整个NGC2技术堆栈的协同工作。在NetModX实验中,士兵和商业公司代表在具有挑战性的网络环境中进行了广泛的技术实验,旨在缩小指挥所规模、更好地管理电子信号并在不理想条件下导航网络。通过这些实验,陆军不仅测试了其运输架构,还识别了哪些定制应用对网络造成了过大压力,为未来的需求确定和采购决策提供了依据。

在技术突破方面,NGC2 在数据存储和管理、数据传输和通信、数据分析和应用等关键技术领域取得了显著进展。在数据存储和管理方面,NGC2采用了云本地技术,利用云环境确保指挥和控制可以在边缘完成,实现了情报数据的快速存储和传播。陆军情报数据平台(AIDP)通过其众多功能、易用性和军事情报云环境的容纳性,使情报士兵能够比以往更快、更准确地收集、分析和向部队分发信息,确保了全球共享的情报态势图。在数据传输和通信方面,通过采用先进的通信技术和协议,提高了数据传输的速度和稳定性,增强了系统在复杂通信环境下的适应性。在数据分析和应用方面,引入了大数据分析和人工智能技术,能够对海量的作战数据进行实时分析和处理,为作战决策提供更加精准的支持。

在应用成果方面,NGC2 在试点项目中展现出了强大的优势。在之前的试点项目中,美国陆军与工业界合作,探索了全新设计的C2系统,该系统能够在坦克内的笔记本电脑上运行,摒弃了传统的大型服务器堆栈,展现出极高的敏捷性和灵活性。这一成果证明了NGC2架构在实际作战应用中的可行性和有效性,为其后续的大规模推广应用奠定了基础。预计在2026年,美国陆军将开始部署NGC2能力,届时NGC2将在实际作战中发挥重要作用,为提升陆军的作战指挥效能和作战能力提供有力支持。

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简介:利用目标信息和环境信息,在预定条件下引爆或引燃弹药战斗部装药的控制装置(系统)。