戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)綜述

李成 張巖 于淼 劉明溢 向傳龍

【摘? 要】戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)快速了解戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、做出軍事決策的有效途徑。本文首先對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知的信息融合、信息存儲(chǔ)、信息可視化和數(shù)據(jù)安全性保障等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了全面的分析，預(yù)測(cè)出其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì);感知系統(tǒng)

1.戰(zhàn)場(chǎng)信息融合

對(duì)于同一目標(biāo)，傳感器采集的信息存在重復(fù)、誤差較大等問(wèn)題，不利于指揮員快速進(jìn)行軍事決策。因此，高效的數(shù)據(jù)融合處理在短時(shí)間內(nèi)提供真實(shí)、有效的戰(zhàn)場(chǎng)信息非常必要，文獻(xiàn)[1]提出基于云邊融合的指揮信息系統(tǒng)，邊緣域負(fù)責(zé)收集眾多節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行基本處理，并將結(jié)果反饋給終端。云中心將邊緣域的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在云中心遭受攻擊時(shí)，終端仍能收到指令，提高了系統(tǒng)的抗毀性，并通過(guò)減輕云中心計(jì)算量的方法提高了數(shù)據(jù)處理的效率。

但敵軍發(fā)動(dòng)機(jī)、雷達(dá)、通訊等輻射源不易進(jìn)行融合，難以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)匹配。文獻(xiàn)[2]提出基于絕對(duì)灰度的多元數(shù)據(jù)融合方法，主要針對(duì)雷達(dá)信息，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并篩選，計(jì)算關(guān)聯(lián)度，采用分治的思想進(jìn)行關(guān)聯(lián)度匹配。該方法可有效消除虛假信息，提高信息關(guān)聯(lián)準(zhǔn)確性。

2.戰(zhàn)場(chǎng)信息可視化

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)通常會(huì)部署大量傳感器設(shè)備來(lái)監(jiān)控戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。但由于傳感器數(shù)量大、種類多，指揮員難以直接采用其數(shù)據(jù)進(jìn)行作戰(zhàn)安排。戰(zhàn)場(chǎng)信息可視化技術(shù)可以使指揮員快速了解戰(zhàn)場(chǎng)，準(zhǔn)確做出決策。

指揮人員通常利用戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖來(lái)了解戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，但在小區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)時(shí)，態(tài)勢(shì)圖常常出現(xiàn)重疊、遮擋等情況，為此，李亞釗等人提出基于Web的目標(biāo)態(tài)勢(shì)可視化，將軍事目標(biāo)進(jìn)行分類，按類別分層顯示，根據(jù)需求選擇顯示內(nèi)容，另外，此方法還可以將某個(gè)目標(biāo)的多種位置和時(shí)序等數(shù)據(jù)融合，依據(jù)地理位置進(jìn)行可視化顯示，該設(shè)計(jì)有效解決了態(tài)勢(shì)圖標(biāo)號(hào)重疊的問(wèn)題。

二維地圖在戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)可視化方面有著十分廣泛的應(yīng)用，可以展示各軍事目標(biāo)在戰(zhàn)場(chǎng)的平面分布，但無(wú)法真實(shí)地顯示作戰(zhàn)區(qū)域的地形，對(duì)于指揮規(guī)劃有一定的困難。文獻(xiàn)[4]提出了一種二三維地圖聯(lián)動(dòng)的態(tài)勢(shì)系統(tǒng)，利用三維系統(tǒng)直觀顯示戰(zhàn)場(chǎng)地形，兩者之間進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，在對(duì)任一個(gè)地圖進(jìn)行操作時(shí)，可以獲取兩個(gè)地圖一致的數(shù)據(jù)。該設(shè)計(jì)將二維地圖的完整性、便于查詢等特點(diǎn)和三維地圖直觀、真實(shí)的特點(diǎn)結(jié)合，使態(tài)勢(shì)圖更具有操作性。

戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)熱力圖以高亮的顏色顯示戰(zhàn)場(chǎng)重點(diǎn)區(qū)域，但是戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)瞬息萬(wàn)變，指揮員認(rèn)知負(fù)載很大，難以迅速找到關(guān)鍵點(diǎn)。對(duì)此，文獻(xiàn)[5]提出了一種基于關(guān)注勢(shì)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)熱力圖，引入時(shí)間衰減函數(shù)，提出了W-KDE算法，可有效幫助指揮員抓住戰(zhàn)場(chǎng)熱點(diǎn)。

戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)可視化是指揮人員了解戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的重要環(huán)節(jié)，指揮人員需要通過(guò)此環(huán)節(jié)及時(shí)抓住戰(zhàn)場(chǎng)熱點(diǎn)態(tài)勢(shì)做出決策分析。該環(huán)節(jié)直接影響作戰(zhàn)命令的發(fā)布，是打贏現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

3.數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括情報(bào)、作戰(zhàn)和后勤等多種數(shù)據(jù)來(lái)源，使得戰(zhàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)具有海量非結(jié)構(gòu)化異構(gòu)的特點(diǎn)，一方面，傳統(tǒng)的集群式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效的海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，另一方面，戰(zhàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)量呈指數(shù)式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式擴(kuò)展性差，很難實(shí)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，因此也就衍生出了存儲(chǔ)空間彈性化的需求。

近年來(lái)各軍事強(qiáng)國(guó)將大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)用于解決戰(zhàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存中的問(wèn)題。早在2012年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）提出了以 XDATA 項(xiàng)目為核心的美軍大數(shù)據(jù)研發(fā)計(jì)劃，這其中要解決關(guān)鍵的問(wèn)題其中之一就是實(shí)海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)與無(wú)縫管理以及提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理的可配置性，提升存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)管理的靈活性，該項(xiàng)目的研究極大的推動(dòng)了大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。2021年1月北約與法國(guó)泰雷茲集團(tuán)簽訂“防御云”項(xiàng)目合同，其中云存儲(chǔ)技術(shù)的研究將改變以往的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)與管理模式，將云計(jì)算與人工智能技術(shù)融入到戰(zhàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)的管理與儲(chǔ)存當(dāng)中，進(jìn)一步提成了海量異構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理能力，打開(kāi)了軍事數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理研究的新大門。

4.數(shù)據(jù)安全性保障

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中最重要的莫過(guò)于數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用是未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)發(fā)展不可避免的趨勢(shì)，羅榮等提出利用包括身份認(rèn)證、訪問(wèn)控制、異常檢測(cè)、補(bǔ)丁管理、數(shù)據(jù)備份以及系統(tǒng)恢復(fù)等在內(nèi)的大數(shù)據(jù)安全防護(hù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)安全性保障的任務(wù)，可較為有效的保障戰(zhàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)所捕獲海量數(shù)據(jù)的安全。另外，李大亮等利用OODA環(huán)理論對(duì)信息化戰(zhàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)安全保障進(jìn)行了分析與研究，研究表明，隨著時(shí)間的推移，數(shù)據(jù)安全保障效能會(huì)隨OODA環(huán)周期的減小而大幅提升。

許多研究人員已對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)的安全性保障進(jìn)行過(guò)多方面的研究。但是依然面臨著很大的問(wèn)題：戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知目前廣泛應(yīng)用的是單兵態(tài)勢(shì)，各個(gè)單兵戰(zhàn)場(chǎng)分別通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)與指揮所相連，如果系統(tǒng)某一節(jié)點(diǎn)信息遭到敵方篡改，指揮中心難以驗(yàn)證其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，很可能會(huì)落入敵方設(shè)下的圈套。如何在某個(gè)單一節(jié)點(diǎn)遭到攻擊時(shí)而不影響決策系統(tǒng)的正常判斷，是保障戰(zhàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性的關(guān)鍵。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、量子通信等多方面技術(shù)的深入發(fā)展，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)包括的數(shù)據(jù)融合處理、信息可視化、數(shù)據(jù)安全保障等幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)將會(huì)不斷更新，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)多方面、全方位的態(tài)勢(shì)感知，從而以極低的代價(jià)打贏未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)。

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作者簡(jiǎn)介：李成（2000.6-），男，河北邢臺(tái)人，本科，研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌浼白詣?dòng)化。

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