C4ISR系统

C4ISR系统,是指挥、控制、通信、计算机、情报及监视与侦察的英文单词的缩写。C4ISR系统是现代军队的神经中枢,是兵力的倍增器。美国战略C4ISR系统是美国军事指挥当局作出重大战略决策以及战略部队的指挥员对其所属部队实施指挥控制、进行管理时所用的设备、器材、程序的总称,其以信息化作战平台为依托,是整个军事C4ISR系统的重要组成部分。

系统简介

C4ISR系统示意图C4ISR系统,C4代表指挥,控制,通讯,计算机,四个字的英文开头字母均为“C,”所以称“C4。”“I”代表情报;“S”代表电子监视;“R”代表侦察。C4ISR是军事术语,意为自动化指挥系统。它是现代军事指挥系统中,7个子系统的英语单词的第一个字母的缩写,即指挥Command、控制Control、通信 Communication、计算机computer、情报Intelligence、监视Surveillance、侦察Reconnaissance。C4ISR,就是美国人开发的一个通讯联络系统。

系统作用

战争离不开指挥。一部战争史从某种意义上来说就是一部指挥手段不断改进的历史。农业时代,军队作战指挥靠的是令旗、号角、锣鼓、烟火等。工业时代的战争,特别是两次世界大战广泛使用了无线、有线电报、电话等工具以及侦察机、雷达、无线电侦听器、光学观测器等设备。随着科学技术的飞速发展,人类开始跨入信息社会,军队由机械化迈向智能化、信息化,指挥自动化系统便应运而生,也就是通常所说的C4ISR统,即指挥、控制、通信、计算机与情报、监视、侦察等英语单词首个字母的组合。指挥自动化系统是指在军事指挥体系中采用以电子计算机为核心的技术与指挥人员相结合、对部队和武器实施指挥与控制的人机系统。20世纪50年代指挥自动化被称为 C2(指挥与控制)系统。20世纪60年代,随着通信技术的发展,在系统中加上“通信”,形成 C3(指挥、控制与通信)系统。1977年,美国首次把“ 情报”作为指挥自动化不可缺少的因素,并与 C3系统相结合,形成 C3I(指挥、控制、通信与情报)系统。后来,由于计算机在系统中的地位和作用日益增强,指挥自动化又加上“计算机”,变成 C4I(指挥、控制、通信、计算机和情报)系统。近年来不断发生的局部战争使人们进一步认识到掌握战场态势的重要性,提出“战场感知”的概念,因此C4I系统又进一步演变为包括“监视”与“侦察 ”的 C4ISR(指挥、控制、通信、计算机与情报、监视、侦察)系统。

系统组成

一个完整的指挥自动化系统应包括以下几个分系统:“神经中枢”—指挥系统。指挥系统综合运用现代科学和军事理论,实现作战信息收集、传递、处理的自动化和决策方法的科学化,以保障对部队的高效指挥,其技术设备主要有处理平台、通信设备、应用软件和数据库等。“手脚”—控制系统。控制系统是用来搜集与显示情报、资料,发出命令、指示的工具,主要有提供作战指挥用的直观图形、图像的显示设备、控制键钮、通信器材及其他附属设备等。“神经脉络”—通信系统。通信系统通常包括由专用电子计算机控制的若干自动化交换中心以及若干固定或机动的野战通信枢纽。手段包括有线载波、海底电缆、光纤以及长波、短波、微波、散射和卫星通信等。“大脑”—电子计算机系统。电子计算机是构成指挥自动化系统的技术基础,是指挥系统中各种设备的核心。指挥自动化系统的计算机要求容量大、功能多、速度快,特别要有好的软件,并形成计算机网络。“耳目”—情报、监视、侦察系统。情报系统包括情报搜集、处理、传递和显示。主要设备有光学、电子、红外侦察器材、侦察飞机、侦察卫星以及雷达等。监视与侦察系统的作用是全面了解战区的地理环境、地形特点、气象情况,实时掌握敌友兵力部署及武器装备配置及其动向。军队指挥自动化系统以其突出的情报获取能力、信息传输能力、分析判断能力、决策处置能力和组织协调能力,在军队现代化建设和高技术战争中的地位和作用日益突出。可以预见,随着科学技术的发展,军队指挥自动化系统将越来越完善。

系统大脑

编辑指挥中心指挥中心是战略C4ISR系统的“大脑”。它主要包括国家军事指挥中心、备用国家军事指挥中心和国家空中作战中心三处。在指挥中心,美国总统兼武装部队总司令利用指挥链逐级向第一线作战部队下达命令,最快只需3~6分钟;若越级向核部队下达命令,最快只需要1~3分钟;只需40秒钟便可实现与主要司令部的电话会议。指挥中心是美国军事当局分析判断局势,定下决心,下达命令的中心,是C4ISR系统的核心。 国家军事指挥中心始建于1962年,设在五角大楼内。该中心负责平时至三级战备的指挥,分设四个室,分别是参谋长联席会议室、通信室、当前态势显示室以及电子计算机和屏幕投影显示设备技术室。该中心有3台“霍尼韦尔”6000系列大型计算机作为主机,用于处理各种军事数据。有6个2.4米×3米的大屏幕显示器,用于在紧急会议室显示敌我力量及其他情报。它拥有先进的通信联络设备如参谋长联席会议警报网、自动电话会议系统、紧急文电传输系统等终端设备。该中心存有8份进行全面战争的计划和60份在各种危机情况下行动的计划。备用国家军事指挥中心备用国家军事指挥中心始建于1967年,位于华盛顿以北约110千米的马里兰州里奇堡地下,工程设施加固,生存能力较强。它与国家军事指挥中心相连,设有军事指挥的重要数据库。当美军进入二级战备时便接替指挥任务。国家空中作战中心国家空中作战中心,设在内布拉斯加州的奥弗特空军基地,原名国家紧急空中指挥所,在核战争中承担对战略部队的指挥与控制职责。1993年易名为国家空中作战中心,其职责也不再限于核战。该作战中心为4架E-4B型飞机,称作“尼普卡”,停驻在格里索姆空军基地,由奥弗特空军基地的指挥控制中心控制。国家空中作战中心平时不参与指挥,只了解情况。当美军处于临战状态时,它便升空待命。一旦国家指挥当局登上“尼普卡”,该中心便成为主要的指挥作战中心。因它能在空中机动,是美国战略C4ISR系统中生存能力最强的一部分。它配有大量的先进的电子设备,能同卫星、导弹潜艇、导弹发射中心、国家军事指挥中心、备用国家军事指挥中心等进行通信战略C4ISR系统的“神经”。简介通信系统把各指挥中心、预警系统、作战部队以及情报部门等有机联系起来,形成一个整体。在美国战略C4ISR系统中,有通用和专用的40多个通信系统,这些通信系统构成纵横交错的网络,就象人体内的神经一样,将大脑的各种指令传给肢体,同时又将反馈信息有效地传给大脑。通信系统美国战略C4ISR系统中主要的通用通信系统有国防通信系统、国防卫星通信系统、最低限度紧急通信网等。其中国防通信系统建于60年代初,由国防通信局负责管理和技术保障,三军负责维修。它主要保障美国总统同国防部长、参谋长联席会议、情报机关、战略部队的通信联络,保障国防部长与各联合司令部、特种司令部的通信联络,为战略防御提供情报。其中的北方弹道导弹预警系统建立最早,由3个大型雷达站组成,可提供15分钟的预警时间。但该系统对付低空目标和多目标的能力较差,为了改变这种状况,美军于70年代起对其进行改进。改进后其功能大大提高,如图勒站的作用距离从原来的4800千米增到5200千米,扫描范围扩展到240°。导弹预警系统潜射弹道导弹预警系统由预警卫星和陆基预警雷达网承担。前者发现来袭目标,后者进一步跟踪、识别和获取精确数据。此外,空间监视系统和海洋监视卫星对系统提供支援。潜射弹道导弹预警雷达网,由潜射弹道导弹预警系统和大型固态相控阵预警雷达组成。其中,前者可对从大西洋和太平洋发射的潜射弹道导弹提供约6分钟的预警时间,后者作用距离500千米,探测高度4.5万米。预警卫星系统预警卫星系统由于具有监视区域大、不易受干扰、生存能力强和提供的预警时间长等优点,现已成为美国战略预警系统中最重要的预警手段。美国的预警卫星系统是3星组网,导弹发射后几秒钟,该系统就能探测到,并在3~4分钟的时间内将信息传到北美航空航天司令部。它在对洲际弹道导弹和潜射导弹进行预警时,可分别提供25分钟和15分钟的预警时间。

前景

美国经过数十年的经营,建成了体积庞大、自动化程度高的战略C4ISR系统,为实现其霸权主义政策和军事战略提供了有力的保障。但要看到事物的另一方面,C4ISR系统并非十全十美。一是它易受攻击,生存能力弱。由于精确打击技术、反卫星技术和“黑客”技术的发展,在先进作战理论的牵引下,C4ISR系统将是兵家打击的重点目标。二是它的互通性能差。由于美国各军兵种长期以来各自为政,并且受战略武器的特性所限,使美军战略、战术与盟军的C4ISR系统之间相互沟通有一定的困难。目前美军针对系统的弱点,加快改革的步伐。美军以“勇士C4I”计划为蓝本,在近期内对各军种C4ISR的系统进行系统集成,实现最大程度的互通,远期目标则是建立一个多级保密的全球无缝信息网。美军1996年开通了“全球指挥与控制系统”,取代服役多年的“世界军事指挥与控制系统”,新系统大大提高了数据兼容能力,为全军提供了通用的操作环境,为实现“勇士C4I”计划打下了坚实的基础。到下世纪初,天基红外探测系统、海军协同作战系统、新型无人飞机等信息系统将进入现役。其中全球广播系统是由卫星、光纤及无线电话网络组成的大型全球信息系统,该系统将联通各军种C4ISR系统,为各联合司令部提供近实时战场图像,可将目前通信系统的容量提高500倍以上。海湾战争中需数小时才能完成的情报信息搜索、处理、传递功能,该系统将只需数秒即可完成。美国国防部称,高效的信息基础设施和一体化C4ISR的系统,能使美军具备近实时发现、跟踪、定位和攻击地球表面任何目标的能力,在正确的时间、地点精确地使用兵力,并提高国防管理的效益和效率。

体系结构设计

体系结构是包括一组部件以及部件之间的联系的一个模型。体系结构与系统软件,应用软件,程序设计语言的紧密结合与相互作用也使今天的计算机与以往有很大的不同,而且对软件设计起着至关重要的作用,尤其是软件开发设计人员。

体系结构是软件系统中最本质的东西:(1)体系结构是对复杂事物的一种抽象。良好的体系结构是普遍适用的,它可以高效地处理多种多样的个体需求。一提起“房子”,我们的脑中马上就会出现房子的印象(而不是地洞的印象)。“房子”是人们对住宿或办公环境的一种抽象。不论是办公楼还是民房,同一类建筑物(甚至不同类的建筑物)之间都具有非常相似的体系结构和构造方式。如果 13 亿中国人民每个人都要用特别的方式构造奇异的房子,那么 960 万平方公里的土地将会变得千疮百孔,终日不得安宁。(2)体系结构在一定的时间内保持稳定。只有在稳定的环境下,人们才能干点事情,社会才能发展。科学告诉我们,宇宙间万物无时无刻不在运动、飞行。由于我们的生活环境在地球上保持相对稳定,以致于我们可以无忧无虑地吃饭和睡觉,压根就意识不到自己是活生生的导弹。软件开发最怕的就是需求变化,但“需求会发生变化”是个无法逃避的现实。人们希望在需求发生变化时,最好只对软件做些皮皮毛毛的修改,可千万别改动软件的体系结构。就如人们对住宿的需求也会变动,你可以经常改变房间的装潢和摆设,但不会在每次变动时都要去折墙、拆柱、挖地基。如果当需求发生变化时,程序员不得不去修改软件的体系结构,那么这个软件的系统设计是失败的。良好的体系结构意味着普适、高效和稳定。本节将论述两种非常通用的软件体系结构:层次结构和客户机/服务器(Client/Server)结构。(3)体系结构设计的主要目标是开发一个模块化的程序结构,并给出各个模块之间的控制关系。另外,体系结构设计融合了程序结构和数据结构,接口定义使数据流经过程序。

系统体系结构

系统体系结构是一个综合模型,系统体系结构是由许多结构要素及各种视图(或观点)(View)所组成的,而各种视图主要是基于各组成要素之间的联系与互操作而形成的。所以,系统体系结构是一个综合各种观点的模型,用来完整描述整个系统。

概念

系统体系结构是一个系统建模的方法:在系统体系结构的各种视图中,以组织视图与行为视图最为突出和重要。所以,要完成各种视图的综合,必须先完成组织与行为视图的统一。基本上,通过组织视图与行为视图的合一过程,我们就可以构建出一个可以完整描述的系统。所以,系统体系结构可以作为构建系统模型的一种方法。一般来说,系统或软件体系结构都需要用相应的体系结构描述语言(Architecture Description Language)来描述,其目的在于为体系结构进行描述和呈现,为体系结构中的相关人员,如:管理人员、系统开发人员和用户等,提供可以进行沟通的语言。目前已有多种体系结构描述语言,如卡内基梅隆大学的ACME和Wright,斯坦福大学的Rapide等。这里我们通过信息系统体系结构来阐述和理解系统体系结构模式.

举例

武器装备体系是按照建设信息化军队、打赢信息或战争的总体要求,为发挥最佳的整体作战效能,而由功能上相互联系、性能上相互补充的各种武器装备系统按一定结构综合集成的更高层次的武装装备系统。

武器装备体系是按照建设信息化军队、打赢信息或战争的总体要求,为发挥最佳的整体作战效能,而由功能上相互联系、性能上相互补充的各种武器装备系统按一定结构综合集成的更高层次的武装装备系统。

武器装备体系具有自己的特点,最典型的特点是整体性和对抗性。信息化战争条件下的武器装备体系研究的核心与重点应该是其内部系统之间的相互关系,以及通过这些相互关系产生出来的整体涌现性,而不同类型、不同用途,甚至不同时代的武器装备主要是通过信息建立起互相的联系和作用。