俄罗斯潜艇综合作战控制系统架构技术特点

云脑智库 2022-08-09 00:00

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完善潜艇综合作战控制系统、提升潜艇在国防和国家安全方面的作用，是俄罗斯国家军事机构明确优先发展的任务之一。该任务明确了海军潜艇作战时提升潜艇控制功能运行效率的必要性。同时，潜艇综合作战控制系统设计的首要任务是建立信息控制系统，并将其与武器控制系统以及多种控制装置的自动化系统进行集成。

为了提高俄罗斯海军潜艇作战效能，俄罗斯海军需要改进潜艇适装性及其在武器综合控制和先进技术应用方面的能力。潜艇综合作战控制系统是基于技术和功能融合，将各种功能设备和系统集成形成的一个中央自主控制系统。本文主要介绍了俄罗斯潜艇综合作战控制系统架构技术现状、概念内涵、架构和组成方案等，最后对俄罗斯综合作战控制系统架构的实现方式进行了总结。

俄罗斯潜艇综合作战控制系统技术现状

俄罗斯早期开发的自动控制系统、综合作战控制系统及其模拟器系统没有充分发挥俄罗斯潜艇的作战潜能。在战术应用层面，潜艇决策可操作性问题在于潜艇的主要情报处理与控制系统被划分为组织、技术和功能独立的三个部分。现在的潜艇作战信息系统已经发展成为包括了使用毁伤和对抗手段的控制系统，声呐设备仍是潜艇的核心探测系统。

在技术层面，问题的关键是声呐系统和作战信息系统信息交互效能低下。声呐系统缺乏对声呐获得的信息进行数学处理描述，作战信息控制系统和声呐系统之间的架构关系缺乏梳理，这些问题目前是声呐系统作为独立的探测、打击系统的严重缺陷。

将潜艇无线电、武器系统集成到一个系统中最重要的原因是系统作为整体可以产生新的作战效能。潜艇作战信息控制系统获得的新作战效能在作战过程中执行战术任务时，能够根据潜艇内外部条件的变化，具有对潜艇进行连续的自适应状态控制的能力。

俄罗斯开发先进综合作战控制系统的基本原则是结合其电子系统设计，提供攻防武器控制系统的综合解决方案，根据子系统核心目标对部分功能进行重新分配，完善其综合作战效能的算法，从而实现作战任务的统一集成解决方案。它的目标是通过综合作战控制系统中作战任务时效的标准化，优化信息处理算法和流程，从而实现潜艇综合控制效果的提升。

潜艇综合作战控制系统功能运行主要特征为：

●功能运行实时性；

●为综合作战控制系统提供外部态势和高度不确定性数据的信息源数量是有限的；

●制定有充分根据的作战方案，清晰表述使指挥人员能对潜艇控制做出合理优化的决策准则和推荐建议；

●在极端情况下操作员会承受巨大的心理压力，减少操作员数据出错可能性。

由于潜艇综合作战控制系统功能的特殊性，创建潜艇作战控制系统时应遵循的主要原则为：

●集成各种态势感知和外部信息源接收设备等子系统，作为综合作战控制系统的组成部分；

●缩短信息处理时间和战术态势变化反应时间；

●提高向指挥员建议对潜艇控制及软硬武器装备使用、水下机器人技术管理决策的灵活性、自适应性与可靠性；

●通过运用专家系统和人工智能控制技术方法，提升系统信息分析能力和智能化辅助决策能力；

●减少操作人员操控次数，缩短操作系统加载时间。

潜艇综合作战控制系统中运用人工智能技术的可能方向是：

●在输入信息变化时对当前态势进行有效分类；

●在人工操作员收集数据时，使其产生的随机误差最小；

在形成技术规格书时应考虑以下系统架构要求：

●解决当前任务时能够实现对潜艇过程控制；

●实现指挥和控制机构的智能自动化，管理潜艇的机动，有效使用和应用攻防作战武器和指挥决策技术；

●实现构建潜艇控制系统的多层级中央管理架构；

●使用本地数据传输网络系统实现系统内部数据交换以及信息交换双方的互联互通；

●具有统一的内部系统数据库及灵活访问的接口；

●集成使用商业化先进的软硬设备的能力；

●实现通信服务系统的开放性和能力可视化，并且在综合作战控制系统运行周期内完成对软件修正的工作；

●在保障操作员进入系统用户资源的权限情况下，工作台具有多功能性和灵活切换功能；

●用户界面需要使用人工智能元素和认知性的图标；

●具有统一的二次电源系统、数据查询与归档、子系统和通信线路监测、诊断和故障排除功能。

这些需求一方面与自动化设备发展相关，另一方面与提高控制效率和指挥官在作战行动过程中控制潜艇决策的有效性相关。无论自动化控制水平如何，潜艇行动的最终决策都应由指挥员确定。因此，从采取决策和控制作用角度分析，层级的集中式指挥控制方法是构建综合作战控制系统的主要需求。

综合作战控制系统应该是分布式信息处理架构，具有以下特点：

●具有对应子系统所有的功能；

●具有向所有用户循环传达控制信息的能力；

●具有子系统不影响整体系统的自动修正的能力；

●提高增加外部环境、潜艇作战区域和状态信息的可信度。

潜艇综合作战控制系统架构的概念内涵

潜艇综合作战控制系统总体架构如图1所示。为了确保分层集中控制，潜艇作战控制子系统应具有信息和智能辅助系统。潜艇综合作战控制系统根据相应的态势建议使用不同的软硬武器，在正确使用不同类型武器的基础上组织并实现综合应用。把传统的基于信息和解算形式的决策方式，改为基于规则和知识的智能决策支持形式。

图1 潜艇综合作战控制系统架构概念内涵

潜艇综合作战控制系统架构和组成方案

潜艇综合作战控制系统是复杂的目标指向功能层级系统。综合作战控制系统的子系统都包含自动化设备，需要将设备功能、信息、技术和流程进行系统集成。集成后的系统实现了最优的任务分解，能够解决当前任务对应的作战控制功能，并且得到信息探测子系统和火力控制子系统支持。

应用网络信息交互技术实现层级架构原理的潜艇综合作战控制系统功能架构方案如图2所示。

图2 潜艇综合作战控制系统功能架构方案

潜艇作战控制子系统对潜艇综合作战控制系统的所有子系统运行进行协调控制，其主要功能描述如下：

●当前战术环境的分析与评估；

●典型战术环境识别并生成作战行动规划；

●根据要完成的作战行动选取最佳方案；

●实施作战行动的决策并向综合作战控制系统的所有子系统传输控制命令，为实施作战行动选取方案。

为了实现作战控制子系统功能，应在系统组成中包括一个指挥子系统（潜艇指挥员自动工作台），用于在对潜艇的控制做出决策时向指挥员显示建议和信息，以及用于作战战术规划和算法的实现，以完成综合作战控制系统中主要子系统信息显示和过程控制。

为了完成武器打击和对抗方式的作战，执行作战战术规划功能，潜艇作战控制子系统应具有知识库和作战仿真推演评估系统。

决策辅助系统在潜艇作战控制子系统中起到一定的作用，在典型和极端的态势下基于所有的信息对指挥员在潜艇决策时提供情报和人工智能支持。决策辅助系统本质特征是在恶劣条件下运行时，最大程度上向潜艇指挥员提供用于决策的信息处理和建议。火控子系统的主要用途是综合使用所有类型的打击武器和对抗方式，并控制其发射以及结合潜艇面临的任务，使用水下机器人进行相关作业。

火控子系统构成由潜艇战术用途和武器、采用的毁伤和对抗方式类型确定，其功能组成描述如下：

●打击武器类型的控制子系统，用于航行轨迹和数据解算用以毁伤方式、控制预发射准备、诸元输入与打击武器的使用；

●对抗方式的控制子系统，用来解算对抗方式、控制准备、诸元输入与打击武器航迹和数据；

●水下机器人控制子系统。

信息探测子系统的目的是用于提取、处理和整合水下、水面和控制环境的信息，以及水文气象、声学、冰面、制导和其他环境类型的信息。

信息探测子系统应该包括信息综合处理子系统、水下、水面观测子系统。

在潜艇作战行动中，所有信息探测系统产生的信息都将在统一的信息空间和虚拟空间进行处理。

结论

基于作战效能最大化准则，通过对潜艇的综合作战控制系统进行集成设计，实现了对俄罗斯潜艇作战行动中多种作战要素的有效控制，提高了潜艇作战可靠性能力。潜艇综合作战控制系统设计总结如下：

●以解决潜艇面临的作战任务为首要目标，对所有子系统进行集成设计；

●综合考虑任务完成时间、设备数量和计算资源等因素，集成相应作战任务的最佳算法，缩减系统信息处理时间，提升作战决策智能化和自动化水平，提升系统快速反应能力；

●基于统一的信息空间、软硬平台，用于处理各类信息；

●考虑系统环境和态势适应性问题，在内外部条件变化情况下，通过子系统功能组织和灵活调整，确保在极端战术态势和典型战术态势下，为潜艇指挥员提供可信决策信息。

END

| 编译：彭传微

| 责编：胡前进

| 审核：张义胜

来源：智汇杰瑞

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