自动化指挥系统C4ISR.docx

1、自动化指挥系统C4ISR自动化指挥系统(C4ISR)C4ISR（指挥、控制、通信、计算机、情报、监视与侦察）C4ISR:Command,Control,Communications,Computers,Intelligence,Surveillance,Reconnaissance.C4ISR may refer to:the C4ISR concept of Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance, the U.S. term for C4ISTAR

2、C4ISR Journal, a journal published by the Defense News Media Group the C4ISR architectural framework (C4ISR AF), now known as Department of Defense Architecture Framework (DoDAF) See alsoRSTA STA sniper (USMC) Surveillance and Target Acquisition Artillery STA ISTAR Military intelligence Information

3、Warfare Programs include Command Post of the Future (CPOF), C2PC, FBCB2, and MCS C4ISR（自动化指挥系统）什么是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”代表电子监听；“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Surveill

4、ance、侦察Reconnaissance。C4ISR,就是美国人开发的一个通讯联络系统。目前，C4KISR，即在原系统的基础上加上“攻击”系统，已经在研发之中，或已在某些国家秘密使用。C4ISR系统的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

5、、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

6、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。C4ISR系统的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

7、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

8、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。C4ISR：谁主沉浮图1：“全球鹰”图2：“捕食者”B图3：F/A-18E/F超级大黄蜂只要我们选出世界上最为重要的25个C4ISR计划、技术或机构，就会得出这样的观点：最近的这些发展项目的重要性及其对未来的影响大致相当。像美国陆军未来战斗系统（FCS）和美国海军沿海战斗舰艇（LCS）这样的超级计划对未来科技的进步有着举足轻重的影响。由于同样的原因，许多小项目也很

9、重要。不管是有人驾驶还是无人驾驶飞机，它们总能引起人们的兴趣，而能促使这些飞机嵌入到网络ISR平台的新型雷达同样引人注目。把每个士兵都当作一个传感器的系统是一个先例，它改变了传统的指挥控制关系，但是能促使火力共享的新型无线电也得到了迫切的需要。致力于传感器研究的研究机构是一个重要的角色，这些机构从不同的道路出发，并最终慢慢走到一起。本文的目的就是对美国乃至世界的C4ISR平台、传感器、系统、机构和未来技术这五大类做一个全面广泛的产业概述。平台“全球鹰”、“捕食者”、波音737、机载预警与控制系统（AEW&C）、美国海军沿海战斗舰艇（LCS）诺斯罗普格鲁曼公司生产的“全球鹰”（图1）能够进行高空

10、无人驾驶飞行，并能够独自完成飞行任务。最新的20批次变种型号已经获得美国海军大海域监视系统（U.S. Navys Broad Area Maritime Surveillance，BAMS）的订单，这是五角大楼对无人驾驶飞行器最大规模的一次购买。即将研制成功的30批次将装载高级情报信号有效负载系统（Advanced Signals Intelligence Payload，ASIP），这将缩短和有人驾驶飞机U2“龙妇人”的性能差距。40批次的“全球鹰”将第一次使用多平台雷达技术（Multi-Platform Radar Technology Insertion Program，MP-RTIP）

11、，这是一种能同时提供空对空、空对地和巡航导弹探测的AESA技术。另一个BAMS的竞标者是通用原子航空系统公司的“水手”，它是在“捕食者”B型无人机（图2）的基础上加长了机翼。它虽然比“全球鹰”要小，但是“捕食者”系列无人机集合了续航时间长、有效负载能力强、升降灵活和能发射高精度制导导弹等优点。该中空无人机和其他无人机的唯一区别在于它缺乏空中避撞能力。该无人机计划使用地面雷达和基于全球定位系统的感知避撞系统来初步满足BAMS的要求。很明显，有一个鲁棒的自治系统才是最根本的。当然，“全球鹰”也同样需要这个一个系统。在有人驾驶飞机领域，一个很重要的趋势就是使用民航来进行机载预警与控制（AEW&C）及

12、地面监视。以色列已经使用Gulfstream 550来进行这种用途，而波音通过使用可选择有人驾驶G550已经中标BAMS的订单。经过更改的商务喷气式飞机也有希望参加即将开始的美国陆海军航空通用传感器项目（Aerial Common Sensor）和EP-X项目的竞标。ASTOR作为英国顶尖的战场监视雷达，已经服务于由加拿大建造的商务喷气式飞机庞巴迪全球特快（Bombardier Global Express）。说出最重要的有人驾驶ISR飞机平台，恐怕就是基于波音737的机载预警与控制（AEW&C）飞机。这个发展项目是波音为澳大利亚、土耳其研制的，可能还包括南韩。哪个国家如果有能力克服该飞机和上

13、面的新型雷达的问题，那么它就能加入所谓的“AEW&C俱乐部”。由于第一版的延期交付，为澳大利亚皇家空军设计的Wedgetail预警机要走的路还很长。现在海上最大的新闻中心可能就是正在计划中的LCS舰队，该舰队由55艘船构成。它有希望形成一个由新一代猎雷声纳（mine-hunting）和其他ISR技术模块构成的平台。第一代LCS的舰艇数目是不确定的，但是由于海军和舰艇建造者之间的持续争执迫使取消了LCS3洛克希德马丁将要建造的第二艘舰艇，并且重新分配资源以弥补在最初计划的四艘船上的过度花费。现在美国海军是这样为未来的LCS舰队舰船数目考虑的：到2010年为止，不管是处于建造当中还是处于合同当中，

14、总共有8艘船服役，这与原来预想的形成鲜明的对比，原打算最迟到今年2月份有15艘船服役。国际上最重要的ISR平台恐怕就是BAE Systems公司为英国皇家空军重新研制的12架Nimrod MRA4（图3）飞机了。不考虑de Havilland Comet公司飞机设计的悠久历史，单就这些重新改造过引擎的飞机就经历过冷战时期的反潜任务和现在阿富汗和伊拉克战争时期的海上侦查及战场监视任务，因此它们具有极大的战争价值。它们能够迅速携带风暴之影巡航导弹，从而使精确打击目标名单上又增加了一大串名字。传感器AESA雷达，“迷你”型SAR，APS，GMTI有源相控阵（AESA）雷达已经开始服役于军队，这可能使

15、以后的电子对抗飞机不再需要炸弹搬运工。Raytheon公司最近推出名为APG-79的有源相控阵雷达，装备该雷达的波音F/A-18E/F超级大黄蜂能执行常规ISR任务和运输能多平台发射精确制导导弹。考虑到这种雷达和附加的网络工具的优越性，澳大利亚最近决定购买24架2座F-18F，以此作为从过时的F-111到即将购买的F-35联合攻击战斗机的过渡。防御分析专家认为，现在的关键问题就是找到一种和该雷达相匹配的通讯波形。Link 16目前的数据传输标准在这次替换中明显过时。用于无人机的新一代小型合成孔径雷达（SAR）可能是小型传感器中最受欢迎的了，不过直到现在无人机还是更依赖于光电/红外（EO/IR）

16、摄像机。虽然EO/IR系统在白天工作时图像最清晰，但SAR在各种气候和晚上的情况下都能很好的工作，它还能把采集到测量数据生成三维图像，以用于制定详细的攻击任务。到目前为止，至少有两个军火供应商启动了小平台SAR项目。洛克怀尔柯林斯（Rockwell Collins）和圣地亚国家实验室（Sandia National Laboratories）计划合作发展及销售一种用于小型无人机的“迷你”型SAR系统。洛克希德马丁最近嬴得一份价值四千万美元的美国陆军合同，他们将共同合作开发一种用于“捕食者”级无人机的低频SAR雷达。对于地面部队而言，最激动人心的新型传感器应用可能就是自动保护系统（APS），该系

17、统用于自动保护车辆，免遭反坦克导弹和火箭推进榴弹发射器的攻击。以色列的Rafael和IMI公司各自研发了“战利品”系统和“铁拳”系统。“战利品”系统使用Elta公司生产的S波段相控阵搜索雷达和光电跟踪器来探测车辆两边是否有RPGs火箭发射器，并能在穿甲弹的空心装药战斗部启动前就摧毁该来袭穿甲弹。“铁拳”更依赖冲击波而不是“撞击破坏”来进行导弹拦截；“铁拳”装载了由IMI或Elta公司生产的脉冲多普勒凝视雷达，该雷达为这个保护者的角色又提供了监视功能。一旦雷达探测到来袭导弹，控制单元立即计算出导弹的飞行路径，并为之分类，然后主动发出冲击波进行拦截。这两种系统的未来变种将会应用到直升机和舰艇上，而

18、且五角大楼对APS的兴趣也很浓厚。地面移动目标指示（GMTI）空载SAR所拥有的功能，在敌方地面车辆跟踪和目标锁定方面有着令人难以置信的优势。该系统使用运载工具的多普勒雷达返回波把目标从地物杂波中分辨出来，这使精确制导导弹能够进行目标动态锁定。就从B-52轰炸机和B-1轰炸机在持久自由行动（Operation Enduring Freedom）和自由伊拉克行动（Operation Iraqi Freedom）中优秀表现来看，装备该系统的战略轰炸机能完成以前只有战术战斗机才能完成的任务。由于传感器一直被美国认为是太空雷达系统中最关键的因素，美国军方将在太空飞行器上安装E-8联合监视目标攻击雷达系

19、统（E-8 Joint Surveillance Target Attack Radar System），GMTI马上就能在太空中大展身手了。说到海边的情况更是日益让人关心，恐怖分子现在控制运货船来运输大规模杀伤性武器。其中最有效的对策就是使用自动场景理解（Automated Scene Understanding，ASU）程序，美国海滨警卫队使用该套程序从雷达、摄像机及船载雷达应答器中获取数据并对之进行融合。低成本的“蛙人”探测系统可以用来对付水下威胁，我们甚至还让它和ASU共享数据。系统FCS, JTRS, Felin , AGS, C2BMC美国陆军的未来战斗系统（Future Comb

20、at Systems，FCS）耗资3000亿美元，军方计划发展部署18种有人或无人驾驶飞机或车辆、各种传感器和先进计算机网络军需供给系统，但该计划现在明显陷入困境。由于资金大量削减，许多关键项目被迫取消，其中包括4种无人机中的两种和智能军需供给系统。该计划的剩余部分同样也被极大的简化了，但还是有希望带来军事上的革新，尤其是对由先遣部队、战地指挥所和战术飞机构成的作战网络的革新。耗资数十亿美元的联合战术无线电系统（Joint Tactical Radio System，JTRS）将为整个美国军队配置共用无线电通讯系统。但由于该系统的拖延和耗资超标，最近美国官方责令进行重新改组。美国官方表示，这次

21、改组的目的在于集中以前过于分散的力量，从而遏止住“狮子大开口”似的资金需求。到2008年末，第一批JTRS无线电系统将能同时提供一般通讯和保密通讯功能，同时基于多级处理器的地面移动式无线电系统也将研制成功。2009年美国将对JTRS计算机集成系统进行测试。美国信号共同体高级官员邓恩查尔斯上校最近指出，现在新兵中的大部分其中一些有犯罪记录都不能满足携带装有密码系统的JTRS无线电的保密要求。法国海陆空三军将面临Felin（未来战士计划）带来的挑战，法国的这个计划现在走在了其他国家的前面。未来战士计划将为超过30,000名士兵装备带有保密通讯、观测及保护功能的组合系统，该系统放置于锂电池驱动的负载

22、背心中。重量一直是困扰着该类型系统的关键问题，但主要承包商萨基姆、法国陆军及DGA（法国防御事务采购局）打算通过使用小型现成组件来减轻系统重量。Felin的全规模生产计划将于明年夏天开始，该计划打算每六个星期为1000人的军队提供该套系统。NATO的空中地面监视（Airborne Ground Surveillance，AGS）计划自1995年被提出就一直处于断断续续状态，其中国家政策对此的影响要比性能因素的影响突出。NATO原计划打算采用4架A321“空中客车”用做地面监视，4架“全球鹰”无人机与之进行数据传输，但一直争议很大。去年10月份，法国对AGS能否有那么大的作用表示了怀疑，同时德国

23、因该计划33亿美元的巨大账单突然停止了该计划的继续进行。大西洋两岸的观察员同时指出，法国的AGS计划自它开始，就一直在困难和合作当中前进。一些人指责法国研究该计划的目的，认为法国是想把美国人赶走之前学会美国的雷达技术。而德国，据称，正学法国的旧套路。AGS能不能“飞”起来，这从来不是重点。说到大型或国家级的C4ISR系统，它应该具备对付弹道导弹的防御能力，而且这种体现它关键作用的能力应该是全球性的和能够分层的。2004年末启动的美国指挥、控制、战场管理和通信（U.S. command control battle management and communications，C2BMC）系统就是

24、这样的一个大型系统。它包含有地载雷达和舰载截击机，未来还会配置定向能武器。按敌方导弹飞行阶段的不同，该系统划分为三个阶段，但每个阶段的拦截可靠性都不高，该系统还需要得到很大的改进。机构战略司令部（StratCom）、国防高级研究计划局（DARPA）、联合部队司令部（JFCOM）、澳大利亚国防科学与技术组织（DSTO）和美国海军航空系统司令部（NAVAIR）说到马克吐温的反战，人们可能就会谈到网络中心战，但却没人能为此做些什么。由于美国战略司令部（StratCom）正在实施的此类计划，这一切可能会得到改变。这个位于内布拉斯加州奥马哈市的国防机构为美国提供多级ISR产品，并正寻求消除“信息烟囱效应

25、”的办法。它致力于人员整合、集体谋划、智能模板和ISR（如信号情报飞机）所有者监控等问题的解决。美国海军陆战队将军詹姆士卡特赖特是StratCom的指挥官，他把这个解决方案称为“天然之合”。该方案把需求控制直接交由信息提供者和ISR用户处理，不再经由总部。为了使该计划达到初步操作能力之时能够合法化，卡特赖特正努力加紧和商界及学术科研机构的联系。后一个组织是国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA），该组织主要由政府资助，其中它的C4ISR硬件研究处于世界前沿。在指挥官安东尼泰德的带领下，该机构正推进一系列高级研究计划，其

26、中包括对无人机、传感器、太空飞船和飞行器发射等的研究。具体例子像Falcon项目的QuickReach火箭发射，该火箭通过C-17运输机运载发射。泰德的秘密就是创新？是的，每几年他会轮换工程师和科学家的岗位从而激化他们的新想法。DARPA最近正致力于把大型卫星按功能分成各个小型部件，从而可以把它们单独发射。一旦进入轨道，这些部件可以物理组合在一起或通过无线传输，这样就可以行使以前单个卫星所具备的功能。如果这种想法可行的话，最大号的传感器都可以通过许许多多的小火箭分拆发射，其中包括Minuteman洲际弹道导弹系统。美国联合部队司令部位于弗吉尼亚州萨福克市，它在城市密码破解和战术问题解决方面成绩

27、非常突出。它的城市解决系列方案通过一些建模和仿真，揭示出美国在战术分析、原则及假设上存在着一些缺陷，同时它还提出一种新的操作概念。联合部队司令部重视的这些事虽然不能直接变为战斗力，但伊拉克和阿富汗战争显示这些解决方案非常有用，它能够解决不对称攻击这样的直接挑战。下一个城市解决方案于2008年春启动，它将整合真实战斗单元，其中包括空军AC-130武装直升机、海军导弹驱逐舰和陆军特种部队。至少有十二个盟国成员加入进去。澳大利亚国防科学与技术组织（Defence Science and Technology Organisation，DSTO）正推进网络中心战的发展，并把它作为该国防御策略的基础。D

28、STO最近正领导西北大陆架（North West Shelf）试验，以此来测试“水手”UAV样机的沿海监视能力，同时为该国能否加入美国陆军即将开始的BAMS计划做预演。DSTO也开发了一种新的海上扫雷技术，这是高温超导磁体第一次应用到实际系统中去。该技术会导致一系列小型可航空运输设备的出现。事实上，几乎所有船只都能运输这些设备。DSTO最近的其他项目包括军用带宽代理（Military Bandwidth Broker）和协定技术（Agreement Technologies）。军用带宽代理能够在网络堵塞时为关键任务分配较高的优先级。而协定技术用于任务处理，它所使用的技术和eBay管理买卖的技术

29、是类似的。美国海军航空系统司令部（U.S. Naval Air Systems Command，NAVAIR）非常希望获得先进的雷达技术，这是因为它负责的两个重量级C4ISR航空项目需要这种技术，这两个项目是波音EA-18G“咆哮者”（Growler）电子攻击机和诺思罗普格鲁曼E-2D“先进鹰眼”（Advanced Hawkeye）预警机。两架“咆哮者”原型机已经完成了超过100小时的测试，并于今年7月进行最后的软件和硬件安装工作。海军已经订购了84架EA-18G，2008年秋将对前四架进行操控方面的评估。今年4月末诺思罗普格鲁曼公司生产出第一架E-2D原型机，到2011年底有希望完成75架订

30、单的交付工作。“先进鹰眼”预警机将配置洛克希德马丁的APY-9雷达以用于机载预警与控制，它将能够探测到来袭的掠海巡航导弹。据NAVAIR发言人恰克瓦格拉透露，该机构的一个小组打算长期协助位于佛罗里达州圣奥古斯丁市的承包商，E-2D的初始测试也将在那里开始。未来技术高超音速空气动力学 隐形卫星 RFID标签纳米技术高超音速侦察机能够填补间谍卫星的覆盖空白，但美国空军对它的兴趣已经不如从前，军方打算为目前的有人驾驶轰炸机使用亚音速飞行技术。由于超音速燃烧冲压喷气发动机和脉冲爆震火箭发动机技术的进步，超高速间谍飞机的潜力还是很大的。我们希望预算情况能够得到改善，以此推动此项承包工程的继续进行。装载反

31、雷达技术的卫星研究期望能够一直继续下去。如果书面专利和观察文章可信的话，该技术已被配置到卫星上面去了。考虑到中国正具备一种有效的反卫星能力，有理由相信我们需要更强更好的间谍卫星。然而，一些防御观察员认为，由于大部分潜在的敌人已经把他们的关键防御工作转入地下，这些所谓的“空中间谍”已无多大用处。他们认为最好的投资就是传感器融合技术、安全带技术（用于把采集的数据转变为三维图像）和数据产品技术（任何付费的个人都可以通过网络使用这些数据产品）。美国海军正通过分布式共同地面系统（Distributed Common Ground System）朝这个目标迈进。然而，我们希望看到其他一些系统也采用这些概念

32、但不是浅尝辄止地意思一下。如果个人传感器网络收到重视，无线射频识别（radio frequency identification tagging，RFID）和自组织传感器网络想必会产生很大的进步，其中后者采用廉价的网络节点。这些小型传感器可通过手工布置、大炮发射布置或直升机散发布置，从而形成一种特别的网络，该网络能为高危不可到达区域提供环境感知。大家对下面的研究热情高涨，亚利桑那大学、约翰霍普金斯大学和喷气推进实验室各自递交了一份关于可消耗局部传感器（Expendable Local Area Sensors）项目的提案，该项目是战术连接集群（Tactically Interconnected Cluster，ELASTIC）计划的一部分。项目的其中一个目的是研制内行人所说的“智能灰尘”。据亚利桑那大学提交的提案显示，早期工作包括全国性长期性监视计划和近距离实时数据传输。如果纳米技术像现在这样一直发展下去的话，将来某一天你隔壁墙上的画上面可能布满了“间谍”。纳米介于单个原子和可视物体之间的