美军联合全域指挥与控制的投资

阐述美军联合全域指挥与控制(JADC2)的概念内涵、当前工作内容以及未来发展方向。结合美国国防部2024财年预算请求及Govini公司研究报告,进一步介绍JADC2支出的核算方法,并系统解析美国在JADC2上的资金投入和市场情况、美军联合全域指挥与控制当前面临的挑战。当前,全球安全环境正在发生飞速变化,局部冲突时有发生,搜集、解析和传递信息以保持决策优势的能力将是主导战争胜负的关键。美国国防部提出JADC2战略,旨在构建一个在战场上可以将各部门互联互通的安全网络,以期实现所有战域之间的充分、实时的信息交换。目前美国通过技术研发、合作演习等方式在各个层面积极推动JADC2的建设,并已取得一定阶段性成果。

基于网络信息体系的全域联合指挥与控制技术及未来展望

面向现代战争需求,全域联合作战通过打破传统作战区域限制,能够实现不同军种和作战领域的信息共享、军事力量整合和协同作战,从而提升作战效率、增强指挥灵活性、优化资源配置。全域联合有诸多优势,使基于网络信息体系的全域联合指挥与控制技术成为研究重点。本文系统分析了全域联合指挥与控制的发展历程、技术应用、架构设计和关键技术,同时结合国外的研究现状探讨发展方向,旨在为全域联合指挥与控制技术的发展提供参考。

基于作战行动特征的作战指挥行为评估方法

为对兵棋推演过程中联合作战指挥员的作战指挥行为进行客观定量评估,提出了一种基于作战行动特征的作战指挥行为评估方法。根据联合作战指挥员指挥作战形成的作战事件序列构建作战事件知识图谱,采用双层图注意力网络和ConvKB模型抽取作战行动特征,基于CatBoost算法对联合作战指挥员的作战指挥行为进行评估。实验结果表明,该方法能够对联合作战指挥员的作战指挥行为进行客观有效评估。

基于状态约束的柔性关节机械臂指令滤波控制

针对单连杆柔性关节机械臂系统,研究了全状态约束条件下机械臂末端位置的跟踪控制问题。利用障碍李雅普诺夫函数约束柔性关节机械臂的关节角位置和电机转角位置等状态变量的幅值,保证所有状态变量不会超出给定的限制区域。在此基础上,通过引入带有误差补偿的指令滤波控制技术克服了传统反步法存在的计算爆炸问题,设计了基于状态约束的指令滤波反步控制器。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了柔性关节机械臂系统的稳定性,并通过仿真实验验证了所设计的控制器能够有效保证系统的状态约束性能和位置跟踪精度。

美太空军联合全域指挥控制发展趋势

为了有效遏制反介入/区域拒止作战,美军提出了联合全域指挥控制的概念,在现有多域作战的基础上全面统筹陆、海、空、天、网等领域的作战行动,提高美军武器级、策略级和战役级作战的多样性。首先,为充分了解美太空军在联合全域指挥控制领域的发展趋势,总结了美军现行指挥控制体系实现全域作战的潜在阻碍;然后,解析了美太空军下一代联合全域指挥控制体系的指挥框架、职能分配和态势引接等关键要素;最后,梳理了美太空军为支撑联合全域指挥控制开展的前沿技术探索。

先进作战管理系统发展研究

本文介绍了先进作战管理系统的发展背景,梳理了系统构成的演变发展;从发展路径、组织管理、采办方式、作战实验4个方面,深入分析了先进作战管理系统的发展特点,提出了有关作战概念创新、作战实验开展、商用技术运用的几点认识。

面向跨域联合作战的平行指挥控制与管理新范式

瞄准制衡强敌“马赛克战”“决策中心战”等新技术驱动的作战概念及威胁挑战,聚焦未来跨域联合作战指挥控制(command and control,C2)全流程决策需求,遵循平行智能理论框架,提出了基于筹划-准备-执行-评估(planning-readiness-execution-assessment,PREA)环与观察-判断-决策-行动(observe-orient-decide-act,OODA)环的平行指挥控制与管理(command&control and management,C2M)新范式,以期实现智能机器辅助指挥员作战全流程的分层次、个性化决策支持,减轻指挥员认知负担、降低决策复杂度,实现机器对指挥员“人脑”的智能扩展与增强,为塑造全局决策优势提供牵引和支撑。

实现联合作战:机遇和挑战(译文)

2023年11月19日,美国国防工业协会新兴技术研究所发布报告《实现联合作战:机遇和挑战》。基于2022年美国国防工业协会新兴技术研究所举办的4次关于联合作战概念的研讨,分析了联合作战概念的4个战略要务——联合全域指挥控制、联合火力、对抗性后勤、信息优势,包括每个战略要务要实现的目标、相关技术和困难等,并给出了实现联合作战概念愿景的10条建议。同时,指出美国国防部需要解决烟囱式系统和预算编制流程问题来推进各军种的跨域作战能力建设和技术装备适配。

基于合成作战理念的警务指挥转型

随着公安职能体系和警务合成作战模式的构建形成,数据化警务资源、科学化警务决策、智能化警务调度、合成化警务行动等成为推动警务指挥转型的动力与要求。指挥平台建设、大数据赋能实战、现代警务机制运行为警务指挥转型提供了保障,指挥能力偏低、指挥流程复杂、辅助决策缺失等也成为迟滞警务指挥转型的现实问题。深入探究新型警务指挥人才培养需求,组建精干高效警务指挥机构,精准明晰警务指挥职能,充分释放警务指挥机构效能,规范运行警务合成作战指挥机制,成为警务指挥转型的解困路径。

美军联合全域指挥控制中的战术数据链发展分析

介绍美国各军种在联合全域指挥控制战略思想下,对战术数据链系统开展的多样化升级与广泛融合。以美国空军、太空军的典型数据链能力建设项目为剖析对象,深入分析美军战术数据链支撑联合全域指挥控制的具体做法,梳理美军战术数据链的发展建设特点、作战支撑作用和未来发展趋势,为理解认知其联合全域指挥控制体系提供参考。

基于LVC的舰载机作战指挥训练系统设计

针对舰载机实装多兵种作战指挥训练组织难度大、风险高等特点,考虑到飞行模拟训练经济型、安全性等优点,对舰载机作战指挥训练系统进行研究设计,搭建了系统整体框架,阐述了技术原理,介绍了各分系统的功能作用,实现了“背靠背”作战筹划、多层次兵力指挥控制、接入指挥信息系统实装、多维度态势展现、对抗效果评估等辅助决策支持等功能,建立了“人在环”和“人不在环”两种应用模式,最后对关键技术进行了分析,如采用注入式扩展技术以支撑高性能并行仿真引擎驱动,提出了基于接口的编程和动态QoS的联合中间件技术,利用代码重用方式实现工程数字模型封装集成等。

全状态约束下柔性关节自由飞行空间机器人有限时间指令滤波鲁棒跟踪控制

针对存在外部扰动、动力学耦合及全状态约束的柔性关节自由飞行空间机器人轨迹跟踪控制问题,基于拉格朗日方法建立了基座位置/姿态受控的柔性关节自由飞行空间机器人动力学模型,提出了一种全状态约束有限时间H∞轨迹跟踪控制方法。在带有滤波误差补偿的指令滤波反步法控制框架下,结合障碍Lyapunov函数和有限时间理论,设计了一种指令滤波有限时间全状态约束控制方法,将系统状态始终限定在约束区间内的同时,保证系统的有限时间收敛性能。此外,采用H∞控制理论抑制外部扰动的影响。通过Lyapunov稳定性定理证明了系统所有状态变量能够在有限时间内收敛至原点的任意小邻域内。仿真验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性。

海上联合战役指挥与控制过程模型构建研究

分析经典OODA指挥与控制过程模型,描述海上联合战役过程的局限性,概述PREA环和M-OODA环指挥与控制过程模型,提出建立PREA-M-OODA环模型描述海上联合战役指挥与控制过程,有助于海上联合战役各级指挥员科学把握海上联合战役指挥的过程规律和特点,增强海上联合战役指挥的科学性和有效性。

基于网络分析法的联合作战指挥能力评估

为科学评估联合作战指挥机构的指挥能力,通过建立联合作战指挥机构指挥能力指标体系,分析各层级指标之间的相互关系以及指标组内部元素之间的相互影响关系,运用超级决策软件建立了联合作战指挥机构指挥能力评估指标的关系图,得到最终指标体系的权重,采集两组战役级指挥机构演习评估数据,计算能力评价结果。通过分析指标权重,指出提升联合作战机构的指挥能力尤其要突出抓好筹划决策能力、情报侦察能力、作战调控能力建设三个重点。

美军任务伙伴环境(MPE)发展研究

“任务伙伴环境”(mission partner environment,MPE)是美国防部与任务伙伴共同开展军事任务指挥控制与信息共享的作战框架。研究了美军MPE概念内涵、发展背景,梳理了MPE的类型与支持的行动级别,全面分析了MPE组成架构;重点研究了MPE的核心——多国信息共享(multinational information sharing,MNIS)体系,分析了MNIS的主要组成部分——虚拟数据中心、联合企业区域信息交换系统、联军联邦作战实验室网络、共用任务网络传输系统、“飞马”系统和所有伙伴接入网的功能与发展现状;介绍了MPE的最新发展并分析了MPE从以网络为中心向以数据为中心发展的主要趋势。

参数化建模的螺栓法兰连接刚度分析

为分析几何参数对螺栓法兰连接刚度的影响,用MSC.Patran软件的二次开发工具PCL(Patran Command Language)建立了螺栓法兰连接的参数化模型。研究了螺栓法兰连接刚度随连接结构几何参数的变化规律并进行了灵敏度分析。经分析可知,连接结构刚度对开孔位置比例参数最敏感,其次是上法兰厚度。当上部段长度大于某一数值时,连接结构刚度对上部段长度参数不敏感,这一结论能为连接结构动力学简化建模提供一定理论参考。

考虑误差补偿的柔性关节机械臂命令滤波反步控制

针对柔性关节机械臂在运动过程中易产生振动,使力和位置等控制精度难以保证等问题,提出了一种改进的命令滤波反步控制方法.首先,采用二阶命令滤波器得到反步控制方法中所需的虚拟控制函数及其导数,避免了对虚拟控制函数的多阶求导所导致的计算爆炸问题.随后,为了消除引入命令滤波器所产生的滤波误差,设计了滤波误差补偿机制,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了该策略可保证闭环跟踪误差系统的稳定性.最后,针对单关节柔性机械臂进行MATLAB仿真,证明了该方法的有效性.实验结果表明,加入滤波误差补偿后,跟踪精度提高了12.7%,滤波误差明显减少.

基于复杂网络的联合作战指挥体系研究

以作战指挥理论需求为牵引,从复杂网络的角度对联合作战指挥体系问题进行网络抽象,将指挥体系中的指挥机构作为网络的节点,将指挥关系作为网络的边,按照指挥体系历史发展的规律,从简单到复杂,分别构建了传统层级纵长树状型的指挥体系网络模型,在树状模型基础上,增加了横向联系但依然具有层级结构的信息共享改进型的指挥体系网络模型,以及再增加交叉指挥关系的动态灵活交叉型指挥体系模型,利用复杂网络理论的相关测度对这三种模型进行比较分析,从而比较三种指挥体系结构的优劣,并提出具有最佳指挥效能的联合作战指挥体系结构特征。

柔性关节机械臂的自适应命令滤波输出反馈控制

针对柔性关节机械臂轨迹跟踪控制中存在模型摄动、外界干扰以及部分状态信息不可测等问题,提出一种基于自适应神经网络观测器的命令滤波输出反馈控制方法。首先,给出含不确定性的柔性关节机械臂动力学方程,并选用RBF神经网络设计自适应律,在线逼近由模型摄动及未知干扰带来的不确定性项;然后,设计自适应神经观测器以对系统不可测状态进行实时估计,并将估计值用于反馈控制,解决部分状态信息不可测的问题;最后,基于Lyapunov理论设计反步跟踪控制器,并引入二阶命令滤波器获得中间虚拟控制量的导数,避免反步递推过程中“计算爆炸”的问题。仿真结果表明,当系统存在模型摄动和外界干扰时,所提自适应命令滤波反步控制方法与传统反步控制方法和误差补偿命令滤波控制方法相比,无需连杆的角速度以及电机轴的转角和角速度等状态信息,且轨迹跟踪精度分别提升78%和35%。

联合作战仿真中的指挥控制建模研究

指挥控制建模是联合作战仿真中的关键问题。在分析指挥控制战前准备阶段和作战实施阶段各流程的基础上,总结了指挥控制建模具有的六类区别于其他作战实体建模的特点,阐述了指挥控制模型在感知、评估、决策、学习和知识库上的功能需求;在分析传统指挥控制建模方法的优缺点的基础上,提出了利用Agent技术实现指挥控制建模的基本构想,设计了Agent模型的框架结构,并对模型的知识库、态势评估、决策和学习功能的具体实现方法进行了说明性的阐述。