未来航空电子信息技术发展需求分析
2021年03月 第52卷第1期
AVIONICS TECHNOLOGY
航空电子技术
Mar. 2021 Vol. 52 No. 1
D O  1:10.12175/j .issn . 1006-141 X .2021.01.04
未来航空电子信息技术发展需求分析世界杯冠军榜排名
康敏旸U 2，王姝3，徐国靖
(1.中国航空无线电电子研宄所，上海200233; 2.航空电子综合技术重点实验室，上海200233;
3.沈阳飞机设计研宄所，沈阳110035)
[摘要]从多平台OODA 的任务运行出发，分析了未来航空电子信息技术主要面向多平台信息的高效组织与
管理，其发展趋势是充分利用人工智能技术，将战场数据转换为信息，将信息演进为知识，从而形成具有反馈 机制的环路来引导多平台航空电子体系更快的获取信息。本文分别从多域多維信息的高效获取，多异构平台分 布式信息处理，高效智能的信息组织，清晰准确的信息提炼四个方面阐述了未来航空电子各类信息技术的发展 需求，以适应多平台航空电子信息的网络化以及海量信息的使用多样化。
[关键词]信息技术；航空电子：多平台[中图分类号]TP 202
高速免费节日有哪些[文献标识码]A
[文章编号]1006-141 X (2021)01-0021-06
Analysis on the Development Demand of A vionics Information Technology in the Future
KANG  Min -Yang 1'2, WANG  Shu 1, XU  Guo -Jing 12
(1. China  National  Aeronautical  Radio  Electronics  Research  Institute  , Shanghai  200233, China ;2. Science  and  Technology  on  Avionics  Integration  Laboratory , Shanghai  200233, China ;
3. Shenyang  Aircraft  Design  and  Research  Institute , Shenyang  110035, China )
Abstract : Based  on  the  operation  of  multi-platform  OODA , future  avionics  information  technology  is  analyzed , which  is  mainly  for  the  efficient  organization  and  management  of  multi-platform  information . The  trend  is  to  convert battlefield  data  into  information  and  then  evolve  information  into  knowledge  by  using  artificial  intelligence  technology . This  guides  the  multi-platform  avionics  system  to  obtain  information  faster  to  form  a  loop  with  feedback  mechanism . Avionics  needs  of  various  information  technologies  in  the  future  are  elaborated  from  four  aspects : efficient  acquisition of  global  and  multi-dimensional  information , distributed  information  processing  on  multiple  heterogeneous  platforms , efficient  and  intelligent  information  organization , and  accurate  information  extraction . It  will  adapt  to  the  networking  of multi-platform  avionics  information  and  the  diversification  of  the  use  of  massive  amounts  of  information .Key  words : information  technology ; avionics ; multi-platform
收稿日期：2020-12-12
作者简介：康敏旸（1984—），女，硕士，高工，研究方向：航空电子综合技术、航空电子任务软件。作者邮箱：****************
引用格式：康敏旸，王姝，徐国靖.未来航空电子信息技术发展需求分析[J].航空电子技术,2021,52(1): 21-26.
22航空电子技术2021 年
人类历经原始战争、机械化战争、信息化战争，开始逐渐向智能化战争发展。未来智能化空战是多 域体的自主联合作战，具有战场空间全维一体、系统信息无缝链接、指挥控制灵敏高效、作战单元 实时可控和作战力量内聚融合、作战行动整体联动 等典型特征。
在作战过程中，航空电子系统的运行就像一 个情报机构，不断对环境做出评估并对行动方案做 出决策，为此，航空电子系统的信息处理要按顺序 分别进行观察（Observe)、判断（Orient)、决策 (Decide)和行动（Act)这四个环节。多平台航空 电子信息技术对应着“00DA”环中的“观察”和“判 断”两个环节，并将这两个环节的执行扩展至多个 平台。为了应对“观察（Observe)”环节的环境高 复杂性，多平台航空电子信息技术一方面要求在感 知环节将从本平台和其他平台获取的信息通过网络 将信息汇聚转换为态势知识，并扩散至“00DA”其他环节。另一方面，要求“00DA”其他环节将 信息获取和态势理解的需求反馈至感知环节，从而 完成基于自主信息获取的知识的弥散与聚合闭环过 程，促进整个“00DA”闭环高效运行。
图1多平台航空电子信息的弥散与聚合
1航空电子信息技术的概念
佟大为的身高
未来航空作战平台将不再是单个作战平台的力 量对决，而是逐渐由体系赋能武器平台。因此，“信 息机动”的重要程度逐渐超过“能量机动”，以机 载平台为主体的航空电子系统信息运转过程中，敌 我作战双方飞机作战能力不断增强，同时作战环境 不断恶化，高强度电子对抗和低可观测目标的使用，使得对战场信息的准确获取并转换为态势知识成为 影响空战胜负、制约飞机作战效能充分发挥的主要因素，对航空电子系统所承载的探测、对抗、通信、导航、识别等功能要求不断提升。航空电子信息的 主要来源包括雷达、电子战、红外搜索与跟踪系统、敌我识别设备等各类机载传感器探测到的目标信息、数据链获取的目标信息与指挥控制情报信息以及飞 行员/作战人员的操作指令信息等，依靠信息技术 的发展，综合这些数据持续为作战平台提供行动协 同、战场态势、飞行保障、武器引导和威胁对抗等 作战信息。
多平台航空电子信息技术的核心在于比敌方更 快速获得战场内外有用的信息，并更快速地利用这 些信息，使得各平台间具备高效互联互操作能力、全域、实时、一致的态势感知能力及准确、快速的 决策行动能力。
综合来说，多平台航空电子信息技术是面向未来空战体系的高效信息组织与管理，包括对多域 战场的全维信息要素获取，对战场信息的综合处理 与组织分发，对战场发展的战术认知的综合决策等 技术，
是实现航空电子系统增智增效、加快作战 OODA环运转的重要途径，是将信号转换为数据，将数据关联为信息，将信息演进为知识，再将知识 进化为认知，从而做出制胜行动决策的重要过程。
2国内外发展现状
洛克希德•马丁公司的舒克以及美国空军研宄实验室的布拉什提出了一种新的战斗机优势理论一一 “信息优势”与“信息机动性”理论，与博 伊德的“能量机动性”理论启动F-16、F-15战斗机 设计相比，“信息机动性”理论解释了 F-35战斗机 如何通过信息作战域取得模拟战演习优势m。在智 能化空战背景下，空中作战平台无论是有人还是无 人的形式，都表现出高生存、多角、广区域与强 智能的发展趋势，相关科研机构、工业部门围绕“制 信息权”的争夺开展了大量技术试验、能力验证与 实战应用。
从信息处理层级的融合识别技术发展来看，美国已经将多平台协同探测管理与数据融合技术在 F-35、AH-64D等型号中进入实用阶段，F-35上有 传感器搜索计划和传感器管理软件根据战场态势感
知、威胁评估信息以及战术决策来进行本机和编队
第1期康敏旸，等：未来航空电子信息技术发展需求分析23
飞机传感器搜索范围、搜索方向、搜索路径的规划，并实现工作频率、波束指向、辐射能量、脉冲间隔等，形成传感器的控制指令等传感器微观管理，同时数 据、图像等多传感器异构信息的融合也成为研宄热 点。而随着分布式、体系化作战模式的兴起，分布 式融合的研究聚焦到无融合中心模式，各平台通过 一定的信息交互形成相对一致的态势。针对多异构 平台态势一致性感知问题，国外学者从多智能体一 致性理论出发，研究各种分布式滤波方法W。在工 程应用方面，洛马公司在设计直升机数据融合软件 时提出基于葡萄藤架构的智能数据处理方式，体现 了部分无中心式融合的思想，通过为每个节点提供 其对等节点所需信息的描述，使每个节点可以选择 性地仅传送其认为对其对等节点的有真正价值的那 些信息，从而可以最大限度地利用带宽以获得信息 共享。
在态势威胁评估方面，美国己有全源分析系统 等较成熟的联合作战态势评估系统，并且有多种系 统投入过实战检验，F-35的机载战场态势感知与战 术数据链系统其中就包含了战场态势实时自动推演 重构能力，通过F-35的综合核心处理器，其综合电 子战系统不仅和APG-81雷达相交联，还和其机载 光电分布式孔径系统传感器相交联。通过功能强大 的机载综合核心处理器，它们交联在一起自动对各 种传感器探测到的威胁目标进行信息过滤和重构，根据重构结果自动将最佳备选方案显示给飞行员。
国内目前在数据层、特征层信息融合与目标识 别以及SAR、红外、可见光图像的检测识别等技术 领域取得了突破并应用到航空装备中，并开展了基 于贝叶斯的态势威胁评估技术验证，而在多平台融 合、决策级融合、意图识别与行为预测等技术领域 尚处于理论研宄状态。
从任务决策层级的作战管理与辅助决策技术发 展来看，美军从“第三次抵消战略”开始依托强大 的信息、网络技术，着力发展先进的作战体系能力，提升对抗环境中的指挥控制能力。美国国防预先研 究计划局（DARPA)开展了以体系集成技术及试验 (SoS丨TE)、分布式作战管理、拒止环境中的协同 作战（CODE)等项目为代表的一系列项目，围绕有 人/无人作战的系统架构设计、战场通信、平台部 署与复用、自主协同能力、感知与辅助决策等关键技术开展了一系列相关研究，初步构建了美军分布 式空战体系的基础能力。
SoSITE项目聚焦于发展分布式空战的概念、架构和技术集成工具，目标是将单一复杂、昂贵的有 人战机作战能力分散到大量具备某一个或某些功能 的各类小型航空平台上；在此基础上，实现平台间 实时数据共享、多机组网、协同配合及平台上不同 任务模块的即装即用、无缝连接，进而形成分布式 的空屮作战体系。DBM项目旨在开发先进的规划控 制算法181、态势感知以及人机交互技术，并集成于 分布式作战管理软件中，以协助作战管理人员和飞 行员在通信受限的强对抗环境中执行空空、空地作 战任务。CODE项目通过发展新型软件和算法，提 高现有无人机在高对抗环境中的自主性和协同作战 能力，同时降低对操作人员数量及成本的要求。
目前国内军工院校、航空单位围绕着分布式协 同规划、基于多平台任务组织的OODA机理研宄、智能博弈对抗算法、知识图谱等关键技术取得了技 术突破，在指挥控制系统、任务规划系统、智能机 载任务系统等方面积累了 •定的成果并有所应用，但尚未形成体系化的作战管理系统，智能决策、智能
协同能力水平较低，实战性较差。
3未来航空电子各类信息技术的需求
3. 1未来分布式作战样式下的信息应用需求
未来分布式作战情况，要在各平台看似无关的 局部信息之间建立有机联系，明确各局部态势信息 之间的关联关系，建立战场态势知识模型，实现态 势信息的完整表达。在信息应用需求方面，一方面 以量化的形式表征敌我对抗力量的强弱关系，识别 敌方的分布式特征与威胁影响区域，减轻飞行员的 认知负担；另一方面，针对特定的战场时空环境，理解、挖掘其态势发展的关键要素，在此基础上，基于时间和空间格式进行信息的推理和预测。
3. 2全域全维信息的高效获取
高技术武器装备的广泛运用，使战争空间延伸 到陆海空天电各个领域。武器装备的远距离作战能 力使陆地作战空间向大纵深发展、海洋作战空间向 全球各区域发展、空中作战空间向全空域发展；航 天技术把作战范围扩大到了外层太空；微电子频谱
航空电子技术2021 年
技术开辟了无所不在的电磁战场。可以预见未来战 争将是“全球探测、全球到达、全维作战、全时控制”。
全域全维的战场环境中各平台运转发挥战斗力 的基础是信息的高效流动，因此将信息作为重要的 作战资源，通过构建多平台航空电子信息架构，负责分配、管理和释放数据的连接，建立多个平台访 问数据的机制，在多平台航空电子体系中建立全域 全维信息的统一表征与描述模型，实现信号、图像、点航迹、情报等信息表征尺度的统一，并在数据资 源无法保证时降级使用。基于上述模型，分析不同链、源上报信息在更新率、更新精度、置信度覆盖范围 等的差异，建立将之纳入到统一尺度的方法以及预 处理逻辑，形成一套战场全域全维信息的共享捕获 机制，是全域全维信息高效获取的核心。
信息的高效获取，还需要与任务需求相匹配的 传感器信息获取能力以及对于传感器的综合管理能 力。依据有人编队、有无人协同探测、攻击、防御 等任务需求，通过对多机多探测通道自组织的任务 分配，对多平台传感器探测资源的&适应调度，提 升对信息的捕获能力，提高搜跟抗一体化运行，干 扰与反千扰协调以及网络环境下通信动态管理能力，实现任务统一部署、功能统一调度、资源统一管理，提升整个系统的攻防能力、生存能力马任务完成率，生成高度抽象的战场态势和一致清晰的战场画面，支持航空电子系统准确获取信息。
3.3多异构平台分布式信息处理
在高对抗强干扰的体系化作战环境中，各平台 航空电子系统的通信、感知、处理能力会受限，各 平台只能与部分平台链接，探测范围并不一致，导致传统的多平台信息共享与处理方法难以适用，因此需要将形成一致态势的功能部分分散到其他平台，构建多平台信息协作优化机制，降低共用信息重复 利用风险，提升信息融合的鲁棒性勾抗摧毁性。
在多平台协同的过程中，建立一套基于信息有 效性判决的信息按需分发与按需融合方法，通过信 息筛选提升融合的效率。基于平台节点通信带宽与 能力限制等，建立识别多平台传感器信息的有效性 与可靠性识别准则，判断信息的有效性。以探测性能、任务需求为输入，在控制信息流的基础上设计数据 分发逻辑，形成一套面向融合性能的有效信息传输 与融合处理方法，在向任务执行提供充足信息的前提下，降低信息处理对分布式作战中各平台的通信 勾处理能力的要求。
3.4高效智能的信息组织
面对大量、多源、异构的机载数据，需要有一 种高效智能的信息组织方式，以满足不同平台在不 同作战任务阶段下对信息的需求。传统的信息组织 方式仅具备实时采集、存储和显示服务，且往往只 有最新收到的传感器数据被用于计算与显示，大部 分历史数据和情报信息无法用于实时决策，且随着 武器能力的增强，数据的实时性要求也逐渐减弱。
因此需要考虑不同任务阶段对信息的需求，针 对输入的飞机状态信息、探测传感器信息和数据链 信中国古代名剑
息进行优先级自适应调控，即依据传感器当前的 状态、数据的误差大小等现实情况，动态调整上述 信息的优先级，为后期的态势生成和战术决策动态 提供具有优先级标注的数据，使航空电子系统处理 能够更加适应作战过程中的变化。以“探测阶段”为例，根据需求分析可知，探测阶段雷达主要用于 跟踪目标，其优先级最高。但在对抗环境下，目标 可能突然机动，导致雷达跟踪信号可能丢失。由此 需要及时降低该雷达数据的优先级，改为次优先级 的信息（比如光电雷达或预警机等通过数据链提供 的目标数据）自动代替，以保证提供到后端态势评 估模块和战术决策模块的信息有效可用。
3.5清晰准确的信息提炼
多平台航空电子系统的信息交织繁复，需要从 中提取出敌我对抗力量的强弱关系，认知敌方作战 力量的分布特征与威胁区间，并进一步评估敌我的 攻防能力评估。因此，需要构建典型编队攻防态势 评价体系指标构建，挖掘不同作战行为之间的价值 关联，包含单平台下航空电子系统的固有属性以及 相对应的时序推演规则，构建典型作战场景下的完 整的攻防价值评估体系，对战场态势进行评估。
在此基础上，基于敌方战术行为判断以及我方 在线决策结果，通过实时更新敌对我的威胁信息，形成下一步敌我形势的发展趋势的判读。结合部队 兵力、武器装备、指挥机构等作战规则以及知识模型，使航空电子系统针对不同的作战任务以及战场环境，进行自主智能化的态势推演。
此外，还要关注多平台接入信息的统一描述表 达M 题，提出面向人机交互的态势信息抽象与一致追尾事故
第1期康敏旸，等：未来航空电子信息技术发展需求分析25
表达方法，通过构建态势信息表述模型，实现态势 信息抽象和知识化表达，为决策制定和任务执行提 供有效支撑。
4多平台航空电子信息技术发展趋势
未来战争的作战特点使军事组织体制正朝着便 于“信息快速流动”的方向发展，信息日益成为重 要的战争资源，拥有信息优势的一方可以实施信息 垄断、信息威慑、信息攻击和信息防护，以掌握制 信息权，从而获得更大的军事优势。
4. 1构建网络化的OODA的信息环路
目前，现代作战飞机任务系统顶层架构广泛采 用OODA环进行描述，考虑的出发点大都基于平台 为中心，如图2所示。OODA环从探测到打击闭环的同时各个环节内部自闭环，OO D A环单平台对 抗的主要技术措施就是缩短我方OODA环的闭环时 间，抑制敌方OODA环的推进速度，使我机在“三先”
上占据优势。通过分析发现，不管是单机作战还是 编队作战，OODA环的主要时间延迟包括信息获取 时间延迟、信息处理时间延迟和信息传输时间延迟 三大类。
七2^3
传感黼1教捶链任务处理任努处理显示〇〇D A
At,
传感器1…数据链
〇
传感器2…教据链
〇AL任务处理
i
〇
t2At2任务处理
i花影迷离
^3
D
图2网络化的O O D A信息环路
At3
-*武器1数据链1
A
武器2教据链2
A
分布式体系化协同作战样式中各平台根据自身 载荷配置执行特定的任务，且平台间的信息自动链 接、无缝传送，将各种互补能力整合为一个能够在 动态流动作战空域，执行分解的分布式行动的联合 “武器系统”。
构建网络化的综合态势感知，需要加强从顶层 设计的高度出发，从单平台OODA向多平台OODA 转变，并注OODA各环节的整体性、协调性。另外，需要分析态势感知环节内部以及态势感知环节与其
他环节之间的运行效率，重视态势感知过程各业务 技术的协同匹配发展，科学优化综合态势感知流程。
4.2面向多用户的海量信息互联
未来作战环境将整合陆、海、空、天、电、网络 空间六维作战力量，将地理分散的作战平台、传感器、武器系统、各类数据等战场资源相互连接，在体系层 面实现战场资源的高效管控及海量信息互联。
信息互联的基础是在多平台异构航空电子系统之间建立以数据为中心的信息管理模型，使得战场 数据的生产者（传感器），管理者（计算机），消费者（武器）及其他成员均能适时流转，并为指挥 及作战人员提供所需的信息和知识。
从数据的安全、流程、服务质量、转换、接入、维护等不同维度建立相应的信息管理模型，一方面 确保数据在整个战场环境中是可见、可访问、可理 解和可信的，另一方面通过使用动态适配数据运转 所需的通信和计算资源，满足基于信息的作战需要。
信息互联要具备的能力主要包括两大类：对各 类用户提供数据和服务的能力和保证信息体系自身 正常运行的支撑能力，用户功能包括向数据生产、管理和消费者提供连接、访问、共享信息和服务的 能
力；支撑功能需要具备保证数据域稳定、可靠运 行的支撑能力，包括配置、防护和管理能力，具体 功能要求如图3所示。

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