美军任务规划系统的现状发展和关键技术

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Ξ美军任务规划系统的现状、发展和关键技术唐金国(海军航空工程学院264001)摘要:经过几十年的探索、研究和发展,美军MPS技术已经取得长足进步,研制出了种类繁多的MPS,这些系统已经在最近发生的几场局部战争中被成功应用。本文主要介绍了美军MPS的基本概念、主要用途、发展概况及其关键技术。关键词:任务规划系统发展趋势关键技术美军任务规划系统(MissionPlanningSystem,简写MPS)最初起源于空间探索,20世纪80年代,外军开始研究军事领域飞行器任务规划系统。在海湾战争期间首次被使用,为多国部队的成功作战做出了很大贡献;美军打击阿富汗塔利班作战和最近的伊拉克战争中,更是广泛地使用了任务规划系统,为快速行动奠定了基础。在“斩首行动”中,美空军第8远征队的2架F-117从制定计划、装载武器、飞往巴格达到轰炸萨达姆的住所总共才用了4小时,这可能是迄今为止历次战争中执行任务最快的飞机。任务规划系统即利用先进的计算机技术,采集、存储的各种情报,进行大规模分析,辅助制定任务计划的系统。北约的航天研究与发展咨询组在NO.296号报告中认为:飞机任务规划系统是一种运用可得的相关信息,以一种理想的和近似理想的方法计划一个任务以达到某种目标的系统,一种可以描述机载任务的信息系统。任务规划系统其主要由软件系统和硬件系统两大部分组成,软件系统又可分为系统软件和应用软件两大部分,主要有输入输出、数据库、人机交换界面、辅助决策、任务预演和回放系统等组成。硬件系统主要有工作站、高档微机、数传装置、高分辨率彩色显示器、宽幅打印机、投影设备等组成。MPS发展概况1美军是较早研究和开发飞行器任务规划系统的军队之一,系统版本较多。主要有:1980年开始装备计算机辅助任务计划系统(Computer-AidedMissionPlanningSystem,CAMPS),1983年完成基于Unix的任务支持系统I(MissionSupportSystem,MSSI)的开发,1989年完成基于PC的任务支持系统II(MSSII)的开发,1992年研制成功空军任务支持系统(AirForceMissionSupportSystem,AFMSS),1996年完成Windows环境下的便携式飞行计划软件(PortableFlightPlanningSoftware,PFPS),1998年12月海军任务规划系统定版(NAVALMISSIONPLANNINGSYSTEMS,NavMPS),2002年4月研制出用于陆、海、空三军联合任务规划系统(JointMissionPlanningSystem,JMPS)。1.1空军任务支持系统空军任务支持系统(AFMSS)由便携式飞行规划系统(PFPS)、任务规划系统(MPS)和便携式任务规划 系统(PMPS)等组成,是为空军飞机(固定和旋转翼飞机)和制导武器提供自动任务计划支援系统。AFMSS能作为一个独立系统,或同其它信息指挥系统联结使用。系统软件考虑到地形、天气、飞机机动能力和敌方火力威胁等因素约束,并根据已知敌方目标的位置和类型,结合具体飞行器的武器分发和燃料需求计算,估算出其航路。另外,计划者还能考虑到运用其它飞机拦击敌机的计划配合,具有任务检查、打印功能,并能为机载航空电子控制系统上载任务计划,进行任务结束后任务下载、回演。其任务计划工具包括:战斗、航路和空投计划、武器分发、目标计划、雷达预警、威胁分析、全程飞行路线三维预演、任务计划数据装载与下载。1.2海军任务规划系统海军任务规划系统(NavMPS)能够快速地处理大量的数字化地形、威胁和环境数据,主要为美国海军部队和陆战队的无人飞行器、远距离武器、固定翼和旋转翼飞机,提供自动化的任务规划和航路优化。任务规划者可以使用NavMPS强大的数据库,快速创建合适的任务规划。例如,条幅式的图表、雷达预测、飞行计划以及任务加载数据等。这大大减少了任务规划和武器系统的前期准备时间,提高了圆满实现任务的可能性。目前,海军任务规划系统硬件有四种配置:DTC-II、ACE/VME、SUNULTRA2(1200/1300)和CUI(系统)。为了满足多种武器系统的任务规划需求,增大NavMPS的速度和灵活性,软件采用模块结构设计。1.3联合任务规划系统1999年美军开始研制联合任务规划系统(JointMissionPlanningSystem,JMPS),主要是将海军任务规划系统(NMPS)、空军任务支持系统(AFMSS)和特种部队行动计划和预演系统(SOFPARS)一起移植到基于国防信息高速公路的Windows2000/NT软件平台,目的是为三军联合作战提供任务规划系统。系统主要用来制定飞行威胁分析、飞机航路、攻击协调等航空任务计划,其特点如下:(1)界面友好,易于使用;(2)为各军兵种之间的任务计划调整构建了合理的框架;(3)灵活的集成模型,减少了执行任务计划的冒险;(4)在运行期间允许用户为满足任务计划需要而进行系统配置选择;(5)为第三方开发者顺利移植AFMSS&TAMPS功能到JMPS提供了可扩展的体系;(6)通过有效的使用可扩展功能、共同处理及自动化工具来减少开发、移植及生命周期费用。MPS的作战运用2在战场上,任务规划系统主要用于精确打击导弹和作战飞机(包括无人机)的任务计划。海湾战争中,美国空军由于使用了MSSII任务支援系统,使精确制导武器在首战中的命中率倍增。美国海军利用任务规划系统制定了战斧巡航导弹与有人驾驶飞机协同作战的精确作战计划,致使沙漠风暴实施的空地一体战获得巨大成功。精确打击导弹任务规划即制定导弹攻击计划的过程,主要包括精确打击导弹攻击战术决策规划和精确打击导弹攻击技术决策规划两个部分。精确打击导弹攻击战术决策包括战斗决心和攻击方案两部分内容;精确打击导弹攻击技术决策规划则具体确定每一枚精确打击导弹的攻击方式,包括精确打击导弹的发射顺序、工作频率、搜索区域、搜索方式、末制导头工作模式、末段机动突防弹道类型等。在打击阿富汗塔利班作战中,美军B-52实施空袭作战基本上都是通过MPS来制定飞行任务,主要包括起飞程序、飞行航线、威胁模拟、目标分析和武器投射、队形、图表准备和着陆程序。在运用中,空军作战支援中队负责为飞行计划提供气象信息和数据;中央情报局负责目标选择情报(任务的变化、恶劣的气象、复杂的山地、接近目标的程序和预备事项),为飞行员提供地形图和飞行导航图;空中支援中队指挥官任命的任务指挥官,负责从起飞到任务完成所有计划的行动和要求的规划,主要是利用任务规划系统软件对主要目标(喀布尔、坎大哈、马扎里沙里夫机场等军事目标)情况、任务目的、情报、预警雷达覆盖线和地 划,然后,将规划数据通过数传装置上传到作战飞机上。飞行中美国特工通过无线电联系告知,防止伤害无辜平民和地面的美国士兵,提高从空中准确地击中目标的概率。3MPS的发展趋势及关键技术MPS技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备。随着计算机及其网络技术的发展,MPS将呈现网络化、开放性、集成化、空间多维性等发展趋势。主要涉及到空间技术、虚拟实景技术、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术、海量数据存储和压缩技术、宽频光纤通讯技术、网络技术、分布式技术、面向对象技术、互操作技术等。3.1便携、实用早期的美军MPS经历了军方和个人双轨发展。军方基于大系统、多功能思想,在大型UNIX计算机上实现;而熟悉计算机的飞行员则试图开发小型、快捷、友好、实用、便携的任务规划工具。1996年以后,这两个系统加入了同一系列,大型的UNIX系统被称为任务规划系统(MPS),PC版的称为便携式飞行计划系统(PFPS)。随着计算机技术的发展,计算机其微处理器的处理速度愈来愈快、海量数据存储器的实现、显示技术的不断改进,MPS仍将向着通用、体积小、成本低、使用简单、便携、可维护方向发展。3.2开放、互联近年来计算机、通信等技术的高速发展,使得一个武器系统和多个武器系统集成起来,更有可能使得MPS系统可以在远离指挥所的单位上通过数据链与其它系统联系,并日趋与主流IT技术融合,成为MPS发展的一个新方向。未来精确打击导弹和作战飞机(包括无人机)将通过通信链集成到一个面向网络的系统中。这个链可以是RF链,如在Tomahawk巡航导弹升级版本中的卫星链或是光纤链,这个链将允许对Tomahawk巡航导弹任务进行再计划和对目标位置的更新。飞机MPS系统不仅可以事先预定飞行计划,而且可以通过机载GPS定位系统和数据链实现任务在线更新。将信息转变为知识、将信息基础设施发展为知识基础设施是21世纪的重要科研方向。基于互联网的MPS将是全球的,能够在不同的平台上运行,适用于多国联合作战。但在网上数据发布、网上数据互操作、网上数据挖掘和网上数据管理及安全性四个方面面临着挑战。3.3动态、多维最新MPS技术将逐渐摆脱先前的主要处理静态的、二维的、数字式的地图技术的约束,而从传统的静态地图、电子地图发展到能对空间信息进行可视化和动态分析、动态模拟,支持动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析、显示多维和多源地理作战空间。其中,可视化仿真技术,能使飞行员在三维图形世界中预演任务规划;虚拟现实技术以三维图形为主,结合网络、多媒体、立体视觉、新型传感技术,能创造一个让飞行员身临其境的虚拟作战领域。许多计算机领域的新技术,如面向对象技术、三维技术、图像处理和人工智能技术都可直接应用到MPS中。3.4集成、组件MPS发展的动力一方面来自于计算机科学的飞速发展,为MPS提供了先进的工具和手段;另一方面,由于空间技术的迅猛发展,特别是遥感技术的发展,提供了地球空间环境中不同时相的数据,并能提供存储、处理和分析海量地理数据的环境。全球定位系统、遥感技术、地理信息系统、决策系统、数据仓库的整体结合所构成的系统是高度自动化、实时化的MPS系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能,而且能够分析和运用数据,为各种决策提供科学的咨询,并回答用户可能提出的各种复杂问题。开发一个功能完备的MPS软件是一项极其复杂的工程。组件式MPS技术的发展,使之可以与其他计算机信息系统无缝集成、跨语言使用,并提供了无限扩展的数据可视化表达形式。组件式MPS技术仍 file:///D|/新建MicrosoftWord文档.txtdf机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:///D|/新建MicrosoftWord文档.txt2012/8/216:09:56