郭麗紅 鄒衛(wèi)平 沈達正 （北京跟蹤與通信技術(shù)研究所）

美國“擴展空間傳感器體系結(jié)構(gòu)”研發(fā)及應(yīng)用分析

Development and Applications of U.S. Extended Space Sensors Architecture

郭麗紅 鄒衛(wèi)平 沈達正 （北京跟蹤與通信技術(shù)研究所）

用于空間監(jiān)視的傳感器水平十分重要，因其決定著所獲取空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的多少?？臻g態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的傳輸與共享技術(shù)在空間作戰(zhàn)中也同樣扮演著重要角色，受限時也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法充分利用。由于空間資產(chǎn)在國家安全中的重要性日益提升，美國對空間態(tài)勢感知越來越重視。為了保護美國的空間資產(chǎn)免于自然災(zāi)害和人為干擾的影響，美國已經(jīng)建立了全球最為完善的空間監(jiān)視網(wǎng)（SSN），對太空中所有人造物體（包括空間碎片）及其行為進行監(jiān)視，并在運載火箭發(fā)射、載人航天和在軌運行航天器碰撞預(yù)警與規(guī)避中發(fā)揮重要作用。美軍空間控制理念的提出，使得空間態(tài)勢感知有了更加重要的戰(zhàn)略意義。隨著美國空間監(jiān)視網(wǎng)傳感器不斷向更高水平發(fā)展，所獲取的空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)也在不斷增加。但是，發(fā)展至2005年前后，美軍意識到，由于各種原因，空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)在相關(guān)團體間的傳輸與共享存在一定的問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)得不到充分利用，無法更好地服務(wù)于空間作戰(zhàn)。為此，美國開展了“擴展空間傳感器體系結(jié)構(gòu)”（ESSA）計劃，演示驗證一種信息技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，對空間監(jiān)視網(wǎng)中數(shù)據(jù)的傳輸與共享體系結(jié)構(gòu)進行改進，從而充分發(fā)揮傳感器數(shù)據(jù)的效用，實現(xiàn)空間監(jiān)視網(wǎng)不同系統(tǒng)的信息和服務(wù)在空間團體間共享，并最終促進作戰(zhàn)指揮官快速掌握空間態(tài)勢，實現(xiàn)快速決策。

1 基本情況

研發(fā)背景

美軍確定開展ESSA計劃有其歷史原因。由于美國空間監(jiān)視網(wǎng)建設(shè)較早，至2005年，美國傳感器陣列的信息技術(shù)體系結(jié)構(gòu)仍大部分基于20世紀(jì)80年代的技術(shù)，空間監(jiān)視網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)大部分是通過點到點、hub、spoke路由傳輸，傳輸帶寬非常有限，還不及家庭撥號上網(wǎng)業(yè)務(wù)的帶寬。在太空中人造物體數(shù)量很少、僅用于跟蹤和編目少量衛(wèi)星的時代，該體系結(jié)構(gòu)運行良好，足以適應(yīng)空間監(jiān)視數(shù)據(jù)的傳輸和共享。

發(fā)展至21世紀(jì)，空間環(huán)境持續(xù)惡化，空間碎片數(shù)量增加到數(shù)萬個。為了應(yīng)對這種狀況，加強對空間的監(jiān)視，美國開發(fā)和部署了由雷達和光學(xué)傳感器組成的先進傳感器陣列，用于探測、跟蹤、編目和評估衛(wèi)星及空間碎片的狀態(tài)。但是，用于分發(fā)和集成這些傳感器數(shù)據(jù)的技術(shù)相對滯后，原有的空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)在相關(guān)團體間傳輸與共享的體系結(jié)構(gòu)限制了傳統(tǒng)空間團體之外的用戶接入，以及空間團體之內(nèi)各種任務(wù)區(qū)域的接入，導(dǎo)致數(shù)據(jù)得不到充分利用。此外，這種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)阻止了空間信息在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，也妨礙了新能力的開發(fā)和部署，不僅使信息的接入和分發(fā)困難，還增加了在現(xiàn)有的、有時專用系統(tǒng)中集成數(shù)據(jù)和處理的難度。

因此，在研發(fā)和部署新的空間監(jiān)視傳感器的同時，美軍需要對傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸與共享體系結(jié)構(gòu)進行改進，從而充分發(fā)揮傳感器數(shù)據(jù)的效用。由此，美國開展了ESSA計劃，該計劃是美國國防部2006財年先進概念技術(shù)演示（ACTD）項目之一，于2010年完成。

ESSA計劃概貌

ESSA計劃由林肯實驗室負(fù)責(zé)，是林肯實驗室2007－2010年間在空間控制領(lǐng)域的主要研究項目。與該實驗室所進行的設(shè)備級研發(fā)項目不同，這是一項系統(tǒng)級研發(fā)項目。在該計劃框架下，林肯實驗室開發(fā)了ESSA，并對其進行了演示驗證。

ESSA是一個面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，作為一個信息技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的接入和分發(fā)，從而可使空間團體共享來自空間監(jiān)視網(wǎng)不同系統(tǒng)的信息和服務(wù)。

2007－2008年，林肯實驗室向聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心（JSpOC）移交了第一套ESSA，該系統(tǒng)能夠為操作者提供來自林肯實驗室“海斯塔克”附屬雷達的實時圖像。

2009年，林肯實驗室已經(jīng)向聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心提供了多次ESSA演示驗證。

2010年，ESSA先進概念技術(shù)演示驗證收尾，此次演示成功驗證了航天和導(dǎo)彈防御傳感器的實時聯(lián)網(wǎng)。在正式的軍事效用評估的基礎(chǔ)上，ESSA轉(zhuǎn)化成為隨后進行的項目，對網(wǎng)絡(luò)中心的體系結(jié)構(gòu)做進一步擴展。

截至2011年，基于ESSA，美軍已經(jīng)可以在保密IP路由協(xié)議網(wǎng)（SIPRNet）上為軍隊用戶提供衛(wèi)星的實時雷達圖像。

基于ESSA，空間監(jiān)視傳感器可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心化。在此基礎(chǔ)上，林肯實驗室還將研發(fā)信息開發(fā)引擎，從數(shù)據(jù)庫和傳感器提取信息。借助信息開發(fā)引擎，操作者將可以訪問多種實時信息，從而達成快速響應(yīng)性的決策。2011年及以后，林肯實驗室在空間控制任務(wù)領(lǐng)域的工作重點之一是：從大型傳感器研發(fā)轉(zhuǎn)向信息提取、整合和決策支持，整合盡可能廣泛的數(shù)據(jù)，并為用戶提供產(chǎn)品訂閱流程自動化服務(wù)。

體系結(jié)構(gòu)

ESSA是一個網(wǎng)絡(luò)中心化試驗平臺，是多項已驗證技術(shù)[包括傳感器“跨斗”（s e n s o r sidecar）、基于網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)如可擴展標(biāo)記語言（XML）或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語言（WSDL）、網(wǎng)絡(luò)中心化服務(wù)]的綜合集成。

基于ESSA，林肯實驗室在一個網(wǎng)絡(luò)中心環(huán)境中集成多種傳感器/平臺（如，空間監(jiān)視網(wǎng)、導(dǎo)彈防御、情報等），以支持多個任務(wù)領(lǐng)域去發(fā)現(xiàn)和使用數(shù)據(jù)。每個傳感器將輸出的數(shù)據(jù)（即觀測數(shù)據(jù)、空間目標(biāo)識別數(shù)據(jù)、圖像）傳輸?shù)礁綄俚摹翱缍贰保l(fā)布到網(wǎng)絡(luò)，供所有的傳感器、指揮控制節(jié)點和聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心共享。

空間態(tài)勢感知網(wǎng)絡(luò)依托全球信息柵格中的保密IP路由協(xié)議網(wǎng)作為通信骨干網(wǎng)構(gòu)建，系統(tǒng)內(nèi)集成了“跨斗”和網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)（NCES）軟件。該軟件由國防信息系統(tǒng)局（DISA）開發(fā)，在ESSA中的作用是提供公共的核心服務(wù)。借助其提供的核心服務(wù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務(wù)共享。通過傳感器“跨斗”，實現(xiàn)專用、兼用和可用傳感器聯(lián)網(wǎng)；通過數(shù)據(jù)“跨斗”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)接入；通過網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)軟件提供的數(shù)據(jù)和服務(wù)共享，充分發(fā)揮空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的效用。

在硬件上，該網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點（各型傳感器及其附屬的“跨斗”）、數(shù)據(jù)存儲節(jié)點（各種數(shù)據(jù)庫及其附屬的“跨斗”）、融合節(jié)點（提供融合和控制應(yīng)用、可視化和分發(fā)）和指揮控制節(jié)點構(gòu)成，這些節(jié)點通過通信骨干網(wǎng)連接到一個網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)可以提供的服務(wù)分為兩類：空間態(tài)勢感知服務(wù)（觀測數(shù)據(jù)，目標(biāo)識別，目標(biāo)成像，軌道變化預(yù)警，狀態(tài)變化預(yù)警，運動變化預(yù)警，碰撞預(yù)警，目標(biāo)分類與身份確認(rèn)，任務(wù)規(guī)劃）；核心服務(wù)（登記、發(fā)現(xiàn)、安全、協(xié)同）。其中，核心服務(wù)是基礎(chǔ)，為空間態(tài)勢感知服務(wù)和數(shù)據(jù)共享提供環(huán)境，承載數(shù)據(jù)和服務(wù)共享。

美軍網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)定義了3個域：物理域、信息域和認(rèn)知域。物理域由連接起來的系統(tǒng)和分享數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)組成；信息域是“信息產(chǎn)生、使用和分享的區(qū)域”；認(rèn)知域是“在參與者的腦中……其結(jié)果是做出的決策”。

在空間態(tài)勢感知領(lǐng)域，與此所對應(yīng)的3個域分別體現(xiàn)為：物理域由空間態(tài)勢感知傳感器、鏈路和網(wǎng)絡(luò)組成；信息域包括“跨斗”、融合算法、分析工具；認(rèn)知域為聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心操作員的專業(yè)知識。

基于ESSA構(gòu)建的空間態(tài)勢感知網(wǎng)絡(luò)框圖中體現(xiàn)了物理域和信息域。

基于ESSA，可將不同類型的傳感器與平臺集成到網(wǎng)絡(luò)中心環(huán)境中，促進空間態(tài)勢感知任務(wù)對數(shù)據(jù)的共享與利用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)融合的自動化，將空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)整合進單一合成太空圖（SISP），支持對空間事件的快速反應(yīng)。

ESSA的實質(zhì)是信息系統(tǒng)整合方案，基于面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA），依托國防部信息基礎(chǔ)設(shè)施，利用“跨斗”將各種傳感器、系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫連接到一起，利用信息基礎(chǔ)設(shè)施上部署的網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)軟件，為各類傳感器及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和服務(wù)提供登記、發(fā)布/訂閱、信息安全保障等服務(wù)，從而實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)和服務(wù)的共享。傳感器及系統(tǒng)需借助“跨斗”向網(wǎng)絡(luò)提交標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)和服務(wù)以保障其共享，而其雷達和光學(xué)傳感器則分別遵從開放式雷達體系結(jié)構(gòu)和林肯光學(xué)體系結(jié)構(gòu)，以達成設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和通用性。

2 關(guān)鍵技術(shù)及組件

面向服務(wù)的體系架構(gòu)

ESSA利用面向服務(wù)的體系架構(gòu)提供數(shù)據(jù)的接入和分發(fā)，并演示在支持空間任務(wù)中使用面向服務(wù)的體系架構(gòu)。在該體系架構(gòu)中，通過核心服務(wù)，數(shù)據(jù)和服務(wù)提供者在一個公共的在線登記處“登記”其產(chǎn)品，需要數(shù)據(jù)或處理服務(wù)的用戶可以進行網(wǎng)絡(luò)搜索，以發(fā)現(xiàn)合適的數(shù)據(jù)和服務(wù)。通過訪問參考站點，用戶可以獲取如何自動請求信息或處理服務(wù)的全部程序，以及對返回對象的準(zhǔn)確描述。因此，用戶可以配置他們的系統(tǒng)來接入和使用這些信息或處理服務(wù)。在提供者和使用者之間的這種松散耦合，以及登記以引起注意和發(fā)現(xiàn)的性能，極大地便利了新增值的數(shù)據(jù)和服務(wù)集成到面向服務(wù)的體系架構(gòu)。

借助ESSA，所有專用領(lǐng)域的服務(wù)都可以得到利用，但前提是部署公共的核心服務(wù)，從而構(gòu)成一個可以互操作的面向服務(wù)的體系架構(gòu)。在核心服務(wù)中，“發(fā)布和訂閱”（pub-sub）信息服務(wù)非常有價值，通過這種機制，既可以向諸多“頻道”之一發(fā)布所有的新信息，也可以由用戶根據(jù)情況自行預(yù)訂。出于國防部的信息安全考慮，所有這些交互必須是保密的，因此，還必須提供安全保密服務(wù)，對用戶名、密碼、安全策略等進行管理，加強網(wǎng)絡(luò)互操作的安全性。國防信息系統(tǒng)局已經(jīng)發(fā)起了網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)計劃，在國防部信息基礎(chǔ)設(shè)施上部署網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)，為國防部提供發(fā)布和訂閱、保密，以及數(shù)據(jù)、服務(wù)和用戶登記等公共核心服務(wù)。

在ESSA面向服務(wù)的體系架構(gòu)中，林肯實驗室已經(jīng)為位于美國本土和馬歇爾島的3部運作中的空間監(jiān)視網(wǎng)雷達配備了“跨斗”，還額外部署了3套“跨斗”，分別位于新墨西哥的光學(xué)站、科羅拉多的空間資產(chǎn)地面站以及國防部位于夏威夷的雷達。夏威夷的系統(tǒng)被包括在演示交叉任務(wù)資產(chǎn)互操作能力的項目中。來自上述任一傳感器的新數(shù)據(jù)經(jīng)“跨斗”發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)信息頻道。事后，數(shù)據(jù)由這些“跨斗”歸檔，并可以供用戶檢索。

林肯實驗室已經(jīng)開發(fā)了2套處理設(shè)施，1套位于空間防御作戰(zhàn)中心，用于發(fā)布高級別的空間態(tài)勢感知信息，如：衛(wèi)星發(fā)射、毀壞、機動和軌道要素組信息；另1套位于馬薩諸塞州的列克星敦空間態(tài)勢感知中心（LSSAC），該中心開辦了許多服務(wù)，供面向服務(wù)的體系架構(gòu)中的客戶使用：衛(wèi)星狀態(tài)，衛(wèi)星檢視，威脅評估，交會預(yù)測（衛(wèi)星密切接近），以及改變偵查信息。所有的頻道和服務(wù)都通過網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)軟件保密加以保護。

關(guān)鍵組件傳感器“跨斗”

傳感器“跨斗”在ESSA中的作用是實時處理傳感器獲取的數(shù)據(jù)，并發(fā)布到空間態(tài)勢感知網(wǎng)絡(luò)，供所有的節(jié)點共享。傳感器“跨斗”好像是傳感器的助手，支持高級軟件功能開發(fā)和演示驗證，在不妨礙已驗證的傳感器處理器和軟件操作的前提下，實時處理傳感器數(shù)據(jù)。

ESSA“跨斗”和網(wǎng)絡(luò)中心方法源自導(dǎo)彈防御局（MDA）的“赫拉克勒斯”（Hercules）計劃。2007年，林肯實驗室為“宙斯盾”彈道導(dǎo)彈防御（BMD）巡洋艦上的AN/SPY-1雷達開發(fā)了傳感器“跨斗”，測試“宙斯盾”block 08彈道導(dǎo)彈防御能力的識別算法和體系結(jié)構(gòu)。傳感器“跨斗”集成到承包商的AN/SPY－1雷達上，并在“宙斯盾”彈道導(dǎo)彈防御巡洋艦上安裝，在2007年6月的一次“宙斯盾”彈道導(dǎo)彈防御攔截試驗中使用。

在此基礎(chǔ)上，多方合作開發(fā)了用于空間監(jiān)視網(wǎng)的傳感器“跨斗”，其典型代表是網(wǎng)絡(luò)中心傳感器和數(shù)據(jù)源（N-CSDS）地基光電深空監(jiān)視（GEODSS）“跨斗”。按照計劃，應(yīng)該已在2012年部署到地基光電深空監(jiān)視站點。

網(wǎng)絡(luò)中心傳感器和數(shù)據(jù)源地基光電深空監(jiān)視“跨斗”在每個站點具有標(biāo)準(zhǔn)的硬件和商用現(xiàn)貨（COTS）配置，系統(tǒng)管理采用自由開源軟件Red Hat Queue（RHQ）處理，因此部署成本較低?！翱缍贰碧峁┑南到y(tǒng)管理功能包括配置管理、監(jiān)視、系統(tǒng)操作和預(yù)警，實時處理傳感器數(shù)據(jù)，并通過發(fā)布/訂閱機制共享數(shù)據(jù)。

相關(guān)體系結(jié)構(gòu)

此前，林肯實驗室已經(jīng)為傳感器建立了統(tǒng)一的傳感器體系結(jié)構(gòu)，并為雷達和光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)開發(fā)了各自的體系結(jié)構(gòu)，分別是開放式雷達體系結(jié)構(gòu)（ROSA）和林肯實驗室光學(xué)體系結(jié)構(gòu)（OPAL）。

（1）開放式雷達體系結(jié)構(gòu)

該體系結(jié)構(gòu)源自夸賈林靶場雷達現(xiàn)代化改造，利用開放系統(tǒng)（OS）模型，采用分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，基于商用現(xiàn)貨產(chǎn)品，把雷達的處理和控制功能分成若干個相對獨立、松散耦合的模塊和分系統(tǒng)，這些模塊和分系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的接口連接，構(gòu)成完整的處理和控制體系結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)增強了系統(tǒng)的可維護性、通用性和資源的高效利用。

（2）林肯實驗室光學(xué)體系結(jié)構(gòu)

該體系結(jié)構(gòu)是一個通用的、適用于多種光學(xué)傳感器的體系結(jié)構(gòu)，為空間監(jiān)視傳感器提供任務(wù)規(guī)劃和數(shù)據(jù)處理能力，已經(jīng)部署于多種光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)，包括新研發(fā)部署的“空間監(jiān)視望遠鏡”（SST）和空軍“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”（SBSS）的地面站。

3 未來可能的應(yīng)用分析

促進美軍空間能力轉(zhuǎn)型的重要項目之一

美軍的空間能力包括多種空間資產(chǎn)，向用戶提供很多數(shù)據(jù)。從用戶的角度看，用戶需要迅速、隨時隨地訪問高質(zhì)量信息，并分享知識。當(dāng)前美軍在向用戶提供這種能力方面存在缺陷。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，需要新的、相對成熟的技術(shù)，以及能夠加速采辦進程的演示驗證項目。具有空間影響的聯(lián)合能力技術(shù)演示驗證（JCTD）項目包括：ESSA，戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星－2（TacSat－2），“太空互聯(lián)網(wǎng)路由”（IRIS），“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”（ORS）。在這些技術(shù)的支持下，美軍的空間能力將得到整體提升，用戶獲取信息和共享知識的能力也將得到較大改善。

其中，ESSA展示了一種前所未有的能力，向空間團體或其他國防部用戶傳遞空間態(tài)勢感知信息的實際能力。它將空間監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)彈防御傳感器更好地集成在一起，為作戰(zhàn)指揮官提供快速決策所需的基礎(chǔ)能力。它也將對美國國防部未來用于支持作戰(zhàn)面向服務(wù)的體系架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、核心業(yè)務(wù)和原則、程序等主題具有啟發(fā)作用。

林肯實驗室認(rèn)為，ESSA是推動美國空間態(tài)勢感知進入到網(wǎng)絡(luò)中心化領(lǐng)域并加強相關(guān)能力建設(shè)的重要工具。美軍通過ESSA方案技術(shù)演示，集成了不同任務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)，特別是將空間監(jiān)視網(wǎng)與導(dǎo)彈防御的傳感器更好地集成在一起，從而為克服作戰(zhàn)指揮官的“空間態(tài)勢感知缺陷”，進而實現(xiàn)快速決策提供了基礎(chǔ)。

服務(wù)于2020年快速響應(yīng)空間態(tài)勢感知

為了達成規(guī)劃中的2020年快速響應(yīng)空間態(tài)勢感知，實施部署ESSA是其中的一個重要組成部分，是空間態(tài)勢感知指揮控制向快速響應(yīng)轉(zhuǎn)型的重要步驟。

依據(jù)美國空軍戰(zhàn)爭學(xué)院戰(zhàn)略與技術(shù)中心2007年提出的2020年前美國空間態(tài)勢感知能力建設(shè)設(shè)想，要達成2020年的快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中心性，空間態(tài)勢感知網(wǎng)絡(luò)的首要工作是確保物理域的成功。

物理域包括：聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心是主要的空間指揮和控制節(jié)點，其職員必須將空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)整合進單一合成太空圖（SISP）。美國空軍航天司令部（AFSPC）必須與所有的兼用和可用傳感器簽訂協(xié)議，使其能夠接受任務(wù)分配。其次，眾多專用、兼用和可用傳感器（空間監(jiān)視網(wǎng)、導(dǎo)彈防御局、情報界、民用、商用等）必須裝配“跨斗”并連接進網(wǎng)絡(luò)；同時，地面站點和關(guān)鍵的指揮控制節(jié)點必須連接進網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)向傳感器分配任務(wù)，傳感器通過“跨斗”將數(shù)據(jù)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)通過一個多級的安全使能體系結(jié)構(gòu)向所有用戶分發(fā)數(shù)據(jù)。

第二步是創(chuàng)建信息域。網(wǎng)絡(luò)中心性確保所有的節(jié)點能夠平等訪問數(shù)據(jù)。該域由眾多的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)挖掘和多級數(shù)據(jù)融合任務(wù)組成，以履行改變探測、交叉關(guān)聯(lián)事件、構(gòu)建空間物體文件夾、歸檔歷史數(shù)據(jù)職能。網(wǎng)絡(luò)必須使用各種決策支持算法以最適宜的方式表達數(shù)據(jù)，避免操作員數(shù)據(jù)過載。此外，必須建立離線的數(shù)據(jù)倉庫，歸檔歷史數(shù)據(jù)，并用于試驗新的融合和決策支持工具。

最后，認(rèn)知域的職能是履行兩種完全不同的操作模式：例行操作模式和自主模式。例行操作模式包括每天的日常操作以維持編目，并確保所有的事情都按部就班地進行。兼用和可用傳感器將進行日常編目維護，并將測量數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)比較，據(jù)此調(diào)整探測。環(huán)境監(jiān)測（EM）傳感器將為異常分解過程提供關(guān)于天氣事件的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)。同時，專用和情報體系（IC）傳感器則用來收集數(shù)據(jù)，以跟蹤并表征高度感興趣的物體。聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心的操作員保持對網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識，把任務(wù)按優(yōu)先順序排列，為數(shù)據(jù)收集做出任務(wù)規(guī)劃，并使用決策支持算法來分析態(tài)勢，并對例行事件做出響應(yīng)。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)探測到事件異常，它將自動接管并切換到自主模式。接受任務(wù)指派的兼用和可用傳感器將繼續(xù)維護編目。期間，網(wǎng)絡(luò)自主進行近期傳感器數(shù)據(jù)的多級融合和歷史數(shù)據(jù)比較，提醒專用和IC傳感器去獲取更多的信息，并重復(fù)迭代此過程，直至獲得對此次事件或異常最準(zhǔn)確的描述。當(dāng)出現(xiàn)這種反復(fù)迭代程序，相關(guān)物體文件夾的滾動更新的狀態(tài)信息和相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心、相關(guān)的地面站以及指揮控制節(jié)點。目標(biāo)是自主獲取和融合所必須的數(shù)據(jù)，以及時了解狀態(tài)信息，并采取防御或響應(yīng)動作。自主模式將獲取必須的空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)，而操作員將保留駁回或加強網(wǎng)絡(luò)操作的權(quán)利，直至事件或異常獲得解決。

從以上建設(shè)和操作流程中不難發(fā)現(xiàn)，建立網(wǎng)絡(luò)中心的物理域和信息域都離不開ESSA，利用面向服務(wù)的體系架構(gòu)和“跨斗”，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務(wù)的共享、數(shù)據(jù)的歸檔，并進而利用各種算法自動進行數(shù)據(jù)的挖掘和融合，支持例行和自動操作，使得對空間態(tài)勢進行快速響應(yīng)成為可能。

在國際合作中的潛在應(yīng)用

美國當(dāng)前正在加強空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)共享國際合作，這可能促進該體系結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。

2011年，美國發(fā)表《美國國家安全空間戰(zhàn)略》，呼吁增加與其他國家在空間態(tài)勢感知方面的合作，以預(yù)防災(zāi)難、防止誤判和不信任。2012年上半年，美國先后與日本和加拿大就共享空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)展開合作。至2016年9月，美國政府已經(jīng)與10余個國家、2個國際組織和50多個商業(yè)航天公司簽訂了空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)共享協(xié)議。其中，美國與澳大利亞簽訂協(xié)議，將其雷達和光學(xué)設(shè)備部署在澳大利亞，兩國將根據(jù)各自優(yōu)先級共享必要的空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)。

美國與澳大利亞、日本、加拿大及其他國家之間的空間態(tài)勢數(shù)據(jù)共享，不知是否會采用這種松散耦合的體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。分析認(rèn)為，ESSA采用的松散耦合體系結(jié)構(gòu)比較適合幾個國家間的數(shù)據(jù)共享的狀況，因此有可能被采用。但是，ESSA的一個重要組成部分——傳感器“跨斗”，可能會具有較高的技術(shù)保密等級，不一定會被共享。從這個角度看，直接共享原始數(shù)據(jù)的可能性更高。當(dāng)然，也不排除其被共享的可能性。

4 結(jié)束語

ESSA利用面向服務(wù)的體系架構(gòu)，借助其按需服務(wù)、動態(tài)組合和自主運行的特性，通過“跨斗”實現(xiàn)多種傳感器的聯(lián)網(wǎng)和一體化，借助網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務(wù)的實時共享，這種結(jié)構(gòu)便于實現(xiàn)成熟組件的按需重用和“即插即用”，也便于利用商用/政府現(xiàn)貨進行升級，提高軟件的開發(fā)效率和系統(tǒng)的多任務(wù)支持能力。在這樣的系統(tǒng)中，可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需要靈活調(diào)整業(yè)務(wù)應(yīng)用程序，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境?；诰W(wǎng)絡(luò)中心、模塊化和可擴展理念構(gòu)建的體系結(jié)構(gòu)，更好地提高了數(shù)據(jù)共享的時效性，為實時決策提供了支持。歐洲航天局（ESA）也選擇基于面向服務(wù)的體系架構(gòu)構(gòu)建歐洲空間態(tài)勢感知系統(tǒng)，因此，這一趨勢值得我們關(guān)注。

林肯實驗室開發(fā)ESSA整合資源再次提醒我們頂層設(shè)計的重要性和整合數(shù)據(jù)資源的重要性。網(wǎng)絡(luò)中心企業(yè)服務(wù)軟件和“跨斗”都是既有產(chǎn)品，各個傳感器、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及服務(wù)也都是現(xiàn)成的，通過良好的頂層設(shè)計，利用統(tǒng)一的架構(gòu)及規(guī)范，以及強制實施力，可以有效地將相關(guān)數(shù)據(jù)與服務(wù)資源整合，發(fā)揮更大的效用。而由標(biāo)準(zhǔn)硬件和商用現(xiàn)貨配置的模塊化“跨斗”設(shè)計，非常便于整合已有資源，傳感器和數(shù)據(jù)庫只需加裝“跨斗”，即可接入體系。

總之，為便于跨國、跨部門的信息與服務(wù)共享，美國以已有探測設(shè)備（傳感器節(jié)點）為基礎(chǔ)，以規(guī)范服務(wù)（空間態(tài)勢感知服務(wù)項目）為目標(biāo)，以服務(wù)端接口標(biāo)準(zhǔn)化（“跨斗”）為抓手，形成了一種訪問集中控制的分布式數(shù)據(jù)管理、處理與服務(wù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)便于快速集成已有資源，便于參與各方分頭組織實施，是一種比較簡便易行的信息資源整合方案，值得我們借鑒。當(dāng)然，要實施這樣一種方案，必須得到相關(guān)參與方管理層面的大力支持。因此，如何在管理層面形成有效的協(xié)同機制也值得我們深思。

陸征/本文編輯