肉孜麥麥提，王樹文，吳 昊

(空軍預(yù)警學(xué)院，湖北 武漢 430019)

0 引 言

隨著導(dǎo)彈技術(shù)的迅速發(fā)展及其在近幾次局部戰(zhàn)爭中的成功運用，彈道導(dǎo)彈已經(jīng)成為對防空體系最具威脅的一種空襲武器。由于彈道導(dǎo)彈具有飛行速度快、探測識別難、突防能力強(qiáng)等特性，因此如何加速構(gòu)建完善的反導(dǎo)預(yù)警體系，對彈道導(dǎo)彈實施高效的預(yù)警探測和跟蹤，提供及時準(zhǔn)確連續(xù)穩(wěn)定的預(yù)警情報，不僅是準(zhǔn)確打擊的前提和基礎(chǔ)，也對整個防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的成敗具有重要、關(guān)鍵性的意義[1]。

反導(dǎo)預(yù)警是國家安全的重要保障，是國家戰(zhàn)略防御和戰(zhàn)略威懾的重要支撐，是軍隊體系作戰(zhàn)能力的重要基礎(chǔ)。反導(dǎo)預(yù)警信息協(xié)同交互是反導(dǎo)預(yù)警的核心要素，為適應(yīng)未來聯(lián)合作戰(zhàn)需要、建立完善的反導(dǎo)預(yù)警情報系統(tǒng)，優(yōu)化反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同交互是無法繞過的重要課題。信息的協(xié)同交互是不同信息源之間、信息源與作戰(zhàn)部隊之間、信息源與指揮機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系紐帶。紐帶的質(zhì)量直接關(guān)乎各作戰(zhàn)單位戰(zhàn)斗效能的發(fā)揮，關(guān)乎整個反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)的成敗。因此，研究反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同交互是迫切需要的。

1 反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同交互特點

反導(dǎo)預(yù)警是對來襲彈道導(dǎo)彈的探測、發(fā)現(xiàn)和預(yù)報。由于彈道導(dǎo)彈射程遠(yuǎn)、飛行速度快、殺傷力大和防御困難，所以反導(dǎo)預(yù)警就顯得尤為重要。反導(dǎo)預(yù)警力量是戰(zhàn)略預(yù)警力量的主體，由地基反導(dǎo)預(yù)警力量、?；磳?dǎo)預(yù)警力量、天(空)基反導(dǎo)預(yù)警力量組成，其骨干裝備包括紅外預(yù)警衛(wèi)星、天波超視距雷達(dá)、遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)、地(海)基多功能相控陣?yán)走_(dá)[2]。在作戰(zhàn)實施過程中，需要根據(jù)各力量的裝備性能和部署地域分配反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)任務(wù)，使各力量所在部隊之間信息在時間和空間上進(jìn)行協(xié)同交互，并組織好各力量之間的情報傳輸和處理工作。

反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同是指在反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)任務(wù)的驅(qū)動下，反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)中根據(jù)情報用戶需求與認(rèn)知特征，采用相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)施，以實現(xiàn)預(yù)警情報的價值延伸和創(chuàng)新性增值的過程中形成的關(guān)系。在情報用戶與情報源間、情報源與情報源間采用多種媒介進(jìn)行多向積極的異地、實時溝通或系列活動，進(jìn)而正面影響情報用戶的實踐、行動和決策。

1.1 預(yù)警力量構(gòu)成多元，信息協(xié)同復(fù)雜度高

反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)的特點決定了預(yù)警力量構(gòu)成復(fù)雜，既包括天基預(yù)警偵察衛(wèi)星，也包括各種地(海)基預(yù)警監(jiān)視裝備，具有力量構(gòu)成多元、部署分散、種類繁多的特點，不可避免地使反導(dǎo)預(yù)警信息協(xié)同呈現(xiàn)多元制約性，情報共享關(guān)系復(fù)雜，具有突出的不穩(wěn)定性。反導(dǎo)預(yù)警情報收集廣泛，情報源類型各異，情報獲取技術(shù)機(jī)理也不同，有來自各種型號雷達(dá)獲取的雷達(dá)數(shù)據(jù)情報業(yè)務(wù)，有通過對普通航空照片、紅外傳感器、激光、光電技術(shù)和雷達(dá)傳感器等收集發(fā)掘而獲得的圖像情報業(yè)務(wù)，還有來自各類數(shù)據(jù)鏈的語音、報文業(yè)務(wù)，因此戰(zhàn)略預(yù)警情報傳輸涉及數(shù)據(jù)、報文、語音、圖像、視頻等多種業(yè)務(wù)類型。

在各類傳輸業(yè)務(wù)中，有高數(shù)據(jù)率的高清圖像信息，有低數(shù)據(jù)率的數(shù)據(jù)信息，還有對傳輸帶寬要求不高的控制、狀態(tài)信息等。例如，各類成像型偵察設(shè)備獲取的高清圖像信息，數(shù)據(jù)率為100～300 Mbit/s，最高可達(dá)kMbit/s量級。電子偵察衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、海洋監(jiān)視衛(wèi)星等獲取的偵察或監(jiān)視信息，數(shù)據(jù)率通常在1～10 Mbit/s量級以上[3]。

1.2 信息協(xié)同距離遠(yuǎn)，協(xié)同區(qū)域跨度大

反導(dǎo)預(yù)警的目的是盡早、盡遠(yuǎn)地發(fā)現(xiàn)并跟蹤彈道導(dǎo)彈目標(biāo)，因此反導(dǎo)預(yù)警裝備往往都“站得高，看得遠(yuǎn)”，通常分布在陸地、海面(水下)、空中甚至太空，所獲取的反導(dǎo)預(yù)警情報要走過“千山萬水”才能到達(dá)目的地，往往情報傳輸距離遠(yuǎn)、區(qū)域跨度大。

另外，空基預(yù)警監(jiān)視系統(tǒng)(比如空中預(yù)警機(jī))，通常利用其機(jī)動性強(qiáng)的特點，在遠(yuǎn)離己方的空域發(fā)現(xiàn)與跟蹤目標(biāo)，尤其是在遠(yuǎn)離本土或海岸線、己方地面雷達(dá)網(wǎng)不能覆蓋到的作戰(zhàn)區(qū)域執(zhí)行任務(wù)，因此情報傳輸跨越幾百、上千甚至上萬千米。而反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)中的紅外預(yù)警探測衛(wèi)星所獲取的預(yù)警情報信息需要經(jīng)過天地之間的長距離無線傳輸才能進(jìn)入情報中心，而且傳輸過程中的地理條件變化也非常大[4]。

1.3 戰(zhàn)場狀態(tài)變化快，信息協(xié)同實時性要求高

“贏得時間，爭取主動”是信息化條件下軍事行動的基本要求和重要保證。信息化條件下的局部戰(zhàn)爭，為達(dá)成戰(zhàn)略目的，有效控制戰(zhàn)局，防止外界介入，大多采取“閃電”行動，迅即反應(yīng)，速決制勝；作為進(jìn)攻性作戰(zhàn)，彈道導(dǎo)彈打擊發(fā)起十分突然，攻防節(jié)奏很快，反導(dǎo)預(yù)警必須把握有利時機(jī)，爭取盡快盡早發(fā)現(xiàn)，精確跟蹤和識別，準(zhǔn)確計算攔截時間窗口，并將彈頭跟蹤識別信息發(fā)送至攔截武器系統(tǒng)，為反導(dǎo)攔截作戰(zhàn)提供及時、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的預(yù)警情報信息。這就要求反導(dǎo)預(yù)警必須建立在順暢的信息協(xié)同關(guān)系之上，采取靈活多樣的信息協(xié)同方法，確保反導(dǎo)預(yù)警信息協(xié)同實時高效。

1.4 預(yù)警時間緊迫，信息處理要求高

信息處理與分析是反導(dǎo)預(yù)警中的重要環(huán)節(jié)，是反導(dǎo)預(yù)警“大情報”和“大處理”特征的具體體現(xiàn)?？梢哉f情報處理是保證反導(dǎo)預(yù)警情報價值得到最終體現(xiàn)的關(guān)鍵。信息處理的特點概括起來有5點，即需求性、時效性、準(zhǔn)確性、連續(xù)性、完整性。

情報要素是構(gòu)成反導(dǎo)預(yù)警情報的主要因素，是衡量其情報質(zhì)量的重要依據(jù)。情報要素越齊全、越完整，內(nèi)容越具體，情報質(zhì)量就越高，其價值就越大。

2 反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同需求

反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同需求主要是指為提高反導(dǎo)作戰(zhàn)過程中對敵方導(dǎo)彈的攔截率，各情報作戰(zhàn)單位之間協(xié)同過程所應(yīng)具備的能力。反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)體系著眼于戰(zhàn)略級、戰(zhàn)術(shù)級導(dǎo)彈防御，依托天基預(yù)警衛(wèi)星、地基遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)、地基多功能雷達(dá)、?；揽辗磳?dǎo)雷達(dá)，為彈道導(dǎo)彈攔截提供助推段、中段和末段的多層次信息保障。

彈道導(dǎo)彈在初始段、中段和末段各飛行階段的目標(biāo)特性有所不同，反導(dǎo)預(yù)警使用不同探測機(jī)理和功能的裝備分別完成初始段、中段和末段預(yù)警任務(wù)。處于初始段的彈道導(dǎo)彈有著顯著的紅外特性，較容易被發(fā)現(xiàn)，同時在初始段實施攔截也是反導(dǎo)作戰(zhàn)的最理想方式，即將反導(dǎo)作戰(zhàn)造成的危害留給敵方；因此，初始段反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)除實現(xiàn)對彈道導(dǎo)彈的初始段發(fā)現(xiàn)外，還擔(dān)負(fù)著引導(dǎo)攔截火力實施初始段攔截的任務(wù)。

初始段反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)以高軌紅外預(yù)警衛(wèi)星為主要裝備，以天波超視距雷達(dá)、天基雷達(dá)和空基預(yù)警手段為輔助。彈道導(dǎo)彈在中段飛行時間長，且飛行空域高，攔截成功后不易造成次生災(zāi)害，是最有利于攔截的階段，也是反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)連續(xù)跟蹤、精確識別和攔截引導(dǎo)的關(guān)鍵階段。中斷反導(dǎo)預(yù)警的主要任務(wù)是連續(xù)監(jiān)視和跟蹤中段飛行的來襲彈道導(dǎo)彈目標(biāo)，識別真假彈頭和誘餌，獲取彈道導(dǎo)彈軌跡參數(shù)，為攔截火力提供目標(biāo)指示信息，對攔截殺傷效果進(jìn)行評估，為實施二次攔截提供決策依據(jù)。中斷反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)主要包括地(海)基中段反導(dǎo)預(yù)警裝備和天基中段反導(dǎo)預(yù)警裝備。

末段是彈道導(dǎo)彈飛行的最后階段，也是實施反導(dǎo)攔截的最后時機(jī)。這一階段，彈道導(dǎo)彈重返大氣層，速度快，留給攔截作戰(zhàn)的時間有限，要求預(yù)警情報與攔截火力一體化運用。因此，末段反導(dǎo)預(yù)警以地(海)基多功能相控陣?yán)走_(dá)為主，為指揮控制系統(tǒng)提供反導(dǎo)預(yù)警和決策評估信息；反導(dǎo)作戰(zhàn)依托攔截武器系統(tǒng)制導(dǎo)雷達(dá)提供的制導(dǎo)信息實施攔截。反導(dǎo)預(yù)警過程中各階段各作戰(zhàn)力量、指揮所、中心系統(tǒng)之間的協(xié)同關(guān)系如圖1所示。

2.1 信息協(xié)同過程中的時空同步與一致性問題

在戰(zhàn)場環(huán)境中，不同作戰(zhàn)單元、不同信息系統(tǒng)之間的信息協(xié)同交互要確保時空同步和一致性，簡單講就是使各個單位獲取情報的時間軸吻合起來，從而才能進(jìn)行準(zhǔn)確的信息融合預(yù)處理，形成完整可靠的戰(zhàn)場態(tài)勢，為指揮員的指揮決策活動提供有力保障。

但由于存在系統(tǒng)的異構(gòu)性、信息獲取機(jī)理不同、信息處理方法各異、信息流轉(zhuǎn)效率不高等原因，導(dǎo)致分布式信息協(xié)同交互難以確保時空同步和一致，嚴(yán)重時會導(dǎo)致信息內(nèi)容存在沖突或錯誤，導(dǎo)致無法對已有信息進(jìn)行有效的匯總，對后續(xù)的信息處理、指揮決策帶來了障礙，極大影響了指揮和作戰(zhàn)行動的準(zhǔn)確性和效果。

2.2 情報質(zhì)量需求

隨著反導(dǎo)預(yù)警情報的建設(shè)和發(fā)展，大量先進(jìn)電子偵察監(jiān)視技術(shù)和手段的運用，使情報獲取的能力大大加強(qiáng)，戰(zhàn)場感知能力持續(xù)提升。一個從聲頻、光頻到電頻，從水上、地面、空中到太空的全頻譜、全方位、全時空的反導(dǎo)預(yù)警情報偵察監(jiān)視體系將出現(xiàn)在戰(zhàn)場上。反導(dǎo)預(yù)警情報手段的建設(shè)必然會帶來情報種類和情報數(shù)量的劇增，如果不區(qū)分用戶需求，而是直接提供給用戶，“情報信息泛濫”將不可避免。

2.3 情報保障方式需求

由于信息化戰(zhàn)爭是以信息化條件為支撐的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)，是由諸軍兵種、多種力量、軍民一體進(jìn)行的作戰(zhàn)，戰(zhàn)場情報保障對戰(zhàn)爭的勝負(fù)乃至戰(zhàn)爭的成敗有著重要影響。因此，參戰(zhàn)的所有力量都需要情報支撐?；谛畔⒒瘧?zhàn)爭的特點，眾多的情報用戶面對浩如煙海的情報信息而無情報可用，其結(jié)果就是“用戶情報缺乏”。

反導(dǎo)預(yù)警情報用戶的情報需求與情報保障能力之間的矛盾將長期存在。反導(dǎo)預(yù)警情報保障不但要向最高作戰(zhàn)指揮機(jī)構(gòu)提供情報，而且各個預(yù)警作戰(zhàn)單位之間還要進(jìn)行情報的協(xié)同，以實現(xiàn)情報信息的高效應(yīng)用，從而提高反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)體系的整體作戰(zhàn)實力，縮短導(dǎo)彈目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、判斷、上報時間，提高導(dǎo)彈的攔截效率。

面對如此眾多的情報作戰(zhàn)單元，如果依然采用傳統(tǒng)的情報協(xié)同方式，必將導(dǎo)致眾多情報用戶的個性需求得不到滿足。因此，必須更新情報協(xié)同保障觀念，以情報服務(wù)的思想為眾多的情報用戶提供可靠的情報保障。也就是要針對不同需求的情報用戶，合理組織和調(diào)度各種情報資源，平衡不同用戶情報需求側(cè)重點，最大限度地解決情報用戶個性需求的情報缺乏難題[5]。

2.4 針對用戶多樣化的需求

用戶眾多、需求各異是由信息化條件下多種力量聯(lián)合作戰(zhàn)和戰(zhàn)場情報信息的重要作用決定的。通常彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)按攔截時機(jī)的不同可將彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)分為三大類：助推段攔截系統(tǒng)、中段攔截系統(tǒng)、末段攔截系統(tǒng)。

圖1 反導(dǎo)預(yù)警體系協(xié)同關(guān)系圖

各個攔截階段情報用戶對反導(dǎo)預(yù)警情報需求也各不相同，結(jié)合自身部隊作戰(zhàn)任務(wù)及部隊裝備探測性能，對彈道導(dǎo)彈不同時段的坐標(biāo)、航向、高度等信息有著不同要求。這就要求作戰(zhàn)管理指揮控制通信系統(tǒng)將各個預(yù)警偵察部隊之間、預(yù)警偵察部隊與導(dǎo)彈攔截部隊之間直接連接起來，確保情報的直接傳遞，從而提高作戰(zhàn)效能，實現(xiàn)對彈道導(dǎo)彈的預(yù)警、偵察、攔截。

信息化戰(zhàn)爭的特點預(yù)告了戰(zhàn)爭中情報用戶及其需求狀況，同時也讓我們看到了信息化條件下多種力量聯(lián)合作戰(zhàn)情報保障的艱巨性。面對“生產(chǎn)”帶來的“情報信息泛濫”和戰(zhàn)爭中情報用戶的“情報缺乏”，反導(dǎo)預(yù)警情報服務(wù)必須深入研究對多情報用戶的保障模式，在努力提高情報保障技術(shù)水準(zhǔn)的同時，還應(yīng)采取有效措施，力求以服務(wù)的思想對重要情報用戶實施按需分發(fā)、精確保障。

3 反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同交互方法

3.1 人機(jī)交互功能優(yōu)化

任何有效的人機(jī)交互功能的完成，常常是4個基本功能組合的結(jié)果。這4個基本功能是：信息接收(敏感)功能、信息存儲功能、信息處理和決策功能、執(zhí)行功能，如圖2所示。

圖2 人機(jī)交互功能流程圖

“宙斯盾”系統(tǒng)在不改動任何傳感器、武器、計算機(jī)硬件的情況下，單憑交互軟件設(shè)計優(yōu)化，縮短人的認(rèn)知和決策時間，系統(tǒng)的“人的回路”的一個攔截波次反應(yīng)時間縮短了4 s，相當(dāng)于來襲超音速反艦導(dǎo)彈的攔截半徑外延了3.4 km，或MK41垂直導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)多打出8枚導(dǎo)彈，綜合作戰(zhàn)能力提升10%以上?？茖W(xué)地分割人與計算機(jī)的功能與任務(wù)，發(fā)揮作戰(zhàn)人員的主觀能動性、縮短“人的回路”時間，為反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)人員提供直觀、有效的輔助決策信息，對提高反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)實力有著重要意義。

圍繞指揮控制信息系統(tǒng)界面的顯示布局、顯示格式及顯示要素等，研究如何確保人機(jī)界面呈現(xiàn)的圖形、頁面、字符等信息是指控人員在執(zhí)行任務(wù)中需要關(guān)注的，保證其易于感知和理解。在人機(jī)交互功能設(shè)計時，圍繞人這個中心，針對不同用戶的工作特點，區(qū)別設(shè)計，提高界面的友好性，提高用戶使用的舒適度，給用戶以良好的操作體驗，提高作戰(zhàn)效率，最終縮短指揮決策的整體時間。

(1) 指揮員的人機(jī)交互功能優(yōu)化。

在作戰(zhàn)過程中，指揮員和反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)互相配合才能達(dá)到最好的效果，指揮員通過靈活運用手中的武器裝備快速、準(zhǔn)確、不間斷地獲取作戰(zhàn)態(tài)勢信息，最后才能定下指揮決心。例如，指揮員身處后方指揮所，面對來自于反導(dǎo)預(yù)警部隊各個作戰(zhàn)單元、空中無人機(jī)和高空偵察衛(wèi)星等多個渠道的多源作戰(zhàn)態(tài)勢信息，必須進(jìn)行重組和篩選，經(jīng)過融合處理后，借助增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)以最佳的交互形式同步展現(xiàn)在各級指揮所內(nèi)，供各級指揮員分析決策，進(jìn)而實現(xiàn)信息協(xié)同，為各級指揮員指揮行動、做出決斷提供有力的輔助決策。

(2) 參謀人員的人機(jī)交互功能優(yōu)化。

反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)中對于情報參謀和協(xié)同參謀，根據(jù)其工作性質(zhì)側(cè)重不同，需要針對性地提供符合其任務(wù)操作習(xí)慣的人機(jī)交互界面。情報參謀任務(wù)是進(jìn)行反導(dǎo)預(yù)警信息的進(jìn)一步處理、統(tǒng)計，為系統(tǒng)的運行提供主動的人工干預(yù)，落實上級指揮員的決策指示，快速跟進(jìn)任務(wù)需要和戰(zhàn)場環(huán)境的變更，在其交互界面上，盡量通過將所需要的情報處理功能按鈕放置在醒目的位置或設(shè)置相應(yīng)的快捷鍵，減少人員的繁瑣操作就能使情報參謀員的意圖輸入到計算機(jī)中，將人的精力從無用的物理工作中解放出來，把注意力盡量投入到情報的監(jiān)控、處理、統(tǒng)計與匯報中去，通過讓人對計算機(jī)的輸入以及計算機(jī)對人的輸出變得簡化與智能化，最終實現(xiàn)提高任務(wù)完成效率的目的。

協(xié)同參謀的工作重點是貫徹上級領(lǐng)導(dǎo)決策指示，下發(fā)上級命令，及時將相關(guān)情況反饋給指揮員。針對協(xié)同參謀人員的人機(jī)界面優(yōu)化主要是強(qiáng)化交互界面指令的上傳與下發(fā)功能，簡化人的操作步驟，提高操作目的的準(zhǔn)確度，將操作按鈕放置于觸手可及的位置，使協(xié)同參謀員的人工干預(yù)變得更加精準(zhǔn)便捷，避免繁瑣的計算機(jī)操作，而又能很好地達(dá)成作戰(zhàn)目的，促進(jìn)命令上傳下達(dá)的整個流程推進(jìn)，從而一定程度上提高協(xié)同參謀席的整體協(xié)同能力。

(3) 操作人員的人機(jī)交互功能優(yōu)化。

反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)中地基遠(yuǎn)程相控陣?yán)走_(dá)、地基多功能相控陣?yán)走_(dá)、反導(dǎo)預(yù)警衛(wèi)星等裝備的操作人員，其作戰(zhàn)任務(wù)就是操作運用好反導(dǎo)預(yù)警裝備，使裝備在保持良好的各項參數(shù)指標(biāo)的條件下，為部隊持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)的情報。對于反導(dǎo)預(yù)警各型號雷達(dá)操縱員，其主要任務(wù)是對情報進(jìn)行獲取與上傳。優(yōu)化其操作界面，首先是要摒棄現(xiàn)有的制式化的操作界面。

目前存在很多廠商，其裝備不具有某種性能，但是操作界面中有不能發(fā)揮作用的按鈕選項，也就是所謂的假功能。要針對不同雷達(dá)裝備的性能特性，根據(jù)其作戰(zhàn)任務(wù)不同，合理地規(guī)劃操作界面，將有用、常用的功能按鈕擺在醒目位置，方便操作。衛(wèi)星等武器裝備操作人員通過操作相關(guān)計算機(jī)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程情報獲取與衛(wèi)星運行參數(shù)修正調(diào)整。其工作量比較繁重，對于操作人員的要求比較高。其人機(jī)交互界面更應(yīng)將人機(jī)功能合理分割，對于機(jī)器的分析、獲取、顯示及時醒目地反饋給操作人員，同時提高系統(tǒng)的人機(jī)友好性，方便操作員的情報查詢與命令輸入，將重要的選項按鈕置于桌面上，盡可能在簡化人的工作的同時密切人機(jī)聯(lián)系[6]。

3.2 反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)人機(jī)交互方法優(yōu)化

在反導(dǎo)預(yù)警信息交互過程中，為滿足信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)中各作戰(zhàn)單元信息協(xié)同交互更加準(zhǔn)確、直觀和高效的要求，瞄準(zhǔn)提升作戰(zhàn)用戶信息協(xié)同交互智能化水平，研究不同戰(zhàn)略方向、不同作戰(zhàn)任務(wù)條件下、不同作戰(zhàn)階段中的作戰(zhàn)用戶之間信息協(xié)同交互內(nèi)容、方式、時機(jī)、約束條件和智能化需求，根據(jù)不同作戰(zhàn)人員崗位在反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)中人機(jī)交互的特點，分析人與計算機(jī)的功能劃分，以提高信息協(xié)同交互能力。

3.2.1 語音交互技術(shù)

作戰(zhàn)信息協(xié)同交互系統(tǒng)中的語音交互技術(shù)，包含語音信號的預(yù)處理、處理后數(shù)據(jù)的端點檢測、對檢測出的語音段提取特征參數(shù)、利用提取出的特征序列與模板庫進(jìn)行匹配等。預(yù)處理是要對輸入信號做一些簡單的處理工作，方便后續(xù)操作。而端點檢測則是語音識別中十分重要的環(huán)節(jié)，它的目的是要找到包含真實有效語音段的語音信號，這一步驟如果檢測失敗，則后續(xù)操作也就失去了意義。

檢測出真實的語音段落后，就要從有效的語音信號中提取出隨時間變化的特征參數(shù)，這個過程一般有若干的參數(shù)可供選擇，并不唯一。最后，就要利用得到的特征序列與模板庫中的特征序列進(jìn)行逐一匹配，選定最佳的匹配結(jié)果為最終識別結(jié)果。當(dāng)然，也可以用特征序列與聲學(xué)模型進(jìn)行匹配，這也是很常見的匹配方法[7]。語音交互技術(shù)研究的技術(shù)途徑如下：

(1) 通過對原始語音信號進(jìn)行預(yù)加重、分幀與加窗來完成預(yù)處理。

(2) 通過語音端點檢測來檢測語音的活動范圍。通過提出一套高效精準(zhǔn)的端點檢測算法，避免系統(tǒng)浪費過多的時間與資源對噪音進(jìn)行處理，從而提高系統(tǒng)的效率，增加實時性；而且也避免了大部分的非語音成分對識別系統(tǒng)造成的干擾，這對提高語音識別的識別率亦有很大幫助。

(3) 通過提出一套有效的降噪處理算法，對原始含噪語音進(jìn)行降噪處理，進(jìn)而得到一個相對純凈的語音數(shù)據(jù)，為接下來提取到更加準(zhǔn)確的特征參數(shù)提供有力保證。

(4) 對包含真實語音部分的信號做進(jìn)一步的特征提取，提取出特征參數(shù)——梅爾頻率倒譜系數(shù)(MFCC)。

(5) 分析研究現(xiàn)有的技術(shù)手段，選取一套評價之前提取到的語音信號特征參數(shù)與語音模板特征參數(shù)相似性的最佳方法。為消除不同指揮人員的語音差異對語音識別造成的不利影響，用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法提升語音識別系統(tǒng)對于不同人員口音的自適應(yīng)性。同時，針對作戰(zhàn)領(lǐng)域的特點，豐富與作戰(zhàn)相關(guān)的語音樣本，提升語音識別系統(tǒng)的識別準(zhǔn)確率。

特別指出的是：雖然語音交互技術(shù)適用性廣泛，但它不適合用在環(huán)境噪聲較大的工作崗位上，同時也不適用于對彈道導(dǎo)彈參數(shù)等重要的精確數(shù)據(jù)錄取上。由于操作人員發(fā)音不標(biāo)準(zhǔn)、降噪能力有限等因素，錄入信息會出錯，在重復(fù)識別錄取中浪費時間。

3.2.2 手勢交互技術(shù)

手勢交互技術(shù)是指人通過雙手與系統(tǒng)進(jìn)行交互的技術(shù)，包括手勢圖像分割、手指指尖檢測追蹤、交互方式等。研究工作包括分析國內(nèi)外近期有關(guān)手勢識別以及實現(xiàn)方案的相關(guān)工作，著重研究手勢分割、手指檢測和手勢跟蹤定位等關(guān)鍵技術(shù)，對涉及到的算法進(jìn)行實驗、優(yōu)化，提高交互的精確度和效率，并降低其對于硬件設(shè)備的要求，嘗試突破對同時參與交互人數(shù)(手勢數(shù)量)的局限，形成能夠適用于作戰(zhàn)信息協(xié)同交互系統(tǒng)中多人(手勢)交互的技術(shù)體系。手勢交互技術(shù)研究的技術(shù)途徑如下：

(1) 針對手勢分割時類膚色區(qū)域難識別的問題，依靠圖像處理的相關(guān)技術(shù)，研究探索出從背景中準(zhǔn)確分割出膚色區(qū)域的有效方法，得到單一的手勢區(qū)域。

(2) 針對作戰(zhàn)信息協(xié)同交互系統(tǒng)中環(huán)境復(fù)雜所帶來的挑戰(zhàn)，探索出一套有效的指尖檢測方法，并對手指區(qū)域進(jìn)行曲線擬合，進(jìn)而實現(xiàn)對指尖的精確定位。

(3) 基于圖像處理技術(shù)，結(jié)合指尖的運動軌跡，研究提出一種高魯棒性的跟蹤匹配算法，對檢測到的指尖進(jìn)行實時跟蹤。

(4) 對跟蹤到的手指的運動軌跡進(jìn)行手勢語義的定義，從而為手勢與系統(tǒng)的實時交互搭建橋梁。

(5) 在實現(xiàn)單手手勢精確交互的基礎(chǔ)上，嘗試同時支持多人手勢跟蹤、識別、處理、參與交互的技術(shù)方法。

3.2.3 眼控交互技術(shù)

在眼控交互中，需要借助許多客觀的眼動指標(biāo)，如眼注視的位置與次數(shù)、注視的時間長度、掃視距離來獲取用戶的認(rèn)知和注意力的變化情況。也就是說，如果想要有效地使用視線，就必須先掌握眼動的生理及心理特征，深入了解常用的眼控交互方式，進(jìn)而提出一種更加自然有效的眼控交互方式。與此同時，良好的眼動跟蹤交互技術(shù)離不開精確的眼動分類算法，眼動分類算法的主要功能是根據(jù)一系列的眼動特征實現(xiàn)眼動類型的正確分類。因此，眼控交互技術(shù)研究的技術(shù)途徑如下：

(1) 針對常用的眼動交互方式：注視、眨眼、注視姿勢，分析各種方式的優(yōu)劣，以及其在增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)中交互應(yīng)用的可行性。

(2) 從增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)的實際需求出發(fā)，并結(jié)合以“用戶為中心”的設(shè)計理念，通過大量實驗論證，設(shè)計出既滿足用戶體驗又具有良好實用性的眼動交互方式。

(3) 根據(jù)眼動儀獲取的眼動數(shù)據(jù)，在分析和預(yù)處理的基礎(chǔ)上，提出一套行之有效的眼動分類算法。

(4) 為不同的眼動類別定義所對應(yīng)的交互操作事件，進(jìn)而通過系統(tǒng)對于眼動類型的識別來觸發(fā)相應(yīng)的交互操作。在多通道交互系統(tǒng)中，同時允許多種交互方式并存，在給用戶與系統(tǒng)的交互帶來了巨大便利的同時，也會帶來交互行為的不一致，甚至產(chǎn)生沖突。

對于同一個交互任務(wù)，當(dāng)用戶使用不同的交互方式，同時與系統(tǒng)進(jìn)行交互，各種交互方式可以有效彌補彼此的不足，從而提升交互的有效性，確保交互的時效性。當(dāng)不同的交互方式所指向的交互任務(wù)不一致時，需要根據(jù)交互場景、交互任務(wù)的不同，確定不同交互方式的優(yōu)先級。不同作戰(zhàn)任務(wù)、崗位特點對交互方式的需求不同，因此，需要制定自適應(yīng)的交互策略，能夠根據(jù)當(dāng)前的任務(wù)、場景狀態(tài)，自動選取合適的交互方式。各反導(dǎo)預(yù)警崗位對多通道交互系統(tǒng)的需求如表1所示。

表1 多通道交互系統(tǒng)的通道

4 結(jié)束語

反導(dǎo)預(yù)警在反導(dǎo)作戰(zhàn)中具有重要地位，是反導(dǎo)武器的眼睛,對反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同交互需求進(jìn)行研究，實現(xiàn)了反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息的高效暢通，進(jìn)而實現(xiàn)反導(dǎo)預(yù)警現(xiàn)代化、智能化，對進(jìn)一步提高我軍反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)信息協(xié)同交互水平、提升我軍反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)實力有著重大的現(xiàn)實意義。