張濤 王玉玨

（中國人民解放軍91977 部隊 北京市 100036）

海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)主要面向海上聯(lián)合作戰(zhàn)，為海戰(zhàn)場各級作戰(zhàn)指揮機構(gòu)、作戰(zhàn)部隊等提供電磁頻譜管理手段，用于統(tǒng)籌頻譜資源、維護用頻秩序、保障作戰(zhàn)行動、支撐頻管業(yè)務(wù)，為加強復(fù)雜電磁環(huán)境下海戰(zhàn)場有序用頻、裝備效能發(fā)揮提供支撐，確保海戰(zhàn)場電磁頻譜優(yōu)勢。

1 外軍頻譜裝備建設(shè)及啟示分析

美海軍電磁頻譜管理裝備整個發(fā)展歷程大體經(jīng)歷了獨立發(fā)展、綜合集成和網(wǎng)絡(luò)中心化三個階段。2006年以前，美海軍根據(jù)自身需求研發(fā)了AESOP、SPEED 等電磁頻譜管理工具，從2007年開始，美軍對獨立發(fā)展階段研制的電磁頻譜管理裝備工具進行了集成化、網(wǎng)絡(luò)化和服務(wù)化改造。2013年開始，美軍開始以全球電磁頻譜信息系統(tǒng)（GEMSIS）為核心，構(gòu)建初步的頻譜數(shù)據(jù)共享環(huán)境，實現(xiàn)聯(lián)合電磁頻譜態(tài)勢感知、頻譜網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)、基于服務(wù)的頻譜計劃和沖突消解。

同時，美海軍于2013 財年啟動實時頻譜作戰(zhàn)（RTSO：Realtime Spectrum Operations）概念研究，次年啟動RTSO 系統(tǒng)開發(fā)。RTSO 將提供頻譜形勢的實時動態(tài)指揮和控制。海軍信息戰(zhàn)路線圖的電磁頻譜（EMS）使用概述了從靜態(tài)的、基于任務(wù)的頻譜管理系統(tǒng)到完全自動化的實時系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型。RTSO 于2018年1月開始部署美國海軍，目前用戶已經(jīng)涵蓋美國海軍水面艦船、海岸警衛(wèi)隊、艦隊司令部、海上運輸司令部、海軍頻譜辦公室、院校和研發(fā)實驗室等用戶。

俄羅斯、英國、法國等軍事強國根據(jù)自身作戰(zhàn)需要，先后研制了多種戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)，比如俄羅斯的無線電控制系統(tǒng)和頻管自動化系統(tǒng)、法國的戰(zhàn)區(qū)頻譜管控與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)（HTZ Warefare nG）、英國的先導(dǎo)戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)（PBSMS）、瑞典的無線電頻譜規(guī)劃管理系統(tǒng)（WRAP）、以色列的頻譜規(guī)劃控制管理系統(tǒng)（ACMS）、德國的頻率規(guī)劃管理控制系統(tǒng)（FARCOS）、加拿大的頻率規(guī)劃系統(tǒng)（FPT）等，這些系統(tǒng)在實戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用，而且其戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)正朝著標準化、專業(yè)化、全頻段、多業(yè)務(wù)、適合于聯(lián)合作戰(zhàn)的方向發(fā)展。

外軍電磁頻譜管理的發(fā)展趨勢和對我海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)建設(shè)的啟示有以下幾個方面：

（1）加快推進電磁頻譜管理與電子戰(zhàn)、通信、雷達等涉頻業(yè)務(wù)的融合，提升電磁頻譜空間作戰(zhàn)能力；

（2）不斷完善聯(lián)合頻譜數(shù)據(jù)庫，打造適應(yīng)未來聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)的數(shù)據(jù)支撐環(huán)境；

（3）變革傳統(tǒng)電磁頻譜管理模式，持續(xù)推進并采用頻譜共享、動態(tài)頻譜接入等更加高效、靈活、自適應(yīng)的頻譜使用技術(shù)。

基于以上簡要分析和相關(guān)研究，完成海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究設(shè)計。

2 海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

2.1 體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是一個綜合模型，主要由結(jié)構(gòu)要素和各種視圖組成，綜合各種觀點，用來完整描述整個系統(tǒng)。體系結(jié)構(gòu)框架作為一種用于信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)開發(fā)、描述和集成的統(tǒng)一方法，利用統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)框架設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，能有效降低系統(tǒng)復(fù)雜度，提高相關(guān)人員對系統(tǒng)的理解一致性，提高目標系統(tǒng)的可擴展性、可移植性、可復(fù)用性等。

2.2 海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)

海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)是海戰(zhàn)場的電磁頻譜綜合指揮與控制系統(tǒng)，一般應(yīng)具備海戰(zhàn)場電磁頻譜感知、用頻決策支持、電磁頻譜管控和電磁頻譜服務(wù)能力。海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)主要面向海上聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)，為海上作戰(zhàn)涉及的各級指揮所，提供海上電磁頻譜態(tài)勢、輔助海上電磁頻譜作戰(zhàn)行動籌劃、海上頻率與火力一體化運用等能力支持。

2.3 海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

按照海戰(zhàn)場電磁頻譜管理活動的特點，海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)在作戰(zhàn)節(jié)點方面，主要包括區(qū)域聯(lián)合指揮所電磁頻譜管理系統(tǒng)、海上編隊電磁頻譜管理系統(tǒng)、作戰(zhàn)平臺電磁頻譜管理系統(tǒng)和用頻系統(tǒng)/裝備。在功能方面，主要由海戰(zhàn)場電磁頻譜感知分系統(tǒng)、海戰(zhàn)場用頻決策支持分系統(tǒng)、海戰(zhàn)場作戰(zhàn)頻譜管控分系統(tǒng)、海戰(zhàn)場電磁頻譜服務(wù)分系統(tǒng)組成。海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)就是從不同視角描述各系統(tǒng)、分系統(tǒng)間的連接關(guān)系、信息關(guān)系、指揮關(guān)系、接口關(guān)系、功能與系統(tǒng)間的關(guān)系等內(nèi)容，為系統(tǒng)實現(xiàn)提供參考。

2.4 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

常用的體系結(jié)構(gòu)框架包括TOGAF 架構(gòu)、Zachman 架構(gòu)和DoDAF 架構(gòu)。其中TOGAF 架構(gòu)由國際標準權(quán)威組織The Open Group 制定，是一個迭代的過程模型，TOGAF 的關(guān)鍵是架構(gòu)開發(fā)方法ADM，多用于企業(yè)架構(gòu)設(shè)計。Zamchman 架構(gòu)是一種邏輯架構(gòu)，為信息技術(shù)企業(yè)提供一種可以理解些信息表達，采用了一種六行包含了36 個子單元的格式，六行包括了范圍、商業(yè)模式、系統(tǒng)模式、技術(shù)模式、組件模式和工作系統(tǒng)，六列分別為誰，什么，什么時間，什么地點和如何做，同樣主要用于企業(yè)架構(gòu)設(shè)計。美軍一直在開展信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究工作，并取得了多項成果，其中DoDAF（國防部體系結(jié)構(gòu)框架，department of defense architecture framework）分析方法較為成熟，多用于軍事信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計研究采用美國國防部體系架構(gòu)框架（DoDAF）方法。

DoDAF2.0 包含了8 個視圖（全景、數(shù)據(jù)和信息、標準、能力、作戰(zhàn)、服務(wù)、系統(tǒng)和技術(shù)標準）52 個模型，提供解決技術(shù)、流程和人員融為一體、深層次和結(jié)構(gòu)化問題的建模方法集，用戶可根據(jù)設(shè)計過程的實際要求，選取全部或部分視圖和模型進行系統(tǒng)設(shè)計。

3 海戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 全視圖

海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)立足電磁頻譜管理技術(shù)和裝備，充分考慮繼承性，以滿足海上聯(lián)合作戰(zhàn)對電磁頻譜管控的能力需求為目標，實現(xiàn)電磁頻譜感知、用頻決策支持、電磁頻譜管控和電磁頻譜服務(wù)等功能，為海戰(zhàn)場各級指揮機構(gòu)、武器平臺、用頻裝備/系統(tǒng)提供電磁頻譜管理手段。

3.2 作戰(zhàn)視圖

作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是描述系統(tǒng)支持的作戰(zhàn)概念，包括完成作戰(zhàn)任務(wù)的活動、作戰(zhàn)要素、人員/組織之間的相關(guān)信息交換，定義交互信息的類型、支持的作戰(zhàn)活動以及信息種類，揭示作戰(zhàn)能力和互操作性方面的需求。

3.2.1 高級作戰(zhàn)概念

海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)的高級作戰(zhàn)概念如圖1所示。從作戰(zhàn)使命、體系能力、功能組成分解，并依托海上艦艇編隊、武器作戰(zhàn)平臺、用頻裝備/系統(tǒng)實現(xiàn)，圍繞形成頻譜感知系統(tǒng)、用頻決策支持系統(tǒng)、電磁頻譜管控系統(tǒng)和電磁頻譜服務(wù)系統(tǒng)四個核心能力，設(shè)計海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

圖1：海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)高級作戰(zhàn)概念

3.2.2 作戰(zhàn)節(jié)點的連接關(guān)系

海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)涉及的作戰(zhàn)節(jié)點主要包括區(qū)域聯(lián)合指揮所、海上編隊指揮所、武器平臺指揮所和用頻裝備/系統(tǒng)。各作戰(zhàn)節(jié)點連接關(guān)系和信息關(guān)系表述如下：

區(qū)域聯(lián)合指揮所的主要作戰(zhàn)任務(wù)實施海戰(zhàn)場聯(lián)合作戰(zhàn)進程中的電磁頻譜管理，對外關(guān)系主要包括接收上級下發(fā)的頻譜戰(zhàn)略規(guī)劃、用頻規(guī)則/策略等信息，向編隊指揮所分發(fā)用頻計劃、頻譜態(tài)勢等信息，接收編隊指揮所上報的用頻需求/方案、頻譜態(tài)勢等信息。

海上編隊指揮所的主要作戰(zhàn)任務(wù)是實施海戰(zhàn)場聯(lián)合作戰(zhàn)中編隊內(nèi)部的電磁頻譜管理，其對外關(guān)系主要包括接收區(qū)域聯(lián)合指揮所下發(fā)的用頻規(guī)則/策略、用頻計劃和頻譜態(tài)勢等信息，根據(jù)編隊編成情況，向武器平臺指揮所（水面艦艇、潛艇和飛機等）等下發(fā)用頻方案、用頻干擾協(xié)調(diào)等信息，接收武器平臺指揮所上報的用頻需求、處理頻譜干擾申訴等信息，向區(qū)域聯(lián)合指揮所上報用頻需求、用頻方案、用頻狀態(tài)和頻譜態(tài)勢等信息，為編隊內(nèi)部成員提供頻譜數(shù)據(jù)、信息、服務(wù)支撐。

武器平臺指揮所的主要作戰(zhàn)任務(wù)是在本平臺范圍內(nèi)開展電磁頻譜管理，其對外關(guān)系主要包括接收編隊指揮所下發(fā)的用頻規(guī)則/策略、用頻方案和頻譜態(tài)勢等信息，向本武器平臺用頻系統(tǒng)下發(fā)用頻方案，向海上編隊指揮所上報本平臺用頻系統(tǒng)的用頻狀態(tài)，為平臺內(nèi)部各部門提供頻譜數(shù)據(jù)、信息、服務(wù)支撐。

用頻系統(tǒng)/裝備的主要作戰(zhàn)活動是海戰(zhàn)場電磁頻譜感知和本系統(tǒng)用頻管控，接收武器平臺指揮所下發(fā)的用頻方案、電磁頻譜感知任務(wù)等信息，上報用頻需求、用頻狀態(tài)、干擾申訴等信息。

3.2.3 作戰(zhàn)節(jié)點信息流矩陣

作戰(zhàn)節(jié)點信息流矩陣如表1所示。

表1：作戰(zhàn)節(jié)點信息流矩陣

3.3 系統(tǒng)視圖

依據(jù)作戰(zhàn)視圖，按照系統(tǒng)節(jié)點的部署情況，海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)涵蓋區(qū)域聯(lián)合指揮所電磁頻譜管理系統(tǒng)、海上編隊電磁頻譜管理系統(tǒng)、作戰(zhàn)平臺電磁頻譜管理系統(tǒng)和用頻系統(tǒng)/裝備。

各系統(tǒng)間相互接口關(guān)系主要包括指揮指令接口和反饋信息接口。此外，各級頻譜管控系統(tǒng)包括的海戰(zhàn)場電磁頻譜感知分系統(tǒng)、海戰(zhàn)場用頻決策支持分系統(tǒng)、海戰(zhàn)場電磁頻譜管控分系統(tǒng)和海戰(zhàn)場電磁頻譜服務(wù)分系統(tǒng)，各分系統(tǒng)間的接口主要包括控制指令接口和反饋信息接口。

系統(tǒng)信息流主要依據(jù)信息流矩陣視圖，按照信源、信宿、信息描述和信息格式標準等要素細化分析設(shè)計。

系統(tǒng)關(guān)聯(lián)矩陣設(shè)計主要按照岸基指揮所、海上編隊指揮所、作戰(zhàn)平臺、感知系統(tǒng)/裝備和其他用頻系統(tǒng)五個層級，分析相互間系統(tǒng)關(guān)聯(lián)矩陣，一般需分析出強相關(guān)、弱相關(guān)和不相關(guān)。

海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)的主要功能可分為海戰(zhàn)場電磁頻譜感知、作戰(zhàn)用頻決策支持、作戰(zhàn)頻譜管控、電磁頻譜服務(wù)等四類功能，具體功能視情可進一步分解細化。

在系統(tǒng)視圖中，要具體分析電磁頻譜管理各系統(tǒng)和相關(guān)作戰(zhàn)活動的關(guān)聯(lián)矩陣，繪制矩陣圖，一般需分析出強相關(guān)、弱相關(guān)和不相關(guān)。

3.4 標準視圖

海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)的標準技術(shù)體系主要包括總體技術(shù)標準、資源層標準、服務(wù)層標準和應(yīng)用層標準。

總體技術(shù)標準：總體技術(shù)是指運用系統(tǒng)工程理論，以系統(tǒng)綜合集成為目標，開展需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)集成、集成聯(lián)試及測試評估等活動的有關(guān)方法、標準和實踐經(jīng)驗的統(tǒng)稱?？傮w技術(shù)標準主要包括需求分析、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、仿真建模、系統(tǒng)集成聯(lián)試和系統(tǒng)評估標準。該部分主要采用現(xiàn)有標準。

資源層標準：資源層是指為海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)提供通信網(wǎng)絡(luò)、計算存儲、時空基準、安全保密等基礎(chǔ)支撐資源以及頻譜信息資源。其中，頻譜信息資源標準包括頻譜感知資源、頻譜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和頻管模型。

服務(wù)層標準：服務(wù)層是實現(xiàn)對資源的抽象封裝，分類聚合，為應(yīng)用層提供各類信息和功能服務(wù)支撐。其標準體系包括頻譜數(shù)據(jù)服務(wù)、頻譜基礎(chǔ)計算服務(wù)、頻譜信息交換服務(wù)和功能服務(wù)。

應(yīng)用層標準：應(yīng)用層面向不同任務(wù)，通過集成資源層的各類資源和服務(wù)層的服務(wù)能力，為海戰(zhàn)場電磁頻譜管理活動提供支撐，其標準體系包括海上電磁環(huán)境感知業(yè)務(wù)標準、海戰(zhàn)場頻譜指揮業(yè)務(wù)標準、海戰(zhàn)場用頻協(xié)調(diào)管控標準、海戰(zhàn)場電磁頻譜服務(wù)標準等。

4 結(jié)束語

本文基于DoDAF 進行了海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)的體系框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步闡述了構(gòu)建全視角、作戰(zhàn)視角、系統(tǒng)視角、標準視角模型要點，易于理解，對海戰(zhàn)場電磁頻譜管理系統(tǒng)的頂層設(shè)計具有一定參考作用。