美军DCGS系统及其体系结构分析

1美军DCGS系统及其体系结构分析赵琪，冯贵玉，张可黛，陈晓飞，肖鹏（北京图形研究所，北京，100029）摘要：如何消除情报、监视和侦察（ISR）系统的技术壁垒、实现多源情报信息的实时融合共享对取得未来一体化联合作战的胜利至关重要。DCGS是美军全球信息栅格GIG建设中的成功典范，它大大消除了各专有情报处理系统的烟囱林立，推动了美军情报体系的横向集成和融合，实现了网络中心化的情报数据的无缝链接，使得传感器到射手、到打击效果评估的一体化成为现实。本文对美军分布式通用地面站系统（DCGS）及其体系结构进行了初步分析研究，对推动我国信息融合技术研究具有重要的参考意义。关键词：信息融合；分布式通用地面站系统（DCGS）；网络中心战；体系结构中图分类号：TP392文献标识码：AResearchonDistributedCommonGroundStationSystemwithItsArchitectureAnalysisZHAOQi,FENGGui-yu,ZHANGKe-dai,CHENXiao-feiandXIAOPeng(BeijingGraphicsInstitute,100029,Beijing,China)ABSTRACT：HowtobridgetechnicalinteroperabilitygapscurrentlyexistinginIntelligence,SurveillanceandReconnaissance(ISR)systems,and2gainrealtimesharingofthemultisourceintelligenceinformationplaysanimportantroleinthefuturejointoperations.DistributedCommonGroundStation（DCGS）isanexampleofsuccessinGlobalInformationGridconstructionofUSmilitaryforces,anditeliminatesgreatlythechimneyseparationsoftheproprietaryinformationprocessingsystem,andpromotesthehorizontalintegrationandfusionoftheintelligenceenterprisesofUSmilitaryforces,andrealizestheseamlesslinksofthenetcentricintelligencedata,andthusintegratestheprocessfromsensortoshooterandattackeffectassessment.Inthispaper,apreliminaryresearchonDistributedCommonGroundStationsystemwithitsarchitectureanalysisiscarriedout,whichmaybehelpfultopromotetheinformationfusiontechnologiesstudiesinourcountry.KEYWORDS：informationfusion;DistributedCommonGroundStation（DCGS）;netcentricoperations;architecture1引言1996年，美国国防部启动建设一个全球性、军方和国家安全机构能够共同访问情报、监视和侦察数据的类似因特网的互连网络，这就是分布式通用地面站系统(DistributedCommonGroundStation，DCGS)。该项目由美国空军率先研制，总集成商是雷声公司，微软、谷歌、惠普、甲骨文、BEA等公司参与研制。该系统是第一个以网络为中心的后方支援系统，它的建设起源于美军“沙漠风暴”作战行动所得的教训，在“沙漠风暴”行动中，情报系统、3国家部门之间林立的ISR烟囱严重降低了指挥控制系统的性能和作战效果。DCGS项目把美国的分布式情报、监视和侦察（ISR）系统现代化，搭建了一个实时情报共享的全球范围、网络为中心的情报体系。DCGS是美国陆军、海军、空军和海军陆战队通用的多源ISR信息综合应用系统，可近实时接收、处理及分发ISR信息。该系统能进行多源ISR信息的分布式处理，构建了一个与因特网类似的情报共享网络。美三军利用这样一种各军种通用的地面站,可同时接收、处理和分发从侦察卫星、侦察飞机、无人侦察机以及地面（海面）等侦察监视平台传送来的各种情报信息。DCGS是美军GIG全球信息栅格建设中的成功典范，它大大消除了各专有情报处理系统的烟囱林立，推动了美军情报体系的横向集成和融合，实现了网络中心化的情报数据的无缝链接，使得传感器到射手、到打击效果评估的一体化成为现实。在第二次伊拉克战争中，DCGS发挥了巨大作用。如2003年4月9日，“全球鹰”采集到一幅伊拉克SAM导弹图像并把它近实时地传给DCGS--CONUS系统，两分钟后，一位情报分析专家完成了目标定位，不到十分钟，完成情报标注的SAM导弹图像提交给火力打击部署中心，在45分钟后该目标被B-2轰炸机投射的铅弹摧毁，从侦察传感器到完成打击任务花了57分钟；同一天，一架搜索导弹移动发射装置的“捕食者”飞机发现了两辆坦克，DCGS把坦克的信息传输给作战中心，作战中心把目标数据发送给附近游弋的战斗机，这个从侦察传感器到完成打击4任务仅仅花了17分钟。因此，空军DCGS项目负责人AlanTucker特别指出“如果信息技术是新千年最重要的武器的话，DCGS就是今天的曼哈顿工程”。自2007年起，美军每年召开一届世界范围的DCGS交流和展览会议。2008年的主题是“获得ISR体系的互操作能力（AchievingEnterpriseInteroperability）”，DCGS2009会议于2009年10月27日至29日在美国弗吉尼亚港召开，主题是“以领导为中心、服务于决策（LeaderCentric–DecisionFocused）”。2DCGS系统的组成DCGS系统从功能上主要由通用地面站（DGS）和情报融合信息系统两部分构成。一个通用地面站能够实时接收陆海空天多种侦察传感器的图像情报(IMINT)、信号情报(SIGINT)、测量与信号情报(MASINT)等各类情报信息；情报融合信息系统可实现对各类ISR传感器的任务规划（Task）、情报信息发布（Post）、多源情报融合处理（Process）和情报应用分发（Use）。目前DCGS采用保密电话/传真和电子邮件的通信方式来传递消息或请求，这种方式需要接收方及时地接收和阅读信息，然后采取行动完成任务。DCGS系统有固定式、移动式和嵌入式三种配置。固定式主要用于开展日常情报 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 制订、情报收集和处理，以保持在所有作战阶段的信息优先权，一般部署在后方的安全地带，如美国本土或海外战区的区域性作战中心。移5图1DCGS系统的组成动式可运载至前线部署，或部署于航母战斗群。嵌入式主要安装在陆海空作战平台上。根据军种和作战性质的不同，美军DCGS系统主要分为陆军DCGS-A系统、海军DCGS-N系统、空军DCGS-AF系统、海军陆战队DCGS-MC系统、特种作战部队DCGS-SOC系统以及其它部门乃至盟军的DCGS系统。不同性质的DCGS系统通过DCGS集成骨干(DIB)构成一个互通互连、信息共享的DCGS体系（DCGSEnterprise），如图1所示。2.1陆军DCGS-A系统DCGS的陆军系统--DCGS-A是未来陆军情报框架的核心和国家级的情报作战梯队的能动器，是提供网络化ISR能力的超级系统。它是6一种具有模块化特征、规模可变、可进行互操作的分布式情报处理和利用系统，其目的是对来自所有来源的数据进行合成和综合，包括国家级、陆军和其它军种。另外，DCGS-A还可接收和利用来自联合的、机构间的和多国范围的信息。这将使得陆军能够利用海量数据中不同密级的有效信息，为士兵提供通用作战态势图(COP)和连续的情报判断。通用作战态势图可提供态势感知，而连续的情报判断有助于判断性分析，它能使得士兵和司令官从态势感知的水平提高到态势理解的水平。DCGS-A的核心功能是对陆军及联合的ISR传感器分配任务，并对其获取的信息进行处理、发布和利用。DCGS-A将具有收集图像情报(IMINT)、信号情报(SIGINT)、测量与信号情报(MASINT)、人力情报(HUMINT)以及对其进行融合的能力。将来全球信息栅格（GIG）建成后，DCGS-A系统将为全部的战场空间提供情报产品。现有的DCGS-A系统包括以下部分：通用地面站(CGS)、综合处理设施、“护栏”飞机/“护栏”飞机信息节点(GRIF)、轻型全源分析系统(ASAS-L)、反情报及人力情报管理系统(CHIMS)、主站操控中心(HomeStationOperationCenter，HSOC)和战术开发系统(TES)。DCGS-A还将集成以下陆军ISR系统：“飞地分析和控制组”(ACT-E)、“Blockll分析与控制单元”(ACE)、“预言者”侦察系统控制系统、综合气象和“环境地形系统-轻型系统”(1METS-L)、“数字地形支援系统-轻型系统”(DTSS-L)、地面控制系统(GCS)和增强型Trackwolf系统。7DCGS-A系统有固定式、移动式和嵌入式三种配置。固定配置主要用于开展日常情报计划制订、情报收集和处理，以保持在所有作战阶段的信息优先权，一般部署在后方的安全地带，如美国本土或海外战区的区域性作战中心。固定配置还可为陆军的交战单元提供“战术守望”(Overwatch)能力，以在固定站点为作战交战单元提供增强的态势感知、信息融合及分析、瞄准和相关支持。移动DCGS可由车辆运载至前线部署。嵌入式DCGS将把其软件系统安装在“未来战斗系统”的车辆、空中通用传感器等平台中。2.2空军DCGS-AF系统DCGS的空军系统--DCGS-AF已经升级到了Block10.2型。美国空军于2005年初开始测试这种具备全球信息栅格能力的新型多源情报系统，并计划在全球范围内部署29个地面站。该系统将把美军的多种情报系统集成到通用工作站系统中，从而成为一种全球网络化的ISR系统。美国防部的目标是使老式、采用特殊 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的情报收集系统兼容新式、采用通用标准的系统，并尽可能地减小对进行中的ISR行动的影响。DCGS-AFBlock10.2系统采用了全新的TPPU模型替代传统的处理方式。相关数据在具备可用性之后，就立即发布在共享网络上，允许用户提取数据并将其纳入他们自己的处理进程中。这一点在时敏目标定位之类的军事应用上显得尤为重要。该系统采用了Java连接器体系结构来实现对DIB系统的访问，而不需要在每个节点上运行独立的应用软件来访问各个数据库。此外，DCGS还将成为空中作8战中心对无人机体系结构的接口。DCGS-AFBlock10.2型系统支持从世界上任意位置，通过基于Internet的工具，对U-2侦察机、“全球鹰”无人侦察机和其他ISR平台进行实时规划。DCGS系统通过美军的通用数据链(CDL)和IBS综合广播业务系统接收美空军侦察平台送来的图像情报、测量与特征情报、信号情报等多种情报数据，通过GIG向美军各战场用户进行更大范围的信息分发。DCGS-AF系统包括以下部分：可部署地面侦听设备(DGIF)、可部署防护系统(DSS)、可部署的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 化打包系统(DTS)、地面控制处理器(GCP)、分布式交互仿真系统(DTS)和通用数据链系统(CDL)；主要的运行站点有：DGS-1--比尔(Beale)空军基地、DGS-2--兰利(Langley)空军基地、DGS-3--位于韩国乌山美空军基地的韩国战斗行动情报中心(KCIOC)和DGS-4--拉姆斯坦因(Ramstein)空军基地以及17个远程站点。2.3海军DCGS-N系统DCGS的海军系统--DCGS-N集成众多情报系统，从而形成一种通用的ISR系统，对多来源的ISR数据、瞄准数据等进行处理、存储、相关、利用和分发。美海军计划部署39套DCGS-N系统。作为美国防部分布式通用地面系统计划的组成部分，DCGS-N正在升级。升级后的DCGS-N系统将为ISR数据的共享和分发创造一个公共框架和体系结构。该系统将在海军“力量网”(Forcenet)体系结构下运行，可使处理和利用来自各信息源信息的方式标准化，从而满足战术级和国家级的作战需求。DCGS-N系统将用于支持各种9类型的任务，如信号与通信情报、战场情报准备、特种作战以及精确制导、打击等。DCGS-N系统的终端、处理设备以及服务器将被集成到海军舰只的指控设备，使用户能访问ISR信息数据库。DCGS-N系统输入的数据包括原始数据和经充分分析的数据。DCGS-N系统包括以下子系统：战斗群横向扩展系统(BGPHES)、战斗方向发现系统(CDFS)、全球指挥控制系统-海上/综合情报系统(GCCS-M/13)、海军联合服务图像处理系统(JSIPS-N)、舰船信号开发装备(SSEE)、UAV战术控制系统(UAVTCS)、JSIPS集中器体系结构(JCA)和海军战术开发系统(TES-N)。DCGS-N系统旨在服务海军的所有层次。第一层次设备为岸基或旗舰系统，用作战区信息回传节点。第二层次系统是航母战斗群和远征特遣部队，其主要节点安装在航母和大甲板两栖舰只上，该层次安装的系统最多，有24套。最后是第三层次系统，主要用于单一舰只，未来如DD(X)驱逐舰和新型核动力潜艇将使用第三梯次DCGS-N系统。目前只有DD(X)在设计上允许安装DCGS-N系统，其它舰船由于只接收数据，将不安装图像处理器，但是所有舰只都能通过DIB与其他层次的系统连接。3.美军DCGS体系结构特点通过对DCGSBlock10.2进行分析，可以看出美军情报信息融合体系具有以下特点：3.1以SOA架构为基础，实现对现有系统集成和整个情报体系的横向融合DCGS系统的建设不是另起炉10灶，而是在美国国防部体系框架（DoDAF）理念的指导下进行体系架构设计，采用了开放的基于SOA的体系架构，将DCGS分为核心服务层、数据服务层、应用服务层和 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示层，如图2所示。在此结构下，多源情报融合的各项业务、功能将以服务的形式集成、共享与使用，具有即插即用、按需共享、柔性重组等特征。通过采用SOA架构，DCGS打破了现有各专用系统的烟囱壁垒，并将其不断改造、集成到DCGS系统中；采用搜索服务、消息服务、协作服务、安全服务等核心服务，加上共享的共用接口和数据标准，各军种、各情报单元的情报系统能够实现互联、互通、互操作，实现了整个情报体系的横向融合。3.2以DIB数据集成为核心，实现情报体系的多源信息共享和按需服务DIB（DCGSIntegrationBackbone）是DCGS体系的基础设施，其核心是一组符合SOA架构的通用服务和标准，以实现不同DCGS体系之间的信息共享和互操作。DIB分为数据仓库层、服务层和客户层，主要包括资源适配器、DIB集成数据库、元数据目录、元数据框架、数据集成框架、安全服务、工作流服务、WEB门户等部分组成。DIB是一种基于J2EE的软件系统，具有开放式的可编程体系结构，因此可方便地添加新的应用，并且还可使其与其他系统实现互操作。美三军可通过DIB彼此互连，共享所有重要的ISR资源。DIB系统采用了一种基于开放标准的构建方法，允许第三方软11件供应商自己完成软件与DIB系统的集成工作。这种方式DIB也可使用户从现有情报系统中提取元数据发布在互联网上。图2基于SOA的DCGS体系架构图3DIB结构DIB是DCGSBlock10.2的核心，通过DIB的建设，任何一个具有权限的情报用户可以在任意地方通过浏览器或应用终端可以查看整个情报体系内的任意情报，实现了情报体系的多源信息共享和按需服务。123.3以TPPU为主要模式，推动了情报融合体系由逐级融合的纵向模式向以网络为中心的融合模式转型早期的DCGS系统采用传统的纵向融合处理模式，即TPED（Task、Process、Exploitation、Dissemination）流程模式，在此模式先由下级融合节点进行低级融合，然后再分发到高级节点进行高级融合，最后统一汇总到最高司令部进行统一融合，此种模式的最大问题是情报融合的时效性难以满足灵敏作战、快速打击的需要。现在各军种的DCGS系统都在进行升级，改用了新的TPPU模式（Task、Post、Process、Use）。在TPED模式中，任务规划包括用户请求的具体信息、平台或者传感器的使命管理、ISR使命规划和实力部属。然而，在TPPU模型中,任务规划以网络为中心、所有授权用户都可以访问，它集成了用户计划和作战行动；TPPU模型中的“Post”是指数据提供者在从获取平台得到数据后立即以能够进一步处理的方式将原始数据和预处理数据发布到网上，而不必等处理完分发，以保证时效性。从一般意义上说，TPPU中的“Post”包括了TPED中的处理和分发（processinganddissemination）工作；在TPED中“processing”是指把原始数据转换成情报分析员能够使用的情报产品，而TPPU中的“Process”本质上是TPED中的“E”(exploitation)，情报产品可以像在TPED那样分发,但是可以更加有效地动态推送或者拉取；TPPU中的“Use”可以使多个用户实时访问原始数据或者完成的情报产品，以供它们进一步分析、融合13和协作。由于采用了TPPU模式，DCGS体系的每个节点既是原始数据或情报产品的提供者，又是原始数据或情报产品的需求者，各节点之间没有固定的情报信息流程，而是根据作战任务灵活组合，实现了以网络为中心的信息融合，大大缩短了从传感器到射手的时间。4结束语DCGS系统是美军信息共享的国防部标准。它的建设仍在不断发展完善中。据雷声公司网站报道，美国空军授予雷声公司合同开发下一代DCGS综合骨干体系结构，继续开发一个系统以在作战人员之间共享近实时、能起作用的情报信息。下一代DIB--DIB1.3将提出标准顺从、基线集中、企业互用性和独特的美国空军、陆军和海军需求。基于WEB的DIB是一个开放的面向服务的体系结构，通过它军事分析家和情报团体可以全球合作，而不管其军事服务关系。美军正在以网络中心战为指导，广泛采用信息融合技术，推动全球信息栅格建设，而DCGS正是近年来的成功典范。分析研究美军DCGS系统，对于推进我国信息融合技术发展，特别是对于信息融合体系建设具有重要的参考意义。参考文献：[1]曾怡,刘定生,李国庆,黄方.面向空间信息的数据网格研究[J].地理信息世界,2007,5(10).[2]李章瑞,邹振宁.美军情报系统综合集成现状与发展趋势[J].外国军事学术,2006,8.[3]郑坤，郑奎.浅析美军情报支援的有效 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 [J].科技信息,2009，35.14[4]李宁宁，蔡群，王林强.美军战场准备过程探悉[J].情报杂志，2009，Z1..作者简介：第一作者,赵琪（1969-），男，河北省石家庄人，博士，高级工程师，主要研究领域为地理信息系统、信息融合。联系方式：第一作者其他作者题目通信地址邮编第一作者手机、电子邮箱导师/其他作者手机、电子邮箱赵琪冯贵玉，张可黛，陈晓飞,肖鹏美军DCGS系统及其体系结构分析北京市朝阳区华严北里5号院1000291391013045、smartfgy@yahoo.com.cn