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智能化城市作战(附电子沙盘)

 逍逍遥遥 2024-05-14 发布于天津
智能化时代,城市已经成为人类生存发展和生产生活的主要区域空间。据联合国估计,2050年全世界将有2/3的人口涌入城市地区,形成超大城市群落。近期世界局部战争表明,城市作战地位重要、作用突出,是现代战争不容回避的重要作战样式。随着时代的发展,智能化城市作战在战场环境、对抗空间、制胜策略、指挥控制、战法行动和力量编配等方面,呈现许多值得关注的新特点新变化。
夺控区域成倍扩展
在全球城市化浪潮的推动下,都市圈、城市群、智慧城市等典型样本,勾勒出现代城市发展的新轨迹。现代城市建设快速扩张,影响范围成倍扩大,智能化城市作战需夺占控制的区域面积也随之扩展了数倍,其地位作用不断提升,重要程度更加凸显。
传统城市面积有限,城乡界限地貌变化明显,依据人口数量和占地面积区分城市规模。攻城开始后,进攻一方力求集中力量快速突破外围防御,作战部队通常沿主干街道进入,主要采取线式推进、逐层挤压等方式攻占城区,作战方向和任务区域相对固定明确。随着城乡一体化进程的加速,现代城市规模不断增大、面积成倍扩展,中心城市、都市区和中小城市连绵发展,呈现出中心型、卫星型、网络型、线条型和扇型等多种布局。这种情况下,城市作战的空间范围明显增大,任务区域的边界趋于模糊。攻防双方反复拉锯,军民混杂多点交火的场面将更为常见,战场的动态性明显增强。有外军认为,超大城市将成为21世纪战争的典型战场和战役重心。
对抗空间立体延伸
现代城市作为人口、资源和财富聚集的综合体,空间结构已经发生时代性变化。高层楼群、金融中心、工业园区、老城街巷和地下管网等,使得现代城市的区块组成更加复杂,空间结构更加立体,环境面貌更加多样,智能化城市作战的对抗空间不断向立体化方向加速延展。
传统城市依托高大厚实的城墙、护城河和瓮城箭楼等配套设施实施外围防卫,城内建筑以土木结构平房和砖石修砌低层楼房为主。整体空间地表平面特征明显,外围攻防作战往往是争夺的关键。现代城市少有城墙设计,主要依托外围山脉水系等自然屏障和要道桥梁等人工建筑形成出入关卡,地形道路限制作用更加明显。城区建筑呈区域式密集分布,空间结构更加立体,地上多为钢混结构的高大楼宇且相连成片,砖混框架的低层建筑相应减少,立体交通轨道贯穿其中,地下多有深度不等的设施空间和四通八达的管网通道,战斗场景更加多样。近期局部战争显示,城市作战中许多重要的指挥机构、节点要塞都分布在城区地下,有的甚至还借助地上建筑物等限打区域、禁打目标作为掩护,攻防双方的争夺空间呈现出由地表之上向地上地下立体延伸的发展趋势。
制胜策略混合遏控
城市地区资源集中、人口密集,有些重要城市甚至直接关系到国家命脉,具有左右作战进程、影响军心民意、制约战争胜负等重要作用。智能化时代,作战形态和城市环境已经产生历史性变化,打赢智能化城市作战需要综合施策,协同运用多种力量、多种手段、多条战线,以达成作战效果融合叠加。
传统城市作战受传统歼灭战思想影响较深,大多套用野战攻防思路,采取大量歼敌、毁占街区和围困清剿等粗放模式。智能化时代,城市作战往往是全球关注的焦点和舆论媒体的热点,需要严格控制作战强度,有效限制打击烈度,最大程度减少附带损伤。世界上近期几场战争和武装冲突显示,城市作战的制胜思路正在向混合精确遏控转变。作战方式将由军事为主、歼敌占领,升级为军事与非军事混合、精确有效遏控。军事上,突出毁伤关键节点,瘫痪敌作战体系,使其难于行动。非军事上,重视开展外交法理斗争和舆论心理攻防,通过媒体宣传造势,有效剥离敌对分子与普通民众等,进而迫敌放弃抵抗。
战法行动智能灵巧
历经格罗兹尼、车臣等城市作战实践后,俄军及时总结梳理城市作战案例和经验,认为机械化时期大兵团规模化的城市作战方式、传统粗放的战法行动,将难以适应新的城市作战要求。美军也认为,目前的城市作战方法已经过时,修订出版《海军陆战队城市作战手册》等,优化作战规则,细化作战行动。
传统城市作战沿用的是线式作战思维,将城市外围视为作战正面,将城市大小看作任务纵深。主要采取外围突破、区域分割和驱歼清剿等阵地攻防战法和行动。在城市规模有限的情况下,传统战法行动仍然可以取得积极效果。智能化时代,城市空间的区域性集聚和大区域连续特征明显,作战部队难以覆盖整个城市战场空间,传统战法行动往往“有劲儿使不上”。从世界近期城市作战情况看,相对于“围三阙一、逐段夺取”的传统方式,当下城市作战更加青睐混合智能超限的基本战法,推动作战方式由简单粗犷向混合灵巧转变。针对城市空间的多中心模式和多圈层结构,选择区域重要目标,实施智能精打毁瘫。强化智能超限作战,运用非对称、非常规、非军事和非致命等手段,追求多域并行灵活主动。
指挥控制倚重数据
受城区建筑、街道分布和地形地貌等情况限制,城市作战群队容易被割裂阻断;受高楼街区和各种电磁干扰等因素影响,城市作战群队互联互通往往不够顺畅,战场协调较为困难。近年来,数据计算、卫星通信等先进技术在城市建设和军事领域得到快速应用,也成为解决城市作战指挥控制难点和痛点的有效途径。
常规城市作战指挥主要围绕任务地域,整体分片包干,作战行动控制主要参照行政区划、街道分布和园区场馆等地标建筑,实施分割包围逐次清剿。近年来,数字城市、智慧城市成为城市发展主流。云计算、大数据和物联网等先进技术深度渗透城市规划建设和管理运营,城市建设的智慧程度稳步提升。智能化时代,城市作战已经呈现出舆论战、网络战等多域混合的新形态,作战指挥控制可借助城市智能系统对关键数据进行感测分析和融合利用,基于“智慧大脑”实现对城市资源的科学调控。比如,美军就发起系列技术挑战赛,积极探索城市地下环境中快速测绘、导航和搜索等新技术新方法,布局前沿技术研究,以获得强大的态势感知和指挥控制能力。
力量编配跨域精干
可以预见,未来智能化战争中城市作战的比重将继续攀升。夺取智能化城市作战的战场制权,需要配强智能化城市作战力量,并根据作战规模强度和战场空间要求,保持结构开放灵活,动态补充作战要素,提升区域独立作战能力。
传统城市作战主要运用常规力量,以地面突击力量为主,采取加强反装甲力量,配属步兵清剿力量和支援空中突击力量等方式,满足城市作战需要。当前,世界强国军队城市作战研究实践和战场情况显示,智能化城市作战正采取“智能+”模式,扩展多域察打、跨域机动、智能突击、心理对抗和算法攻防等作用要素。力量模块更加精干,编组设计更加科学,采用人机混合方式,设置街区侦察、火力封控、低空遮断、目标夺占、爆破清障、救护抢修和保障推送等专业力量。比如,有外军启动了“进攻性蜂群使能战术”“快速轻型自主性”等多个典型城市作战应用项目,力求从顶层设计、项目规划、理论研究、关键技术攻关、试验验证等方面,积极促进城市作战部队快速发展。
装备器材专业配套
当前,以智能无人系统为代表的新技术新装备,得到世界主要国家军队的高度重视。城市作战情况复杂,需要积极探索力量建设,配套城市作战装备器材,促进智能化城市作战转型。
传统城市作战主要使用野战装备,重型坦克装甲车辆和大口径火炮等突击平台常有“大炮打蚊子”的尴尬,出现观察受阻、仰角不够、射界被挡和毁伤不足等情况,极大地限制了其效能发挥。从当前世界主要国家军队城市作战研究实践情况看,智能化城市作战,既要配套城市作战专用装备器材,又要改装常规野战平台,以适应城市攻防要求。比如,俄军就提出基于“中心—多路战斗单元”的信息支撑体系,积极研发适应城市作战的墙壁透视、无人平台等新型武器装备,相关理论和装备在叙利亚等战场上得到成功实践。美军结合《城市作战2025》分析设想了城市作战和街区巷战行动等,着手2025年城市作战系统的研发,通过优化升级全天候无人侦察机、探地雷达,以及开发装备高性能热成像仪、声波搜寻设备和大功率通信仪器的地下侦察机器人等装备器材,建立与城市作战相适应的装备体系。
来源|解放军报

附件:

快速构建——指挥所多维交互式军事绘标电子沙盘

一、系统简介

在军事应用中,电子沙盘系统一般部署在固定指挥中心或机动指挥所,是指挥训练系统的重要组成部分,其基本功能是二三维地理信息展示和战场仿真。

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为达到电子沙盘与真实环境稳定融合的效果,比如基于多AI的方法构建多通道交互式系统,为指挥人员提供更加高效、自然的交互方式,从而提高指挥人员的指挥效率。实现全要素、多种类、多层级、多粒度的三维实景全息展现,为指挥员提供直观逼真的战场态势要素,提供多视角多方位观察态势的能力,有助于把握全局,保证作战任务的顺利及时完成,提高作战效能。军事绘标电子沙盘是以自然交互(包括语音、动作、手势、视线等)、增强现实、协同标绘等技术为基础,为不同角色的指挥作战人员在真实指挥所中进行虚实交互、协同研讨、共同标绘、制定方案等提供技术支撑,这将成为电子沙盘跨越式发展的强劲动力。

某司研发的多维交互式军事绘标电子沙盘从实战角度出发,在兼容传统物理沙盘地形描述功能、继承传统电子沙盘地理信息显示功能的基础上,面向高级指挥人员的作战、训练需求,重点实现电子沙盘和指挥中心其他操作席位的互联互通,设计提出了一套战时用于指挥作战、平时用于演训演练的智能化交互式指挥训练作业平台。

战时,电子沙盘作为首长指挥作战的显控终端,融合各操作席位作战要素保障信息,实时接收战场信息,显示战场二三维态势图,提供标绘、测量、计算等基础辅助手段,同时基于数据挖掘、人工智能技术,为首长提供可智能学习调整的作战预案并进行推演仿真,辅助首长定下作战决心。平时,电子沙盘作为首长演训演练的指控终端,具备想定设置、训练导调功能,支持训练想定从制定、部署到训练全过程的数据记录、辅助评估、复盘推演及历史数据查询。同时也可作为指挥中心机关部队人员交流、培训的研究平台和部队军情信息发布、展示、应用的服务平台。

某司研发的多维交互式军事绘标电子沙盘是基于二维地理信息平台和三维数字地球,结合多媒体显控技术、仿真可视化技术、网络通信技术、海量数据管理技术及多点触控技术于一体的新型的二三维交互式军事仿真与模拟一体化平台。

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软件平台是电子沙盘系统的核心,其工作原理是接入多源外部数据,融合处理和存储数据,基于业务需求分析数据,二三维动态展示数据。因此,数据处理平台是基础,数据接入平台和可视化显示平台是支撑。可视化显示终端是电子沙盘最直观的认知形象,包括移动端、桌面端和大屏幕显示终端。其中大屏幕显示终端可支持多点红外触控,是实现人机交互的主要形式。

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军用交互式电子沙盘系统工作原理图

(一)基础设施层

基础设施层是支撑系统运行的基础环境,包括图形工作站、存储设备、计算设备、网络设备、显示设备、操作系统等,为原型系统提供统一、高速、安全的网络和主机运行基础平台。

(二)基础服务层

基础服务层是系统的数据资源承载与基础服务提供层,对上支撑平台应用层,提供数据库管理系统、通信管理器、特定引擎等基础功能,并在此基础上开发提供业务相关的基础服务。核心服务包括地理信息服务、数据接入服务、态势显示服务、仿真推演服务、互联互通服务、军标标绘服务等等,服务类型可根据需求进行定制开发,满足不同业务应用需求。

(三)平台应用层

包括业务平台和面向用户的应用类插件。业务平台包括数据接入平台、数据处理平台、可视化显示平台。

(四)数据接入平台

用于接入、处理、存储、分发各类型信息,构建自定义的专业军情数据库。具体表现为:能够接收不同来源、格式、特点的作战过程、综合保障、地理信息、仿真推演等数据,并在逻辑或物理上有机综合集成,为态势显示、作战研讨、指挥决策、训练评估等不同应用提供数据支撑。在平时,收集各类军用基础信息,如装备信息、人员信息、阵地信息、目标信息、作战方案等,处理为可供数据处理平台调用的数据格式,以本地存储或云存储的形式保存;在战时,实时引接指挥中心各操作席位的气象水文、电磁环境、地理环境、人文环境数据,战场中人员和装备的实时位置及属性、北斗信息、视频信息等,并处理为可供数据处理平台调用的数据格式。

(五)数据处理平台

以地理信息数据为背景,接收或调用数据接入平台的各类数据,构建态势一张图,实现敌情、我情、战场环境、目标分析、行动进程、标绘和干预过程可视化。在此基础上,提供标准化接口,与其他系统实现有效数据衔接,保障功能扩展和其他系统接入,支持业务应用插件定制开发,为作战指挥业务扩展提供支撑。在平时,基于积累的数据构建仿真战场态势,制定作战计划和方案,进行演习训练和仿真推演,相关成果存入数据接入平台,供战时调用。

(六)可视化显示平台

基于自主化三维仿真引擎实时渲染生成与作战及训练区域一致的三维战场环境,运用结构化数据技术及灵活可编辑的逻辑数据模型,实现“图层化”信息数据融合显示及输出,并实现多点红外触摸控制及语音控制等。

(七)平台插件

相关插件是针对作战规划需求进行设计,包括数据引接与管理类、过程分析与展示类以及方案推演与评估类的功能插件,定制实现了作战规划业务数据的引接和综合管理。作战过程中战场环境与战场态势的“一幅图”综合展示,以及作战过程涉及的侦察、部队行动、战场防抗和火力打击各类方案的综合仿真推演与展示。

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