【伙伴快讯】美空军空战中心支持联合全域指挥控制

简介

美国空军空战中心是美军进行联合空战的作战级作战指挥中心，为联合空军指挥官提供计划、执行和评估作战行动的能力。实现和保持空中优势的关键设施。 2000 年，空军将空战中心归类为武器系统 (AOC WS)。

空战中心承担情报监视与侦察（ISR）、作战计划、作战行动、战略与空中机动等职能，具体负责情报处理、战区目标确定、空战规划、空域规划与控制、任务分配和分配、任务执行监控、作战评估、重新规划和部队整合等。

空战中心通过大量的任务系统和各种语音、数字和数据通信设备和基础设施执行任务，作战空战指挥控制系统是其核心任务系统。早期的作战级系统是 1990 年代的战区应急自动规划系统（CTAPS），随后是 2000 年的战区战斗管理核心系统（TBMCS）。目前，美国空军正在开发新一代的基于云的系统通过敏捷软件开发方法。 “凯塞尔航线”全域作战套件（KRADOS）（以下简称“全域作战套件”）替代TBMCS，提高空战中心作战规划和执行能力，实现分布式指挥控制空战，支持联合全域指挥控制。

1.90年代系统——战区应急自动规划系统

1991年“沙漠风暴”行动期间，美国空战C2系统无法有效处理和分发空中任务指令（ATO），与其他服务系统缺乏互操作性，必须通过直升机将带有ATO的软盘分发到其他空战部队，尤其是航母作战部队，极大地影响了美军的战斗力。为此，当时的战术空军司令部领导了战区应急自动规划系统 (CTAPS) 的开发。

战区应急自动规划系统包括计算机辅助部队管理系统（CAFMS）、空域冲突规避系统（ADS）、高级规划系统（APS）和部队级执行系统（FLEX）、战术综合态势显示（TISD） ) 和其他标准应用子系统。它与联队指挥控制系统（WCCS）和作战情报系统（CIS）等信息系统协同工作，完成战区空战的规划、执行和监控，以及空域管理和武器控制等重要功能。

战区应急自动计划系统的作用是提供更先进的空战自动化作战计划方法，实现美军大量ATO的快速生成和快速分发到其他军种，并以其他服务。互操作性。

2.2000s系统--战区作战管理核心系统

2.1 系统概述

1995年，美国空军开始研制战区作战管理核心系统（TBMCS），旨在整合战区应急自动规划系统、联队指挥控制系统、作战情报系统等应用系统，建立集战区空战管理核心功能于一体的联合空战指挥控制系统。（参见图 1），系统由此得名。

图1 TBMCS示意图

2000 年 10 月，TBMCS 获准部署。该系统于2001年首次用于阿富汗战争，随后成功用于伊拉克战争。与原系统相比，TBMCS生成和处理的ATO数量是过去的三倍，使用时间缩短了一半，所需的规划人员数量仅为原系统的三分之二，大大提高了效率。提高了战斗力，因此被当时美军誉为空战中心的“发动机”。 TBMCS 已成为美国许多军种使用的联合空战标准软件。（JSAOS）除空战中心外美国空军战略指挥中心，还部署在海军指挥舰和航空母舰、海军陆战队战术空中指挥中心和海军陆战队空对地特种部队上。在接下来的 20 年里，TBMCS 被用于美军各种军事行动的空战中。它在任务中发挥了核心作用。

TBMCS的重要作用在于实现空战态势感知共享，为空军等军种和多国联合部队制定空战计划和执行管理提供先进通用的手段。提高联合空战计划和执行的有效性。

2.2 系统功能和组成

TBMCS原本是为了整合作战级和联队级系统而设计的，但最终分为两个系统，分别是部署在空战中心的部队级TBMS-FL（TBMS-FL）和支队-级 TBMCS (TBMS-UL) 部署在航空机翼。

TBMS-FL为空战中心提供情报处理、战区目标定位、空战规划、空域规划与控制、任务分配与分配、任务执行监控、再规划、部队整合等功能。它生成和管理作战级别的日常飞行行动计划、空中任务、空域控制令 (ATO) 和空域控制令 (ACO) 为联合军种和联合部队分散执行计划提供支持。

TBMS-FL采用SOA架构，其技术架构如图2所示。

图2 TBMS-FL技术架构

TBMS-FL包括四个功能模块：空战计划编制、发布、执行/监控和评估。系统的功能分解及其与外部系统的连接如图3所示。

图3 TBMS-FL功能系统分解及与外部系统的连接关系

1) 空战计划编制模块的关键应用包括MAAPTK、战区空中计划（TAP）、IRIS、战术情报简单Web界面（SWIFT）、空域冲突消除（WEBAD）Web应用、空中请求处理 Web 应用程序 (WARP)； AODB);

3)空战计划执行/监视模块的主要应用包括执行管理重新计划（EMR）、网络空中请求处理应用、IRIS；

4) 空战计划评估模块的主要应用包括 MAAPTK 和 IRIS。

2.3 系统不足

TBMCS服役以来，空军通过空战中心研发计划对系统进行了多次增量升级，包括应用升级和安全升级，部署网络中心系统实现WEB服务，增加新功能和服务等。

2013 年美国空军战略指挥中心，美国空军授予诺斯罗普·格鲁曼公司一份空战中心 10.2 计划的合同，这是开发虚拟通用计算环境 (CCE) 的重大升级，集成了任务应用程序/服务并实现核心任务手动流程的自动化，以超越空战中心的指挥和控制能力。然而，由于资金翻倍和三年未完成的计划，该项目于2017年终止。作为空战中心的核心系统，TBMCS的系统架构和功能水平并没有明显提升。

随着商业信息技术的飞速发展和空战中心作战要求的变化，TBMCS的不足日益突出：一是空战中心的一些重要功能没有实现自动化或功能低下。自动化程度，如油轮规划仍需人工处理，流程繁琐，制约战斗力的发挥；二是TBMCS应用程序和数据运行在本地计算机和网络上，其他用户无法访问和共享，难以满足分布式指挥控制的需要；第三，TBMCS是一个系统紧密耦合的系统，使得现代化变得困难。

3.新一代系统——全域战斗套件

3.1 空战指挥控制系统现代化升级历程

美国空军在2017年采用敏捷软件开发方式，开发部署自动化程度更高的云端应用，优化空战中心业务流程，提升指挥控制能力。

1)2017年初：针对美国空军中央司令部第609空战中心（卡塔尔乌代德空军基地）的紧急需求（见图4），研制部署加油机已开发出计划工具来替代原来的手动计划方法。

图 4 美国空军中央司令部第 609 空战中心（位于卡塔尔乌代德空军基地）

在伊拉克和叙利亚的空中作战期间，美国空军中央司令部司令部完成了4.50,000次空中加油行动，而这些空中加油机的规划任务是由第609空战中心的规划人员手动完成的白板（见图5）。规划过程需要6个人，耗时8小时，效率低，错误率高，直接影响战斗力。为解决这个问题，国防创新实验单元（DIUx）美国国防部组织硅谷数据公司 Pivotal 和空军产品团队合作开发了一款加油机规划工具，并在 2017 年 3 月完成了发射。该加油机规划工具的研发成功奠定了基础空战中心后续敏捷软件开发项目。

图 5 美国空军在白板上规划空中加油任务

2)2017年8月-2018年7月：“空战中心10.2”项目终止后，美国空军启动空战中心，发展“探路者”计划继续开发和交付“空战中心10.2”计划未实现的部分能力，重点升级中央司令部空战中心系统。

空战中心“探路者”项目由美国空军、国防创新实验组、国防数字服务组、Pivotal 和雷神公司共同开发。该项目使用商业软件开发中的最佳实践，包括云原生技术、DevOps 敏捷软件开发方法，开发了动态目标选择和打击工具、任务报告工具等应用程序，并部署到中央司令部空战中心以及位于韩国的美国空军乌山空军基地空战中心。这次升级增强了中央司令部空战中心。中东的空战能力，尤其是瞄准能力。

3)2018-2021 年 8 月：探路者计划结束后的美国空军物资司令部空军生命周期管理中心的第 12 支队（AFLCMC - Detachment 12)，“凯塞尔线”软件开发和管理部）继续开发和部署一系列独立的基于云的应用程序，旨在优化中央司令部空战中心的具体操作，例如主空袭计划（MAAP）应用程序，然后集成这些应用程序.

2020 年 12 月，首个集成应用系统“凯塞尔线”全域作战套件开始在中央司令部空战中心测试环境中进行测试使用。 2021 年 4 月，空军宣布将全域作战套件作为最小可行产品 (MVP)，这是一个为用户提供基本功能的早期软件版本； 5月，中央司令部空战中心首次使用全域作战套件在云端生成ATO。这是空战中心现代化进程和最终实现分布式空战中心武器系统目标的重要里程碑。

3.2 典型空战应用

目前美国空军已经开发了大约17个独立的空战应用程序（也称为“凯塞尔航线”应用程序），这些应用程序涉及战略部、情报监视和侦察部、空中机动部、作战计划部的作战空战中心分部和作战行动部，负责联合空中任务周期的主要任务。空战的典型应用如下。

1)MAAP 应用程序

MAAP是一项部队使用计划，将可能的空战部队（例如战斗机和轰炸机）与特定的打击行动联系起来，所有攻击武器都包含在混合部队编队中。内容包括飞机攻击目标的时间、目标的性质、使用的飞机种类和数量。

MAAP 应用程序提供用于开发 MAAP 的任务规划工具。它取代了作战规划司 MAAP 小组使用的 excel 文档和类似甘特图的可视化工具，实现了手动操作的自动化以及飞机和空战任务匹配的可视化。

在作战计划站点，MAAP 应用程序自动执行手动任务，例如数据提取、数据输入和质量检查（过去由武器系统操作员甚至飞行员手动完成），这些信息是执行任务的基础制定 MAAP；可视化使高级操作值班人员能够更好地了解工作站屏幕上的复杂出击流量信息。此外，任务规划人员可以协作更改 MAAP。

在作战行动中，该应用程序可视化当前的空战行动，促进领导沟通，并帮助制定措施以减少作战层面的冲突。

MAAP 应用程序已部署到所有空战中心，也已由美国盟军部署。

2) 油轮规划工具

油轮规划是一项非常复杂的业务。空战中心接到当天的作战任务后，需要计算打击目标的需要。需要多少燃料来确定需要为哪架飞机加油以及何时在空中加油；需要综合考虑各种加油机和接收器的油箱、加油的速度和高度等因素。

加油机规划工具可视化空中加油请求并自动计算任务可行性，以完成和优化加油机规划。它提供了一个直观的触摸屏界面（见图6））。有了这个工具，一个人最快可以在3小时内完成规划过程；节省大约 400,000 到 500,000 磅空军每周节省 750,000 到 100 万美元，大大提高了空中加油的效率和效力。北约于 2021 年购买了规划软件，以取代人工油轮规划。

图6 油轮规划工具触摸屏界面

3)友军战序管理工具

此工具用于管理友军战斗序列数据和战术信息中心允许指挥官以安全方式查看可用作战资源的库。实现各种“凯塞尔航线”应用的数据标准化和数据共享；为任务规划和执行提供作战资源数据，是规划和生成准确ATO的基础。

4)ATO 生成应用程序

ATO是日常作战计划的具体安排，包括主要目标和备用目标、目标的具体时间、加油机和侦察机支援等作战任务内容以及预警机的覆盖范围。

ATO 生成应用程序使用其他应用程序提供的信息来动态生成 ATO。该应用程序及时生成准确的 ATO，并通过灵活的工作流程增强空战中心作战人员对任务的理解；与过去的劳动密集型流程相比有了显着改善。

5)空域管理工具

空域管理工具用于构建和管理4D空域，协调和消除责任区内的空域冲突。该工具改进了空战中心的人力密集型作战空域管理操作，使联合空域请求和空域分配和使用更加直观和高效；提供更安全、更高效、更灵活的空域利用，从而提高运营效率。

6)动态目标选择和打击工具

该工具是一个动态目标生成应用程序（见图7）。空战中心作战利用该工具对目标进行快速过滤和分类。它取代了多个工具之间的手动数据传输，提供准确的单一地面信息用于动态目标生成。该工具显着减少了人为错误，使空战中心的目标生成时间缩短了 85%，并且可以持续跟踪动态目标打击的效果。

图7 动态目标选择和打击工具

7)任务报告工具

此工具是一款智能动态任务分析应用程序，可收集、利用和分析任务数据以评估操作、支持未来任务规划和实施任务报告。自动化。任务报告工具提高了任务后报告的速度。

8)目标生成管理应用程序

本应用（见图8）内含目标情报及相关资料，目标自始至终全过程管理是目标规划和打击行动的基础。提高目标生成效率。

图 8 目标生成管理应用程序

3.3 综合应用系统-全域作战套件

目前，中央指挥部空战中心已部署全域作战套件最小可行产品（MVP），为用户提供空战指挥控制的基本功能，供用户评估和反馈。

1)系统构成

全球作战套件的 MVP 包括大约 10 个，它们通过一个通用数据层集成。除了上述MAAP应用、加油机规划工具、友军战斗序列管理工具、ATO生成应用、空域管理工具外，还包括集成事件流应用、飞机实时数据应用、任务监控工具等应用，地图工具、认证工具等

(1）综合事件流应用：用于处理全局作战套件的事件，提供应用之间的数据通信、数据审计等，是实现相关应用数据共享的关键整个空战中心和全球作战套件的应用集成。

(3）任务监控工具：显示飞机计划，让操作员随时了解最新变化，为运营部门提供任务监控和状态跟踪能力。

(4）地图工具：显示地理数据，提供地理空间能力，并为作战人员提供正确的数据和态势感知。

(5）身份验证工具：用于访问全球作战套件的身份验证工具。

2)功能

Global Combat Kit 将 MAAP 应用程序、油轮规划工具等集成到一个基于云的系统中，用户可以从任何地方（如网站）访问该系统。例如，用户可以在网站上使用这些应用程序来完成F-15战斗机出动或加油机出动的规划，或者空域的建立。全域作战套件提供对 MAAP 应用程序、油轮规划工具的访问权限，这些工具将 F-15 战斗机的射程和弹药与 KC-135 加油机的可用性相关联，从而可以在任何地方以少量人员进行快速的作战规划和 ATO 生成。

All-Domain Combat Suite 是一个先进的、高度自动化的系统，具有以下功能：1）All-Domain Combat Suite 应用程序集成到基于云的系统中，用户可以从任何地方访问它并访问它并制定 ATO 以支持运营规划职能的分布式执行； 2）完善空战应用功能，提高任务自动化程度，减少制定ATO所需人员，提高ATO生成速度； 3）使用微服务架构改变了以往紧耦合系统的系统架构，更容易以更低的成本持续对系统进行现代化升级。

美国空军计划将更多应用集成到全域作战套件中，建立覆盖空战中心整个规划和执行过程的系统，并在系统成熟时取代TBMS-FL系统并完全部署到空战中心。

4.结论

为了满足实际军事行动的需要，支持联合全域指挥控制战略，美国空军正在加紧对空战中心指挥控制系统进行升级。部署基于云的全球作战套件，增强空战指挥控制能力，实现分布式空战中心武器系统的目标，从而支持分布式指挥控制和分布式作战，提高作战部队的作战能力和生存能力。