I.4.1 Mụ hỡnh hệ thống chỉ huy tỏc chiến hiện đại
Với sự phỏt triển của khoa học cụng nghờ đặc biệt là cụng nghệ thụng tin, tự động húa và thụng tin liờn lạc, quõn đội cỏc nƣớc trờn thế giới đó và đang ỏp dụng những thành quả đú vào việc xõy dựng cỏc hệ thống chỉ huy và điều hành tỏc chiến. Một trong những hệ thống tỏc chiến hiện đại phổ biến trờn thế giới đú là hệ thống thụng tin, chỉ huy và điều hành tớch hợp C4ISR (Command, Control, Computing, Communication and Intelligence, Surveillance and Reconnaissance)
Hệ thống C4ISR là một hệ thống quan yếu cho cỏc lực lƣợng quõn sự, thớch hợp cho xu hƣớng mà cỏc mụi trƣờng tỏc chiến thực tế đều phức tạp, đũi hỏi sự hiệp đồng tỏc chiến đỳng lỳc và ch nh xỏc của nhiều lực lƣợng chuyờn biệt khỏc nhau. Hiện nay C4ISR là hệ thống hoàn chỉnh về cỏc mặt từ thụng tin, cấu trỳc, dịch vụ và giải phỏp.
Lĩnh vực ỏp dụng hệ thống C4ISR:
- Cảnh giới và bảo vệ khụng phận, vựng biển. - Dẫn đƣờng cho mỏy bay dõn sự và quõn sự. - Quản lý bay, hỗ trợ tỏc chiến …
Một hệ thống C4ISR cho phũng khụng hường cú những ớnh năng sau:
• Kết nối và xử lý dữ liệu từ thu thập từ cỏc hệ thống giỏm sỏt, tỡnh bỏo: cỏc trạm radar, hệ thống cảm biến, camera giỏm sỏt, quan sỏt mắt, UAV…để bảo đảm khả năng nhận biết tỡnh hỡnh nhanh chúng.
• Kết nối, chia sẻ thụng tin liờn lạc liờn tục và đảm bảo với cỏc đơn vị tỏc chiến thụng qua nhiều phƣơng tiện liờn lạc khỏc nhau: mạng đƣờng trục, vụ tuyến điện, vệ tinh…, đảm bảo hỗ trợ nhiều giao diện và giao thức thụng tin.
• Hệ thống chuyờn dụng cho cỏc điều hành viờn cú thể tƣơng tỏc, quản lý hệ thống, quản lý nguồn lực, truy cập đến cỏc cơ sở dữ liệu đƣợc bảo mật và kết nối thụng tin liờn lạc với cỏc đơn vị trong nội bộ cũng nhƣ cỏc đơn vị tỏc chiến bờn ngoài.
39
Hỡnh 1.12 Hệ thống C2STRIC Thụy Điển
Về mặt cấu trỳc, hệ thống C4ISR là một hệ thống gồm nhiều mạng mỏy tớnh cục bộ kết nối với nhau thụng qua cỏc kờnh kết nối tin cậy. Mỗi một mạng cục bộ sẽ đảm nhận nhiệm vụ ở những khu vực khỏc nhau. Cỏc mạng cục bộ đƣợc phõn cấp về mặt chức năng tựy thuộc vào mụ hỡnh tỏc chiến ở cỏc quốc gia khỏc nhau. Vớ dụ, một hệ thống C4ISR cú thể cú 1 trung tõm chỉ huy cao nhất gọi là trung tõm quốc gia, dƣới trung tõm quốc gia là cỏc trung tõm ở cỏc vựng, miền khỏc nhau gọi là cỏc trung tõm vựng, … Cứ nhƣ vậy hệ thống đƣợc xõy dựng phủ hết khụng gian cần quản lý. Tựy theo quy mụ, phạm vi tỏc chiến, mụ hỡnh tỏc chiến đƣợc chia ra cỏc cấp khỏc nhau: 2, 3, 4… cấp. Thụng thƣờng, hệ thống C4ISR đƣợc phõn thành 3 cấp. Dữ liệu đƣợc chuyển từ sensor về cỏc trung tõm điều hành và chỉ huy cấp vựng, sau đú thụng tin này sẽ đƣợc tổng hợp, xử lý và đƣợc chuyển lờn trung tõm quốc gia. Sau khi cỏc trung tõm tập hợp, xử lý, đỏnh giỏ phõn loại, cỏc thụng tin này cựng với cỏc mệnh lệnh sẽ đƣợc chuyển xuống cỏc trung tõm chỉ huy đơn vị hỏa lực cấp
40
dƣới để theo dừi và thực hành chiến đấu. Đối với cỏc hệ thống hiện đại, cỏc trung tõm quốc gia, trung tõm vựng cú thể điều khiển trực tiếp đến cỏc giàn hỏa lực.
Hỡnh 1.13 Sơ đồ cấu trỳc hệ thống C4ISR
41
Ở hệ thống C4ISR , thụng tin đƣợc phỏt hiện bởi cỏc sensor bao gồm radar, mỏy bay khụng ngƣời lỏi, cỏc thiết bị phỏt hiện mục tiờu sớm,…Thụng tin nhanh chúng đƣợc số húa và truyền về trung tõm xử lý và điều hành thụng qua đƣờng truyền k thuật số (vệ tinh, đƣờng trục,..) với thời gian nhanh nhất, cung cấp kịp thời cỏc tỡnh huống trờn khụng với thời gian thực giỳp cho trung tõm chỉ huy và điều hành cú thể nắm bắt đƣợc cỏc tỡnh hỡnh và dự bỏo cỏc tỡnh huống cú thể xẩy ra và điều hành cỏc đơn vị hỏa lực một cỏch kịp thời, chớnh xỏc.
I.4.2 Hệ thống chỉ huy tỏc chiến truyền thống
Song song với việc xõy dựng, triển khai cỏc hệ thống hỗ trợ chỉ chuy tỏc chiến hiện đại, cỏc quốc gia trờn thế giới thƣờng duy trỡ hệ thống tỏc chiến truyền thống từ những năm 1960 của thế k trƣớc, đặc biệt là cỏc nƣớc nghốo. Mụ hỡnh tỏc chiến truyền thống về tổ chức tƣơng tự nhƣ cấu trỳc tỏc chiến hiện đại, tuy nhiờn nú khỏc ở mụ hỡnh hiện đại ở một số điểm sau:
- Việc thu thập thụng tin từ cỏc sensor loại cũ, chƣa đƣợc số húa. Muốn truyền đƣợc mục tiờu về sở chỉ huy thỡ cỏc nhõn viờn vận hành thƣờng phải tự nhỡn vào màn hỡnh ra đa để xỏc định vị tr cũng nhƣ cỏc tham số khỏc sau đú ghi chộp và truyền về trung tõm xử lý bằng đƣờng thoại hoặc bằng đƣờng súng ngắn thụng qua mó Morse.
- Việc xử lý thụng tin ở cỏc trung tõm chủ yếu thực hiện do con ngƣời, sự trợ giỳp của mỏy tớnh rất ớt hoặc khụng cú. Ở cỏc trung tõm này, ngƣời chỉ huy bắt buộc phải quan sỏt, xử lý tất cả cỏc thụng tin từ cỏc nguồn sensor đƣa về, sau đú mới quyết định phõn phối thụng tin, điều hành cỏc đơn vị chấp hành lệnh. Đặc biệt là thụng tin phải qua nhiều cấp xử lý nờn thƣờng xuyờn xảy ra tỡnh trạng trễ, sai lệch và mất thụng tin.
- Việc chuyển thụng tin xuống cỏc đơn vị hỏa lực cấp dƣới cũng đƣợc xử lý và truyền qua cỏc bƣớc thủ cụng tƣơng tự nhƣ khi dữ liệu đƣợc truyền về từ cỏc sensor.
Hỡnh 1.15 thể hiện một hệ thống chỉ huy truyền thống điển hỡnh. Cụng tỏc xử lý thụng tin thụ sơ, thủ cụng, đƣờng truyền bằng điện thoại và súng ngắn.
42
`
sensor T à
Hỡnh 1.15 Mụ hỡnh tỏc chiến truyền thống
Đối với mụ hỡnh truyền thống, thời gian từ khi mục tiờu đƣợc phỏt hiện tại cỏc sensor (trạm ra đa đến khi thụng tin mục tiờu đú xuống đến cỏc đơn vị hỏa lực thụng thƣờng mất từ 5- 7 phỳt. Nếu tốc độ của mỏy bay phản lực khoảng 1000 km/h thỡ trong khoảng thời gian này mỏy bay đó đi đƣợc khoảng 50 – 70 km. Việc để sút lọt và sai lệch thụng tin thƣờng xảy ra.
43
I.4.3 Giao thức truyền thụng Asterix trong hệ thống chỉ huy tỏc chiến
ASTERIX là một chuẩn giao thức để truyền thụng tin trong hệ thống điều khiển khụng lƣu của chõu Âu. ASTERIX đƣợc cấu trung dạng khung thụng bỏo chuẩn dạng nhị phõn để cú thể truyền tất cả cỏc thụng tin giữa bất kỳ hệ thống cảnh giới và tự động húa. ASTERIX đƣợc phỏt triển cho việc trao đổi thụng tin cảnh giới của chõu Âu.
ASTERIX định nghĩa cấu trỳc dữ liệu để trao đổi trờn cỏc phƣơng tiện, từ việc mó húa tất cả cỏc bit của thụng tin cho đến tổ chức trong từng khối dữ liệu mà khụng làm mất bất cứ thụng tin nào trong toàn bộ quỏ trỡnh xử lý.
ASTERIX tham chiếu ở tầng thứ 6 và tầng thứ 7 ở trong mụ hỡnh OSI. Việc truyền nhận theo chuẩn này cú thể đƣợc thực hiện bất kể khi nào mà tồn tại phƣơng tiện truyền thụng vớ dụ mạng WAN, LAN, IP…..
Giao thức ASTERIX đƣợc chia thành 256 loại (CAT) khỏc nhau: 000 – 127 dựng cho chuẩn dõn sự và cỏc ứng dụng quõn sự 128 – 240 dựng cho cỏc ứng dụng quõn sự đặc biệt
241-256 dựng cho cả dõn sự và cỏc ứng dụng quõn sự phi chuẩn
Cấu trỳc của một khối dữ liệu trong giao thức ASTERIX trong mụ hỡnh OSI nhƣ sau: DATA ITEM(p) DATA ITEM(q) DATA ITEM(r) DATA ITEM(s) FSPEC DATA FIELD(1) DATA FIELD(2) DATA FIELD(3) DATA FIELD(4)
CAT LEN RECORD - 1 RECORD – K
RECORD
DATA BLOCK 1 octet 2 octet
44
Vị tr tƣơng ứng của giao thức ASTERIX trong mụ hỡnh OSI nhƣ sau [18]:
SERIAL LINES, ENTHERNET, FDDI,... HDLC LAPB HDLC FRAME LLC-1 ………. ... X.25 OSI CLNP IP OSI TPO OSI TP4 TCP UDP ... - - - - APPLICATION LAYER ASTERIX 1 3 2 4 5 6 7
45
Chƣơng II. Mễ TẢ BÀI TOÁN HỖ TRỢ CHỈ HUY TÁC CHIẾN VÀ PHƢƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
Chƣơng này mụ tả bài toỏn hỗ trợ chỉ huy tỏc chiến sau đõy gọi tắt là hỗ trợ tỏc chiến - HTTC), cỏc vấn đề mà hệ thống HTTC cần phải giải quyết nhƣ: quản lý và hiện thị bức tranh tỡnh huống trờn khụng đó đƣợc nhận dạng (RAP); tớnh toỏn mức độ nguy hiểm của cỏc mục tiờu đối với khu vực bảo vệ của trung đoàn; t nh toỏn, điều hành hỏa lực và chỉ thị mục tiờu cho trung đoàn. Cỏc giải phỏp giải quyết cỏc vấn đề trờn cũng đƣợc trỡnh bày ở chƣơng này. Vấn đề tớnh toỏn mức độ nguy hiểm sẽ đƣợc giải quyết dựa trờn một số k thuật nhƣ: Logic mờ, mạng Bayesian. Tớnh toỏn chỉ định mục tiờu cho cỏc đơn vị thuộc quyền (cấp dƣới đƣợc thực hiện dựa vào cỏc k thuật WSM, mụ hỡnh tối ƣu.
II.1 Mễ HèNH BÀI TOÁN HỖ TRỢ TÁC CHIẾN.
Hệ thống hỗ trợ chỉ huy tỏc chiến (HTTC) nhận thụng tin từ trung tõm cấp trờn (TTCT) và cỏc đơn vị thuộc quyền (ĐVTQ) sau đú xử lý. Cỏc thụng tin sau khi đƣợc xử lý sẽ đƣợc gửi xuống cỏc đơn vị thuộc quyền và gửi lờn trung tõm cấp trờn tựy kiểu loại của thụng tin.
HTTC Quản lý và hiển thị bức tranh tỡnh huống trờn khụng đó được nhận dạng RAP nh to n đe d a c a c c m c tiờu nh to n chỉ thị m c tiờu cho ĐV Q RAP (Tracks) Request, Ack, Status
TTCT
Cỏc ĐV Q
Request, Ack, Status
Defense_area RAP (Tracks)
Commands Commands
46
II.1.1 Thụng tin đầu vào
Dữ liệu đầu vào bao gồm dữ liệu từ trung tõm cấp trờn và từ cỏc đơn vị thuộc quyền đến hệ thống hỗ trợ tỏc chiến.
II.1.1.1 Từ trung tõm cấp trờn bao gồm
- Thụng tin về chấp nhận mở phiờn kết nối, từ chối phiờn kết nối của HTTC - Thụng tin của cỏc mục tiờu - tracks)
- Thụng tin khu vực bảo vệ defence area do trung tõm cấp trờn giao cho HTTC - Thụng tin về trạng thỏi TTCT
- Thụng tin cỏc lệnh chỉ huy từ TTCT xuống HTTC
II.1.1.2 Từ cỏc đơn vị thuộc quyền ĐVTQ bao gồm
- Thụng tin yờu cầu về phiờn kết nối: mở phiờn, đó mở xong, kết thỳc phiờn… - Thụng tin về đơn vị thuộc quyền: Lực lƣợng trang bị, vựng tiờu diệt, trạng thỏi. - Cỏc bỏo cỏo về văn bản…
II.1.2 Thụng tin đầu ra
Dữ liệu đầu ra bao gồm dữ liệu từ hệ thống hỗ trợ tỏc chiến chuyển lờn trung tõm cấp trờn và chuyển xuống cỏc đơn vị thuộc quyền:
II.1.2.1 Dữ liệu ra từ HTTC tới TTCT bao gồm
- Thụng tin về phiờn làm việc: yờu cầu mở, đúng phiờn - Thụng tin về trạng thỏi của HTTC, bỏo cỏo.
II.1.2.1 Dữ liệu ra từ HTTC tới ĐVTQ
- Thụng tin về mục tiờu: Cỏc mục tiờu đƣợc truyền nguyờn bản xuống cỏc đơn vị thuộc quyền với cỏc thụng số giống nhƣ khi nú nhận đƣợc từ TTCT.
- Cỏc lệnh chỉ huy. Cỏc lệnh chỉ huy này dựa trờn việc t nh toỏn mức độ đe dọa, tớnh toỏn chỉ thị mục tiờu và cỏc lệnh chỉ huy khỏc. Vớ dụ: hệ thống HTTC chỉ thị cho đơn vị thuộc quyền j tiờu diệt mục tiờu i.
- Cỏc thụng bỏo dạng văn bản, tƣơng tự nhƣ dạng chat trong mạng.
II.1.3 Mụ tả chi tiết thụng tin đầu vào, đầu ra.
47
II.1.3.1 Thụng tin mục tiờu bao gồm cỏc tham số sau
- Position (p) , - Heading (hd), - Speed (sp), - Heigh (h), - Heigh source (hs), -Track quality (tq), - Initiation time stamp (it),
-Track number (tn), -Track acount number (tan),
- Track identify (ti) , - Aircraft type (a_t), - Aircraft number (a_n), - Call sign (cs) ,
- Mode 1,2,3/A (mod), - Free_text (text) Track
Hỡnh 2.2 Cỏc tham số mục tiờu
- Vị trớ Position) - p: T nh theo kinh vĩ độ lat, long trong hệ tọa độ WSG84. - Hƣớng heading - hd : Hƣớng của mục tiờu lấy chuẩn theo hƣớng bắc - Tốc độ speed - sp: Tốc độ bay của mục tiờu ( km/h)
- Độ cao (heigh) - h (m): Độ cao của mục tiờu so với mặt nƣớc biển
- Nguồn độ cao Height source) – hs: Cho biết độ cao đƣợc đo từ nguồn nào. - Chất lƣợng mục tiờu (track quality) - tq: Chất lƣợng mục tiờu sẽ biểu thị cho thời gian tồn tại của mục tiờu. Nếu mục tiờu cú thời gian tồn tại càng lõu thỡ chất lƣợng càng kộm và ngƣợc lại nếu mục tiờu mới xuất hiện thỡ chất lƣợng càng cao. Giỏ trị cao nhất của chất lƣợng mục tiờu là 15, thấp nhất là 0. Khi mục tiờu bắt đầu xuất hiện, giỏ trị mục tiờu = 15. Cứ sau 5 giõy, chất lƣợng mục tiờu sẽ giảm 1 đơn vị.
- Nh n thời gian hỡnh thành mục tiờu (Initiation time stamp) – it: Thời gian hỡnh thành mục tiờu.
- Số hiệu mục tiờu (track number) – tn: Là số duy nhất cho mỗi mục tiờu tại mỗi thời điểm. Số hiệu mục tiờu đƣợc đỏnh dấu theo định dạng của mục tiờu: Vớ dụ:
48
o Mỏy bay ta đƣợc đỏnh số trong khoảng từ 101- 200,
o Mỏy bay quốc tế đƣợc đỏnh số trong khoảng từ 201 đến 300
- Số đếm mục tiờu (track accout number) – tan: Là sụ đếm mục tiờu tại một thời điểm nhất định – là giỏ trị duy nhất tại mỗi thời điểm. Số đếm đƣợc đếm liờn tục từ 1024 cho đến khi hết số lƣợng mục tiờu.
Vớ dụ 2.1: Giả sử cú 200 mục tiờu hiện thời thỡ số đếm mục tiờu lần lƣợt là
1024, 1025, 1026…1224.
- Định dạng mục tiờu (track identify) - ti: Xỏc định mục tiờu thuộc loại mục tiờu của ta, của địch, của quốc tế, quỏ cảnh, hay là khụng rừ.
- Kiểu loại mục tiờu (aircraft type) – a_t: xỏc định loại mục tiờu là mỏy bay núm bom chiến lƣợc B52, tờn lửa hành trỡnh, mỏy bay tiờm k ch, cƣờng k ch, khụng ngƣời lỏi, bỏo động sớm, khinh kh cầu…
- Số lƣợng mục tiờu (aircraft number) - a_n: Xỏc định số lƣợng cỏc mục tiờu đơn lẻ trong 1 tốp mục tiờu: V dụ một tốp mỏy bay bao gồm 3 chiếc cựng lỳc.
- Hiệu gọi call sign – cs: dựng để xỏc định mó hiệu của mục tiờu thƣờng dựng cho mỏy bay dõn dụng .
- Mode 1, 2, 3/A – mod: Mode này thƣờng sử dụng cho mỏy bay quõn sự. - Freetext - text: Dựng để ghi chỳ th ch
Nhƣ vậy dữ liệu của mục tiờu bao gồm bộ cỏc tham số:
(p, hd, sp, h, hs, tq, it, tn, tan, ti, a_t, a_n, sc, mod, text)
II.1.3.2 Thụng tin về hu vực bảo vệ
Khu vực bảo vệ đƣợc định nghĩa là một vũng trũn, bao phủ một hoặc một số mục tiờu bảo vệ của trung đoàn. Khu vực bảo vệ cú cỏc tham số sau:
- Vị tr position – p (lat,long), đƣợc xỏc định bằng hệ tọa độ WSG84 - Bỏn k nh (radius) – r (km).
- Mức độ ƣu tiờn – pr cú giỏ trị từ 1 đến 7. Đặc trƣng cho mức độ quan trọng của khu vực bảo vệ. Mức độ càng cao càng đƣợc ƣu tiờn bảo vệ.
49
Vớ dụ 2.2: Defense_area ((20.1223, 105.567), 20, 7): khu vực bảo vệ cú tõm
tại vị trớ cú vĩ độ lat = 20.1223 độ, kinh độ long = 105.567 độ, bỏn kớnh r = 20km, độ ƣu tiờn pr = 7 Priority = 7 (20.1223, 105.567) 20 km Hỡnh 2.3 Khu vực bảo vệ
II.1.3.3. Thụng tin hu vực tiờu diệt của đơn vị thuộc quyền.
Thụng tin về khu vực tiờu diệt của đơn vị thuộc quyền đƣợc giả định là hỡnh