1、1大数据技术在指挥信息系统中的应用研究摘 要：文章介绍了大数据的概念、特征及技术发展，通过分析信息化战争中战场大数据的来源，剖析指挥信息系统在大数据时代面临的机遇挑战，探索研究了大数据技术在指挥信息系统中的应用前景。 关键词：大数据；大数据技术；指挥信息系统 自 20 世纪 50 年代美国成功研制“赛奇”半自动化防空指挥控制系统以来，指挥信息系统建设迅速。从最初的 C2 系统，逐步发展为 C3I 系统、C4I 系统、C4ISR 系统、C4IKSR 系统，到今天的 GIG 全球信息栅格、网络赋能指挥能力系统，指挥信息系统正逐步实现按需高效地向战斗、决策和支持人员提供全球互连的有价值信息的目标。
2、快速、准确决策是指挥信息系统的核心功能。随着新军事变革的不断推进和发展，作战方式正在从平台中心战向网络中心战转化，通过人工、通信系统、无人机、卫星等渠道收集来的数据已呈海量1。指挥信息系统作为整个武器系统的关键和核心，如何从海量数据中提取有价值的信息，及时准确掌握敌方的战略意图，预测战场态势实时变化，成为了指挥决策的关键所在，大数据技术由此延伸拓展到指挥控制领域2。 1 大数据 1.1 大数据 2014 年 5 月，美国白宫一份总统报告大数据：抓住机遇、保存价值中谈到：今天，数据比以往任何时候都更加深刻地影响着我们的生2活，我们使用数据去解决问题，提高幸福指数，赢得经济利益。特别是随着计算机处
3、理能力的不断增强、计算存储的井喷式发展和植入在各种设备中传感技术的提高，数据收集、存储和分析正朝着一个向上而且看起来无边的轨迹发展。据统计，2011 年，世界创造和复制的信息量就超过了 1.8ZB。2013 年，全球产生的信息量达到了 4ZB3。 1.2 大数据特征 大数据的特征是：Volume，Variety，Velocity。 Volume 容量大。对于学习研究大数据的目的，美国数据审核小组表示，随着数据在容量上的不断增大，用传统数据挖掘和数据分析的方法是不够保证数据种类的多样和传输的高效。从网络应用、可穿戴技术到能够从生命信号中监测到慢跑者体能状态的先进传感器，数据的爆增对高效的运算和传
4、统的数据管理技术提出了更高要求。 Variety 种类多。大数据不仅数据量大，资源和格式的种类也很多。美国总统科学技术顾问在一份报告中谈到：一些数据产生于数字，意思是它通过使用数字的电脑或数据处理系统创造，比如邮件、网页浏览和GPS 定位。其他的数据产生于分析，也就是说它产生于自然界，但是转化为数字格式在增长，比如通过手机、照相机和录音机产生的视听信息，以及像心率这样的体检数据、天气设备的监测数据。 Velocity 速度快。数据收集和分析正在向实时的速度发展，这就意味着大数据分析会对人的生活环境和人生选择产生直接而深远的影响。当人们通过网页相互联系，数据可以记录下人们网上活动。手机设备中的
5、GPS 数据可以实时追踪你的位置。当然，一个手机地图软件如果不能3快速准确地识别手机的位置，那么就是无用的。 1.3 大数据技术 麦肯锡认为， “大数据”是指其大小超出了常规数据库采集、储存、管理和分析等能力的数据集。大数据技术则是将海量变量之间的关系数据化，然后通过挖掘、关联、分析，生成可以帮助解决问题的信息。目前，大数据技术主要包括数据存储、分布式计算、分析应用和数据安全等技术。 2 指挥信息系统在大数据时代面临的机遇与挑战 2.1 战场大数据来源 信息技术在军事领域的推广应用，催生了海量数据。在战场侦察监视中，传感器的海量追踪和监视数据，蕴含了丰富的敌情信息，是分析敌目标状态、作战企图的
6、重要依据。在作战指挥控制中，实时态势感知、指挥命令和作战综合保障等信息以数据形式存在并传输。在作战保障阶段，侦察预警、指挥控制、精确打击、损伤评估以及战场管理等领域使数据浩如烟海4。 2.2 机遇 信息主导火力地位更加突出。阿富汗战争，美军通过数据链联通情报与武器系统，使传感器到武器端的时间缩短到“分钟”级。伊拉克战争，逐步完善的指挥信息系统，使美军各军种作战行动实现了自主协同。下一步，以可穿戴等创新手段分析数据，使感知、认知与决策支持相结合的方式，将成为发展趋势。 情报收集处理能力更加突出。现代战争，指挥信息系统一旦被敌捕4获，将构成致命威胁。而大数据技术在指挥信息系统的应用研究，会通过全方
7、位的数据收集、深度的数据分析、快速的数据传递，更好更快地满足作战需要。倘若大数据技术将情报分析能力提高 10 倍以上，那么敌我双方的差距就是代差。 数据处理的实时性更加突出。大数据技术一旦获得突破，对信息的预先感知和实时分析处理将达到“秒”级。也就意味着反导反精确打击的防御体系分析来袭导弹的飞行轨迹速度将更快，从导弹预警到跟踪拦截的反映时间将大大缩短5。 2.3 挑战 异构性。在指挥信息系统中，侦察监视获取的情报数据类型多种多样，既有结构化数据，还有战场态势、地理信息等半结构化和非结构化数据。传统数据库工具很难分析如此复杂的数据类型。 规模大。在作战过程中，每天都会收集海量的情报侦察数据，有数
8、据、语音和影像信息，其中也包括大量的噪声以及敌方的干扰信号。如何从海量、密集情报数据中提取有价值的情报信息，成为数据分析的难点。 及时性。在信息化战场，各种侦察装备会不断地、实时地传来各种情报信息，战机稍纵即逝，这就对情报数据分析速度提出了更高要求。只有对海量的情报数据进行快速分析处理，才能为指战员提供准确、实时的指挥决策依据2。 3 大数据技术在指挥信息系统中的应用前景 3.1 大数据技术在军事领域发展现状 5近年来，信息系统产生获取的数据已达 TB、PB 级，存储庞大的数据集，主流的数据库存储技术有：面向文档的数据库、基于内存的键值存储数据库、分布式多线程处理/列式存储数据库。为提供数据资
9、产保管访问的场所，数据中心也成为建设趋势。为实现高效计算处理，分布式计算集合了数据检索和实时分析技术，可以利用网络闲置资源来处理庞大复杂计算。MapReduce、Spark、Storm 作为适合不同数据类型的高效计算框架，应用前景广阔。分析应用涵盖了数据挖掘与提取、数据可视化、数据预测与分析等内容。在大数据背景下，如何快速高效地从繁杂多样的数据海洋中提取有价值信息，提高信息流向的效率和精确性，主要依赖于分析应用技术。数据安全方面，则要站在战略高度进行系统化考虑。3.2 大数据技术在美军指挥信息系统中的应用 在大数据背景下，美军为提高“从数据到决策，发现即摧毁”的能力，正不断加强在信息融合、任务
10、指挥决策和人工智能应用等重点领域的建设。DARPA 的 XDATA 项目，旨在为大数据处理和分析开发新型计算技术和开放源码软件工具，以满足军事领域对大量半结构化和非结构化数据分析的需要，并包括异常监测、心灵之眼等多项与信息网络安全相关的技术 6。BAE 系统公司开发的“Q 勇士”可穿戴计算机系统，可以像谷歌眼镜一样嵌入标准军用头盔上，呈现部队所处位置、地图及警示信息实时地叠加进士兵的视野。美军还探索了一种新型存储体系结构，网络附加存储。与存储资源直接分配到计算机节点的直接附加存储不同，网络附加存储可与其他计算和存储资源共享基础设施资源，能够对多种数据协议，包括服务器消息块、网络文件系统、超文本
11、传输协议等进行6存储，并能处理不同操作系统计算机传输的数据7。 3.3 我军指挥信息系统大数据分析应用设想 中国电子科技集团在第二次指挥控制大会上提出了大数据分析在指挥信息系统中的应用框架。在体系架构上，集中式与分布式相结合，可以实现分级指挥向扁平化指挥的过渡。在分析策略上，离线分析与实时分析相结合，能有效提高指挥决策的智能化、实时化、精确化。具体来说，首先，各情报站从各种情报源获取到各种实时情报数据，结合其他情报站的分析结果，进行本站实时情报的初步分析，并将分析结果上报到情报中心，存入历史情报数据库。在情报中心，一方面基于历史情报数据库中积累的海量历史情报数据，通过离线分析，挖掘情报，存入情
12、报知识库；另一方面，对各情报站获取的情报数据及分析结果，结合情报知识库，通过实时分析，最终为指挥员实时决策。基于上述思路，可以基于 Hadoop 分布式云存储技术，Map Reduce 并行计算框架和 Storm 流计算框架，构建适用于指挥信息系统大数据分析的并行数据分析架构2。4 结束语 胜利日阅兵，指挥信息系统装备方队首次亮相，宣示了我军打赢信息化战争的决心意志。当前，现代战争已进入数据决策指挥的时代。以往的决策模式主要是依靠人的经验与智慧作出决策判断，已不适合现在战争复杂、不确定的环境。当信息感知渗透到战场的各个领域和环节，覆盖作战前线到后勤保障，战场信息流将成几何级别剧增。基于大数据技
13、术的新型指挥信息系统，深度挖掘信息关联，为指挥员提高智能决策，7是发展趋势，是时代要求，不久将成为现实。 参考文献 1余晓东，王刚，岳韶华等.美军新一代指挥信息系统发展现状分析J.飞航导弹，2011，11：45-49 2李小花，李姝.大数据分析在指挥信息系统中的应用C.第二届中国指挥控制大会论文集，2014 3 Executive Office of the President. Big data： seizing opportunities， preserving values R.2014 4王本胜，殷阶，朱旭.指挥信息系统大数据技术发展趋势C.指挥信息系统与技术，2014 5廖非凡.大数据时代对指挥信息系统建设的影响及对策C.信息技术，2014 6汪圣利.大数据时代指挥信息系统发展分析C.现代雷达，2013 7刘俊平，李妍.不断发展的大数据存储解决方案C.外军电信动态，2014
