2.1　指挥与控制的控制论模型

自从1948年诺伯特·维纳出版了著名的《控制论——关于在动物和机器中控制和通信的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎所有的自然科学和社会科学领域。维纳把控制论看作一门研究机器、生命社会中控制和通信的一般规律的科学，是研究动态系统在变化的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。

在控制论中，“控制”的定义是：为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展状况，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的、应用于该对象上的作用。由此可见，控制的基础是信息，一切信息传递都是为了控制，进而任何控制又都依赖于信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗地说，信息反馈就是指由控制系统把信息输送出去，又把其作用结果返送回来，并对信息的再输出发生影响，起到制约的作用，以达到预定的目的。

2.1.1　一般控制原理

一般控制原理是一种反馈控制过程原理。反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而完成对被控对象控制的任务，如图2-1所示。

2.1.2　C2的控制原理

控制科学的发展促进了现代意义上C2的形成。在军事指挥中引入控制论并设计研制出第一代C2系统是C2发展成熟的标志。现代控制科学的基本原理包括：

（1）自动反馈控制原理，即施控者把输入信息作用于受控者，受控者通过反馈装置将结果作用于施控者。

（2）选择控制原理，即受控者存在一系列可能的状态，施控者选择一种可望达到预期结果的状态进行调控。

（3）优化控制原理，即通过反馈机制，使系统处于最佳状态。

（4）信息变化原理，即以信息作为系统分析和处理问题的基础，系统的运动是一个信息变换的过程。

军事领域的指挥与控制涉及敌我对抗双方，其施控主体是指挥员及其指挥机关，战场是敌我双方控制的对象。战场包括双方的部队、武器系统、通信系统和情报系统，还包括自然与社会环境等要素。指挥员根据使命任务做出决策，将作战计划、命令通过作战文电形成指挥流下达到部队，部队根据命令进行作战行动，通过部队机动部署和火力打击，改变战场状况。然后通过战场雷达等装备获取与感知对战场的实时打击效果，将侦察、监视到的数据去重复、去噪声，进行数据融合等。在数据融合的基础上，再将整个战场各个情报部门获得的情报进行梳理、整合、归纳、综合，汇合成新的态势，最终传送到指挥所，指挥员据此分析判断做出新的决策，形成新的指控流。这样就构成一个认知环路。红方如此，蓝方也是如此。双方围绕战场这个被控对象的争夺，形成了体系与体系的整体对抗。这种争夺是反复进行的，直至达到战争目的为止。

与工业自动控制类似，战场指挥与控制主要指的是指挥员根据使命任务确定所要实现的目标，制定作战方案并进行决策，对部队下达任务指令，根据反馈信息分析作战态势，指挥部队的行动。

确定作战目标是指挥员进行指挥与控制的首要任务，它相当于自动控制的目标值。作战目标是作战行动所要实现的目的，也就是指挥员所希望作战行动所要达成的结果，它或是指夺占一个地区，或是指摧毁某个目标，或是指实现某种战场态势。作战目标对控制的作用是十分重要的，没有作战目标就没有控制。上级意图或赋予本级作战任务，以及本级指挥员的决心和作战计划中的有关内容，体现了作战目标的具体结构和内容。

制定作战方案是指挥员对部队行动所进行的一系列预先设计和安排，也可以说是对作战任务、作战时间和作战资源的分配。作战方案的内容一般应包括作战行动的总目标及各个阶段的分目标。例如，各部队为完成各项目标应进行的行动内容，起始时间和结束时间，行动的方法、地点，部队之间及与其他友邻部队之间的相互关系等。方案确定下来之后，还必须对方案的可行性进行评估。评估的方法是多种多样的，计算机模拟是现代环境下方案评估的重要手段。通过方案评估，降低战场风险，调整一些不合适的内容，增强方案的可行性和优化程度。

作战目标和方案以命令的形式，经一定的通信手段传递到部队之后，部队则按命令的要求行动。部队在行动过程中，要不断向指挥员报告自己的行动情况，同时，战场信息获取与感知系统通过对战场情况侦察、监视，将战场态势传到指挥所，形成信息反馈。有了信息反馈，就建立起反馈控制系统，指挥与控制就可以有效地进行下去。指挥员通过反馈的信息进行分析，判断战场态势，找出部队实现目标的程度、执行方案行动的偏差，然后下达调控指令。

指挥员必须在充分分析战场的反馈信息之后，才能下达调控指令。战场侦察反馈回来的信息是已经发生过的，经指挥员分析后再以指令的形式下达到部队手中，必定要耗费一定的时间，而部队接到调控指令后，克服自身的惯性将偏差调整过来，还需要一些时间，因此，反馈控制具有一定的滞后性。克服反馈控制的滞后性，提高战场控制的灵敏度，要求缩短反馈控制过程中各项工作的时间，也就是需要提高指挥员及其指挥手段的时效。从某种意义上说，谁赢得了时间谁就赢得了战场主动权。误差大小、抗干扰能力强弱和响应快慢是工业自动化系统控制质量的三大指标。同样，在战场指挥与控制中，精确性、稳定性和时效性同样是决定着指挥效果的关键因素。

尽管军事领域的C2与工业自动控制存在的原理类似，但两者间也有质的区别：工业自动控制可以有人参加，也可以不需要人参与，如无人自动生产线，而指挥与控制系统的主体就是各级指挥人员；另外，工业自动控制系统只有一个控制环，不存在两个控制环，更不存在对抗，而指挥与控制有极强的对抗性，战场就是敌对双方两个控制环同时竞相争夺的被控对象。

战斗过程的控制活动包括兵力单元之间行动的协调、适应战场环境变化的作战要素调整，战斗过程的控制在很大程度上类似于工业过程控制。从这个角度上看，关于C2中的控制职能的建模，控制科学提供了强有力的理论支撑。

Lawson模型反映了C2的控制原理。1981年，J.S.Lawson提出了一种基于控制过程的C2模型，Lawson模型如图2-2所示，模型由五个步骤组成一个指挥与控制的决策过程，包括感知、加工处理、比较分析、决断和行动。该模型认为指挥员在对环境进行“感知”和“比较”的基础上，将解决方案转变成所需的状态，模型的主要不足是对人的作用描述不够，以致在应用中受限。

2.1.3　对抗过程中的指挥与控制模型

指挥与控制过程是一种典型的反馈控制模型，但上述模型没有描述战争的本质，即敌我双方激烈的对抗性。敌我双方围绕战场这个被控对象的争夺，形成了整体对抗，在对抗过程中C2遵循的过程如图2-3所示。

信息化战争是体系与体系的对抗，军队指挥体系处于最先被打击的地位，指挥与控制战常常在部队作战行动之前就已经开始，并且贯穿于作战的全过程。武器系统的硬杀伤能力和电子战的软杀伤能力对作战指挥的稳定性产生了巨大的影响，保持与提高指挥与控制系统的生存能力和作战指挥的连续性、稳定性是关系到战争全局的重大问题。

战场指挥与控制是以系统的形式存在和运行的，这个系统就是指挥信息系统。指挥信息系统包括指挥与控制系统、通信系统，以及情报、监视和侦察系统三大部分，指挥与控制系统是龙头，通信系统是依托平台，情报、监视和侦察系统是实时感知战场态势的手段。在指挥信息系统中，信息的流动大致可以分为指控流和情报流两种类型。

指挥员根据作战目标的要求，由反馈信息得出对当前战场态势的判断结论，并为进一步控制战场态势而发出信息，这一过程中信息的流动被称为指控流。指控流中，有作战文书、命令、作战预案、方案、计划、部队力量编成、分布、时间、任务、到达状况、部队部署、装备和武器状态等。指控流有两个流向，流入指挥所的包括下级的请示、报告，流出指挥所的包括指挥所发出的命令、通报、批示等。一旦指控流中断，就意味着指挥的瘫痪。通信平台必须确保指控流的运行和安全，必须确保在最恶劣条件下，指挥员对一线部队的知情能力和指挥与控制能力。

情报流是情报、监视和侦察系统通过各种传感器和情报侦察手段获取的信息，依托通信平台传到指挥所的过程。情报流中，有各种陆基、海基和空中雷达等传感器数据，有空间各类侦察卫星数据，还有技术侦察数据和部队侦察数据。在数据流动过程中伴随着数据融合等处理，数据融合后，进行情报整合和态势汇合，然后流向指挥所。通常，情报、监视与侦察系统是分布式的多传感器系统，因此，流向指挥所的情报流是多通道的。

指控流的信息量通常不大，但至关重要，而情报流实时性强，信息量巨大。在战场上，指控流对情报流有指导作用，决定要重点获取的情报要求；情报流对指控流有反馈作用，会影响下一轮指控流。