水面艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)?

陳 菁，何心怡，高 賀，程善政

（海軍裝備研究院，北京 100161）

水面艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)?

陳 菁，何心怡，高 賀，程善政

（海軍裝備研究院，北京 100161）

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)條件下的水面艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)，介紹了國內(nèi)外編隊(duì)防空的發(fā)展階段和研究現(xiàn)狀，對(duì)編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行初步探究，分析了編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的6個(gè)主要功能，提煉出以下3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：編隊(duì)水下數(shù)據(jù)融合技術(shù)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)精確解算技術(shù)和編隊(duì)反潛火力通道組織技術(shù)。研究結(jié)果為行業(yè)相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

水面艦艇編隊(duì)；反潛；武器系統(tǒng)

海洋關(guān)系到一個(gè)國家的長治久安和可持續(xù)發(fā)展，正在發(fā)展中的中國面臨著多元復(fù)雜的安全威脅，為適應(yīng)中國海上利益的發(fā)展變化和海上安全所面臨的諸多挑戰(zhàn)，我國海軍關(guān)鍵戰(zhàn)略由“近海防御”向“近海防御、遠(yuǎn)海護(hù)衛(wèi)”轉(zhuǎn)型［1］，而水面艦艇編隊(duì)正是“遠(yuǎn)海護(hù)衛(wèi)”的基礎(chǔ)和保障。較單艦而言，龐大的水面艦艇編隊(duì)雖擁有強(qiáng)大的威懾力，但極易暴露成為潛艇攻擊的目標(biāo)，艦艇編隊(duì)反潛問題亟待解決。

水面艦艇編隊(duì)反潛是目前反潛作戰(zhàn)的新模式，是海軍反潛力量的“倍增器”，作戰(zhàn)指揮官能夠根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合運(yùn)用各種反潛作戰(zhàn)力量和手段對(duì)敵進(jìn)行打擊，實(shí)現(xiàn)“1+1＞2”的作戰(zhàn)打擊效果。水面艦艇編隊(duì)反潛作戰(zhàn)體系是信息資源、作戰(zhàn)單元和武器系統(tǒng)的高度融合，其中編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的作用不可小覷。對(duì)艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的充分、透徹研究是戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路［2?11］。

因此，本文在總結(jié)國內(nèi)外編隊(duì)協(xié)同防空發(fā)展階段、國內(nèi)編隊(duì)反潛研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行探究，初步分析了編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，為編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)下一步研究工作提供參考。

1 編隊(duì)反潛研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外關(guān)于艦艇編隊(duì)協(xié)同防空的研究相對(duì)成熟，已形成完整的認(rèn)知體系，在實(shí)際運(yùn)用方面也取得了進(jìn)展，CEC技術(shù)的研究主要集中在對(duì)空防御領(lǐng)域，并且已非常成熟。但對(duì)水下防御領(lǐng)域的運(yùn)用還處于探索階段，在艦艇編隊(duì)反潛方面還未進(jìn)行系統(tǒng)而深入的研究。艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)一體化反潛作戰(zhàn)模式是反潛作戰(zhàn)的新模式，能夠?qū)崿F(xiàn)信息和武器資源的高度共享，多方位、多兵種間的實(shí)時(shí)信息交互，真正實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)資源共享。如何將編隊(duì)協(xié)同防空中已經(jīng)成熟的CEC技術(shù)融合、轉(zhuǎn)接、運(yùn)用到編隊(duì)反潛中，是下一步應(yīng)該考慮的問題。

編隊(duì)反潛包括探潛和攻潛兩方面?？v觀國內(nèi)編隊(duì)反潛研究?jī)?nèi)容和成果，大都集中在宏觀分析和探潛研究階段，較少涉及攻潛領(lǐng)域。

劉恩海等［12］在1998年就提出了水面艦艇編隊(duì)反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)與CEC技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展思路；王治國等［13］從宏觀角度分析艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)化反潛作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)；劉雄等［14］結(jié)合編隊(duì)協(xié)同反潛特點(diǎn)建立交互的概念模型；錢存健等［15］對(duì)航母編隊(duì)反潛警戒體系中聲納系統(tǒng)的配置情況和發(fā)展方向進(jìn)行了分析和探究；張磊等［16］就艦機(jī)協(xié)同探潛建立單、雙機(jī)聯(lián)合艦艇編隊(duì)反潛警戒模型；賀揚(yáng)清等［17］提出了一種編隊(duì)反潛警戒艦陣位的分析方法；吳文龍等［18］采用歸一化方法把威脅時(shí)間轉(zhuǎn)化為攻擊時(shí)效性系數(shù)，為潛艇對(duì)水面艦艇編隊(duì)威脅判斷提供依據(jù)；趙緒明等［19］提出了艦艇編隊(duì)功能反潛體系的概念，其組成架構(gòu)包括探潛子系統(tǒng)、指揮控制子系統(tǒng)和攻潛子系統(tǒng)（如圖1所示）。

圖1 艦艇編隊(duì)功能體系結(jié)構(gòu)

2 編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)架構(gòu)初探

在研究水面艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)之前，首先要確定水面艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的架構(gòu)，包括其組成和主要功能。目前，對(duì)于這一問題在水面艦艇編隊(duì)反潛作戰(zhàn)研究領(lǐng)域未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。如何科學(xué)合理地建立水面艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的架構(gòu)是亟待解決的問題。

2.1 編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的組成

編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)是水面艦艇編隊(duì)反潛作戰(zhàn)體系的重要單元，具備綜合集成編隊(duì)中各艦艇的反潛作戰(zhàn)資源的能力，使艦艇編隊(duì)反潛作戰(zhàn)效能最大化。編隊(duì)作戰(zhàn)系統(tǒng)層級(jí)結(jié)構(gòu)如圖2所示。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)是編隊(duì)作戰(zhàn)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的下級(jí)是各艦級(jí)作戰(zhàn)系統(tǒng)。

水面艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的組成主要包括綜合火力控制設(shè)備，以及各艦反潛武器系統(tǒng)所屬設(shè)備與配備的反潛武器（見圖3）。艦艇編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)物理上負(fù)責(zé)指揮、調(diào)配、共用各艦反潛武器系統(tǒng)的反潛火力控制設(shè)備，完成共同的編隊(duì)反潛作戰(zhàn)任務(wù)。

圖2 艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

圖3 編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的組成

編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)需要聽從編隊(duì)指揮控制系統(tǒng)的命令，根據(jù)指控系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)態(tài)勢(shì)和下達(dá)的攻擊指令，向各艦級(jí)作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)送指令，起到戰(zhàn)時(shí)信息傳達(dá)的作用。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)也可以獨(dú)立負(fù)責(zé)水下戰(zhàn)場(chǎng)，獨(dú)立指揮編隊(duì)進(jìn)行反潛作戰(zhàn)，完成編隊(duì)水下區(qū)域的防御和反潛任務(wù)。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前水下戰(zhàn)況進(jìn)行綜合態(tài)勢(shì)生成，對(duì)威脅目標(biāo)進(jìn)行威脅判斷和火力通道組織，并向各艦級(jí)反潛武器系統(tǒng)發(fā)送指令，各艦級(jí)反潛武器系統(tǒng)控制相應(yīng)的反潛武器進(jìn)行對(duì)敵打擊，承擔(dān)對(duì)抗水下目標(biāo)攻擊的反潛任務(wù)。

一方面，編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)是編隊(duì)指控系統(tǒng)的“下級(jí)”，全面、無條件為艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)提供反潛的有力保障；另一方面，編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)又能“獨(dú)挑大梁”，從綜合態(tài)勢(shì)生成到威脅判斷，再到打擊火力分配和攻擊指令下達(dá)，在編隊(duì)反潛作戰(zhàn)任務(wù)中扮演極為重要的角色。

2.2 編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的主要功能

編隊(duì)艦艇基于編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮，在信息共享、兵力機(jī)動(dòng)和火力運(yùn)用等方面遵循協(xié)同原則，執(zhí)行統(tǒng)一的編隊(duì)反潛作戰(zhàn)任務(wù)。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)需要具備以下六個(gè)功能：

1）信息傳輸和信息搜集功能。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)既將編隊(duì)指控系統(tǒng)的作戰(zhàn)指令下達(dá)給各艦反潛武器系統(tǒng)設(shè)備，又要接收水聲系統(tǒng)探測(cè)的目標(biāo)數(shù)據(jù)和編隊(duì)各平臺(tái)反潛武器的狀態(tài)信息，為下一步工作做準(zhǔn)備。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)戰(zhàn)時(shí)要負(fù)責(zé)接收編隊(duì)各艦運(yùn)動(dòng)、姿態(tài)信息和有關(guān)氣象數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)各設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，可見信息傳輸和信息搜集功能是不可或缺的。

2）信息處理功能。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)能對(duì)冗余目標(biāo)進(jìn)行判斷和剔除，對(duì)收集到的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)解算。

3）獨(dú)立作戰(zhàn)指揮功能。當(dāng)編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)被授權(quán)負(fù)責(zé)水下戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)，編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)需要對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行分析和指揮，承擔(dān)起獨(dú)立指揮作戰(zhàn)的任務(wù)：進(jìn)行水下綜合態(tài)勢(shì)生成、目標(biāo)威脅判斷和火力通道組織，確定編隊(duì)（或編隊(duì)中具有攻擊優(yōu)勢(shì)的艦艇）的有利攻擊陣位（占位），完成編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮。

4）編隊(duì)反潛武器跨級(jí)發(fā)控能力。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)是各艦反潛武器系統(tǒng)的上級(jí)，擁有全局視野和全局把控的戰(zhàn)爭(zhēng)高度，編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)應(yīng)具備直接發(fā)控各艦反潛武器的能力。戰(zhàn)場(chǎng)瞬息萬變，編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)可根據(jù)當(dāng)前態(tài)勢(shì)，越過某艦作戰(zhàn)系統(tǒng)的操控，直接向該艦反潛武器系統(tǒng)發(fā)送攻擊指令，縮短指令傳輸時(shí)間，直接指揮該艦反潛武器系統(tǒng)組織火力通道攻擊敵方目標(biāo)，把握有利戰(zhàn)機(jī)（如圖4所示）。

圖4 編隊(duì)反潛武器跨級(jí)發(fā)控能力示意圖

5）模擬訓(xùn)練功能。方便相關(guān)人員在戰(zhàn)前進(jìn)行模擬訓(xùn)練，在日常訓(xùn)練中掌握編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮流程和熟練操作。

6）記錄、存儲(chǔ)和復(fù)現(xiàn)功能。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)對(duì)訓(xùn)練和作戰(zhàn)時(shí)的目標(biāo)數(shù)據(jù)、武器射擊參數(shù)等信息進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)，并具備回放數(shù)據(jù)的功能。每一個(gè)數(shù)據(jù)都是寶貴的經(jīng)驗(yàn)財(cái)富，對(duì)編隊(duì)反潛的研究和發(fā)展至關(guān)重要。

3 編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括編隊(duì)水下數(shù)據(jù)融合技術(shù)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)精確解算技術(shù)和編隊(duì)反潛火力通道組織技術(shù)等。

1）編隊(duì)水下數(shù)據(jù)融合技術(shù)。編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)要實(shí)時(shí)接收編隊(duì)指揮控制系統(tǒng)的戰(zhàn)時(shí)情報(bào)和目標(biāo)數(shù)據(jù)等信息；在獨(dú)立指揮作戰(zhàn)時(shí)，要實(shí)時(shí)接收編隊(duì)各艦傳感器的探測(cè)信息和反潛設(shè)備狀態(tài)信息，對(duì)信息進(jìn)行融合處理，才能保證下一步的目標(biāo)綜合識(shí)別、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)生成和威脅判斷的可靠程度。編隊(duì)水下數(shù)據(jù)融合技術(shù)的難點(diǎn)在于信息的感知度、時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

2）目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)精確解算技術(shù)。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)解算普遍使用卡爾曼濾波算法，卡爾曼濾波的前提是將目標(biāo)視為等速直航，然而實(shí)戰(zhàn)中的水下目標(biāo)是動(dòng)態(tài)、不確定的，依靠傳統(tǒng)算法會(huì)造成目標(biāo)解算的誤差較大。為確保目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素的正確和實(shí)時(shí)更新，應(yīng)充分利用編隊(duì)這一跨平臺(tái)、多要素的作戰(zhàn)資源，發(fā)展有效針對(duì)卡爾曼濾波算法漏洞的改進(jìn)算法。

3）編隊(duì)反潛火力通道組織技術(shù)。艦艇編隊(duì)對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行反潛作戰(zhàn)，完成水下綜合態(tài)勢(shì)生成和威脅判斷后，編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)如何在最短的時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)、并有效地破壞敵方攻擊，是最為重要的。艦艇編隊(duì)反潛火力通道組織，應(yīng)對(duì)編隊(duì)內(nèi)有限的反潛資源統(tǒng)籌規(guī)劃，盡可能高效地分配適合的反潛武器通道對(duì)所有來襲水下目標(biāo)進(jìn)行打擊。目標(biāo)分配要考慮攻擊時(shí)效性和目標(biāo)可攻性，多數(shù)情況下二者無法同時(shí)兼顧。為保障對(duì)敵打擊的時(shí)效性和高效性，編隊(duì)反潛火力通道組織技術(shù)應(yīng)充分實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)的緊密結(jié)合，實(shí)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化組織。如何平衡沖突、快速有效地進(jìn)行反潛火力通道組織，是編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)下一步需要思考和研究的問題。

4 結(jié)束語

編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)是保障艦艇編隊(duì)水下安全的重要一環(huán)。本文總結(jié)概述了國內(nèi)外編隊(duì)防空的發(fā)展階段和研究現(xiàn)狀，結(jié)合已經(jīng)成熟的編隊(duì)協(xié)同防空作戰(zhàn)系統(tǒng)，對(duì)還在研究起步階段的艦艇編隊(duì)反潛領(lǐng)域進(jìn)行初探，初步建立編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的組織架構(gòu)，并剖析了編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的主要功能和關(guān)鍵技術(shù)。有關(guān)編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)的研究雖然仍存在空白，但相信在不久的將來，編隊(duì)反潛武器系統(tǒng)乃至編隊(duì)反潛作戰(zhàn)模式會(huì)趨于完善和成熟，為海軍“近海防御、遠(yuǎn)海護(hù)衛(wèi)”的關(guān)鍵戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供有力保障和支持。

［1］ 人民網(wǎng).中國發(fā)布《中國的軍事戰(zhàn)略》白皮書［EB／OL］. http：／／military.people.com.cn／GB／8221／72028／396430／index.html.2015?05?27／2016?10?23.

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Structure and Key Technologies of Anti?submarine Weapon System for Surface Warship Formation

CHEN Jing，HE Xin?yi，GAO He，CHENG Shan?zheng
（Naval Academy of Armament，Beijing 100161，China）

Aimming at the surface warship formation anti?submarine weapon system under the condition of Network Centric Warfare，the development stage and research status of formation air?defense at home and abroad are summarized in this pa?per.The structure of formation anti?submarine weapon system is explored and six main functions of formation weapon system are analyzed.Moreover，there are three key technologies as followed：formation underwater data fusion technology，accurate solution of target motion parameters and organization technology of formation anti?submarine fire channel.The results provide reference for the related technical personnel in the field.

surface warship formation；anti?submarine；weapon system

TJ6；E917

A

10.3969／j.issn.1673?3819.2016.06.003

1673?3819（2016）06?0012?04

2016?09?27

2016?10?20

國家自然科學(xué)基金（60902071）

陳 菁（1992?），女，湖北漢川人，碩士研究生，研究方向?yàn)槲淦飨到y(tǒng)與運(yùn)用工程。

何心怡（1976?），男，博士，高級(jí)工程師。

高 賀（1989?），男，工程師。

程善政（1987?），男，工程師。