基于信息系統(tǒng)的陸軍空地協(xié)同作戰(zhàn)應(yīng)用研究

韓志鋼，李天榮

（1 陸軍航空裝備發(fā)展辦公室，北京 100012；2 中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，西安 710068）

0　引言

信息化條件下的戰(zhàn)爭必然是“一域多層、空地一體”的立體攻防作戰(zhàn)，體系與體系的對抗是其最顯著的特征。隨著平臺中心戰(zhàn)向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的轉(zhuǎn)移，軍隊的作戰(zhàn)理念也向信息主導(dǎo)、體系支撐、精兵作戰(zhàn)、聯(lián)合制勝的方向發(fā)展。如何準(zhǔn)確把握信息主導(dǎo)、網(wǎng)聚能力、體系破擊、聯(lián)合制勝等信息化戰(zhàn)爭制勝機理的內(nèi)涵和實質(zhì)是一個亟待解決的問題。

尤其是新軍事變革以來，空中突擊旅、合成旅等新的部隊組織形式的出現(xiàn)，使得陸軍航空兵與陸軍地面部隊的聯(lián)系更加緊密，這種改變更加強調(diào)跨兵種、跨軍種的協(xié)同。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)已不再僅僅是平臺的網(wǎng)絡(luò)化，而是要求實現(xiàn)傳感器、武器、彈藥的網(wǎng)絡(luò)化，空地協(xié)同不僅僅是平臺的協(xié)同，而是作戰(zhàn)要素之間的協(xié)同。不斷縮短打擊鏈的時間，實現(xiàn)所見即消滅，是聯(lián)合作戰(zhàn)永恒的主題。

針對以上趨勢，我們需要對空地協(xié)同[1]作戰(zhàn)需求進(jìn)行深入剖析，從技術(shù)實現(xiàn)、組織制度、作戰(zhàn)流程等多個方面進(jìn)行研究，本文研究的側(cè)重點是技術(shù)實現(xiàn)。只有這樣才能充分發(fā)揮直升機反應(yīng)時間短、出動方式活、機動速度快、使用范圍廣、對地突擊能力強等作戰(zhàn)優(yōu)長，使陸軍航空兵真正充分、有效地融入陸軍地面部隊、乃至全軍的作戰(zhàn)體系。

1　空地協(xié)同作戰(zhàn)需求研究

1.1　應(yīng)用需求

陸軍未來作戰(zhàn)將以全譜作戰(zhàn)為核心，單純的依靠一個平臺、一個兵種已經(jīng)不可能完成新的復(fù)雜的作戰(zhàn)任務(wù)。陸軍航空兵作為陸軍制勝的關(guān)鍵，在空地協(xié)同作戰(zhàn)應(yīng)用方面的需求主要包括以下幾點：

（1）空地火力協(xié)同

空中火力突擊包括陸空聯(lián)合突擊和空中機動火力突擊。陸空聯(lián)合火力突擊需要直升機與地面火力單元具有對敵情態(tài)勢的一致掌握[2]，需要與地面火力單元之間進(jìn)行航路規(guī)劃與保護(hù)、目標(biāo)指示/區(qū)分、頻率保護(hù)、武器彈藥、突擊順序等方面的協(xié)同；

空中機動火力突擊與空中火力支援的過程中需要與特戰(zhàn)部隊之間完成火力請求/呼喚、目標(biāo)指示、指示時間、毀傷評估等方面的協(xié)同。

（2）傳感器協(xié)同

直升機作為陸軍僅有的空中傳感器平臺，可以實現(xiàn)快速偵察和火力校射。為了提高提升偵察的效能，同時保障直升機在偵察過程中的安全，需要直升機與地面探測平臺之間協(xié)調(diào)傳感器的報告責(zé)任、開輻射時機、工作模式，以及探測空域、時域、頻域等，保證各傳感器優(yōu)勢互補，充分發(fā)揮傳感器網(wǎng)絡(luò)化探測效能。

（3）電子對抗協(xié)同

電子對抗是未來戰(zhàn)爭的一個重要形式，利用電磁能量限制、剝奪、減弱或防止敵方使用電磁頻譜，保持友方部隊有效使用電磁頻譜的軍事行動，它已成為復(fù)雜電磁環(huán)境下敵我雙方的重要作戰(zhàn)行動。直升機要提升戰(zhàn)場生存能力，就需要實現(xiàn)與地面電抗部隊的協(xié)同。協(xié)同形式包括電子對抗控制和電子對抗協(xié)同。

針對敵方的電子干擾，通過電子對抗情報偵察單元的控制，實施對敵方電磁干擾的搜索、偵聽、識別和定位，以實現(xiàn)電磁威脅的快速識別，為電子干擾提供輻射源信息，并為友鄰部隊提供電子防護(hù)。電子對抗協(xié)同需要協(xié)調(diào)多個電子對抗單元實施電子支援、搜索、測向、航跡評估和干擾時不會產(chǎn)生相互干擾。

（4）有人無人協(xié)同

無人機作戰(zhàn)平臺具有長航時、“零傷亡”的優(yōu)勢，在未來戰(zhàn)爭中將是不可或缺的空中有生力量。同時隨著無人機的不斷發(fā)展，有人機與無人機混合編隊協(xié)同作戰(zhàn)將成為未來典型作戰(zhàn)樣式。有人無人協(xié)同[3]需要實現(xiàn)對無人平臺的飛行控制、傳感器的控制、偵察信息的回收、無人平臺武器單元的控制等。通過有人無人協(xié)同，豐富陸軍航空兵的作戰(zhàn)樣式，提升直升機的戰(zhàn)場生存能力。

1.2　能力需求

（1）多任務(wù)多種目標(biāo)打擊的需求

陸戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，目標(biāo)威脅及特點不同，空地協(xié)同需要具備多種手段對多個目標(biāo)同時進(jìn)行打擊的能力，具備對臨機出現(xiàn)目標(biāo)和陌生目標(biāo)的打擊能力，支持空地、空空一線自主協(xié)同模式。

（2）快速響應(yīng)縮短殺傷鏈的需求

陸戰(zhàn)場各級指揮所、作戰(zhàn)飛機、地面車輛、單兵之間需要進(jìn)行密切的組織協(xié)調(diào)，共享地面目標(biāo)信息、電子對抗信息、多媒體信息、情報信息等?？盏匾惑w協(xié)同作戰(zhàn)需要優(yōu)化作戰(zhàn)流程，克服指控關(guān)系復(fù)雜，數(shù)字化程度低，獲取和報告目標(biāo)信息花費時間長，信息準(zhǔn)確性差等劣勢。提高數(shù)字化信息交互能力，加快空中對地面部隊火力支援的速度，縮短從發(fā)現(xiàn)到摧毀的時間。

（3）準(zhǔn)確高效打擊減少誤傷和附帶損傷的需求

空地協(xié)同要求引導(dǎo)員能夠全天時全天候地獲取戰(zhàn)場目標(biāo)信息，對其準(zhǔn)確識別和精確定位，并依托高效的信息系統(tǒng)將需要打擊的目標(biāo)信息準(zhǔn)確、可靠、全面地傳輸給作戰(zhàn)飛機，保證精確打擊，避免對友軍和非戰(zhàn)斗人員攻擊?？盏貐f(xié)同需要空中火力與地面部隊在機動和火力方面進(jìn)行精確配合，實時掌握敵我雙方位置的變化，形成空面一體精確統(tǒng)一態(tài)勢，以避免誤傷。

（4）適應(yīng)復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境的需求

晝夜交替、氣象條件、地形限制、電磁干擾等因素會導(dǎo)致我方戰(zhàn)場偵察能力降低、通信能力衰減和武器精度退化，引起系統(tǒng)效能和性能的下降。空地協(xié)同系統(tǒng)必須在不斷變動的、退化的甚至惡化的戰(zhàn)場環(huán)境下能夠快速適應(yīng)并調(diào)整作戰(zhàn)單元間的情報、指控和協(xié)同關(guān)系，有效執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。

1.3　技術(shù)需求

（1）網(wǎng)絡(luò)化開放式信火一體系統(tǒng)架構(gòu)的需求

空地協(xié)同作戰(zhàn)需要將信息與火力融為一體，實現(xiàn)信息與火力的一體化協(xié)同，形成體系化作戰(zhàn)能力。信火一體不僅僅是聯(lián)合態(tài)勢共享和一線協(xié)同作戰(zhàn)，還包括傳感器要素的協(xié)同感知和武器要素的協(xié)同打擊以及系統(tǒng)各要素間的協(xié)同控制。因此，需要全面整合傳感器信息、指控信息和武器信息，結(jié)合裝備功能、技術(shù)特點探索新的戰(zhàn)法與新的作戰(zhàn)樣式，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)化開放式系統(tǒng)架構(gòu)模型，梳理、歸納和總結(jié)支撐信火一體架構(gòu)的技術(shù)參考摸型與標(biāo)準(zhǔn)體系。

（2）統(tǒng)一信息標(biāo)準(zhǔn)和處理規(guī)則的需求

空地高效協(xié)同要求作戰(zhàn)單元之間在對戰(zhàn)場態(tài)勢和指控命令的一致理解基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)作戰(zhàn)行動，需要在統(tǒng)一框架下設(shè)計信息表征、信息流程和處理協(xié)議，縮短信息分發(fā)和處理時間，提高信息流轉(zhuǎn)效率。

（3）空面一體的自適應(yīng)抗毀網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨?/p>

空地協(xié)同作戰(zhàn)需要網(wǎng)絡(luò)與傳輸手段適應(yīng)協(xié)同作戰(zhàn)時面臨的復(fù)雜電磁、地理、氣象環(huán)境影響。需根據(jù)任務(wù)特性自適應(yīng)組網(wǎng)，多路由、多信道冗余組網(wǎng)，對網(wǎng)絡(luò)資源（波形、時域、頻域、空域、功率等）動態(tài)管理和分配，滿足作戰(zhàn)任務(wù)的組網(wǎng)與傳輸需求、時延要求，提高網(wǎng)絡(luò)的抗毀性。

（4）高精度時間同步和空間統(tǒng)一的需求

高精度時間同步和空間統(tǒng)一是戰(zhàn)場統(tǒng)一態(tài)勢形成、跨平臺武器協(xié)同引導(dǎo)以及戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)協(xié)同定位等能力實現(xiàn)的前提與基礎(chǔ)。在空地協(xié)同作戰(zhàn)中，各作戰(zhàn)單元要實時地獲取敵我作戰(zhàn)單元的絕對位置或相對位置信息，共享空間戰(zhàn)場敵我精確態(tài)勢，實現(xiàn)跨平臺的武器協(xié)同引導(dǎo)和精確打擊，滿足不同空時一致性層次的信息交互要求。

（5）火力最優(yōu)配置與跨平臺控制的需求

空地協(xié)同系統(tǒng)中，各作戰(zhàn)平臺地理位置分布不同，為了充分利用各作戰(zhàn)單元的傳感器資源和武器資源，需要建立分布式綜合火力協(xié)同控制方法，構(gòu)建可擴(kuò)展性強、異構(gòu)和動態(tài)可重構(gòu)的通用火力協(xié)同控制模型，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和武器類型自適應(yīng)調(diào)整火控算法，從而提高分布式跨平臺火力控制的通用化能力。

2　空地協(xié)同初步構(gòu)想

2.1　體系架構(gòu)

空地協(xié)同系統(tǒng)通過構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)化、信火一體的開放式協(xié)同體系架構(gòu)，支撐對目標(biāo)的快速精確打擊。

（1）作戰(zhàn)視圖

圖1　空地協(xié)同系統(tǒng)作戰(zhàn)視圖

空地協(xié)同系統(tǒng)中地面和直升機通過數(shù)據(jù)鏈信息網(wǎng)絡(luò)連接起來，并經(jīng)統(tǒng)一的消息標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議處理實現(xiàn)地面作戰(zhàn)單元、空中作戰(zhàn)單元之間機器到機器的高效信息交互。空地作戰(zhàn)單元之間指揮控制信息、統(tǒng)一態(tài)勢信息以及精確打擊信息實時交互，密切協(xié)同，實現(xiàn)對地面計劃目標(biāo)和臨機目標(biāo)的快速精確打擊。空地協(xié)同系統(tǒng)支持協(xié)同感知與定位識別、分層分級態(tài)勢形成與共享、通用化火力控制、跨平臺目標(biāo)指示和跨平臺武器控制等作戰(zhàn)能力。

基于開放式系統(tǒng)架構(gòu)，空地協(xié)同系統(tǒng)可方便地在平臺、要素、功能和模式等方面進(jìn)行系統(tǒng)功能性能的擴(kuò)展。

（2）系統(tǒng)視圖

圖2　空地協(xié)同系統(tǒng)視圖

空地協(xié)同系統(tǒng)的基礎(chǔ)是空面一體的多波形自適應(yīng)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)和高精度的時空一致，兩者共同保證了信息和數(shù)據(jù)的時效性。

通過綜合空地各平臺傳感器形成協(xié)同感知網(wǎng)，對目標(biāo)進(jìn)行感知并生成和共享統(tǒng)一態(tài)勢。通過綜合空地平臺指控要素形成協(xié)同控制網(wǎng)，進(jìn)行多平臺協(xié)同控制，生成協(xié)同控制決策方案。綜合空中各平臺武器形成協(xié)同打擊網(wǎng)，交聯(lián)各平臺武器單元，通過火控級協(xié)同，實現(xiàn)對目標(biāo)跨平臺精確打擊。通過綜合管控把協(xié)同感知網(wǎng)、協(xié)同控制網(wǎng)和協(xié)同打擊網(wǎng)統(tǒng)一組織起來，完成對地面目標(biāo)的“偵、控、打、評”各個環(huán)節(jié)。

（3）技術(shù)視圖

圖3　空地協(xié)同系統(tǒng)技術(shù)視圖

信息要素獲取層主要涉及信息要素的統(tǒng)一定義與表征、傳感器技術(shù)、武器技術(shù)和平臺集成技術(shù)，它是實現(xiàn)傳感器資源、武器資源要素網(wǎng)絡(luò)化的前提和基礎(chǔ)。

信息傳輸網(wǎng)絡(luò)層涉及可靠傳輸波形、任務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)綜合調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)運維與管理、自適應(yīng)組網(wǎng)和安全防護(hù)技術(shù)。其中可靠傳輸波形保證了信道的抗干擾、低截獲、防侵入的能力，其他模塊保證信息網(wǎng)絡(luò)的靈活性、冗余性和重構(gòu)性。

信息處理與支撐層則包括目標(biāo)識別確認(rèn)、態(tài)勢生成、通用化的火控處理、火力輔助決策、信息交換協(xié)議、信息處理規(guī)則。它們是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同探測和協(xié)同打擊的重要支撐。

信息應(yīng)用層主要包括協(xié)同感知、協(xié)同控制、協(xié)同打擊和毀傷評估技術(shù)。它們是實現(xiàn)要素級協(xié)同的表現(xiàn)形式，也是研究新戰(zhàn)法和提升體系作戰(zhàn)能力的依據(jù)。

時空統(tǒng)一貫穿于信息獲取、信息傳輸、信息處理和應(yīng)用的全過程，它是生成精準(zhǔn)態(tài)勢的必備條件，也是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化指控的重要保障。

2.2　網(wǎng)絡(luò)組織與信息傳輸系統(tǒng)

圖4　空地一體協(xié)同網(wǎng)絡(luò)

空地一體協(xié)同網(wǎng)絡(luò)主要包括通用戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)、空地協(xié)同網(wǎng)絡(luò)、地面任務(wù)網(wǎng)和編隊協(xié)同網(wǎng)絡(luò)。其中通用戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)主要用于實現(xiàn)各軍種之間戰(zhàn)術(shù)級的態(tài)勢共享和指揮協(xié)同?？盏貐f(xié)同網(wǎng)用于直升機、無人機與地面一線作戰(zhàn)單元之間的火力呼叫與戰(zhàn)術(shù)支援。編隊協(xié)同網(wǎng)用于直升機編隊、有人無人編隊內(nèi)的傳感器協(xié)同、火力協(xié)同、有人無人協(xié)同。地面任務(wù)網(wǎng)用于地面作戰(zhàn)部隊之間的戰(zhàn)術(shù)協(xié)同。每種網(wǎng)絡(luò)按照實現(xiàn)功能的不同，在傳輸波形、組網(wǎng)協(xié)議又有所不同，不同的網(wǎng)絡(luò)之間可以通過信息要素的一致表征、信息精度的分層定義進(jìn)而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的信息統(tǒng)一與信息轉(zhuǎn)發(fā)。

2.3　空地協(xié)同感知

綜合我方機載傳感器和地面?zhèn)鞲衅魇占哪繕?biāo)數(shù)據(jù)在完成信息分類、特征提取、格式轉(zhuǎn)換、壓縮處理等數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟后進(jìn)行多源信息融合處理得到完整準(zhǔn)確的目標(biāo)信息，并結(jié)合戰(zhàn)場環(huán)境信息、我方數(shù)據(jù)鏈信息和其他情報信息形成實時統(tǒng)一的空地戰(zhàn)場態(tài)勢圖。

空地戰(zhàn)場態(tài)勢圖需要分層分級統(tǒng)一顯示，戰(zhàn)略級情報信息可以作為戰(zhàn)術(shù)層傳感器區(qū)域責(zé)任分配的依據(jù)，戰(zhàn)術(shù)級的態(tài)勢信息可以作為火控級傳感器目標(biāo)分配的依據(jù)。傳感器目標(biāo)分配的最終目的是更好地為火控跟蹤、武器發(fā)射和武器制導(dǎo)提供持續(xù)、穩(wěn)定、精確的目標(biāo)信息。并按需在友方空中或地面作戰(zhàn)單元間進(jìn)行分發(fā)。

2.4　空地協(xié)同控制

依托傳感器分系統(tǒng)生成的分層分級統(tǒng)一態(tài)勢圖和戰(zhàn)場通用數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)行傳感器協(xié)同管理、協(xié)同火力分配和毀傷效果評估。

協(xié)同火力分配是依據(jù)態(tài)勢信息對目標(biāo)進(jìn)行威脅估計處理，在綜合考慮敵我空間位置、武器性能、交戰(zhàn)事件等眾多要素的基礎(chǔ)上，建立協(xié)同火力分配效用模型、作戰(zhàn)威脅模型以及作戰(zhàn)優(yōu)勢模型，進(jìn)行協(xié)同火力分配優(yōu)化，給出協(xié)同打擊方案。

3　需解決的關(guān)鍵技術(shù)

（1）開放式空面一線協(xié)同體系架構(gòu)設(shè)計技術(shù)

空地協(xié)同作戰(zhàn)需要將信息與火力融為一體，實現(xiàn)信息與火力的一體化協(xié)同[4]。僅僅依靠戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈無法實現(xiàn)傳感器要素級的協(xié)同感知、武器要素級的協(xié)同打擊和要素級的協(xié)同控制。需要采用開放式、模塊化架構(gòu)和柔性接口，使得系統(tǒng)應(yīng)用模式可擴(kuò)展、交鏈要素可擴(kuò)展、打擊技術(shù)可擴(kuò)展，方便新技術(shù)集成與應(yīng)用。

（2）通用化分布式火控技術(shù)

直升機平臺由于地形、氣象等環(huán)境影響無法實現(xiàn)對地面目標(biāo)的精確瞄準(zhǔn)，引導(dǎo)員必須獲取精確的空中平臺狀態(tài)信息、武器參數(shù)，并結(jié)合地面目標(biāo)狀態(tài)信息，對直升機武器進(jìn)行火控解算，并控制直升機武器發(fā)射。這就需要火控算法支持分布式、通用化解算能力。需要實現(xiàn)直升機和武器系統(tǒng)松耦合的火控算法。

4　結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)是體系與體系的對抗，要素協(xié)同是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的升級版，也是精確交戰(zhàn)的必然要求。信息系統(tǒng)是建立體系作戰(zhàn)能力的基石，信息系統(tǒng)的升級是實現(xiàn)要素協(xié)同的關(guān)鍵，而配套的組織制度、作戰(zhàn)流程的跟進(jìn)也是實現(xiàn)要素協(xié)同不可缺少的條件?？盏貐f(xié)同不可能一蹴而就，需要分階段實施，先平臺協(xié)同、后要素協(xié)同，最終形成覆蓋陸?？仗祀姸嗑S一體的體系對抗能力。