艦船武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)樣式及關(guān)鍵技術(shù)研究

李煒辰，張士福，郭宇，侯笑宇，邱麗媛

（中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院，北京 100094）

未來的攻防對抗不再是平臺與平臺之間的對抗，而是體系與體系之間的對抗。在一體化作戰(zhàn)環(huán)境下，未來艦船武器的評價，取決于其網(wǎng)絡(luò)化能力，在緊急作戰(zhàn)中，使分散的戰(zhàn)爭資源協(xié)同使用的能力，從分散部署的火力單元序列中選擇最佳火力單元可以攔截目標的概率，并節(jié)約武器資源。本文對艦船武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)及關(guān)鍵技術(shù)進行研究。人工智能、智能傳感器等技術(shù)的飛速進步,為協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的自主化發(fā)展提供了一定的基礎(chǔ)條件。以美國為代表的西方軍事強國也在此方面不斷探索,進行了一系列的技術(shù)驗證,力爭盡快提高協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的自主化程度,進一步減少人的介入程度,提高所能完成任務的難度,提高適應戰(zhàn)場環(huán)境的能力,提髙集群主動決策能力,提高集群的協(xié)調(diào)配合能力。

1 艦船武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)概念

協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)，是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)分布式火力單元序列各作戰(zhàn)平臺的指揮控制系統(tǒng)、目標探測系統(tǒng)和武器系統(tǒng)信息的共享。每個平臺的數(shù)據(jù)與一個特定的數(shù)據(jù)鏈形成一個統(tǒng)一的戰(zhàn)場情況,確保操作過程中所需的信息可以實時、準確、快捷的火列表內(nèi)元序列傳輸和交換的一部分,所以每個平臺可以及時處理日期標準信息和跟蹤目標準確、實時共享網(wǎng)絡(luò)條件下的檢測信息,形成了綜合跟蹤識別能力、準確的目標指示能力和協(xié)同操作能力。第一，要改變觀念，認識到火控必須與通信緊密結(jié)合，將火控系統(tǒng)鑲嵌于系統(tǒng)之中；第二，由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變，發(fā)展新式武器與精確打擊武器的綜合火控，發(fā)展異構(gòu)武器、跨區(qū)域群武器的網(wǎng)絡(luò)火控，發(fā)展有人一無人武器自主協(xié)同武器火控系統(tǒng)；第三，由單一作戰(zhàn)向網(wǎng)絡(luò)與協(xié)同作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變。未來火控系統(tǒng)的評價，取決于其網(wǎng)絡(luò)化能力，在緊急作戰(zhàn)中使分散的戰(zhàn)爭資源協(xié)同使用的能力，從分散部署的火力單元序列中選擇最佳火力單元可以攔截目標的概率，并節(jié)約武器資源。

2 艦船武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)

艦船武器系統(tǒng)多平臺協(xié)同作戰(zhàn)體系復雜，涉及體系優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)通信、信息融合等眾多技術(shù)，而且相互交叉與滲透，又形成交叉技術(shù)。

2.1 體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

體系結(jié)構(gòu)主要體系在功能關(guān)系與邏輯關(guān)系上。體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括以下幾個層次：（1）采取自頂向下的方法，確定功能及任務的實體（即系統(tǒng)劃分）；（2）確定實體的界面；（3）描述結(jié)構(gòu)項之間的相互作用；（4）描述實體間的信息流；（5）實現(xiàn)實體互連的技術(shù)；（6）界面的標準或約定。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化火控結(jié)構(gòu)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)化火控優(yōu)化技術(shù)包括：（1）網(wǎng)絡(luò)控制理論支撐技術(shù)；（2）網(wǎng)絡(luò)的魯棒性設(shè)計；（3）網(wǎng)絡(luò)化的硬件框架；（4）網(wǎng)絡(luò)化的火控軟件框架；（5）一體化標準協(xié)議及接口技術(shù)； （6）開放式結(jié)構(gòu)技術(shù)等。

2.3 數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

數(shù)據(jù)鏈有戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈和武器數(shù)據(jù)鏈等。涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：（1）通信協(xié)議和消息標準的開發(fā)；（2）復雜環(huán)境下的抗干擾保密通信技術(shù)；（3）多數(shù)據(jù)鏈路協(xié)同技術(shù)；（4）集成數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)；（5）集成的標準協(xié)議和接口技術(shù)。

武器協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為中心，在高效協(xié)同策略和先進傳感器的支撐下，將信息優(yōu)勢發(fā)揮到最大，對網(wǎng)絡(luò)中各協(xié)同作戰(zhàn)單元的資源進行聚合發(fā)揮整體的作戰(zhàn)效能，從而獲得體系對抗優(yōu)勢。近年來，以美國為代表的軍事強國積極推進協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展，不斷加大資金和技術(shù)投入，推動相關(guān)項目的飛行試驗及技術(shù)驗證，其協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)出體系化、自主化、分布化的發(fā)展趨勢。在美國軍方主導下，美國各大軍工集團和高校開發(fā)的協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)出分布化、低成本的發(fā)展趨勢。通過協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)能夠?qū)蝹€系統(tǒng)復雜、造價昂貴、功能齊全的作戰(zhàn)平臺“化整為零”，分散到大量低成本、功能單的作戰(zhàn)平臺中，通過大量異構(gòu)、異型的個體來實現(xiàn)原來復雜的系統(tǒng)功能，實現(xiàn)功能和性能的統(tǒng)一。協(xié)同作戰(zhàn)群體具有“無中心”和“自主協(xié)同”的特性，部分個體失去作戰(zhàn)能力不影響其整體性能的發(fā)揮，通過體系生存率的方式提高其抗毀傷能力。典型代表項目有“小精靈”項目、低成本無人機集群技術(shù)項目、“山鶉”項目等。

信息融合技術(shù)主要包括：（1）時間空間配準技術(shù)，涉及基于聯(lián)邦濾波器或變尺度系統(tǒng)理論的時空配準技術(shù)，基于最小二乘配準法和內(nèi)捅，外推算法的時間配準技術(shù)；（2）融合算法模型構(gòu)造技術(shù)，涉及到直接融合變維濾波結(jié)構(gòu)、基于MSP-DAF的融合結(jié)構(gòu)及基于IMM - PDA的融合結(jié)；（3）精確導航定位技術(shù)。

2.4 任務決策多智能體建模技術(shù)

多智能體建模技術(shù)是實現(xiàn)任務決策的可行方法。為了描述協(xié)同作戰(zhàn)過程中的信息組織形式和傳遞流程，需要構(gòu)建多智能體結(jié)構(gòu)框架及數(shù)學模型，即基于多智能體的行為特征和構(gòu)造方式，從多平臺協(xié)同系統(tǒng)和單個火控平臺兩個方面建立多智能體結(jié)構(gòu)框架每各個平臺內(nèi)部的各個功能模塊為智能體組成第二層多智能體結(jié)構(gòu)，一個可行的任務決策多智能體模型結(jié)構(gòu)，由各個平臺為智能體組成第一層多智能體（指定其中一個平臺為主，其他平臺為從），任務決策多智能體模型結(jié)構(gòu)涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：（1）多層多智能結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化技術(shù)； （2）控制Agent、決策Agent和功能AgenL構(gòu)造技術(shù)；（3）參數(shù)耦合關(guān)系確定技術(shù)等。

2.5 火力協(xié)同技術(shù)

火力協(xié)同是多平臺協(xié)同作戰(zhàn)中最核心的功能體現(xiàn)，是指在攻擊階段，網(wǎng)絡(luò)化火控系統(tǒng)的各種武器平臺在火控網(wǎng)中心（可以是其中任一武器平臺擔任）的統(tǒng)一指揮下，分工合作、互相支援、密切協(xié)同，使用各自的武器，以合理的火力分配，合適的攻擊手段，有效地消滅敵機，保存自己。要實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)必須解決多傳感器數(shù)據(jù)融合、多機通訊與數(shù)據(jù)共享、目標識別、戰(zhàn)術(shù)決策與火控解算等技術(shù)問題?；鹆f(xié)同的關(guān)鍵技術(shù)有：（1）一體化攻防技術(shù)；（2）在單一武器平臺作戰(zhàn)能力基礎(chǔ)上，面向任務的不同武器平臺單元的綜合火力配置技術(shù)；（3）協(xié)同攻擊計劃制定與決策技術(shù)；（4）攻擊任務和目標分配技術(shù)；（5）分時序、分層次火力交戰(zhàn)模型及最佳火力分配技術(shù)；（6）多目標攻擊與火控解算技術(shù)。

2.6 作戰(zhàn)效能評估與仿真技術(shù)

艦船武器平臺協(xié)同作戰(zhàn)與單平臺作戰(zhàn)的關(guān)鍵區(qū)別是上升為體系作戰(zhàn)。作戰(zhàn)效能評估與仿真關(guān)鍵技術(shù)有：（1）協(xié)同作戰(zhàn)性能評估指標體系匹配技術(shù)；（2）效能評估方法（解析型的蘭徹斯特方程方法、經(jīng)驗型的指數(shù)優(yōu)選技術(shù)方法以及計算機仿真方法）綜合技術(shù)；（3）組合仿真建模技術(shù)；（4）計算機模擬環(huán)境建立與優(yōu)化技術(shù)；（5）性能評估結(jié)果置信度建立技術(shù)。

3 結(jié)語

基于網(wǎng)絡(luò)化艦船武器多平臺協(xié)同作戰(zhàn)是未來信息化戰(zhàn)爭條件下的重要作戰(zhàn)方式之一。

防空武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)包括指揮控制平臺之間的協(xié)同、指揮控制平臺和所屬的火控平臺的協(xié)同、火控平臺之間的協(xié)同、火控與武器火力平臺之間的協(xié)同及武器火力平臺之間的協(xié)同等。加強對多平臺協(xié)同作戰(zhàn)的體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究，是提高協(xié)同作戰(zhàn)效果、提升信息化能力的重要手段。