基于“网络中心战”的弹道导弹防御系统

刘佳琪,王春莉

(试验物理与计算数学国家级重点实验室,北京 100076)

1 引言

以平台为中心的战争转向以网络为中心的战争是新军事领域中的一项根本性变革,它更强调了作战系统与系统之间的对抗。网络中心战与平台中心战相比,“战斗倍增器”的作用更加突出,它将信息优势转化为知识优势、决策优势,最终获得全谱优势,达到全面控制的目的[1]。面对网络中心战概念的逐渐完善和实践的不断推进,美国的弹道导弹防御系统(BMDS)也采取了相应的转变,开始注重各防御系统的互操作,更加关注系统的网络化建设,美国导弹防御局为适应在导弹防御中采用网络化作战思想的需要,提出了指挥控制、作战管理和通信(C2BMC)项目,作为BMDS的一个新的组成部分,积极推进网络中心战建设,美国弹道导弹防御系统正在向网络中心战方向深入发展。

2 网络中心战的定义及其信息流[1-3,5]

“网络中心战”是指利用强大的计算机信息网络将分布在广阔区域内的所有传感器、指挥控制中心和各种作战平台(武器系统)有机地组成一个网络体系,使各级作战人员及时实现战场态势、武器装备、信息等作战资源的共享和武器的高效使用。

网络中心战是一种获取制信息权的军事行动概念。这种作战概念,通过传感器、决策者和打击武器的网络化,获取共享感知,增加指挥速度,加快作战节奏,增大杀伤力,增强生存能力,提高自同步能力,从而达到作战能力的提升。

2.1 网络中心战的逻辑模型

网络中心战的强大威力主要来自其网络体系结构。该体系结构是以一体化的指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察系统(C4ISR)为支撑,由三个互相耦合的信息网络、传感器网络和交战网络组成。其逻辑模型如图1所示。

信息网络是构成网络中心战的基础。它将传感器系统、指挥控制系统和武器系统联系起来,是传感器网络和交战网络正常高效运行的基础,指挥控制系统监控信息网络的工作情况,协调通信流量,平衡通信负载,进行部分数据的分析、计算、融合、分发,调度各种通信资源,组织实施信息对抗,并进行信息网络的管理和维护。

图1 网络中心战的逻辑模型

传感器网络由空基、海基、陆基、天基和电磁空间的各种传感器及其操作软件构成。它从各个传感器收集信息并迅速生成战场感知,包括传感器系统和指挥控制系统。传感器系统为指挥控制系统提供信息,指挥控制系统根据任务需要对传感器系统发出各种指令,实现传感器间的分工配合。传感器网络进行全维战场感知,获取与作战有关的所有信息,包括分布于陆海空天电多维战场的各类传感器、信息源,同时它将各种信息进行汇总,经过计算、分析等过程生成对作战态势的理解、判断。

交战网络由空基、海基、陆基、天基和电磁空间的各个作战单元构成,这里的作战单元不仅仅是武器系统,而是广义上能对敌方系统产生作用的一切系统。交战网络包括武器系统和指挥控制系统,它不但将各作战单元联网,还进行武器系统的行动分组、协同配合、火力规划等优化,发挥其整体的最大战斗力,并对作战效果进行评估,为进一步行动提供依据。

全部网络通过指挥控制程序进行管理。为了获得需要的速度,采用了自动运行程序,由各级探测装置获得的实时目标信息可以直接传输到武器发射系统,使对目标进行打击所需的反应时间大大缩短。

网络中心战指挥控制系统是网络中心战的核心,它连接着传感器系统和武器系统,同时它也是传感器网络、交战网络和信息网络的交集。

2.2 网络中心战模型的三个抽象域

网络中心战模型可以抽象为三个域,即物理域、信息域和认知域。

物理域是在陆地、海洋、空中和太空实施打击、保护和机动的领域,是物理平台和连接物理平台的通信网络存在的领域。相对而言物理域中的作战要素最便于评估。

信息域是连接物理域和认知域的纽带,是网络中心战中创造、处理并共享信息的领域,是作战人员进行信息交流、传送指挥控制信息和目标信息的领域。信息域的信息既可反映真实情况,也可能反映虚假的情况。战场信息的交流都是通过信息域来完成的。

认知域是存在于作战人员的思想中,包括人的知识、评断、理解、决策等。它是通过对信息的正确理解、进而做出决策的领域。在网络中心战的实施过程中,信息共享只是第一步,紧接着还要在共享基础上,实现对战场态势的一致理解。只有这样,才能实现各单位作战行动的协调同步。

网络中心战三个抽象域是环环相扣的,信息从物理域中来,经过信息域、认知域,再到物理域中去。物理域中主要包含传感器网络,通过传感器网络,获取大量的战场感知信息。到了信息域中,信息根据其内容和性质,主动分发给指挥员。在认知域里,各级指挥员可以形成高效、高质量的共享态势感知,进行协同,形成作战意图的同步,信息回到物理域中,将各个作战单元网格化,实现联合火力打击、同步作战效能。在信息域对抗中形成对敌信息优势,在认知域对抗中形成对敌知识和决策优势,在物理域对抗中形成火力打击优势,最终形成对敌的全谱优势。

3 全球信息栅格(GIG)

美军网络中心战最终要使作战部队达成一体化的指挥控制、精确的火力打击和实时的态势感知和情报共享,而促使这种目标实现的方法就是全球信息栅格(GIG)。GIG是实现网络中心战的物质基础,是赢得信息优势的关键所在。GIG的目标就是获取一体化水平及联合程度更高的指挥、控制、通信和计算机能力(C4I)。GIG能使作战人员在全球范围内安全地获取信息,可使得使用该栅格的人员更方便地获取所要的信息,从过去自己到信息库中获取变为由系统自主检索再返回所要的信息,从被动的信息获取变成主动的态势感知。这种变化是质的变化,是网络中心战中对信息优势和决策优势核心要求的物质基础,是实现部队联合一体化的关键所在。GIG将通过形成可用的互操作的、安全的网络集成来连接从传感器和卫星到展开的陆、海、空、士兵等一切要素,能在全球各个运作点提供服务,并提供其它用户及系统的接口。网络中心战的终极全景是将各类武器平台通过全球信息栅格构成一个整体,在指挥中心,人们能够看到一幅无缝连接的全球范围内的敌我态势图。

4 “网络中心战”概念下的美国弹道导弹防御技术分析[4]

美国导弹防御系统是一个集预警、指示、制导、拦截和杀伤评估等功能于一体的作战体系,随着“网络中心战”作战思想的提出,该作战体系正逐步发展形成全球化的网络中心战导弹防御系统。

美国导弹防御系统发展的最终目标是,建立一个地基、海基、空基和天基多种拦截手段结合,可对不同射程弹道导弹实施助推段、上升段、中段和末段多层防御,覆盖全球的一体化导弹防御体系。该体系包括拦截器系统、传感器系统和网络化中心三个方面,每个方面包括若干主要组成单元(Element),每个组成单元由若干功能部件(Component)组成。其中:目前正在研发的拦截器系统主要包括机载激光器系统(ABL)、动能拦截器系统(KEI)、“宙斯盾”导弹防御系统(Aegis BMD、SPY-1/2/3、SM-3/SM-2 Block IV)、地基中段防御系统(GMD/GBI)、末段高空区域防御系统(THAAD)和“爱国者-3”系统(PAC-3)等6个主要组成单元;传感器系统作为导弹防御系统的一个组成单元,目前主要包括“国防支援计划”预警卫星(DSP)、天基红外系统(含SBIRS-H igh天基红外高轨和STSS空间跟踪与监视系统)以及改进型早期预警雷达(UEWR)、丹麦眼镜蛇雷达(FPS-108)、地基X波段雷达(GBR/GBR-P)、海基X波段雷达(SBX)、前沿机动部署X波段雷达(FBX-T)等功能部件;网络化中心即导弹防御指挥控制、作战管理与通信中心(C2BMC),作为一个组成单元,主要对拦截器系统和探测器系统起计划、协调、指示和控制作用。在最新的弹道导弹防御审议报告中,针对上升段防御,增加了空基无人机载红外探测器、陆基“标准-3”拦截弹。

“网络中心战”是将传感器系统、武器系统和决策者联网,从而获取战略和战场信息优势、缩短决策时间、实现作战能力大幅提高的一个作战概念。美国战略弹道导弹防御系统的前沿部署就是“网络中心战”的具体体现。早在2000年,美国就提出了在导弹防御系统中运用“网络中心战”思想的方案,即将战区弹道导弹防御系统的探测器形成探测器栅格。之后一直运用“网络中心战”的概念发展其导弹防御系统,通过统一的指挥控制系统,将美国国内的、海外派出部队的和联盟的各类高级司令部,弹道导弹防御火力系统,探测系统联结成一个整体,实现作战能力的大幅度提高。布什政府上台后提出发展的一体化多层防御体系,探测器联网是其重要基础。尽管实现探测器联网是一个长期而艰巨的过程,但美国防部导弹防御局已经开始朝着这个方向努力。例如,导弹防御系统中的相关通信交换节点已联入国家信息传输基础设施;美国还计划在今后的导弹防御飞行试验中演示海上雷达的联网;追求和实现地基、天基以及天基与地基探测器联网。美国未来还可能进一步建立一体化的导弹防御网络作战系统。

目前,已建成的天基预警卫星、地基、海基雷达网络开始运作,预计到2010年实现SBIRS-H IGH与预警雷达、FBX-T雷达与海基X波段雷达的联网。指挥控制作战管理和通信系统(C2BMC)现已联结了17个时区的弹道导弹防御系统,预计2010年完成的美国防部统建的“网络使能指挥控制”(NECC)系统,C2BMC将完全可以与之连通,其功能将最终由NECC来实施。弹道导弹防御通信网将逐步嵌入到全球信息栅格网络基础设施中,并通过采用IPv6技术,预计2010年实现信息生成-传输-用户处理的全过程将小于或等于5s。近期发展的C2BMC系统,能够实现当前的体系结构与未来的探测器系统、现役或在研的拦截武器的集成。开展的“早期拦截”研究,通过减少早期探测时间和缩短火控方案制定时间实现“早期拦截”。

在美国导弹防御系统网络中心战建设中,提出了建立“拦截网”(KillWeb),将探测器、武器系统联网,通过统一的C2BMC系统,实现对来袭导弹构成无缝的一体化多层次导弹防御系统,如图2所示。

图2 美国弹道导弹防御系统“拦截网”(K illWeb)示意图

“拦截网”有数条潜在路径。每条路径将不同的探测器、武器系统组合连成一体,共同组成一个“交战序列组合”(ESG)并发挥作用。

ESG的概念用于描述每个Block产生的能力,也就是所部署的防御系统向作战者交付的实际作战能力及手段。例如,“基于AN/SPY-1的SM-3交战”,将描述一个路径,在该路径中,SM-3拦截弹从“宙斯盾”军舰上发射,使用来自同一平台(即同一艘“宙斯盾”舰)的AN/SPY-1雷达探测器的跟踪数据。而在多数情况下,“交战序列组合”(ESG)涉及的探测器、拦截武器来自不同的防御单元的组成部分。例如,“基于AN/SPY-1的地基拦截弹(GBI)发射”,所描述的地基拦截弹(GBI)发射,其跟踪引导数据由AN/SPY-1雷达提供,它来自一个完全分离的防御单元的组成部分(一艘前置的“宙斯盾”巡洋舰或驱逐舰)。又如美国新巡洋舰CG(X),在执行防御任务时,即使CG(X)的雷达首先探测到并跟踪了来袭目标,也可能用别的平台实施拦截。

美国导弹防御局经分析确认,至少有50种以上的ESG,都包括来自几个不同的防御单元的组成部分,它们必须集成为一体,以便对来袭导弹弹头进行成功拦截。

随着越来越多的探测器和拦截武器的加入,ESG将变得相当复杂,它们依靠统一的指挥控制、作战管理与通信系统(C2BMC)提供一个完全的一体化体系,对弹道导弹威胁形成“多重的、网络驱动的”拦截链,而不仅仅是由彼此独立的防御单元形成的单一拦截链,这样有效提高了导弹防御系统的作战能力。

5 结束语

网络中心战是通过各作战单元的网络化,把信息优势变为作战行动优势,使各分散配置的部队共同感知战场态势,从而自主地协调行动,发挥出最大整体作战效能的作战样式,它使作战重心由过去的平台转向网络。网络中心战具有战场态势全维感知能力,作战力量一体化,作战行动实时性,部队协调同步性等特点。美国一直致力于探索、发展和部署一体化、多层次、覆盖全球的弹道导弹防御系统,以保护美国本土、海外驻军和盟友免遭弹道导弹攻击。随着奥巴马政府提出通过国际合作与交流方式,实现导弹防御系统的全球部署的政策,今后,美国将以多种手段推进导弹防御系统的全球化,并最终实现全球导弹防御系统的网络化。美国导弹防御系统网络中心战将是未来世界格局中的一个新的制衡点。■

1 陈建,蔡洪.网络中心战的信息流及其作战特点[J].计算机与信息技术,2007(15):312-313.

2 刘洪青,李陆冀,王文宏.美军网络中心战指挥控制的特点[J].火力与指挥控制,2007,32(7):1-7.

3 陈帅,等.从综合集成角度研究美军“网络中心战”[J].国防技术基础,2009(3):39-41.

4 M isssile Defense Agency Fiscal Year 2009(FY09)Budget Estimates Overview[EB/OL].http://www.mda.m il.

5 李耐和,王宇弘,黄锋.网络中心行动的基本原理及其质量[M].北京:国防工业出版社,2007.