反导作战管理技术研究*

王刚，王明宇，杨少春，吴林锋

(空军工程大学导弹学院，陕西三原 713800)

0 引言

弹道导弹具有突防能力强、精度高和射程远的特点，成为现代战争中最有威胁性的攻击性武器之一［1－2］。由于弹道导弹具有突然性、飞行时间短、高速、大再入角、小RCS、伴随诱饵等特点，对反导作战系统的实时性、自动化和智能化提出了很高的要求。

从反导体系的组成来看，主要包括探测预警系统(天基、地基传感器系统)、作战管理/指挥控制与通信系统以及拦截打击系统;从反导武器系统的组成来看，主要包括制导雷达、作战管理/指挥控制与通信系统(BM/C3I)以及拦截弹。为了提升反导作战能力，一方面，作为反导体系作战能力的物质基础，应深入研究和挖掘反导探测预警装备、拦截武器装备作战能力;另一方面，构建高效反导作战资源管理与控制系统(C2BM)，通过合理的协调、分配和任务规划方法，有效的利用和管控有限的作战资源，在极短时间内完成弹道目标的数据处理、跟踪识别、信息融合、自主决策、协同拦截等任务，充分发挥反导体系的整体效能，是提高反导体系拦截能力的另一重要途径［3－4］。

1 反导作战管理与指控系统概述

反导作战管理与指挥控制(C2BM)系统源于美国的弹道导弹防御计划，是弹道导弹防御(MD)系统的重要组成部分，起着“中枢神经系统”的作用［5－7］。美军将原来传统的 C2扩展为 BM/C2，充分表明了作战管理在反导作战中的地位和作用，概括来讲，作战管理/指挥控制系统是高度自动化的作战指挥控制与资源运行管理系统，它除了具有一般指挥控制系统作战计划制定、战场态势显示等功能外，更强调战场资源的自动化运行与管理功能，包括收集传感器或其他信息源获得的目标信息，进行目标识别与威胁判断，进行优先级排序，并相应地分配多层反导武器，为反导作战提供任务规划、分配和调整手段，为反导作战提供充分的决策支持。

反导作战管理技术是为适应反导作战高实时性、高自动化和智能化特点而提出的一项高级指挥控制技术。在反导体系和武器装备中，反导作战管理技术主要包括各类传感器(导弹预警卫星、远程预警相控阵雷达、地基多功能雷达等)自动协调、数据自动处理(截获、跟踪、识别)、目标自动分配(传感器－目标分配、拦截器－目标分配)、火力自动控制、资源自动调度以及辅助决策和效能评估等。因此，反导作战管理技术的研究对于反导系统建设具有重大意义。

2 反导作战管理技术发展情况

美军是世界上反导体系建设相对比较完善的国家，具有最先进的导弹防御体系，其反导作战管理系统及技术的发展情况具有代表性。美国非常重视弹道导弹防御作战管理系统的研究和建设，并与指挥、控制、通信系统相结合，合称作战管理与指挥、控制、通信(BM/C3)系统。BM/C3系统将导弹防御系统的各个组成部分连成一个有机整体，起着“大脑”和“中枢神经”的作用。

从2002年美国导弹防御政策发生重大调整以后，开始采用术语“指挥控制、作战管理和通信(C2BMC)”，整个弹道导弹防御系统的BM/C3被称为“BMDS级C2BMC”，各个导弹防御子系统的BM/C3系统称为C2BMC分系统(也有沿用原先的术语“BM/C3”的)［8］。

在美军导弹防御系统中，弹道导弹防御作战管理系统［9］是弹道导弹防御系统信息综合处理的中心，主要完成全系统的作战指挥、控制和设备、武器管理，为反导作战和其他作战部队提供决策和信息支持。美军作战管理系统可以分为3级：战区级、控制级和武器级。

战区作战管理系统在弹道导弹防御中起着信息综合处理、作战方案/计划制定、协调、指导及监视控制和交战控制的作用，提供及时的态势评估和威胁评估，迅速将作战预警信息、任务分配信息、目标状态信息和作战效能信息分发到相应的战区防御单元。

控制级作战管理系统在受领作战任务后，实施反导作战战术行动作战管理，完成战区反导作战任务，主要包括所属多传感器和拦截器的协同和管理，优化多层拦截、提供传感器－拦截器匹配和协同。如THAAD战术指控中心、THAAD与“爱国者”战术协调中心系统(AMDTF)。

武器级作战管理系统是执行级指挥机构，完成反导作战的火力单元所属传感器和发射架的管控。正是它把拦截弹、发射车和雷达集成为一个完整的有机整体，负责全面的任务规划，协调并执行拦截来袭的弹道导弹。如THAAD指控系统、“爱国者”交战控制站、“宙斯盾”指控系统等。

作战管理技术作为美军在反导作战领域提出的一种新的自动智能资源管理技术，虽然很多科研院所、工业部门进行了长期的学习和跟踪，但由于其作为军事核心技术的保密性、与作战任务和反导武器装备的紧密相关性，以及我们自身在反导作战理论、技术和装备上的认知局限性，使得我们一直缺乏对其内涵、本质的深层次的理解，尤其是对其核心技术缺少深入的研究。

因此，广泛开展多层反导作战管理技术新概念/新理论/新方法探索、新型反导装备作战管理需求论证、多层反导作战管理核心技术及其验证、反导作战管理效能评估等方面的关键技术、核心模型问题研究，对于未来反导武器装备发展和体系建设具有重要的理论意义和应用价值。

3 反导作战管理技术的内涵与主要任务

3．1 反导作战管理技术的内涵

广义上说，反导作战管理与指挥控制系统是C3I系统的一种，作战管理与指挥控制系统是弹道导弹防御系统的“大脑”，主要任务包括信息获取、信息处理、作战指挥、作战决策、作战控制、资源管理、资源调度以及任务分配等。

反导作战管理是在高实时、高对抗、高智能、高自动化、高资源冲突等复杂条件下，贯穿于反导作战整个过程的，对多种、多型反导作战资源的时域、空域、模式、体制等的作战使用，进行优化协同、智能决策、实时反馈控制的过程。

(1)从作战角度讲，反导作战管理技术是指对实施弹道导弹拦截的多传感器和火力资源，进行以多任务规划为核心的武器管理与控制技术。相对于传统的作战指挥、控制，反导作战管理更加强调智能、交链、一体、协同，力求对反导作战资源在体系、系统、装备的各个层面进行实时任务规划和优化，并通过深层次的交链控制，实现一体化，有效减小作战装备及其相关资源的使用对指挥员、操作员的依赖性。

(2)从技术角度讲，反导作战管理技术是在给定某项反导作战任务的条件下，通过对多传感器信息的融合处理形成实时威胁态势，采用智能信息处理技术、智能辅助决策技术，在满足反导体系内作战资源约束的前提下，寻求某种意义上的最优任务执行序列，达到预期拦截目标的任务规划技术。

因此，在充分参考、借鉴美军反导作战管理的理念和技术的基础上，我们认为：反导作战管理技术作为一项指挥与控制技术，是一个典型的军事需求为牵引、智能信息处理技术为基础、军事决策技术为支撑的优化问题，既是实现反导作战资源优化管理、提高系统作战效能的关键技术，也是形成反导装备体系作战能力的关键要素。

3．2 反导作战管理的任务

反导作战过程中，正是基于作战管理技术，使得多层反导武器系统与天基导弹预警卫星、远程预警相控阵雷达、地基多功能相控阵雷达等战略预警装备紧密交链，实现侦察监视、探测预警、跟踪识别、指挥控制、拦截打击环环相扣，高度的综合性、实时性、智能性、自动化是其典型特征。因此，反导作战的实质就是以作战管理为核心，把体系内的各种反导装备有机集成起来，在一种高实时、高对抗、自主作战为主的环境中实现有效目标拦截。

反导作战主要流程如图1所示。

作战管理作为反导作战的内在主线，其主要任务和功能是为整个反导作战提供任务和执行过程的规划、分配和调整手段，提供充分的决策支持。其主要任务包括以下几个方面：

图1 弹道导弹防御系统作战过程Fig．1 TBM defense system battling process

(1)天基导弹预警卫星、预警监视雷达的信息融合、资源调度、任务分配;

(2)远程预警雷达的资源调度、任务分配，进行目标截获与跟踪管控;

(3)多功能相控阵雷达的资源调度、任务分配，进行目标截获、跟踪和识别管控;

(4)多传感器的协同跟踪、协同识别;

(5)多目标分层拦截智能决策，完成作战任务的自动决策、分配;

(6)反导武器系统的雷达任务规划，引导截获、协同跟踪、协同识别管控;

(7)反导武器协同的火力任务规划，火力衔接、效果评估等。

3．3 反导作战管理的层次结构

通过对反导作战管理任务分析可知，作战管理对象不仅涉及天基导弹预警卫星、远程预相控阵雷达、地基多功能相控阵雷达等预警装备，还涉及到反导武器系统的雷达、火力拦截器等，并且反导武器系统与预警装备还存在实时交互，体现出作战管理的对象多、任务复杂、时间紧等特性。同时，指挥控制权限的层次性，也决定了作战管理的层次性。为此，从技术角度把反导作战管理分为3层：

(1)体系级作战管理

由反导体系指控与信息处理中心完成。基于系统预存的作战预案，根据实时的目标威胁信息、作战任务和作战目标，匹配、调整预案形成反导装备作战方案、预警装备的粗动态任务规划序列。

(2)系统级作战管理

由战区/区域级反导指控与信息处理中心完成。完成预警装备的精动态任务规划序列、反导武器系统的作战任务。

(3)装备级作战管理

由反导武器装备指控系统完成。接收系统级作战管理的作战任务，实时完成所属传感器任务规划、火力任务规划及资源调度。

反导作战管理体系结构，如图2所示。

图2 反导作战管理体系结构图Fig．2 Structure diagram of anti-missile battling management system

4 反导作战管理的关键技术

反导作战管理技术是以传感器数据处理、多传感器信息融合技术、信息系统集成技术为基础，以智能信息处理技术、分布式人工智能技术、军事运筹学等理论方法为支撑，以传感器资源优化管理、拦截器资源优化分配为目标的新型指挥控制技术。反导作战管理技术作为实现反导作战资源优化管理、提高系统作战效能的关键技术，是与传感器/拦截武器等作战资源的作战使用、作战指挥原则与方式等密切相关的。其内容主要包括：

(1)反导多源信息综合处理

基于多传感器信息融合处理，建立关于反导作战态势综合视图，实现弹道目标数据融合处理、高精度弹道预测，为任务规划提供信息支持。

(2)威胁估计

对复杂弹道导弹威胁场景，进行基于保卫要地的威胁评估，为资源分配提供决策依据。

(3)交战时间－空间分析

确定满足不同拦截武器系统约束条件的射击窗口。

(4)传感器－目标分配

对传感器资源的任务规划和管理。基于对弹道导弹目标截获时机、探测精度、跟踪速率、目标识别的要求，为目标分配适当的传感器资源(搜索、截获、跟踪、识别资源等)，达到传感器资源优化使用的目的。

(5)武器－目标分配

根据上级的作战管理任务和目标的威胁程度，为目标分配适当拦截武器系统，达到提高作战效能和减少消耗的目的。

(6)装备作战任务规划与调度

产生详细的装备作战任务序列，满足传感器、拦截器作战资源约束条件下，在合理的射击窗口范围内高效调度拦截。

基于上述反导作战管理的内容分析，不难看出，反导作战管理技术表现出军事需求为牵引、智能信息处理为基础、军事决策技术为支撑的特点，涉及指挥自动化工程、指挥控制工程、信号与信息处理、雷达工程、军事系统工程、军事运筹学、计算机科学与技术等多学科的交叉，涉及的关键技术包括多传感器动态任务规划技术、多传感器协同跟踪识别技术、多目标分层拦截智能决策技术、分层管理交链控制技术等，相关技术的先进性和成熟度在一定程度上决定了整个反导系统作战效能的高低(如图3所示)。

图3 反导作战管理的关键技术Fig．3 Key antimissile battling management technique

5 结束语

鉴于反导作战管理技术的复杂性，本文仅是对反导作战管理技术的发展情况、内涵、主要任务及关键技术进行了初步的探讨。相对于传统防空作战，反导作战的复杂性大大增加，对反导体系及装备、特别是作战资源管理的一体化、自动化、智能化提出了更高的要求［10］。提升基于反导作战管理技术的反导体系作战能力，将是信息化条件下反导战斗力生成的重要途径。从发展趋势来看，主要表现出：基于作战管理技术的反导资源自主化和智能化作战，空天地多传感器的协同管控，多层反导武器装备的协同优化拦截，探测预警(信息)与拦截打击(火力)闭环一体化等特点。

反导作战管理技术是反导作战的核心主线，贯穿于反导体系、反导各级指控系统、反导各种传感器和拦截武器指控系统内部。深入开展适合特定反导装备体系的反导作战管理需求及其关键技术研究，将对未来反导装备体系建设具有重要的牵引和支持作用。

［1］ 赵艳丽．弹道导弹雷达跟踪与识别研究［D］．长沙：国防科学技术大学，2007．

［2］ 赵锋．弹道导弹防御跟踪制导雷达探测技术研究［D］．长沙：国防科学技术大学，2007．

［3］ 杨秀珍，鞠传文，何友．基于效能函数的传感器管理系统仿真［J］．系统仿真学报，2003，15(2)：251－253．

［4］ 张广远，王福军．Agent的多传感器管理方案［J］．火力与指挥控制，2009，34(7)：168－170．

［5］ Ben-Zion Naven，Uzi Rubin．战区弹道导弹防御［M］．孙亚力，景占荣，殷大虎，等，编译．北京：空军装备研究院，2008．

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［7］ Headquarters U．S．Air Force．Battle Management，Command， Control， and Communications Internet［EB/OL］．［2000-11-10］．Http：∥www．af．nil．

［8］ 施荣．美国BMDS网络化作战核心系统C2BMC的发展［J］．航天电子对抗，2007，23(1)：1－4．

［9］ 刘亚辉，严冬．战区导弹防御(TMD)作战管理系统［J］．情报指挥控制系统与仿真技术，2003，(7)：10－16．

［10］ 蓝羽石，梁维泰．反弹道导弹指挥控制系统的特征和功能［J］．现代电子工程，2008，(6)：24－30．