舰艇编队功能反潜体系的构建与评估

赵绪明，葛先军，刘 倩

（1．海军军事学术研究所，北京 100841；2．海军航空工程学院科研部，山东 烟台 264001）

舰艇编队反潜体系是海上舰艇编队为防御潜艇或有效对潜攻击，按照一定准则和结构，通过内部协调和外部调整，构成的包括舰艇编队及其他一切可以利用的反潜兵力、能够实施体系反潜作战的组织系统。信息化条件下，按照作战单元、作战要素以及实体结构的不同，舰艇编队反潜体系可划分为结构和功能2 类体系。其中，结构体系是根据单元合成的原则，按空间上距离核心舰船的远近对平台进行的划分，体现平台空间配置的层次性；功能体系是按照设备在作战中的功能进行的划分，体现设备在反潜运用中的差异性。2 种反潜体系是从结构和功能不同角度对同一事物的认识和理解，是外形与内涵的关系。

1 舰艇编队功能反潜体系的基本构成及各部分间关系

1.1 舰艇编队功能反潜体系的基本构成

信息化条件下，通过信息网络的连接功能，舰艇编队所有探测装置和武器系统组成以指挥控制为核心的反潜网络，促进不同系统和平台的资源共享，实现功能体系从对潜搜索到火力打击的一体化。一个完整的作战环节包括预警探测、情报侦察、目标识别、信息传输、指挥控制、信息对抗、远程目指、火力打击、作战评估等要素。对舰艇编队的反潜战而言，发现潜艇是关键，做出决策是核心，实施打击(或规避)是目的。鉴于此3 方面的重要作用，根据功能聚合原理，可把功能反潜体系中的作战要素聚合为探潜、指挥控制和攻潜3 个子系统。其中，探潜子系统由所有能被舰艇编队利用的编队内部和外部探潜器材组成，是海上舰艇编队获取敌潜艇信息的重要组成部分。各类探潜器材通过信息网络连接，能够共享探测信息，融合已掌握的反潜兵力信息，共同获得完整的反潜综合信息，全维感知反潜战场，取得信息优势，从而在反潜过程中，取得对潜作战决策优势，在攻潜行动中实现火力打击优势；指挥控制子系统利用信息网络，把所有分布于陆海空天多维空间的、可被编队所用的指挥控制系统连接成一个整体，实现各反潜平台的指挥控制一体化；攻潜子系统主要完成对敌潜艇的攻击，是传统指挥控制系统中的杀伤部分，它通过信息网络将所有编队可运用的各种武器系统连接为一体，对潜艇进行精确火力打击，包括硬杀伤和软杀伤以及与精确打击密切相关的主导机动、全维防护、聚焦后勤保障和作战效果评估，进而获得作战优势。这种确定功能反潜体系的方法，包括了“侦—控—打—评”反潜作战周期，能够对反潜体系构建和体系反潜作战起指导作用。

1.2 舰艇编队功能反潜体系各子系统间的关系结构

功能反潜体系各子系统中，指挥控制子系统是核心，信息网络是基础，搜潜和攻潜子系统是体系反潜的根本手段。搜潜子系统与指挥控制子系统可以组成传感器子系统，攻潜子系统与指挥控制子系统可以组成交战子系统，指挥控制子系统可以与信息网络合并形成更广意义上的信息系统。[1]功能反潜体系结构如图1 所示。

图1 功能体系网络结构

搜潜子系统由各种传感器构成，是反潜作战体系运行中的信息采集源，它的运行结果决定着反潜体系后续的行动方式和运行强度。搜潜子系统将目标原始信息传输到指挥控制子系统进行信息处理，指挥员对目标进行判断，确定下一步决心。

指挥控制子系统主要接收搜潜子系统传来的信息，经系统分析处理融合后生成融合信息传送给攻潜子系统，舰艇编队反潜战指挥员还要通过指挥控制子系统对分布于多维空间中的各反潜兵力和火力系统实施指挥控制，同时，指挥控制系统还负责与其他作战体系的协调，以便在更高层次上形成更大的作战系统。

攻潜子系统由反潜平台上的武器系统或机动反潜兵力组成，它接收指挥控制系统中的信息，也可以在特殊情况下直接接收搜潜子系统中的目标信息。在对潜攻击后，攻潜子系统向指挥控制系统实时反馈反潜攻击效果等。

2 舰艇编队功能反潜体系的构建

上述分析可见，功能反潜体系实质上是通过信息网络，将各反潜要素按功能一致的原则进行无缝链接而形成的一体化作战体系。这里的链接包括2层含义：一是将功能相近的要素进行链接，形成统一的功能网络；二是将各种网络进行链接，形成一体化的作战体系。[2]

2.1 构建舰艇编队功能反潜体系的基本要求

通过信息和信息网络，舰艇编队能够充分发挥编队内所有搜潜系统和攻潜系统的优势，使每一个反潜战平台都能够利用这些优势，从而极大地提高编队反潜作战能力。其基本能力需求为：一是能够实现信息共享，编队内任一个反潜平台都能将各自搜潜系统搜索到的目标信息以及融合处理过的信息实时地向编队内其他所有平台传送，使信息能够达到实时共享；二是能够实现资源共享，功能反潜体系的指挥控制是资源级的，它打破了平台的界限，实现反潜资源的共享；三是能够科学分配目标，能够根据目标信息以及编队内不同兵力的时空态势及其装备的不同功能，选择不同的兵力分别对目标实施搜索、跟踪和攻击。因此，构建信息化条件下功能反潜体系，应根据信息化条件下编队反潜作战的特点，不但要最大限度地体现出兵力优势、信息优势、决策优势和火力优势，还要结合现状及可能的发展，体现出特色优势。

2.2 构建舰艇编队功能反潜体系的基本原则

根据舰艇编队反潜体系的特点，构建信息化条件下舰艇编队功能反潜体系应遵循以下原则：一要突出信息主导，把提高舰艇编队的信息化水平贯穿于反潜体系建设全局，特别要抓住信息网络建设，围绕信息网络配置资源、部署兵力，抓好侦察预警、指挥控制、信息传输、信息对抗、信息保障等手段建设，着力解决对水下战场透明度差的问题；二要突出体系建设，从顶层、概念上把舰艇编队反潜作战的兵力构成、兵力配置、配套器材建设等论证清楚、分析透彻，做好整体筹划，为具体的建设制定宏观指导和现实依据；三要突出深度融合反潜，把海上舰艇编队反潜体系放在更大的系统之中，注重与其他兵力、其他体系的联合，特别要注重与舰艇编队防空、反舰等作战体系的联合，注重加强与海上其他兵力集团的联合，加强与空基、天基信息系统联合，加强与陆岸其他军兵种的联合，形成作战态势共享、作战优势互补的战略反潜体系；四要突出攻防一体，注重攻势力量建设，加强进攻方面的兵力配置，形成攻防一体的作战体系。[3]

2.3 舰艇编队功能反潜体系的基本构建

应按照舰艇编队功能反潜体系的基本要求和基本原则，构建由信息网络、探潜子系统、指挥控制子系统、攻潜子系统组成的各部分间无缝链接的一体化反潜体系。探潜子系统，应着重提高结构性作战能力，按照统一的技术体制、标准和规范，利用有线和无线连接手段，将各类传感器融为一体，形成一个完整的对潜探测网络，从而使作战体系各构成要素间的关联性发生质的跃升；探潜子系统建设，必须依靠信息网络的联通性和整合性，将各传感器链接一起，使它们发生密切关联，从而打破传统的依靠“树状”指挥体制机制和离散、单一的信息手段构建的辐射式、松散型结构，形成内聚式、紧凑型新型对潜探测网络，从根本上改变各类传感器相互关系松散的局面，使探潜子系统具有强大的结构性作战能力。指挥控制子系统，应在提高单舰指挥控制系统的基础上，加强编队指挥系统和群指挥控制系统建设，提高其相互铰链水平，形成主系统为核心、多系统一体、互联并行的分布式指挥控制子系统。攻潜系统，一方面要通过信息网络，实现各攻潜武器系统的互联互通；另一方面，注重攻潜武器系统和鱼雷防御武器系统技战术性能提高，由点能力的提升转化为整体性能的跃升。信息网络，应重点加强海空一体化信息网络建设、推进武器协同数据链建设、加强潜艇信息网络建设等，为整个体系中的各个结点提供通信支持。

3 基于质量转换的舰艇编队功能反潜体系能力分析

功能反潜体系在反潜作战中的工作过程，实质是质量转换的过程。探潜子系统实际上是信息质量的转换过程，即获取战场客观信息并转换成战场综合态势图的过程；指挥控制子系统实际上是决策质量的转换过程，即将探潜子系统获得的战场综合态势图及时有效地转换成对战场的态势感知和形成决策命令的过程；攻潜子系统实际上是行动质量的转换过程，即将决策命令及时有效执行的过程。[4]可见，信息贯穿于全过程，实现了信息质量转换、决策质量转换和行动质量转换，功能体系质量转换框图见图2。其中，T(•)代表数学转换函数；F0,… ,F4代表变量参数；A代表攻潜变量参数。

图2 功能体系质量转换框图

3.1 信息网络能力分析模型

表征信息网络的主要指标是信息传递能力，即收信端能够准确无误地接收到发信端发送过来的信息的能力，一般用信息接收概率来度量。影响信息网络完备性指标的因素主要包括信道链路性能状态，以及网络结构的规划布置和通信终端的工作稳定性等。[5]

图3 给出了信息融合中心分别向3 个用户分发信息的网络结构图。假定发信端t时刻向第iU个收信端发送信息时的连通概率为Pt(Ui)，在向收信端Ui发送信息时可选信道链路连通概率为Pj，共有k条可选信道链路，则发信端到收信端iU之间的信息网络连通概率可以表示为

整个网络的信息传输能力可以用t时刻收信端和发信端的连通概率之积表示：

式中，n为收信端总数。

图3 通信网络拓扑结构图

3.2 探潜子系统能力分析模型

探潜子系统的能力度量指标一般用探测概率来表征。传感器探测目标的概率模型可根据作战使用的不同传感器材确定。

1)声纳浮标搜索概率模型：

式(3)中：dσ为浮标的作用距离；tσ为浮标工作持续时间；Nσ为进行警戒的浮标数；pu为浮标运行正常的概率；pk为接触概率。

2)吊放声纳搜索概率模型：[6]

式(4)中：dd为吊放声纳的作用距离；Nj为反潜数量；Pj为吊放声纳与潜艇目标接触概率；Tz为搜索周期。

3)磁探仪搜索概率模型：[7]

式(5)中：Wd为一架飞机搜索带宽度；vf为飞机搜索速度；T为搜索时间；Pc为磁探仪发现潜艇目标概率；Pfs为声纳浮标发现潜艇目标概率。

4)舰载声纳搜索概率模型：

式(6)中：vs为水面舰艇搜索速度；ds为舰载声纳作用距离。

3.3 指挥控制子系统能力分析模型

指挥控制子系统主要完成信息处理、战场态势感知、辅助决策等功能，其核心目标是将探潜子系统获取的信息优势转化为决策优势，从而获得整个作战过程的最佳反潜效果。指挥控制子系统的能力模型为

式中：Pz1为信息处理能力模型；Pz2为辅助决策效能模型。

1)指挥控制子系统信息处理能力模型。信息处理包括对多路信息的处理和多种信息的融合2 个步骤，其目的就是要充分利用分散在不同区域的传感器的多种优势，在保持对目标探测的准确性和实时性的同时，所有作战实体共享来自每个传感器的探测结果[8]。指挥控制子系统信息处理能力，主要用于表征指挥控制子系统对反潜体系所探测到的目标信息的综合处理能力。

系统对第i个信息源的信息处理效率表示为

式中：a表示指挥控制子系统的信息处理能力；β表示指挥控制系统的信息处理准确度；0＜a+b≤ 1表示信息处理能力的最大值。

假设存在N个情报源，cc表示在中央处理设备上处理的同样数值，则由可靠性理论可以得到指挥控制子系统信息处理能力模型：

2)指挥控制子系统辅助决策效能模型。指挥系统的辅助态势感知与决策能力与指挥系统的算法、有效状态、服务容量、服务质量及其具有的知识库容量等因素有关，其效能模型为

由此可得指挥控制子系统的能力模型：

3.4 攻潜子系统能力分析模型

舰艇编队功能体系攻潜子系统的核心目的就是将决策优势转化为行动优势，从而实现整个反潜作战全过程的最佳反潜效果。在共享信息优势和决策优势的基础上，攻潜子系统执行指挥控制系统形成的决策命令，对潜艇目标实施有效打击。攻潜子系统主要体现舰艇编队功能体系对潜艇目标的攻击效果，它积累了信息转换质量和决策转换质量，是反潜作战“侦—控—打—评”的首轮对抗结束和下一轮循环的起点[9]。舰艇编队功能反潜体系攻潜子系统质量转换如图4 所示。

图4 攻潜子系统质量转换框图

在攻潜子系统中，可以用T(•)来描述行动在质量转换过程中的指标变化，它体现了战场感知态势中目标的种类及数量与战场客观态势相吻合的程度，可以从概率角度对其进行度量，从而得到用概率链来描述的攻潜子系统行动指标：

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