防空反导战术级指控系统发展趋势
2015-01-08高嘉乐王明宇
高嘉乐,王 刚,王明宇
(空军工程大学防空反导学院,西安 710051)
防空反导战术级指控系统发展趋势
高嘉乐,王 刚,王明宇
(空军工程大学防空反导学院,西安 710051)
防空反导战术级指控系统是实现防空反导一体化、网络化、体系化作战的核心。系统分析了美军、俄军防空反导战术级指控系统的发展情况及其主要特点;在此基础上,深入探讨了防空反导战术级指控系统研制开发涉及的核心关键技术;最后,总结提出了防空反导战术级指控系统建设发展的启示与建议,对未来防空反导战术级指控系统的建设发展具有重要的参考价值和借鉴意义。
防空反导,战术级指控系统,一体化,网络化
0 引言
防空反导战术级指控系统是实现防空反导一体化、网络化、体系化作战的核心。战术级指控系统通过对区域战场信息数据高效融合、火力资源合理管控、战术紧密配合,使防空反导体系可以有效应对空袭体系中超低空突防、远距离支援干扰、饱和战术攻击等多种战术体系作战,同时,针对新目标、新类型威胁,可以进行反隐身作战和超视距作战,具备拦截巡航导弹、反辐射导弹等能力,针对弹道目标,可以形成高-低两层拦截体系,具备拦截近程和部分中程弹道导弹的能力。本文通过分析美、俄战术级指挥控制系统的功能、特点及关键技术,结合当前美、俄武器系统发展的现状,对地空导弹武器战术级指控系统发展趋势进行分析,为未来防空反导战术级指控系统的建设发展提供理论支持。
1 美军防空反导战术级指控系统发展分析
1.1 美军防空反导战术级指控系统发展情况
美军的防空反导一体化作战体系要求战术级指控系统必须具有强兼容性、互通性。其现役指挥信息协调中心(ICC)技术成熟、经过实战检验,不仅可以指挥“爱国者”系列、“霍克”系列和战区高空防御系统(THAAD)等多种武器系统,还可以通过扁平化网络与海军、航空兵等其他军兵种实现信息共享。美军未来防空反导战术级指控系统在ICC成熟技术的基础上,更加注重兼容性和互通性的发展,指挥武器系统型号更多、交链更深、与其他军兵种协同更多。
1.2 美军战术级指控系统特点分析
1.2.1 网络化
美军非常注重网络化作战概念的运用,海军战术级协同交战网络(CEC)就是一个成功典例,CEC可以保证每一个作战单元享有全部接入战术网内其他作战单元的高精度空情信息,形成统一的空情态势图(SIAP),最大避免了各种干扰所形成的盲区,同时所有战舰共享制导信息,可以进行接力制导、异地制导等战术作战[1],这也是海军中段拦截弹道目标和超视距打击气动目标的必要条件。
1.2.2 防空反导一体化
为应对多样化的空袭体系威胁,美军以组建防空反导特遣队(AMD TF)的形式构建防空反导一体化作战体系。AMD TF由战术作战中心(TOC)[2-3]统一协调控制,有效拦截自空中的弹道目标和气动目标,同时兼具反-火箭炮、火炮、迫击炮(C-RAM)的能力[4-6],使多武器系统之间功能上相互弥补,提高战场生存能力和防御能力。
在AMD TF的未来发展中,指控系统的发展作为单独一个项目被提出,即一体化防空反导作战指挥系统(IBCS)项目。发展IBCS项目目的在于将更多的防空反导资源统一到AMD TF中,同时提高指控系统与作战资源的交链深度,提升体系作战效能。
1.2.3 混编组网
AMD TF通过对作战性能不同的武器系统进行混编组网,在防御要地周围展开多层拦截防御体系,最大化拦截所有威胁目标。美军多层反导系统中,THAAD负责末段高层防御,爱国者-3负责末段低层防御;美军多层防空系统以“爱国者”系列武器系统为主,辅以陆基先进中程空空导弹(SLAM RAAM)武器系统、联合对地攻击巡航导弹防御用网络传感器系统(JLENS)等配合。整个AMD TF是TOC进行统一指挥控制,使各武器系统协调作战,保证作战体系的高效性、时效性、协调性。
图1为美军防空反导特遣队通过战术级指控系统实现网络化、防空反导一体化、混编组网。在未来,美军将使用IBCS使各个系统之间实现无缝连接,以满足上下级指挥控制交链更深、武器系统之间战术配合更灵活的防空反导作战需求[7-8]。
2 俄军防空反导战术级指控系统发展分析
2.1 俄军防空反导战术级指控系统发展情况
俄军防空反导战术级指控系统主要有83M6E系列、“贝加尔”系列和“谢涅什”系列指控系统[9],它们都具有指挥多种武器系统、接收外部信息情报、与其他军兵种协同作战等能力。
俄罗斯金刚石设计局[10]研发的“C”系列防空武器系统至今仍在使用,最新研发的“C-400”防空武器系统更是性能优良,而它的指控系统延续83M6E系列指控系统的发展模式,具有很高的稳定性和指挥控制能力。“贝加尔”系列和“谢涅什”系列指控系统具有很强的混编组网能力和协同作战能力,可以协同航空兵部队、电子作战部队,对敌威胁目标进行多层次打击。经过多年的发展,俄军战术级指控系统具有系列化、一体化设计、混编组网的特点。
2.2 俄军战术级指控系统特点分析
2.2.1 系列化
系列化发展的优势在于合理的系统结构布局得以沿用、成熟的技术缩短研发时间、先进的作战理念可以迅速得以验证。83M6E指控系统与作战资源交链深,可以直接将目标分配到火力通道;可以对来自上级、友邻、下属火力单元的多源空情信息进行有效融合。C-400战术级指控系统[11]在继承其优势的同时,根据自身武器装备特点,提升了与其他军兵种协调能力,增强对多种气动目标和弹道目标的处理能力,并结合现代战争信息化、体系化的特点,打造防空反导一体化作战体系指控中心。
2.2.2 一体化设计
战术级与武器级两级指控系统的一体化设计使两级空情信息交互更加合理、指挥控制交链更加紧密。俄军83M6E系列指控系统便是典型的应用一体化设计的指控系统,通过深层次的交链,战术级指控系统可以与下属火力单元形成闭合回路,在战时可以直接将威胁目标分配到火力通道中,平时则可以模拟空情进行训练。战术级指控系统可以为火力单元分配目标并给予其目标指示;控制火力单元作战扇区位置;指挥火力单元战斗和协同配合;在联合训练时给予空情想定。
2.2.3 混编组网
俄军的3个系列战术级指控系统都可以接收来自上级指挥所、友邻部队或其他军兵种的空情信息,在外部信息支援下,通过构建独立的战术网络,可以指挥10以上“C”系列火力单元构建多层拦截的防空反导体系。83M6E系列指控系统通过横向扩展,可以构建以C-400为主的多层防空反导体系。“贝加尔”系列和“谢涅什”系列指控系统研发较早,虽然在交链程度方面无法与83M6E系列相比,但是其作战半径超过1 000 km,指挥武器系统数量和类型要远大于83M6E系列。
3 防空反导战术级指控系统关键技术分析
通过上述分析,虽然美、俄防空反导指控系统各有所长,但都是向着系列化、一体化、网络化的方向发展,为了满足信息战争对防空反导系统体系化、信息化、多维立体化对空作战的要求,战术级指控系统需要实现5项主要关键技术:作战任务规划与仿真推演技术、多源信息融合技术、动态目标分配优化技术、高速数据通信技术、网络化制导技术等关键技术。
3.1 作战任务规划与仿真推演技术
作战任务规划与仿真推演技术是通过对敌可能来袭目标、攻击方式进行反复的推演和定量分析,使各拦截资源和传感器资源布置在最佳位置,在战时以最快的反应和最默契的配合进行攻击。它的优势在于开放式的设计思想,只要符合逻辑,作战人员可以任意构建作战想定和应对措施,在理论上可以完成区域内所有对抗预演推算。难点在于,实际规划结果和推算完全取决于对敌方情报的掌握情况。此外由于此项技术计算量极大,如若战场临时改变策略重新推演,需要大量的时间。
3.2 多源信息融合技术
受杂波、干扰、地形遮蔽等因素的影响,独立的传感器在实际作战中受战场环境影响很大。多源融合技术可以有效避免由于自然干扰或者人为的干扰造成的本地制导雷达无法探测目标。美国海军CEC系统重要技术之一就是多源融合技术,它将战场上的海基、空基传感器资源链接起来,信息完全共享,允许舰艇在友方信息支援下超自身传感器作用范围的作战,将实际防御范围扩大到导弹射程极限。但是,为了形成高精度的空情态势图,多源信息融合技术对来自各火力单元雷达探测到的点迹进行融合,集中式的滤波使得信息处理量级增加。此外,对每个点迹处理时还需要进行微量的误差和时延矫正,在点迹关联时成功率较低。
3.3 混编组网目标分配优化技术
混编组网目标优化分配技术主要是为整个作战体系形成最优的作战方案,同时针对新目标的威胁,实现接力制导、三角定位等战术配合,达到在摧毁敌方空袭体系的基础上最大化拦截威胁目标的目的[12-13]。美军的AMD TF便是使用TOC通过外界的空情信息支援对下属火力单元进行混编组网目标优化分配,有效应对多种空袭威胁目标和近距离地面威胁,保护自身和重要防御设施。但是,对威胁目标的计算精度低、目标分配结果的收敛性差一直是目标分配过程中需要解决的难题。计算精度低,难以实现精准分配,影响拦截效率;收敛性差,目标分配结果难以在有限时间内满足条件,整体作战效率降低。
3.4 网络化制导技术
由于受到地球曲率、杂波干扰、有源干扰、火控雷达制导范围等原因的限制,很多情况下本地火力单元下属发射架不具备发射导弹拦截威胁目标的条件,通过网络化制导技术可以使火力单元相互协同进行超视距作战、抗干扰作战、反隐身作战以及在当前火力单元制导雷达失效情况下,依靠其他制导信息仍然具备拦截威胁目标的能力。网络化制导技术能够极大提升防空反导体系作战整体效能,但是其实现难度也是巨大的。对于同型号的武器系统,指导站之间信息交互时延、误差的处理一直都是制约协同作战的重点和难点。
3.5 高速数据通信技术
高速数据通信技术是网络化作战的基础,是实现探测信息共享、指挥命令实时下达、武器协同精准控制的必要条件。对于武器控制层级的作战来说,时效性和精准性尤为重要。防空反导网络化作战中,指控系统与火力单元、火力单元相互之间的信息传输速率必须在毫秒级才能实现无缝连接的指挥控制和精准的打击威胁目标。美国海军的CEC系统采用了这种技术,它具有较大的信息吞吐量和信息处理能力,在吞吐量、可靠性、容错率、传播衰减可用性等方面是传统数据链性能的几倍。高速数据通信技术的难点在于较大的吞吐量和时延,此外,在多种链路上同时实现高速数据通信,以增强其抗毁性也是必须考虑的问题。
4 防空反导战术级指挥控制系统建设发展启示与建议
4.1 战术级指控系统与武器指控系统的一体化设
计与研发
未来地空导弹武器系统作战必然是混编作战,形成多层拦截多功能集成的防空反导体系,简单的兼容多种武器系统并不代表战斗力的叠加,需要指控系统与下属火力单元之间高速的数据交换和深度交链。战术级指控系统与武器指控系统的一体化设计将会是多工业部门的联合研发,使指控系统与武器系统的特性、功能、指标整体优化,交链更深、作战反应时间更短。
美军的ICC和俄军的83M6E系列指控系统便是与武器控制级指控系统生而集成,深度的交链使得战术单位可以拓宽拦截范围、增加拦截几率、提高拦截次数,主要包括:通过多源信息融合,实时生成作战态势;通过混编组网目标优化分配和网络化制导技术的应用,可以完成协同跟踪、接力制导等战术配合。
4.2 防空反导一体化、网络化的运用
横向的无缝连接是体系作战重要能力之一。防空反导一体化使战术单位在功能上集成,具备拦截多样化的空中威胁目标;通过组网的方式,将作战资源按探测资源、指挥控制资源、火力拦截资源等作战要素划分,作战要素的横向连接以及作战信息的共享和融合使指控系统可以灵活排兵布阵,按需调度信息和火力,指挥下属火力单元协同作战、多层拦截。
美军的IBCS项目便是构建在所有陆军防空反导作战资源之上的指控系统。PAC-3、SLAMRAAM、JLENS、哨兵雷达的武器控制级指控系统均可由IBCS代替,受战术级IBCS统一指挥。在战术级IBCS的统筹和协同下形成纵向的深度交链,构建末段高层-低层弹道导弹拦截体系和“远-中-近”、“高-中-低”多层防空拦截体系,并运用多种战术进行抗干扰、反隐身、超视距等作战。
4.3 走“稳定核心+需求牵引”的发展模式
无论是俄罗斯的地空导弹主战装备“C”系列还是美国的地空导弹主战装备“爱国者”系列,其指控系统的核心都是在继承和发展前一代的基础上,辅以最新的作战理念打造而成。
无论时代如何发展,美、俄都致力于发展自己核心技术以及坚定地沿着他们的发展理念前进。俄军偏向于多功能一体化作战,其武器系统具备全空域拦截能力,这就要求指控系统其核心技术具有较高的信息处理能力;美军作战偏向于作战资源的整合,其指控系统对多源信息融合技术、高速数据通信技术要求较高,最新的中程扩展防空系统MEADS的指控系统就是沿用“爱国者”系列的指控系统[14-17],具有很强的与协同部队横向信息交互的能力,而正在发展的IBCS作为未来防空反导战术级指控系统,更是具有整合作战区域内全部防空反导资源的能力。
虽然各有自己特色,但是美、俄的最新一代指控系统C-400战术级指控系统和美军MEADS的指控中心都具有模块化、兼容性强、扩展能力等信息时代网络化战争必备的特点,这是两国技术人员在时代的背景和战争的检验下不约而同做出的决定。这些特点使得两国在对抗空袭体系时,防空反导作战具有更强的体系化、网络化能力。
5 结束语
战术级指控系统是防空反导体系作战的核心,是对抗空袭体系作战的有力支撑。本文系统分析了美军、俄军防空反导战术级指控系统的发展情况及其主要特点,并进一步根据作战需求梳理提出了现代防空反导战术级指控系统研制开发涉及的核心关键技术。最后提出了防空反导战术级指控系统建设发展的启示与建议,对未来防空反导战术级指控系统的建设发展具有重要的参考价值和借鉴意义。
[1]王晓军.浅谈美海军协同交战能力(CEC)[J].计算机与数字工程,2002,30(3):60-63.
[2]刘佳琪,王春莉.基于“网络中心战”的弹道导弹防御系统[J].航天电子对抗,2010,26(3):9-11,26.
[3]肖金科,王刚,付强,等.反导C2BM技术体系结构研究[J].飞航导弹,2012,42(9):57-61.
[4]温羡峤,郑慧敏.美国战区高空防御系统(THAAD)分析[J].现代防御技术,1997,24(3):1-15.
[5]金圣彪.美国弹道导弹防御系统的发展现状及趋势[J].导弹与航天运载技术,2009,38(3):57-61.
[6]余晓东,王刚,岳韶华,等.美军新一代指挥信息系统发展现状分析[J].飞航导弹,2011,41(11):45-49.
[7]肖金科,王刚,刘昌云,等.DoDAF的末段反导C2BM系统需求分析[J].火力与指挥控制,2013,38(8):13-17.
[8]王刚,何晶,李为民.基于网络图的网络化防空作战系统分析与优化[J].系统仿真学报,2006,18(8):2256-2259.
[9]龚旭,荣维良,李金和,等.聚焦俄军防空指挥自动化系统[J].指挥控制与仿真,2006,28(6):116-120.
[10]宫朝霞,姜雪红.金刚石-安泰[J].飞航导弹,2009,39(2):59-63.
[11]周颖,王琼,王伟.C-400地空导弹武器系统性能分析比较[J].航天电子对抗,2008,24(1):1-3.
[12]王晓红,沈永福.防空导弹目标分配优化方法研究[J].弹舰与制导学报,2012,32(4):49-52.
[13]高嘉乐,王刚,姚小强,等.基于混合机制防空反导一体化目标分配方法[J].空军工程大学学报(自然科学版),2015,16(4):37-41.
[14]侯晓艳,邢娅.MEADS防空系统的最新进展[J].飞航导弹,2013,43(5):8-10.
[15]金林.弹道导弹防御系统综述[J].现代雷达,2012,34(12):1-7.
[16]王宝成.防空反导破片杀伤战斗部现状与发展[J].四川兵工学报,2013,33(2):17-19.
[17]王刚,岳韶华,李延磊,等.网络化作战指挥控制系统软件体系结构研究[J].现代防御技术,2013,41(2): 12-18.
Research on Development of Air and Missile Defense of Tactical Command and Control System
GAO Jia-le,WANG Gang,WANG Ming-yu
(Air and Missile Defense College,Air Force Engineering University,Xi’an 710051,China)
The air and missile defense of tactical command and control system is the core of integrated,networking and system of system warfare.At the basis of analyzing the characteristic and development of the U.S.and the Russia air and missile defense of tactical command and control system are analyzed,the key technology about developing and researching the air and missile defense of tactical command and control system are provided.Lastly,some suggestions and inspirations for the development of the air and missile defense of tactical command and control system are given,which is valuable for the development of the air and missile defense of tactical command and control system in the future.
air and missile defense,tactical command and control system,integrated operation,networking
E92;TJP391
A
1002-0640(2015)10-0001-04
2014-09-07
2014-10-15
高嘉乐(1990- ),男,辽宁鞍山人,硕士研究生。研究方向:防空反导智能信息处理技术。