协同作战能力的需求、内涵与应用＊

顾云涛

（海装西安局 西安 710068）

协同作战能力的需求、内涵与应用＊

顾云涛

（海装西安局 西安 710068）

论文首先介绍了美军协同作战能力（CEC）的需求、内涵，分析了CEC在网络中心战中的地位和作用，即通过实时传感器组网、复合跟踪与识别，形成各节点精确、一致的单一集成空中图像（SIAP），支持跨平台的协同作战。其次给出了CEC系统的组成、功能和战术使用，以及CEC系统的发展趋势。

协同作战能力；网络中心战；数据分发系统；协同作战处理器；复合跟踪与识别；单一集成空中图像；协同交战

Class NumberE837

1 引言

随着高技术武器装备的不断涌现，尤其是以隐身作战飞机、超音速反舰导弹、舰载无人机和电子战飞机等为代表的新一代空中打击武器，具有隐身性强、速度快、破坏威力大等特点，对海上航母、舰艇编队以及沿海与内陆重点目标构成了严重威胁，依靠单平台自身的武器装备，由于受传感器视距、抗干扰适应性差的限制，难以满足对抗这种高强度武器打击的需要，必须具有探测、跟踪和摧毁这些武器的有效手段，发展以火控级传感器信息共享为核心的多平台协同作战防空体系。

正是应对这一威胁，美国海军于上世纪80年代提出了协同作战能力（Cooperative Engagement Capability，CEC）的系统概念，该系统使海上战斗群成为一个有机的交战整体。CEC于1985年开始启动，经历了实验室先期概念验证后，1988年开始研制，1997年开始装备。进行了11次外场试验，解决了与本舰作战系统在互操作方面的问题，历经技术鉴定试验、作战鉴定试验，以及产品小型化改造，目前已经装备于航母、宙斯盾巡洋舰、驱逐舰等航母战斗群护航舰艇（舰载设备（AN／USG－2A））、E－2C（D）舰载预警机（机载设备（AN／USG－3A）），海军陆战队和陆军爱国者导弹（地面设备（AN／USG－4A、AN／USG－5A））。该系统将战场上的舰载和机载传感器／武器链接起来，用前所未有的速度使战斗群的舰艇和飞机共享传感器数据，以产生并为整个战斗群提供非常精确的单一集成空中图像，允许舰艇与它本身传感器作用距离以外的目标作战。这种革新性的能力不需要添加雷达或武器，而是以现有系统共享信息（而获得）。

2 CEC的需求、能力与内涵

2.1 CEC的需求

CEC项目是由美国海军在20世纪80年代提出的，当时针对的目标主要是如何增强海军水面兵力对抗敌人导弹和飞行器攻击的有效性。海军委托约翰一霍普金斯大学应用物理实验室（APL）对这一目标进行了需求分析，主要概括为：

·武器平台之间共享关于目标的信息；

·水面舰船借助预警机甚至卫星的优势，扩大捕获目标和拦截目标的范围；

·共享信息是实时的；·共享信息是精确的；

·共享信息空中目标识别是一致的；

·共享信息分布处理且必须保持严格一致，生成单一集成空中图像（SIAP）；

·共享的SIAP能够直接地提供给本平台上的武器系统和指控系统使用。

2.2 CEC的对抗优势

通过CEC获得系统整体对抗的优势，主要包括：

·扩展战场态势感知，地面、海面和空间传感器信息的共享扩大了探测范围；

·CEC系统中通过对各类传感器的信息融合可更早地发现目标；

·通过远程探测／精确跟踪，可更早做出发射决策；

·克服单平台传感器探测范围的限制，扩大武器的有效使用范围；

·具备从远程传感器提供的信息中进行打击的能力；

·面向任务的传感器重组。根据不同的作战任务要求，可灵活方便地由其中部分信息感知功能系统临时组成一个新的特定系统用以完成该特定的作战任务；

·增强对作战空间的一致性理解；

·缩短系统反应时间；

·提高拦截概率（通过选择最优的作战几何位置，可从地理上分散的武器中，选择最佳的攻击单元）；

·共享交战控制，支持接力制导和超视距交战；

·CEC的数据共享允许局部无线电静默，分散的战斗单位由于具有相同的态势图，可以从不同区域拦截突防目标；

·增强复杂电磁威胁环境下的防空能力，敌方实施干扰时，多传感器的组合可维持战场态势图。

2.3 CEC的技术内涵

CEC的技术实现内涵包括：

·所有的作战单位是一体的；

·战斗平台信息传递、控制指挥等等是交互式的；

·系统具备作战单位管理的层次性；

·可实现对威胁最优化、最有效的攻击方式；

·最佳攻击应通过多方位、多平台来实现；

·协同作战的实现不应消弱作战单元固有的能力和优势。

2.4 CEC的特点

·具有很高的数据率；

·抗干扰（定向窄波束、跳频）；

·通过传感器的组合得到最佳性能以改进跟踪质量；

·用统一的识别规则实现复合识别；

·统一的跟踪算法，加上共同的检测数据形成统一的复合跟踪态势图。

3 CEC与网络中心战

3.1 网络中心战的体系构成

美军提出的网络中心战的作战结构由三级可互操作的作战网络组成：第一级是联合复合跟踪网（JCTN），使用协同作战能力（CEC）等系统，网络用户数量在24个之内，信息传输时间为亚秒级，信息精度达到武器控制质量。第二级为联合战术数据网（JDN），使用Link11、Link16等系统，网络用户数量在500个之内，主要用于传送和显示目标位置、航向、航速、目标识别数据和指挥命令等战术数据，信息传输时间为秒级，精度达到部队控制要求；第三级为联合规划网（JPN），是一个多媒体信息网络，运用全球指挥控制系统（GCCS）等系统，网络用户数量在1000个之内，可提供连续的音频、视频、文本、图形、图象信息，信息传输时间为几分钟，精度达到决策制定和部队协同要求。

3.2 CEC与网络中心战

CEC处于网络中心战中网络结构的第三级（JCTN）——武器控制级，与其它两级相比，其突出特点是提供了网络化的复合跟踪和异地打击机制。CEC代表了在“网络中心战”方面的一个重要进展，它将为舰队提供三个关键能力。首先，CEC将能使多个舰载的、机载的和岸基的传感器系统对目标进行协同探测与识别，生成和共享一个一致的、精确的、可靠的空中威胁图像。第二，它将使作战系统的威胁应对决策能够实时地在战斗群的所有兵力中综合协调使用多平台的武器系统，实现对威胁目标火力打击的协同控制。第三，CEC能在网络上传送火控质量的目标诸元信息，一旦有可能，兵力群中的某一艘舰船或飞机能够在其本身的雷达并没有掌握这些目标诸元数据的情况下对来袭飞机和导弹进行拦截。

图1 网络中心战的结构

4 CEC系统组成

4.1 CEC的基本构想与构成

各成员共享战斗群所有传感器的目标数据，并保持精度和实时性，使每个成员看到的信息像它自己产生的一样，从而实现作战区域扩展、武器运用最佳化。

它的最终结果是要使战斗群内实现最佳的（目标）分配和（数据）交接。

CEC是一个分布式传感器网络，它由协同作战处理器（CEP）、数据分发系统（DDS）两大部分构成。

图2 CEC的组成与功能连接图

4.2 数据分发系统（DDS）

CEC首先需要有能够在战斗群各成员间快速传送大量数据，以使所有成员都共享其它成员传感数据的系统，这个系统称为数据分发系统（Data Distribution System，DDS）。对DDS的要求一是传输的精度要使传感器数据精度不降低，二是传输时延要非常小，三是要足够牢固，以使在与AN／SPY－1雷达规定的相同的干扰环境中，在战斗群作战成员各种分布的条件下保持连通性和低的传输差错率。DDS采用的是定向波束天线，成对通信方式和自适应的网络时序安排。为了满足对DDS的要求，必须有高的数据速度，低的数据传输时延，以及保证传输可靠的强纠检错编码、跳频等信号措施，网络是自组织的。

4.3 协同作战处理器（CEP）

每个作战单位都配置有一个CEP，CEP要有强大的处理能力，以同步地处理由DDS网传来的数据和由本平台传感器提供的数据，以亚秒级的时延产生复合跟踪画面。由于战斗群各作战单位都几乎同步地具有相同的传感器数据，CEP的算法也相同，所以各作战单位都能产生相同的空中画面，即单一集成空中图像（SIAP），SIAP包括海军战斗群状态、目标威胁状态、战场作战态势及交战状态。

5 系统工作原理

在组成CEC网络的各个节点中，必须预先设定其中之一为网络控制单元（NCU），它一般设在负责指挥的作战平台上，负责网络的启动和关闭、多平台内传感器和通信资源的有效监控和统一组织、网络动态管理与时隙分配、传感器的协同探测、传感器交接、航迹质量监视、通信网络性能的监视与控制。在组网和协同定位工作完成后，CEC协同作战是利用多平台传感器数据和精确复合跟踪的作战系统，能直接服务于武器使其更容易寻找到自己要攻击的目标。因此，MCE网络是以武器控制级的精度和时延在编队各节点间共享所有传感器的测量数据，这些数据经过CEP的处理，产生满足控制武器所需要的信息。

传统的防空作战主要依靠武器发射平台的传感器提供火控数据，通过这些火控数据对武器进行发射和制导。而在协同作战中，火控功能可以不由武器发射平台提供，照射平台也可以从传统作战转变为协同作战。

协同作战功能流程图包括探测协同、武器发射协同、中段制导协同以及末端寻的协同全过程。必须指出的是：以上四个协同的控制是由协同作战处理设备中的协同作战控制器来实施的。该控制器也是被选择的对象，因每一个协同作战单元都有控制器，它授命于作战指挥官的决策，作战指挥官根据战术态势图，及其威胁估计和武器分配等作战方案，选择相应的发射平台，一旦发射平台被选定，CE控制器也被选定，不被选定的CE控制器无权发布四个协同的控制命令，这是一条非常重要的准则。

探测功能块包括探测和信息融合处理。用于监视或在协同作战控制器的指挥下直接支持协同作战。作为武器分配的一部分，防空战指挥可以决定协同作战和传统作战方式哪个更好。

武器发射功能用以确保正确选择武器并做好发射准备，保证得到并输入武器发射所需要的火控数据，而且要将武器的标志和发射时间通知到参加协同作战的各方。发射平台还可以在发射后将武器制导数据传送给武器。制导功能的执行要确保目标航迹数据特性符合武器对发射前、飞行中和末段的制导要求，其中包括对目标航迹特性做何修改以及与传感器平台共同工作以获得必要的数据。

6 CEC的战术应用

6.1 复合跟踪与识别

复合跟踪功能在协同作战中起关键作用，此功能的准确性和实时性，是协同作战可用性的决定因素。通过对多平台传感器信息的综合处理得到最佳性能，用更短的时间，在CEC网络内形成打击质量的、精确的、一致的“单一合成对空态势图（SIAP）”。同时CEC利用复合航迹、IFF和相应的复合识别原则综合判断目标的敌我属性，改善了识别能力（降低了不确定性），这个态势图将用作指控系统和武器系统的作战依据。

6.2 精确的目标提示

精确的目标提示是CEC的又一项重要功能。其作用是如果某舰的雷达还未捕获目标，如果目标航迹达到了该单元的威胁标准，该雷达可根据CEC网络已形成的目标复合航迹，对准目标方向，快速截获目标，快速开始交战。CEC提示功能可以启动一个雷达或者几个雷达对目标跟踪，雷达的数量与类型取决于跟踪目标的雷达精度。

6.3 协同作战

编队中的任何成员都可以根据统一的空中态势图，对目标发动导弹攻击，而不管它是否直接跟踪目标，这就扩展了作战空间，可实施最佳作战方案。

协同作战的方法是，对于一个来袭目标而言，CEC网络中会有一个或一些成员相对来说，其所在的位置和装备对目标进行交战最合适，因此可以协同合作起来对目标进行交战。

7 CEC能力扩展

随着美军“网络中心战”思想的深入，CEC的作战理念也在向其它作战领域扩展，其它军兵种也在积极参与CEC项目，并在新研制的装备中预留与CEC的接口，或者对已经在役的关键性武器进行改造，与CEC装备集成，以便在将来的作战中，与海军战斗群建立CEC网络，提高联合作战效能。最有代表性的是协同作战系统正合入联合地面攻击巡航导弹防御空中网络化传感器系统（JLENS）中，用于同时探测和攻击巡航导弹、无人机和快速行驶的小型舰船。此外，CEC系统在装舰后，仍在进行持续的改进，主要集中在以下几个方面：1）将TCN（战术组件网）技术合并入CEC软件新版本，以降低对传输带宽的需求，克服网络数据共享存在一定的盲目性，以及交换数据类型单一导致的数据分发策略的单一性，扩大网络规模，使系统具备更优化的信息分发等能力。2）采用GPS实现更精确的测量。3）采用多波束天线将允许进行点对点的通信，数据率将增加到目前的2.5倍。4）研制小型化的CEC设备（P3I），采用单片式微波集成电路（MMIC）发射／接收模块、专用集成电路（ASIC）以及商用高速处理器技术，减少设备的体积重量，提高系统处理能力。5）利用卫星信道扩展CEC作用距离，这对于跟踪战区弹道导弹（TBM）是极其重要的，它能将完整的TBM作战图像送至远方作战单元，能有效增加对目标的拦截次数。6）将精确的电子侦察设备（ESM）综合到CEC中。7）采用大功率和功率发射控制技术提高系统抗干扰能力。8）以CEC为基础，进一步开展联合的复合跟踪网络（JCTN）的研究，将CEC应用于战区弹道导弹防御（TBMD）。

8 结语

1996年CEC已实现初步作战能力（IOC），雷声公司研发的Baseline2.1已完成与两栖作战舰艇所配备的舰艇自防御系统（SSDS）整合。洛克希德马丁公司负责的Baseline2.2版本，完成与宙斯盾作战系统、海军区域导弹防御系统（NAD）的整合。目前系统还在完善之中，通过E－2C鹰眼2000支持水面舰艇舰空导弹的发射和超视距作战，以实现全部作战能力（FOC）。

CEC的产生来源于提高海岸和舰队对空防御的需要，通过网络，各单元都可以得到来自于整个战斗群的传感器的信息集合，而不再是只能得到本地传感器的有限信息。通过复合跟踪与识别，战斗单元可以追踪和打击原本无法探测到的目标，作战能力得到很大提高。CEC所起的效用绝对大于战斗单元的简单集合，CEC的出现使得新一代大规模的精确协同作战成为可能。CEC对于战区情况的精确认知和高度的协调操作能力被认为是开创了现代战争的新纪元。

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Demand，Technical Connotation and Application of Cooperative Engagement Capability

GU Yuntao
（Xi'an Bureau of Military Equipment Department，Xi'an 710068）

This article firstly describes the demand and technical connotation of Cooperative Engagement Capability（CEC）.The effect and function of CEC in The Network Centric Warfare（NWC）are analyzed.It means that the Single Integrated Air Picture（SIAP）is formed by real－time sensor network and Composite Tracking and Identfication，the Coordinated cooperative engagement by multi－platform is achieved.Secondly the CEC system composition，function，tactics application，and future development are given.

CEC，NCW，DDS，CEP，composite tracking and identfication，SIAP，coordinated cooperative engagement

E837DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.005

2015年5月3日，

2015年6月29日

顾云涛，男，硕士，高级工程师，研究方向：雷达、导航、协同作战等。