基于信息系统的水面舰艇分布式协同作战研究

李进军 申战胜

(海军大连舰艇学院，辽宁 大连116018)

1 引言

水面舰艇是海军遂行联合登岛作战、封锁作战、联合火力打击等作战任务中的主战兵力，可以遂行对海突击、对陆攻击和防空作战等多种作战任务。在未来基于信息系统的体系作战中，水面舰艇平台之间通信和信息交互范围不断增大、能力大幅增强，舰艇所组成的编队队形配置将更为疏散。同时，随着各类舰载武器射程不断增大、精度不断提高，舰载武器的作战运用也必将更加灵活，传统以平台为中心的作战理念和组织方式已经难以满足体系对抗的需求。在未来作战过程中，水面舰艇的作战使用必将打破严格依照任务区分组成编队或战术群的传统模式，而是通过充分发挥信息系统的支撑保障作用，围绕作战任务要求，以作战能力为中心，实现作战组织过程的整体筹划和组织［1］。本文针对未来信息化海战的特点和需求，对基于信息系统的水面舰艇分布式协同作战相关问题进行初步的研究和探讨。

2 水面舰艇分布式协同作战基本框架

2.1 水面舰艇分布式协同作战基本思想

水面舰艇分布式协同作战是指分散配置在一定范围内的水面舰艇作战平台，在信息系统的支撑下，围绕统一的任务要求，根据整体统筹和协调命令，对指定的目标协同打击作战。分布式协同作战并非新概念，而是武器装备和信息技术的发展对平台和武器作战运用提出的客观要求。根据信息化条件下联合作战的需求和特点，美海军率先提出了“网络中心战”“协同作战能力”和“网络中心作战”等相关理论，其实质是利用信息网络对分散配置的作战单元实施一体化的指挥控制，实现充分利用各类传感器信息实现火力的灵活指挥和运用［2］。水面舰艇分布式协同作战的基本思想正是以作战任务为需求，以提高打击能力为目标进行指挥控制，在信息系统支撑下，围绕综合战场态势，通过统筹规划，实现对火力资源和信息资源的协调分配与综合利用，从而充分发挥每个作战单元的优势，实现整体作战效能的提高，以满足未来基于信息系统的体系对抗要求。

2.2 水面舰艇分布式协同作战能力构成要素

为实现水面舰艇分布式协同作战能力，必须在传统水面舰艇作战能力构成要素基础上，针对分布式协同作战的要求，进行必要的升级和改造。围绕以作战任务为中心作战运用方式的要求，对水面舰艇分布式协同作战能力构成要素分析如下。

(1)实时提供作战空间综合战场态势的信息系统。实时感知作战任务空间整体战场态势是水面舰艇分布式协同作战能力形成的基础。为实现水面舰艇分布式协同作战，战场一体化信息系统必须具备强大的信息获取、融合和处理能力，为作战空间内的水面舰艇兵力提供实时准确的作战空间整体战场态势信息，包括目标信息、环境信息和己方作战平台及武器装备各种状态信息等，为实现作战空间内火力资源和信息资源的整体筹划和综合利用提供基本依据。

(2)科学智能决策的任务规划系统。水面舰艇分布式协同作战任务规划系统的主要作用是在计算机技术和各类作战辅助决策软件支持下，完成战场综合态势分析，在考虑作战任务构成要素要求的基础上，确定作战空间分布的舰艇平台之间协调一致共同执行任务的约束关系，并根据作战任务规划指标，在跨平台信息融合的基础上，为各个作战平台和火力单元进行任务协同调度与分配，并确定火力单元作战所需信息通道组织方案。

(3)开放式信息化火力单元。各种舰载火力单元是水面舰艇分布式协同作战的实施终端，为适应分布式协同作战的要求，舰载火力单元需要进行相应的改造，进一步提高信息化水平。一是应具备开放式的数据接口，火力单元不局限于武器系统自身配套的观测跟踪器材提供目标数据支持，可以通过数据接口接收各级数据源发送的火控级目标数据完成火控解算;二是应具备开放式指挥控制方式，可以根据不同作战方式设定武器的指挥权限，实现火力单元指挥控制方式的多样化，从而有效提高指挥控制效率。

(4)高速可靠的通信网络和数据管理系统。在分布式协同作战过程中，协同作战系统内各平台信息交换、种类繁多，包括各类战场态势信息、作战指挥信息、协同信息、武器共用信息、战勤保障信息、航海保障信息、自由文电信息等。为保证分布式协同作战的顺利实施，必须依照作战行动对各类信息使用权限、时限和精度的要求，科学完成数据的管理、分发和传输，保证任务规划方案和各种作战行动的顺利实施。

图1 水面舰艇分布式协同作战体系构架示意图

2.3 水面舰艇分布式协同作战体系框架

水面舰艇分布式协同作战是以高速可靠的信息共享和信息交互网络为基础，在战场综合信息系统的支持下，依据战场态势和作战任务要求，实现分布的信息和火力资源的科学运用，从而达成最佳的作战效果，依据水面舰艇分布式协同作战基本思想，构建水面舰艇分布式协同作战体系框架如图1 所示。

水面舰艇分布式协同作战体系构架以综合信息系统为基础，以协同作战任务规划系统为核心，综合侦察卫星、岸基雷达、技侦、预警、引导通报以及各舰艇舰载传感探测设备的探测信息形成局部战场统一态势，围绕作战任务和武器作战使用的要求，优化分配传感器、武器及数据通信等资源，形成科学合理的指挥控制协同命令，协调分散配置的水面舰艇兵力协同高效完成作战任务。

3 水面舰艇分布式协同作战模式及指挥方式

3.1 水面舰艇分布式协同作战基本模式

依据水面舰艇分布式协同作战基本框架，在通信网络和数据管理系统的支持下，分布式配置的舰艇平台之间实现可靠的互联互通，并为各作战单元提供互操作能力，从而可以将各种作战资源构成有机整体，根据作战任务进行柔性重组，实时、灵活地调度传感器和火力资源，在最短时间内形成最佳的系统结构［3］。在分布式协同作战体系框架下，作战模式也更加灵活多样。

(1)精确目指提示交战模式。精确目指提示交战是指舰载武器系统在综合信息系统的支持下，为各舰艇舰载武器跟踪传感器提供精确目标指示，使其能在较远的距离快速捕获目标，从而扩大传感器捕获范围，增加预警时间，提高武器系统反应速度。

(2)跨平台传感器火力单元协同共用交战模式。跨平台传感器火力单元协同共用是指根据作战平台位置状态信息与目标的分布情况，根据协同作战任务规划结果，优选对指定目标观测跟踪效果较好的火控观测设备为处于其他作战平台的火力单元提供目标、环境和偏差量等火控级数据信息，实现跨平台的传感器和火力单元协同共用。在分布式协同作战条件下，本平台的观测跟踪器材可以为其他平台的火力单元提供目标数据，本平台的火力单元也可以通过接收其他平台火控观测跟踪设备所传输的参数完成作战，从而有效提高了武器装备的使用效率，特别是在激烈对抗条件下持续作战的冗余性。

(3)多平台利用传感器网络火控数据协同作战。分布式协同作战信息系统依照舰载武器作战需要，提供高速率火控质量目标数据、制导、偏差量观测等信息，各作战平台的火力单元可以通过所在平台的协同作战接口获取所需数据，完成对预定目标的火力运用和射击校正。该作战模式下，分散配置的水面舰艇信息资源和火力资源可以在协同作战任务规划系统的统一管理和调度下，实现整体作战效能的提升。

3.2 水面舰艇分布式作战指挥方式

水面舰艇分布式协同作战体系框架实现了分散配置的信息资源和火力资源的融合，各平台可以通过分享协同作战框架内的传感器、决策和交战数据，从而达成充分发挥系统作战效率和武器装备性能的目的。在分布式协同作战框架内，作战指挥方式也将发生相应的变化［4］。

(1)自主交战指挥。在精确目指提示交战模式下，水面舰艇作战指挥采用自主交战指挥方式。精确目指提示交战模式仅通过信息共享和融合提高目标指示的精度和范围，并未改变舰载武器系统和传感器的指挥控制权限，水面舰艇通过本舰指控系统，完成对本舰信息资源和火力资源的控制与指挥。

(2)自主协同交战指挥。根据协同作战任务，通过水面舰艇本舰指控系统对分布式舰载传感器和火力资源进行间接的控制，达到协同探测和协同交战目的的一种指挥方式。分布式协同作战指挥节点制定具体的协同探测和武器协同共用方案，包括协同探测区划定、投入探测传感器资源的类型和数量、频段使用要求、各传感器使用时机及规则、队形及协同模式等。然后下发至各舰的本指，由各舰本指对方案进行分解并形成具体控制命令实施具体控制。

(3)分布式协同交战指挥。由分布式协同作战指挥节点直接对各平台参加协同的传感器和火力资源实施直接的指挥控制，各平台对本舰参与作战的传感器和火力资源状态实施监控。该指挥方式下，分布式协同作战指挥节点依据作战任务和战场统一态势，完成态势分析、威胁判断，并形成分布式传感器资源和火力资源使用的决策和任务分配，通过各舰分布式协同作战系统向传感器和火力资源下达相关指令，同时将控制状态通知各平台。

4 水面舰艇分布式协同作战实现关键技术需求

水面舰艇分布式协同作战的实现是一项十分复杂的系统工程，包含水面舰艇作战指挥关系和指挥流程改革、舰载软硬火力单元与传感器装备改进、作战指挥控制装备及配套建设等诸多内容。依据分布式协同作战框架和能力构成要素分析的结果，分布式协同作战实现所需突破的关键技术主要牵涉到战场信息综合处理、分布式协同作战任务规划、数据通信、火力单元与传感器单元技术改进等多个方面，对需要重点研究和改进的关键技术需求分析如下。

4.1 战场信息综合处理技术

重点解决分布式协同作战过程中战场统一态势生成与态势分析的需求，保证分布式协同作战平台对目标的跟踪精度、信息处理质量、信息连续性和一致性的要求，其中需要解决的关键技术主要包括以下两个方面。

(1)分布式协同作战平台战场综合态势生成技术。主要解决不同平台各类传感器战场态势信息的综合处理和统一态势生成。具体包括分布式点迹数据处理与融合、时空校准、航迹关联、误差估计与修正等理论方法及工程模型。

(2)战场综合态势分析与处理技术。主要解决分布式协同作战对战场综合态势的分析判断和处理。主要包括目标复合跟踪与识别、威胁等级判断与排序、协同交战态势处理、实时交战态势监控判断等理论方法及工程模型。

4.2 协同作战任务规划技术

重点解决针对分布式协同作战中依据平台武器信息、目标信息、目标状态和任务要求完成传感器资源与火力资源的合理调度、组织、分配与协调控制，形成分布式协同作战相关优化决策和应用规划所需要的相关规则、模型和方法等技术支撑。

(1)传感器与火力单元应用规划。主要解决分布式协同作战的不同模式下，在不同时域对不同目标水面舰艇软硬火力单元的分配使用以及各武器所需目标信息保障资源的组织与协调。包括协同作战火力通道组织、多源复合跟踪数据与火力单元适配选择、武器协同共用、制导接力、火力交接等理论、方法、规则与模型。

(2)协同作战探测组织管理规划。主要解决分布式协同作战中各平台传感器资源协同完成各类目标探测跟踪的组织与管理。包括传感器资源协同探测模式选择、不同协同模式下空域时域的分配、跨平台精确捕获提示、跨平台传感器互引导等规则与模型。

(3)协同作战决策优化。主要解决基于效果的分布式协同作战规划优化及交战任务的分解和执行。包括协同交战效果评估、方案优化、临机交战决策、跨平台软硬武器使用时序和时机优选等规则与模型。

4.3 数据通信技术

重点结合分布式协同作战需要，解决各作战平台节点之间数据分发、传输的实时性、可靠性和抗干扰性的要求。主要包括通信资源管理控制、动态网络规划与组网、动态时隙分配规划、多链路管理、资源动态调整等数据通信技术，以保证情报级与火控级数据实时共享、传感器单元协同控制、火力单元协同共用信息的实时传输和交换。

5 结束语

随着武器装备信息化程度的提高，在信息系统和网络技术的支持下，未来水面舰艇使用方式和方法将更加灵活化和科学化。本文针对信息化条件下体系对抗的要求，对舰载武器分布式协同作战基本框架和作战指挥控制方式开展初步的研究，旨在为信息化条件下水面舰艇作战基础理论和舰载武器作战使用相关领域研究人员提供参考和启发。依据水面分布式协同作战的基本思想和作战模式，对不同模式下作战组织流程及相关模型算法等具体问题，将另文进行研究和探讨。

［1］ 李进军，梁小平，王龙涛.基于信息系统的驱护舰编队对岸作战方式探讨［J］.海军大连舰艇学院学报，2013，36(2):4 -7.

［2］ 李进军，王龙涛，郝红芳.舰载武器分布式协同作战问题初探［C］//海军大连舰艇学院.第十一届水面舰艇作战理论研讨会，2012.

［3］ 李进军.基于武器协同共用的舰炮远程打击作战研究［C］//瞿勤.多样化军事任务与军事系统工程. 北京:海潮出版社，2009.

［4］ 鞠照群，张友华，侯琳.基于信息系统体系作战指挥方式构想［J］.重庆通信学院学报，2011，30(5):54 -55.