对岸火力支援前沿侦察系统关键技术与作战样式

对岸火力支援前沿侦察系统关键技术与作战样式

吴中红，石章松

(海军工程大学 电子工程学院，湖北 武汉430033)

摘要：针对我海军对水面舰艇实施精确对岸火力支援任务的需要，介绍了美国海军对岸火力支援系统以及支撑该系统运转的袖珍式前线接入设备的系统组成与功能，以此为借鉴，探讨了适用于我海军火力支援作战的便携式前线侦察系统的功能需求，分析了其系统组成，对该系统从设计到实现的发展路线进行了规划；并对该系统可能带来的作战样式及其流程进行了想定，为我海军装备发展规划提供借鉴。

关键词：海军水面火力支援；袖珍式前方输入装置；便携式设备

中图分类号：TJ391 文献标志码： A

收稿日期：2014-02-18；修回日期： 2014-11-24

基金项目：中国博士后科学基金资助项目2012M521891

作者简介：吴中红(1988-)，男，博士研究生，主要从事新型舰炮武器系统研究。E-mail：lunwentougao2014@163.com

The Key Technology and Operational Mode of Naval Surface

Fire Support Forward Observer System

WU Zhonghong， SHI Zhangsong

(College of Electronic and Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan430033, Hubei, China)

Abstract:Aimed at the requirements of naval surface fire support combat mission, the system composition and function of American Naval Surface Fire Support System(NSFS) and the pocket-sized forward input device which was used to keep NSFS operation were introduced. Using it as a reference, the function requirements and system consists of the forward observe portable device which is suitable to China naval surface fire support operation was analyzed, the development route of the system from design to realization was planned, and the operational mode and flow process that may be caused by the system were assumed, which can provide re-ference for the development of navy equipment.

Key words：naval surface fire support; pocket-sized forward input device; portable device

随着海军从“近海防御”到“近海防御与远海防卫”的战略转变以及我国海外利益的不断扩大，由海军水面舰艇承担火力打击作战的对岸火力支援作战任务必将成为一种愈发重要的现实需求。为实现对岸上目标的精确打击，获取目标的准确位置信息是关键。

对岸火力支援作战可以视为火力支援的一种特殊形式，对传统的火力支援作战而言，目标获取的作业模式是以侦查人员配合地图与观测器材为主，存在观察时间长、打击不及时、探测距离近、信息精度低等问题，这不仅降低了火力支援作战的时效性与准确性，影响整个作战意图的实施，同时也有可能造成己方人员的误伤，而信息技术的发展，带来了改变这种现状的可能。

一种典型的作战样式是由特种作战分队携带具有高精度目标获取设备实施对岸上目标的近距侦察，得到目标的精确地理信息，通过便携式终端传递目标信息并引导舰载火力实施打击。这要求目标获取设备具有轻便、易携带、易用、易操作等特点。近年来，手持设备以及基于卫星的定位系统、信息处理技术等的发展，给实现具有高定位精度、易携带、易操作等特点的前线侦察设备提供了技术基础。该类装备已经于2004年左右在美军陆军、海军中投入使用，并且版本性能正在逐步地提高，而我国在这一方面尚属空白。

对于海军对岸火力支援的研究，目前可见的文献多集中于舰炮武器发展、无人机保障、新型信息化弹药以及作战效能分析等方面。文献[1]介绍了对岸火力支援超远程火炮系统以及信息化弹药技术的发展概况，文献[2]探讨了登陆作战中舰艇火力支援效能及分配模型问题，文献[3]、[4]论述了无人机在对岸火力支援探测与打击中的应用与效能评估问题，文献[5]则探讨了信息化舰炮武器系统对岸作战流程并进行了仿真验证，文献[6]、[7]研究了新型弹药的发展及供弹方法，文献[8]分析了舰炮武器系统综合保障的问题。这些文献针对对岸火力支援的某些具体问题进行了深入研究，给相关领域的研究提供了参考。遗憾的是，对于对岸火力支援，从传感器到打击火力的完整作战系统的组成以及面对复杂岛屿、岸上战场环境获取精确目标时信息技术、通信技术等的应用，却鲜有提及。

针对这一现状，笔者首先介绍美军用于支撑其海军水面火力支援系统(Naval Surface Fire Support，NSFS)前线侦察任务的袖珍式前线输入设备(Pocket-sized Forward Entry Device，PFED)的组成与功能，以此为借鉴，分析了适用于我海军火力支援作战前线侦察的便携式设备的功能需求与系统构成，并对开发实现该设备的技术路线与关键技术进行了展望与规划。

1美军NSFS与PFED简介

为适应美军21世纪的“濒海”战略，同时将发展迅猛的信息技术的最新成果应用于军事之中，美海军于1992年提出了构建NSFS的计划，构建该系统的目的在于：一是提高舰载精确打击武器在对岸火力支援作战中的打击精度；二是提高对岸目标打击时从传感器到射手的反应速度。该系统计划于2001年具备初步的战斗力，其组成如图1所示。

嵌入式系统、通信技术与触屏技术等信息领域技术的发展给NSFS系统的研发带来了冲击，因此预定的TLDHS升级为TLDHS Ⅱ，至2009年，历经了3个版本型号改进，被称之为PFED的前线侦察终端研制成功并投入使用，从此，NSFS具有了真正意义上的即时、精确的目标侦察、火力引导与快速打击能力。PFED的系统组成与设备实体如图2所示。

目前版本的前线侦察系统由加固式手持智能设备(R-PDA)、配备了TACT3-Q型三脚架的Vector 21B型手持式目标捕获系统、AN/PRC-119通信接入设备和激光指示器等设备组成，该系统的完整使用流程可用图3表示。

限于当时的软件与硬件技术水平，美军装备的PFED设备在以下两个方面存在显著地缺点：硬件较为落后，处理能力差，体积较大，待机时间短；系统软件落后，功能软件少。美军PFED设备的这些缺点，给我军研制更为先进的类似设备实现技术上的超越提供了机遇，同时也在装备发展规划上给我们以启示。但也要注意到美军的装备已经投入实战，其在技术上、实际应用上都积累了大量的实践经验，这是我们所不具备的。事实上，鉴于当前信息技术、传感器技术和软硬件等的飞速发展，同时考虑到装备从需求产生到最终装备部队投入实战需要经历的较长周期，这种信息化程度很高的设备在软硬件技术水平上低于当前主流设备水平是一种必然，满足作战需求是第一位的，不需要过分强调硬件性能。

2适用于我海军的便携式前线侦察系统

两栖登陆作战、对岛屿作战，敌方固定目标隐蔽、工事坚固、地形复杂，给高空探测、舰载雷达探测带来不便，导致火力支援的准确性、突然性难以达成[9]，基于便携式探测与通信终端的前线侦察系统能够很好地改观这种情况。

火力支援作战中，前线侦察是必然步骤，是构成精确快速打击火力链条的重要一环。随着信息技术的快速发展，使得在以往技术条件下所不具备的能力成为可能，这使得传统的依靠纸质地图标定、望远镜与语音通话机的前线侦察设备与作业模式，以现在的技术水平眼光来看存在以下问题：

1)传统观测与通信器材定位操作复杂、精度差。

2)信息传递延时大、不可复读、传递中误传漏传概率大。

3)探测器材与通信器材相互独立、不具备系统作战能力。

4)前线观察人员设备对运动目标的侦察能力差、不具备准确的信息处理能力。

5)现有作战过程可复现性有限，自动化、信息化程度低。

从以快速响应、精确打击为目标，同时服务于海军乃至全军信息化建设的角度出发，立足现在信息技术水平与发展趋势，考虑未来海军信息化建设的需要，适用于我海军水面火力支援的便携式前线侦察系统应当满足如图4所示的功能需求。

从功能需求出发，以便携式设备为载体的前线侦察系统基本组成如图5所示。

3便携式前线侦察系统关键技术与作战样式想定

传感器技术、信息处理技术、通信技术的发展，给构建便携式、精确化火力支援武器装备提供了技术支撑[10]。

3.1　构建前线侦察系统的关键技术

立足对岸火力支援作战需要，依托信息技术，便携式前线侦察系统的功能特点是软件硬件结合、人机结合、前方后方结合。从技术发展的角度，又要求软件与硬件分离；从物理与地理的角度，则是操作人员与设备分离，前方侦察与后方打击火力分离；从装备发展的规律以及海军装备发展规划出发，其涉及的基本关键技术包括以下几个方面。

3.1.1脱离硬件平台限制的嵌入式操作系统的设计与实现

硬件的发展日新月异，小型化、微型化、超高性能，未来会否发生质变犹未可知，从满足作战需求同时兼顾先进性的角度出发，虽然不需要追求硬件性能的极致，但是考虑到操作系统的重要性以及硬件发展的不可预测性，操作系统需要能够脱离硬件平台的限制，而立足现有硬件进行操作系统的设计与实现已经属于重大的系统工程，脱离硬件平台限制的操作系统的设计与实现难度更大。

3.1.2开放而又定制的硬件平台设计与实现

如上所述，硬件的发展之迅速不可预测，这一点上树莓派的诞生与风靡即是典型例子。而从满足作战需要的角度出发，不需要追求过于高端的硬件，需要的是一方面满足需求，即定制性；另一方面，满足对软件的更新升级，即开放性，这是一对矛盾。软件硬件相互升级更新换代过程要统一，不能出现新的硬件用不了现有的软件或者新的软件不能运行在现有的硬件上的情况。

3.1.3基于激光测距信息的目标定位与状态估计

激光测距仪获得的目标信息的数据形式与传统雷达数据不同，以“点云”的形式存在，处理方式为图像化，但又异于传统意义上的图像数据。这使得点云数据的处理过程与理论方法有其特殊的特点，而这又是能否获取准确目标位置、状态的关键，需要进行重点攻关。

3.1.4侦察信息的同步管理

为保证信息存储与传递的一致性，需要对信息进行格式化的本地存储管理，同时考虑通信带宽的限制，要对作战必需信息进行同步处理，以减低通信带宽的占用，同时手持设备上的目标标定信息同样需要进行同步更新以保证火力指引的目标与实际打击的目标的一致性。

3.1.5基于北斗系统的全球位置信息的抗干扰与加密接收

前线侦察定位的原点为手持终端接收的地理位置信息，在受到干扰乃至无线注入与欺骗时，对目标的定位与状态估计存在偏差甚至得到错误信息[11]，因此必须保证地理位置信息接收的畅通与安全，要对抗干扰与加密处理重点关注。目前我国“北斗”导航系统的发展为获取精确地理位置信息提供了可能。

3.2　我海军对岸火力支援前沿侦察系统的发展思路

实现前线侦察系统从无到有，从设想到现实，必然要经历基础理论方法仿真与试验验证、原理样机研制与试验改进、初级版本试用与优化的阶段，同时在该过程中，基础理论、软硬件技术都在发展，需要考虑新理论新方法的引入，因此阶段式发展、螺旋式上升是一个可行的技术路线，主要可以分为三个阶段。

3.2.1原理验证阶段

任务：构建原理研究与仿真验证试验室，完成基本原理与方法的论证、研究仿真验证。

主要工作内容：根据对岸火力支援作战的需要，分析作战样式与流程，梳理从传感器到射手的数据流，分析各个传递节点间所涉及的数据处理与管理需求，对所涉及的理论方法进行研究、仿真与试验室的试验验证。

该阶段的成果包括：原理试验室、完整的对岸火力支援打击流程仿真模拟(软件)、数据传递涉及的管理与处理方法、算法理论、仿真与试验验证。

3.2.2系统原理样机研发阶段

任务：以原理验证阶段的理论算法为依托，结合当前软件技术与硬件平台，进行原理样机的设计与实现。

主要工作内容：根据数据获取、处理、传递的过程与要求，进行探测设备、终端设备、通信设备与方式的选型，软件开发工具的确定，将原理论证阶段的算法实现并整合进选定的平台中，搭建起完整的对岸火力打击前线侦察系统原理样机。

该阶段的成果包括：具备一定探测能力与数据传输能力的激光测距仪；满足数据处理、存储与通信功能需求的硬件终端以及相关的通信配件，整个系统应具备能够实际仿真出从传感器数据获取的打击任务分配的完整火力支援流程。

3.2.3前线侦察系统初级版本的研发阶段

任务：立足我海军现有的通信数据链与卫星定位系统，研制满足前文所述的功能需求的前线侦察系统的初级版本。

主要工作内容：激光探测设备选型、基于嵌入式硬件系统的二次开发(实现激光探测数据的处理与传递)；基于移动PDA的系统定制、相关软件开发。

该阶段主要成果：这一阶段实际上是装备的实际研发阶段了，成果形式应当是试验型的完整的便携式前线侦察系统。

一型装备的发展规划需要考虑两方面的因素，一是海军信息化建设正在不断加强；二是信息技术在不断发展。而作为主要依托信息技术的前线侦察系统而言，必然应当采取开放式的设计思路，给后续的升级更新提供便利，给接入海军信息化的大系统留好接口。

3.3　基于前沿侦察系统的火力支援作战样式想定

通过水面火力支援作战系统各个组成子系统的协调运用，可以快速高效地实现对岸上目标的精确打击，基于水面火力支援作战系统，可预见的对岸打击样式有三种。

3.3.1对岸打击样式一

该样式如图6所示，该样式的参与主体包括：前线侦察系统、水上火力支援链协调中心(以编队指挥舰指挥中心为载体)、对岸火力支援作战控制系统(水面舰艇)和舰载武器系统。

在该种样式下，由编队指挥中心担任支援链协同中心(Supporting Arms Coordination Center，SACC)，与岸上前沿观察单元(Forward Observer，FO)联合实施目标侦察、捕获与火力打击。前沿观察与火力支援分队通过数字或语音联通SACC请求预先计划或即时待命任务，SACC根据当前编队内各武器平台(包括水面、空中与岸上武器平台)装备的状态，将任务分配给相应的武器系统。位于海军水面火力支援系统水面舰艇上的NWCS系统根据接收到的由SACC生成的任务需求与分配方案、计划、时间表，将特定的作战任务下发给可用的舰载武器。

3.3.2对岸打击样式二

该样式如图7所示，该样式的参与主体包括：前线侦察系统、岸上火力支援协同中心/火力支援要素(Fire Support Coordination Center, FSCC)、对岸火力支援作战控制系统(水面舰艇)、舰载武器系统。

在该种样式下，由FSCC与FO以及海上火力打击单元共同实现对目标的捕获与打击。这种情况可以视为两栖作战中的登陆之后、占领之前，无水上火力支援链协调中心存在的情况。此时登陆部队在岸上建立FSCC单元，SACC的功能由FSCC承担，前沿移动观察单元(即FO)将目标信息与任务需求发送给FSCC，FSCC执行SACC的职能，将相关指令传递给水面舰艇，进而实施对岸打击作战任务。

3.3.3对岸打击样式三

该样式属于一种所限样式，或者说是一种特种作战形式，如图8所示，参与主体包括：前线侦察系统、位于支援舰上的NWCS以及武器系统。

该样式下，既没有来自编队指挥舰的SACC，也没有岸上的FSCC，特种作战部队(Special Opera-tions Forces，SOF)通过携带的前线侦察系统实现对目标的捕获，并直接将任务需求发送给水面火力打击单元，由高一级火力支援舰艇上的NWCS进行任务计划、分配与武器选择，进而实施火力支援打击作战。

4结束语

海军战略的转变在对岸火力支援作战中有了新的需求，需要有一套先进的前线侦察系统提供精确及时的前线岸上目标位置状态信息以实现舰载火力的快速精确打击，而信息技术的发展给设计开发这样一套系统提供了技术基础。

笔者结合美海军的对岸火力支援系统以及支撑其运转的袖珍式前线接入系统的系统组成，立足我海军对岸火力支援作战的现实需要以及信息技术水平，对适用于我海军的基于便携式设备的前线侦察系统的功能需求进行了分析，探讨了其涉及到的关键技术；并对该系统可能带来的作战样式及其流程进行了想定。开展该系统的设计与实现，能够将信息技术的最新成果融为一体，将理论方法变为现实，对海军对岸火力支援、信息化建设以及装备发展都能提供借鉴与参考，同时也能给在探索信息技术日新月异的情况下的装备发展规律提供研究探讨的平台，具有一定的理论研究、实践意义以及军事应用价值。

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