高效能 低成本 全天候美研发经济可承受地面移动目标打击系统

景晨思 刘 岩 马利娟 马俊杰

高效能 低成本 全天候美研发经济可承受地面移动目标打击系统

景晨思 刘 岩 马利娟 马俊杰

诺斯罗普·格鲁门公司（Northrop Grumman）组建于1994年，由诺斯罗普公司收购格鲁门公司后组建，是全球航空与防务公司。2015年该公司成为了全球第五大军火承包商。诺斯罗普·格鲁门公司主要为美国和国外军方、政府和商业客户提供系统同化、防务电器和信息技术的创新解决方案，其2012年的年收入在250亿美元以上。经济可承受地面移动目标打击系统（Affordable Moving Surface Target Engagement，简称AMSTE）是由诺斯罗普·格鲁门公司承包研究的低成本地面移动目标打击系统。

系统简介

经济可承受地面移动目标打击系统是由美国空军、国防高级研究计划局提出，诺斯罗普·格鲁门公司（以下简称诺格公司）作为承包商研制的一种打击系统。AMSTE系统是一种将多武器、多平台、精确制导武器与各种战场管理系统联接成网络的交战系统，可为军方提供一种崭新的、高效能和低成本的作战能力。，并可以实现用精确制导武器对各种应急移动目标实施全天候精确打击。其打击主要目标“时间敏感目标”（Time Critical Target，简称TCT），是指必须在有限的“攻击窗口”或者是“交战机会”内发现、定位、识别、瞄准和攻击目标，也就是通常所说的移动目标，例如飞行器、行进的坦克等。

AMSTE系统研制的第二阶段是利用GMTI技术，通过精确制导弹药瞄准移动的车辆。在这一阶段中美国空军、国防高级研究计划局从雷神公司和诺格公司中选取了承包商。其中诺格公司通过移动目标指示器（简称MTI）、GMTI技术，赢得了研制机会。MTI可以安装在多架飞机上，分别跟踪地面移动目标，以了解敌方部队的部署和作战意图。利用GMTI技术强大的搜索能力，传感器平台数据共享，形成更精确的轨迹。每台传感器平台对自身的传感器数据进行融合，并接受其他平台的传感器数据。这些精确的传感器数据被持续发送到精度直接攻击弹药（简称PDAM），PDAM由F-16携带，并且由惯性导航系统（简称INS）引导，使用载波相位差分改正的全球定位系统（简称GPS）。其中传感器平台使用了联合监视目标攻击雷达系统（以下简称JSTARS）以及BAC1-11电子设备测试飞机，作为第四代有源电子扫描阵列雷达（AESA）的替代平台，传感器平台可以直接指导PDAM。

AMSTE系统的通用架构包括GPS导航、两个或两个以上的GMTI传感器、武器投放平台和通信单元。任何GMTI传感器和武器系统都是AMSTE系统中的一员。在特定的任务中可以改变特定的组件，但基本的构造是由两个GMTI传感器合作，发送实时跟踪信息给运行相同坐标系统的武器投放平台。AMSTE系统架构同样可以使用两个情报、监视、侦察（简称ISR）传感器或其他传感器，例如合成孔径雷达（简称SAR）组合等。构架也可以支持多种武器，甚至是无引导弹头的武器。构架是模块化的，所以新的传感器、通信数据链、武器以及算法都可以继承到AMSTE系统中。比如，传感器平台可以是联合监视目标攻击雷达系统（简称JSTARS）T-3和BAC1-11，作为联合攻击战斗机（简称JSF）的传感器平台，武器平台可以是F-16，武器可以为精确直接攻击弹药（简称PDAM），诺斯罗普·格鲁门公司AMSTE系统基本构架如上图所示。

图　诺斯罗普·格鲁门公司AMSTE系统构架

试验情况

从2001年至2004年间，AMSTE系统处于试验阶段，诺斯罗普·格鲁门公司对AMSTE系统进行了数次试验以验证AMSTE的性能，并不断提高系统性能。本文列举了较有代表性的几次试验，分析AMSTE系统的不断发展、成熟以及今后的趋势、方向。

从2001年8月开始，AMSTE项目进行了第一次试验验证，此次验证的传感器平台为JSTARS和航空电子试验机BAC1-11飞机。武器数据链为UHF组件，由F-16携带钝性无导引头的弹药PDAM，对一辆远程控制的、以32千米/时速度运动的坦克进行攻击。此次武器的投放高度大于4267米，传感器平台距离攻击目标100千米外。

之后，于2002年9月又进行了试验，与上一次实验对比，这次攻击的移动目标难度增大，并且投放的武器以及通信数据链都有所变化。此次验证的传感器平台依旧为JSTARS和航空电子试验机BAC1-11试验机，其安装了第四代有源相控阵雷达。通信数据链为UHF扩谱/抗干扰武器数据链，由F-14携带联合制导攻击武器（简称JDAM），对2辆以28.9千米/时速度运动的车辆进行攻击。此次试验的飞行高度大于6096米。

2003年10月，AMSTE系统试验的攻击目标是一辆远程控制的M-60坦克。此次验证的传感器平台为JSTARS、联合攻击战斗机JSF和航空电子试验机BAC1-11飞机。通信数据链为Link16，由F/ A-18战斗机携带联合防区外武器（简称JSOW）对目标进行攻击，攻击目标M-60坦克以25千米/时的速度运动，在相对方向，一辆护航车辆向M-60驶近，以混淆目标。此次试验验证的飞行高度为9144米高度、距离目标56千米。

春季,新疆西北部天山地区和青藏高原东南部林芝地区IMERG的季节平均降水比CGDPA偏低;东北东南部部分地区IMERG季节平均降水强度则比CGDPA偏高(图3a);夏季,新疆西北部天山地区和青藏高原东南部林芝地区、西南部地区,以及祁连山一带,IMERG的季节平均降水强度也都明显低于CGDPA(图3b);进入秋季,IMERG的季节平均降水强度在上述地区均出现低估现象,尤其是在新疆北部和青藏高原东部山区IMERG的季节平均降水强度明显低于CGDPA(图3c);冬季,东北东部和北部、新疆西北地区,以及青海东南部地区,IMERG的季节平均降水强度略低于CGDPA(图3d)。

2004年11月，AMSTE系统对攻击范围进行了扩展，与海军进行了共同试验，将AMSTE系统作为海上打击概念的组成部分。2架B-52H轰炸机将携带JDAM炸弹攻击3艘7.6米长的由遥控船只拖拽的移动船。这些船用来模拟恐怖分子运送人员或攻击大型美国舰船的多用途船只。2架空军JSTARS E-8C飞机将使用其雷达系统探测和跟踪地表物体，向武器提供目标的位置数据。另外2架装有F/ A-18战斗机携带JSOW炸弹对目标进行攻击。

到目前为止，通过分析AMSTE系统试验验证，可以得出，AMSTE系统已经使用过至少3种不同的传感器平台：JSTARS、联合攻击战斗机JSF和航空电子试验机BAC1-11；3种以上的武器投放平台：F/A-18、F-14和F-16s；3种不同的武器：JSOW、JDAM和PDAM；3种不同的通信数据链：Link16、UHF扩谱/抗干扰武器数据链和UHF武器数据链，如下表AMSTE系统的相关组成。AMSTE项目的武器投放均获得成功，处于相应武器的杀伤范围内，并且均在期望的10米的圆概率误差内。

这种系统设计是一种开放式设计，因此，可以在不同情况下使用不同飞行器，对传感器平台、武器投放平台以及武器平台的升级和改变较为容易。其次通过分析AMSTE将近4年的试验，可以发现AMSTE系统的设计理念是低成本、兼容性高，并且是陆海空攻击范围不断扩展、攻击难度不断加强的武器系统。

表　AMSTE系统的相关组成

硬件组成及相关技术

传感器平台

1.JSTARS，代号E-8，即“联合监视目标攻击雷达系统”（Joint Surveillance Target Attack Radar System），是由波音公司707/300客机改装的一种先进远距空地监视飞机，可以在任何气象条件下对地面目标进行定位、探测与跟踪。

飞机主要参数为：机长46.6米，机高12.9米，翼展44.6米，续航11小时。同时，JSTARS也是AMSTE系统的关键组成部分，提供给AMSTE系统一种战役管理系统，一个空中复杂计算系统。并且JSTARS具有地面移动目标指示器（GMTI），还增加了硬件（导航和通信）、软件（升级雷达模块、通信、人机交互、记录以及追踪）。基本的JSTARS会提供实时监视和攻击战场指令，用于监视和攻击移动和固定目标。

其改进型E-8C联合系统监控机装有多模雷达、操作控制设备（O&C）、通信设备以及数据链设备。多模雷达的子系统使用电子引导方位，力学引导高度。移动目标指示器（MTI）是其中的基本雷达模块，该侦察机还增加了合成孔径雷达，对静止目标进行监控；此外，该侦察机装有Link16数据通信设备，而通信数据链系统包括加密超高频（UHF）无线电通信、加密高频（HF）无线电通信以及加密特高频（VHF）无线电通信用于地面系统和机载无线电系统。

2.BAC1-11试验飞机是一种古老的机型，最早由亨特飞机公司提出，1963年进行首飞，并一直在进行改进。

飞机主要参数为：机长28.5米，机高7.4米，翼展26.9米。BAC1-11试验飞机为航空电子控制系统，携带了诺斯罗普·格鲁门的第四代有源电子扫描阵列雷达（AESA），在最初的AMSTE系统数据收集试验中取得了成功，并在之后的协作飞行任务中用作其他的平台。新型的平台数据链天线在飞机的顶部，而飞机底部的超高频天线作为第二个平台数据链天线。一个综合GPS/WDL精确导航（PNAV）天线安装在飞机顶部。AMSTE系统的研发活动聚焦于通信开发设备处理器（CEE）。飞机雷达处理器修正了MTI的输出数据到CEE，降低到最小延迟。数据流程和追踪算法通常是结合个别目标的MTI情报信息。CEE使用硅谷图形公司2000处理器以及太阳系统公司的Netra1405处理器操作追踪软件。

武器平台

1.JDAM炸弹，即联合制导攻击武器，以美国MK-80系列常规炸弹为基础，加装使用惯性制导和全球卫星定位系统的套件，从而成为精确制导武器。

JDAM使用惯性制导和GPS制导等自主智能制导方式；同时，JDAM能够在任何天气情况下精确命中目标，不像一般的激光制导武器容易受到云、雾以及其他恶劣天气的限制。JDAM能从距离目标24千米的高度投下，并在GPS的矫正下精确落到目标之上，误差仅在13米之内，并达到95%的系统可靠性。B-1、B-2、B-52、F/A-18、F-16、F-22飞机都可携带JDAM。而且B-2可同时用2枚，F-22可同时用4枚JDAM对2个目标同时进行攻击；另外，每枚JDAM炸弹的平均价格约为6.4万美元，是低成本弹药的典范。

2.PDAM炸弹，即精确直接攻击弹药，与JDAM相比能力得到了拓展，适合展开的机翼。PDAM的战斗部为MK-84，2000磅的炸弹，含有精确导航（PNAV）武器数据链和导航设备；该PDAM武器数据链可以提供移动目标的位置和速度补充资料来引导发射后的武器。

3.JSOW带有可以折叠的双翼、模块化载荷和精确的GPS/INS制导系统，包括基本型AGM-154A、反装甲型AGM-154B、爆破型AGM-154C。目前正实施的改进型AGM-154D/E，射程可达220千米。JSOW可在敌防区外发射，其射程大概在64千米左右，是一种发射后可在昼夜和恶劣的气候条件下使用、具有较高精度的武器。

导航及探测载荷

1.AMSTE系统的精确导航（PNAV）功能由一个精确导航程序包（PGD）执行，包括了惯性测量装置（IMU）以及GPS接收器。系统可以使用超高频在线视觉数据链或近地轨道卫星链来校正导航数据。导航功能为飞机提供自身方位、速度以及姿态等数据。PGD还包括武器数据链（WLD），提供目标定位以及武器火力，从飞机传输到具有PNAV功能的武器系统上。

2.移动目标指示器（MTI）具有地面移动目标指示器（GMTI）模式，AMSTE系统的概念是打击移动目标，并且获得精准的目标定位以及持续跟踪，而地面移动目标指示器（GMTI）技术的主要目的就是持续跟踪地面移动目标，是AMSTE系统的核心技术之一。诺斯罗普·格鲁门公司也是通过在飞行器上安装这种传感器才成为了AMSTE系统的主承包商；本文从美国商标局得到的专利文献，也反映了该技术的重要程度，以及不断发展的趋势。

该技术的研制时间要早于AMSTE系统。从1998年的专利资料可以看出，MTI雷达系统传输脉冲并构建桥型滤波器用于处理返回信号，识别静态和动态目标，最早应用于机场的交通管制系统。而1999年的一篇资料显示，MTI技术可以进行集群MTI雷达检测技术，并且具有轨迹跟踪与推断、测量和关联现有的轨迹、现有轨迹管理等功能。可见1999年的专利资料是对1998年专利资料的补充和完善，并且可以看出MTI雷达技术可在民用领域应用，是典型的低成本和军民融合技术。而在AMSTE系统试验期间，通过诺格的相关专利资料可以了解到MTI雷达相关技术在不断完善。2001年诺格的相关专利资料介绍了基于MTI雷达数据进行自动识别编队技术（System and method for automatic recognition of formations in moving target indication data），通过收集的跟踪目标判断危险等级，文章主要对编队以及数据进行介绍；2003年的相关资料介绍了基于MTI雷达技术的自动联想功能，MTI雷达技术一直用于跟踪目标，而这篇资料介绍了通过MTI雷达数据确定已经选择的路线，并且生成时间距离图，该技术可以用于发现敌军的行迹。

结 语

系统发展趋势

AMSTE系统从2001年试验以来，传感器平台、探测载荷以及武器平台等都在不断地尝试改变；其中诺格公司将其生产的全球鹰无人机也加入了传感器平台。全球鹰无人机是一种具有高侦察能力的无人机，此外该无人机也具备卫星通信系统以及地面移动指示器（GMTI），最小可以探测速度为7.4千米/时的移动目标。

地面移动指示器（GMTI）技术也在不断地改进，该技术的研发满足了AMSTE系统对移动目标的跟踪，如果结合SAR传感器可以满足系统对动静目标的跟踪，而为了完善移动目标指示器对横向距离侦察的分辨率，该系统也在不断增加多层级的传感器到不同方位，这样既扩大了跟踪范围，同时也降低了跟踪失败的概率。

AMSTE系统的攻击范围也得到了扩展，系统不仅满足了对陆地移动目标的跟踪和攻击，而且早在2004年就已经对海上目标进行了跟踪和攻击试验；如果该系统联合全球鹰无人机的海上改进型号——人鱼海神无人机对海面进行侦察，实现对海上目标的跟踪和攻击更加易如反掌。

系统优势

首先，AMSTE系统是模块化系统，系统的每一个部分都有具体的功能，均可以拆分使用，因此AMSTE系统具有极高的适配度以及通用性。这样对系统有诸多好处，在保持其他部分不变的基础上，可以不断更新某个部分的性能，并且，武器系统的军贸出口也占有优势，系统可以满足不同用户的不同需求，选择不同的武器以及传感器平台。

其次，AMSTE系统的武器平台可以有不同的射程，例如曾经用于试验的JSOW炸弹，射程达到了200千米，武器投放平台可以是F-18、F-16、JSF等；而JDAM炸弹的射程为28千米，武器投放平台可以是F-18、F-16、B-52等。因此在作战时系统可以择在前线进行攻击，也可以对敌后方进行攻击，这样使得AMSTE系统具有更加灵活的打击能力。（北京航天长征科技信息研究所）