远程反潜作战系统构建与关键技术

2019-12-10冷兆龙刘高峰

指挥控制与仿真 2019年6期

冷兆龙，刘高峰

(海军工程大学兵器工程学院，湖北武汉 430033)

反潜一直是海战中不可缺少的重要作战样式之一，伴随平台中心战向网络中心战的深度变革，反潜作战正在向体系反潜方向快速发展。近年来，国内外在反潜作战体系方面进行了许多研究，基于“网络中心战”、“空海一体战”、“分布式作战”、“有人/无人系统联合作战”等作战思想，美军发展了一系列新装备、新技术，如集监测、通信、导航等多种功能于一体的水下网络Seaweb(水声通信网)、PLUSNet(近海水下持续监测网)等[1-3]，又如ACTUV(反潜战持续跟踪无人水面艇)、DASH(分布式灵活猎潜)、LDUUV(大直径无人潜航器)等项目[3-7]探索有人/无人协同的作战模式。文献[4,8]从顶层规划的角度提出了未来反潜体系的发展思路，文献[9]提出了水下预警探测体系建设的需求，文献[5，10]探讨了水下战术网络的有关问题，文献[11]专门研究了舰艇编队反潜作战体系中存在的问题。但这些研究大多专注于先进技术手段在反潜中的运用，而少见突破平台中心战的反潜作战的新思路与新方法。

本文从反潜作战体系建设与发展出发，提出远程反潜作战过程概念模型，探讨远程反潜作战系统的组成结构、作战流程及其关键技术，以提升反潜作战体系的远距离反潜作战能力。

1 远程反潜作战样式概念及其优势

1.1 远程反潜作战样式概念

反潜作战指反潜兵力搜索、驱逐和攻击敌方潜艇的战斗行动。反潜作战样式是对反潜作战行动的具体划分，在网络中心战条件下，按照作战海域、作战任务、反潜兵力等具体作战因素的不同，可对反潜作战样式进行具体划分，如图1所示。

图1 反潜作战样式划分

其中，常规反潜作战样式主要是以海上反潜兵力为中心来开展反潜作战行动；联合反潜作战样式主要是以多军兵种以多种形式参与的协同统一反潜行动。

根据网络中心战条件下的联合作战军事需求，本文提出一种岸海一体化反潜作战样式构想—远程反潜作战样式，即在远海要道和重点区域部署水下感知网进行反潜预警，通过信息传输网络，将水下感知网系统、岸基作战指挥系统和远程精确打击武器系统有机连接在一起，形成紧密协同的岸海一体反潜作战网络，完成对潜艇的侦察监视和精确打击。

1.2 远程反潜作战样式优势

常规反潜作战样式各具优势，但存在反潜侦察探测范围较小、武器作用距离有限、不具备长时值守等能力短板。相较于常规反潜作战样式，远程反潜作战样式具有以下优势。

1)作战距离远

远程反潜作战由远海要道和重点区域部署的水下感知网提供目标探测信息，并可以利用岸基部署的远程精确打击武器完成对潜艇的攻击，大大提升了作战距离。

2)作战敏捷性好

远程反潜作战可使用各种远程导弹武器，平均飞行速度为7-8马赫[12],相当于反潜机的10倍，可以大幅提升作战行动的敏捷性。

3)作战隐蔽性好

反潜兵力不需要亦不会与敌进行近距离接触，提升了作战隐蔽性，同时也保证了兵力行动的安全性。

4)作战效费比高

常规反潜作战中的各种有生作战兵力，如水面舰艇、潜艇、飞机等造价昂贵，作战行动需要耗费大量的时间和资源。远程反潜作战中利用水下感知网与远程精确打击武器结合，作战效费比更高。

2 远程反潜作战系统构建

远程反潜作战系统是一类复杂的武器系统，本文从发挥远程反潜作战优势角度出发，开展系统建模与设计等工作。

2.1 系统构建原则

1)体系化原则

远程反潜作战系统作为反潜体系中重要手段之一，为便于融入已有装备作战体系，应遵循统一的标准规范，保证系统的规范化与兼容性。

2)模块化原则

应采用功能模块化思路，构建远程反潜作战系统的探测感知、信息传输、指挥决策、武器控制等功能模块，以提高设计、开发、调试、升级的效率，降低使用与维护难度。

3)敏捷性原则

远程反潜作战系统必须具备较快的作战反应时间，以保证打击时敏目标的成功率和作战效能。

4)实用性原则

远程反潜作战系统应最大限度满足联合反潜作战使用需求，既便于战时使用，又便于平时值班、取证使用。

5)可扩展性原则

为应对未来水下作战发展，如UUV、AUV等新技术带来的新挑战，远程反潜作战系统应考虑预留功能扩展与升级接口，延长系统生命周期。

2.2 远程反潜作战过程概念模型建立

1987年，美国空军上校John R.Boyd提出了经典的OODA环作战过程描述模型，将作战行动分解为观测(Observe)、定位(Orient)、决策(Decide)、行动(Act)四个环节组成的循环活动。根据远程反潜作战系统构建原则，基于OODA环作战过程模型，可将远程反潜作战过程抽象为感知—通信—决策—通信—攻防的概念模型，如图2所示。

图2 远程反潜作战过程概念模型

2.3 远程反潜作战系统组成结构

远程反潜作战系统组成结构如图3所示。

1)感知实体

感知实体是整个远程反潜作战系统的必要输入和关键前提，由水下感知网以及水面舰艇、潜艇、航空兵等传统探潜兵力组成。

水下感知网由水下探测器按照一定阵型，预先隐蔽部署于领海边沿、主要航道出入口或其他重要海域，形成反潜预警区，包括探测单元(为保证探测隐蔽性，主要采用被动工作方式)、能源单元、通信单元、锚定单元等，以实现对海域的长时间、大范围、可靠、隐蔽的探测，并及时将搜集的探测信息传回指挥决策系统。

水面舰艇、潜艇、航空兵等传统反潜兵力作为水下感知网的补充。参考远程精确打击，从发现目标至导弹命中，一轮作战行动通常至少需要数十分钟。经过这段时间潜艇可能已经离开了反潜预警区。因此，需要利用常规探潜兵力进行作战效果评估和反馈，确定下一步行动计划，实现作战系统的闭环控制[13]。

图3 远程反潜作战系统组成结构

2)决策实体

决策实体是整个远程反潜作战系统的核心，由情报处理、辅助决策、作战指挥等功能单元组成。

信息处理单元：侦察实体提供的是目标探测信息和自身定位信息等初级情报，通常无法直接用于作战决策，需要采用解算、融合、评估等处理手段，完成目标运动要素分析、目标类型识别、行为意图判断、未来位置预测、目标威胁评估、战场态势显示等任务。

作战筹划单元：利用处理后的情报信息，迅速生成攻击目标清单。依照我方兵力情况制定攻击方案，包括且不限于打击位置点选择、导弹阵地选择、导弹目标分配等内容，辅助决策人员进行快速高效的战术决策。

作战指挥单元：将作战信息自动快速分发至各个作战平台，同时对战场时刻保持监控，接收各个作战平台关于设备、人员、装备等情况的实时反馈，进行作战行动协调，并按照预案对各类突发情况进行应急处理。

除上述三个主要功能单元以外，还应当具备仿真推演、模拟训练、信息安全等单元，为系统的作战使用和日常训练提供保障与支持。

3)攻防实体

攻防实体是最终实际执行远程反潜作战行动的实体，由实际作战使用需求确定，主要是导弹武器系统，也包括传统反潜兵力。

导弹武器系统包括导弹发控单元和反潜导弹单元，适用于对潜攻击。

导弹武器发控单元接到指挥决策单元的作战指令后，迅速完成进入阵地、技术准备、装定参数等一系列导弹发射前准备工作。

远程反潜导弹单元中，为了实现对水下潜艇的攻击，远程反潜导弹应当配置减速装置，能够在飞抵指定区域后降低飞行速度以释放战斗部入水。战斗部为一枚或多枚自导鱼雷，入水后可以自导实现对潜搜索与跟踪，完成攻击任务。

当作战任务不需对潜艇进行硬杀伤，而是对其跟踪、取证和驱离的情况下，系统亦可引导附近的水面舰艇、潜艇、航空兵等传统兵力进行抵近搜索。

4)通信实体

通信实体是远程反潜作战系统的“黏合剂”，将各个实体、单元、装备、人员，通过卫星通信、无线电通信、有限通信等形式紧密联系起来，组成信息高度共享的战场实时网络，提升系统敏捷性与作战效能。

2.4 系统工作流程

系统工作流程如图4所示。

图4 系统工作流程图

首先，根据预警探测需求，划定预警探测区域范围，并隐蔽部署水下感知网监听周边水域，进入值班状态。发现目标信号后，水下感知网将探测信息传回，进行情报处理和作战筹划。根据具体情况判断是否进行导弹攻击，并指挥导弹发射平台发射导弹或引导反潜兵力进行搜索、跟踪、取证、驱离。最后进行作战行动评估，转入下一步作战行动，或是系统恢复作战值班状态。

3 系统关键技术

远程反潜作战系统建设是一项复杂的系统工程，涉及不同领域的许多技术，需要解决水下感知网技术、信息快速可靠传输、信息融合处理、作战指挥决策、导弹飞行控制、弹体结构设计、作战效能评估等一系列实际问题。其中，关键技术难点在于水下感知网、作战指挥决策以及攻潜武器的设计与开发。

3.1 水下无线传感器网络(UWSN)技术

水下探测问题具有特殊的复杂性：一是目标运动分析过程具有非线性，二是目标运动具有不确定性，三是海洋环境中环境噪音的影响。远程反潜作战中，水下感知网需在无人干预的情况下隐蔽监听，进一步提升了问题的难度。

水下无线传感器网络(UWSN)领域相关技术是可行的解决思路之一。通过基于局部信息的节点选择策略LNS(Local Node Selection)[14]、多进制相移键控MPSK(Multiple Phase Shift Keying)[15]等技术的应用，可以提升网络内部的通信与协作能力，且具有网络规模大、覆盖范围广、自组织性强、可靠性高、适应性强等特点，可以较好地满足作战需求。