美国海军海域态势感知力量浅析

2020-01-14贺文红戚艳嘉

舰船科学技术 2019年12期

关键词：美海军情报雷达

贺文红，王达，戚艳嘉

(1.海军装备部，北京 100036；2.中国船舶重工集团公司第七一四研究所，北京 100101)

0 引言

美国海域态势感知力量主要由两部分构成：一是海上力量，包括各型水面、水下、空中平台和装备，以及民用和商用船舶；二是天基力量，包括各类侦察卫星，如海洋监视卫星、成像侦察卫星和导弹预警卫星等。

1）海上力量

美海军海上力量海域态势感知由低到高分3 个层级：战术/单元级、战役/区域级、战略/国家级，最终目的是形成国家海上通用作战图（NM-COP）。

战术级节点包括水面、水下和空中力量，作用是对水面、水下以及空中进行监视侦察，收集水面、水下和空中态势信息，形成战术级通用作战图。

战役级节点主要是指海上作战中心（MOC），其作用是收集、共享、融合、分析和分发情报，并将来自各战术/单元级节点的通用作战图进行拼接融合，形成战役级的通用作战图。

战略级节点是指海军情报局（ONI）、海岸警卫队信息协调中心（ICC），以及陆战队情报处（MCIA）共同组织构成的国家海上情报中心（NMIC），其作用是对战役级节点通用作战图进行融合、分析、分发等。

2）天基力量

美海军天基海域态势感知节点主要包括海洋监视卫星，成像监视卫星，导弹预警卫星等，这些卫星的作用是从太空对海域态势进行监视侦察，收集情报，直传或经过通信卫星，返回地面站或海上作战平台，地面站对情报进行分析处理，由国家侦察局（NRO）汇总。在国家情报总监办公室（ODNI）的协调下，天基力量获取的情报可共享到海军情报局，从而协助完善海上通用作战图[1-3]。

3）海域态势感知工作机制

海上力量对海域进行监测，形成局部通用作战图提交至各海上作战中心，这些海上作战中心是全球联网的，可实现情报共享。海上作战中心将信息融合汇总后，形成区域通用作战图，并提交海军情报局。

天基力量收集的情报将交付给各自卫星系统的地面站。由地面站分析梳理后经由国家侦察局分发给海军情报局。

海军情报局对所获的情报进行融合分析，最终形成国家海上通用作战图，分发给全球联网的海上作战中心，进而通过全球信息栅格分发给各司令部及相关职能部门，其流程如图1 所示。

1 美海军海域态势感知海上力量

1.1 海军战术/单元级节点

1）水面力量

美海军几乎所有主战水面舰艇都有强大的情报监视侦察（ISR）能力，主要ISR 设备包括雷达、光电、电子支援侦察和声呐。

面对不断增长的作战需求，美海军在舰载情报监视侦察上特别注重弹道导弹中段防御，以及濒海地区的防空与反潜监视侦察装备的研制。弹道导弹中段防御方面启动了大功率有源相控阵雷达的研制，目前在“提康德罗加”级巡洋舰上部署了AN/SPY-1A/B 雷达，在“阿利·伯克”级驱逐舰上部署了AN/SPY-1D雷达；濒海地区的防空方面，研制了新一代有源相控阵雷达，已经在DDG-1000 驱逐舰上部署了AN/SPY-3雷达，在“福特”号航母上部署了AN/SPY-3 和AN/SPY-4 双波段雷达，正在研制对空搜索雷达（ESAR）和防空反导雷达（AMDR）。濒海地区的反潜方面则一直在致力于UQQ-2 SURTASS 双线拖曳阵监视声呐的研制，将部署在美海军所有级别的SURTASS 海洋监视船上。

另外，美国海基X 波段雷达（SBX）是美国弹道导弹防御系统（BMDS）地基中段防御（GMD）的重要组成部分，可全球机动，负责探测、跟踪、识别弹道导弹，并将来袭导弹相关数据发往指挥中心以及位于阿拉斯加和加利福尼亚的防空部队，防空部队根据相关数据发射拦截导弹。同时，作为美国海基高层导弹防御系统的组成部分，为海基“宙斯盾”系统提供目标早期预警以及拦截效果分析。

图 2 海基X 波段雷达Fig.2 Sea-based X-band radar

2）水下力量

美海军当前的水下监视侦察节点，主要由装备在潜艇、水下无人航行器（UUV）的探测系统以及海底水听器阵组成。

艇载探测系统是指潜艇装备的各型传感器和数据处理系统所组成的潜艇外部状态感知系统，主要组成包括外部的水声、雷达、光电等传感器和内部的数据计算、处理系统，主要功能是对水下目标进行搜索、识别、跟踪、定位、攻击，对海面、空中目标进行搜索、敌我识别、预警和攻击等。无论在水面还是在水下，这些传感器都能为潜艇提供实时的战术环境信息和目标动向。其中水声探测在艇载探测系统中占主导地位，是艇载探测系统的核心。目前美海军主要部署AN/BQQ-10 艇载综合声呐系统实现监视侦察能力。

水下无人航行器方面，美海军先后提出了近期水雷侦察系统（NMRS）和远期水雷侦察系统（LMRS）等研制计划。2018 年，NMRS 作为攻击型核潜艇的制式装备正式服役。此外，美海军在2011 年开始利用“刀鱼”无人潜航器构建制式反水雷能力，可在复杂环境下对沉底雷和锚雷进行可靠性探测并分类，该项目于2017 年完成综合评估工作，未来将成为美海军水面舰艇重要反水雷装备。

对于水下监视侦察节点的未来发展，美海军特别强调在濒海地区的反潜与监视能力，并提出了水下网络中心战设想。体现在升级艇载声呐装备、潜望镜和电子侦察装备，研制新型UUV，以及部署多型海底水听器阵并将这些装备综合集成为一体化的水下网络。2013 年10 月，近海战斗舰项目执行办公室成功完成近海持续水下监视系统（PLUS）的海上测试，该系统由移动节点组件（多个UUV）、固定节点组件（海底声、磁探测阵）和母船/岸基处理器组成，旨在应对近海环境中的安静型常规潜艇，覆盖范围可达到185×185 km。

3）空中力量

美海军现役机载平台监视侦察节点包括EP-3E 电子侦察机、E-2D“鹰眼”预警机、P-8A 反潜巡逻机、S-3“北欧海盗”反潜机、MH-60S“骑士鹰”直升机，以及MQ-4C 无人机、MQ-8B“火力侦察兵”垂直起降战术无人机（VTUAV）等海军专用空中监视侦察平台，也包括F/A-18 攻击机、F-35 战斗机等“兼职”监视侦察平台。此外，战时还可根据需要借用其他军种的监视侦察空中平台。

此外，美海军还在进一步改进其监视侦察情报处理节点，研制了基于联合作战思想的海军分布式通用地面系统DCGS-N，并逐步建立以DCGS-N 为核心的情报处理系统，形成一体化监视侦察能力。机载平台监视侦察节点所获取的信息通常是直接送往各舰指挥控制系统，DCGS-N 系统的终端、处理设备以及服务器被集成到舰艇指控设备。美海军目前主要应用DCGSN 中的海军联合部队图像处理子系统（JSIPS-N）和战斗群被动视距扩展子系统（BGPHES）处理机载监视侦察情报信息。JSIPS-N 用于接收和处理机载监视侦察节点获取的图像情报，BGPHES 用于接收和处理机载监视侦察节点获取的电子信号情报。值得注意的是，由于JSIPS-N 是按联合作战思想开发的，该系统还能接收其他军种空中监视侦察节点传送的图像情报。

1.2 海军战役/区域级节点

1）海上作战中心

海上作战中心[5]建立在海军各司令部总部和舰队总部，全球联网，其主要职责是为海军部队指挥官（NCC）或联合部队海军指挥官（JFMCC）提供一支功能完备的参谋力量及指挥控制系统，并组织开展联合海上作战筹划、监督与执行。

2）海上作战中心情报中心

海上作战中心设有情报中心，由海上情报行动中心和情报支援分队2 支情报力量组成。

海上情报行动中心主要负责开展全天候的情报行动，其职能是获取、维持、共享与情报相关的态势感知，其手段是规划、实施、收集、分析、分发可靠和及时的情报，为通用作战图提供敌方形势报告和预先分析。

情报支援分队是发布联合条令的组织，其主要职责：一是为舰队提供指示和预警，并具有接收、处理、初步分析、时敏性情报快速分发等功能；二是充当指挥官通用作战图的数据管理者；三是负责监督情报收集工作，为指挥官的情报、监视与侦察平台分配任务；四是准备和提交简报，为作战行动提供支持；五是全天候执行情报分发计划，形式定期情报报告、敌方目标侦察报告等。

3）海上作战中心外部关系

海上作战中心与多个作战司令部存在密切联络，形成的通用作战图对作战司令部的行动起着重要支撑作用。同时，海上作战中心还与移民与海关执法机构（ICE）、边境海关（CBP）、运输交通安全管理局（TSA）等美国政府机构以及海岸警卫队的联合海港作战中心（JHOC）、海上情报融合中心（MIFC）等多个海域态势感知机构保持着密切联络，共同促进海域态势感知信息共享[6]，如图3 所示。

图 3 海域态势感知战役级节点Fig.3 Operational maritime domain awareness

1.3 海军战略/国家级节点

在战略/国家级层面，由美海军情报局、海岸警卫队信息协调中心和陆战队情报处构成国家海上情报中心，作为海域态势感知的战略级节点。

国家海上情报中心位于马里兰州休特兰，是海军情报局的总部和神经中枢。该中心负责收集分析来自各战役级节点的海域态势感知情报信息，并将多个战役级通用作战图整合成一张更大的战略级通用作战图，如图4 所示。该机构内部的尼米兹作战情报中心全面负责所有的全球海上情报整合，向所有的舰队/部队提供及时、相关和预测性情报。

图 4 海域态势感知战略级节点Fig.4 Strategic maritime domain awareness

在汇总战役级节点信息后，海军情报局进行融合分析，形成国家海上通用作战图。国家海上通用作战图通过全球信息栅格的形式分发给各司令部与各舰队的海上作战中心，海上作战中心进而将国家海上通用作战图利用全球信息栅格分发给各司令部及相关职能部门[6]。

2 美海军海域态势感知天基力量

美海军天基态势感知由卫星及其地面设施组成。卫星包括军用和民用两类，其军用卫星主要涉及合成孔径卫星（SAR）、射频监测卫星、光电卫星等，民用卫星主要是指搭载自动识别系统（AIS）的卫星，如图5 所示。

2.1 军用卫星

1）光电卫星

光电成像侦察卫星配可见光、红外等遥感设备，可昼夜对地面目标进行探测或摄影以获取图像。通过对图像进行分析，可获得军事目标的属性和地理位置等信息。

图 5 海域态势感知天基力量总体示意Fig.5 Space-based power for maritime domain awareness

① “锁眼”卫星

目前，美国使用的光电成像侦察卫星为“锁眼-12”（KH-12）。该卫星属于普查兼详查型卫星，高分辨率CCD 相机可拍摄分辨率达0.1 m 的详查图像，可捕获武器装备的细节，而红外与多谱段扫描仪能在夜间进行监视。

KH-12 卫星的情报传输和处理链路涉及多个通信系统，各通信系统协同工作。在通信条件允许的情况下，所获取目标数据可直接被传送到华盛顿附近的贝尔沃堡地面站，而后经国防部中央图像办公室等部门的专家分析研判后形成情报，再通过加密线路分发给指挥官。当KH-12 卫星远离本土或经过缺少地面接收站的位置时，可经由“卫星数据系统”（SDS）、“军事星”（MILSTAR）或“跟踪和数据中转卫星系统”（TDRSS）中继传输，此时KH-12 卫星获取的数据送输到白沙地面站，白沙地面站通过通信卫星或固定线路将图像传送到贝尔沃堡，最终形成情报[7]。

② “国防支援计划”卫星系统

“国防支援计划”卫星（DSP）系统是北美预警系统的关键部分，该系统主要探测导弹尾焰的红外辐射，实时检测和报告战略/战术导弹发射。此外，还可探测空间发射和核爆炸，为美国指挥机构和作战司令部提供导弹发射早期预警信息。

图 6 KH-12 卫星情报分发流程Fig.6 Intelligence distribution process of KH-12 satellite

DSP 卫星为普查型卫星，平时执行全天候、全天时监视任务，探测到威胁目标发射尾焰中的红外辐射后，将有关信息直接或通过通信卫星传送到海外地面站或美国本土地面站。信息经初步处理后通过国防卫星通信系统（DSCS）和太平洋海底电缆传输到夏延山军事基地。夏延山指挥中心具有信息搜集处理能力，从夏延山发布的信息，是美国总统和国防部长做出决断的最后依据，是情报执行阶段的最高级机构。

③天基红外卫星系统

“天基红外”卫星系统（SBIRS）是未来几十年美国防部导弹防御预警系统的重要天基监视组成部分，将替代DSP 卫星系统。SBIRS 为详查型卫星，为美国提供强大的导弹预警、防御，战斗空间特征及技术情报能力。系统能够探测战略/短程弹道导弹发射并可确定飞行轨迹，提供导弹命中位置信息，发送给拦截系统。

当导弹发射时，“天基红外”系统检测和跟踪来自导弹尾焰的红外辐射，星载系统处理并且传送数据到地面站，最终被转发到任务控制站。任务控制站接收数据，并进一步处理，同时生成导弹发射报告，经空军太空司令部审查后，发布到全球战略，战术情报机构。

④空间跟踪和监视系统

“空间跟踪和监视系统”（STSS）是SBIRS 低轨道部分的演化项目，由24～30 颗卫星组成，部署于低地球轨道，高度在1 500 km。

STSS 为详查型卫星，其利用长/短波红外传感器追踪导弹全飞行阶段，能够弥补高轨预警卫星和地面预警雷达对自由段弹道导弹的检测空隙。整个低轨道卫星星座利用卫星内部的交叉链路连接在一起，每对卫星通过60GHz 的卫星间链路进行相互通信。当第1 颗卫星所跟踪的导弹离开它的视线后，其可将目标的位置信息传送给第2 颗卫星，第2 颗卫星继续跟踪目标，将有关引导信息传送到反导部队，直至目标被摧毁或无法再探测到为止。

图 7 “天基红外系统”卫星（SBIRS）系统Fig.7 SBIRS system

图 8 “空间跟踪和监视系统”（STSS）Fig.8 STSS system

探测时，宽视场短波红外捕获扫描折射望远镜和短波红外焦面阵列配合扫描南北半球，探测导弹发射时喷出的尾焰，发现目标后，将所获信息传送到窄视场多波段跟踪传感器。窄视场多波段跟踪传感器利用望远镜将导弹的发射画面拉近并放大，跟踪沿弹道中段和末段飞行的弹头，从而为美国导弹防御系统提供高精度的目标数据，实现对导弹发射的全过程跟踪。

2）合成孔径雷达卫星

合成孔径雷达（SAR）侦察卫星具备穿透地表层、森林和冰层的能力，能克服云雾雨雪与黑夜等天气条件的限制，配合光学成像侦察卫星，实现全天候、全天时的侦察。

目前，美国雷达成像侦察卫星以“长曲棍球”卫星（Lacrosse）为代表，该型卫星为普查型卫星，是美国21 世纪初雷达成像侦察的主要手段。该卫星能够跟踪舰船活动，监视机动式弹道导弹动向，还可发现藏于隐蔽处的设施以及伪装的武器装备。

“长曲棍球”卫星在捕获图像信息后，通过大型抛物面跟踪天线，经中继卫星传送到美国白沙地面站，再经国内通信卫星传输到贝尔沃堡地面站[8]。

3）射频监测卫星

海洋监视卫星主要用于监视和探测舰船、潜艇海上活动，能够实时或近实时地侦收、窃听舰载雷达信号和无线电信号的侦察卫星。

美海洋监视卫星以“白云”卫星为代表，该型卫星为详查型卫星，能够侦测海洋上大范围的舰船雷达与无线电信号，确定舰队的规模和动向。该星座由1 颗主卫星和3 颗子卫星组成。主卫星搭载了红外扫描仪和毫米波辐射仪，子卫星上搭载的射频天线在空间中呈直角三角形排列，用于截获对方雷达波。，根据雷达波到达各卫星的时间差和雷达波的特征参数，利用三角测量技术，可获取舰艇的位置、方向或速度等信息。为了接收卫星截获的雷达信号数据，美海军建设了世界范围的地面接收站，主要分布于美国马里兰州的布洛索姆角、缅因州的温特港，英国苏格兰的埃德塞尔，以及关岛、迪戈加西亚岛、阿达克岛等地。此外，自1990 年初开始，为提高信息的实时性，在机动的舰艇上也安装了接收处理站[9]。

2.2 民用卫星

船舶自动识别系统（AIS）由岸基（基站）设施和舰载设备共同组成，是一种新型的数字助航系统。AIS 主要作用是将船舶标识信息、位置信息、运动参数等重要数据，通过VHF 数据链路，广播给周边船舶，以实现对本海区船舶的识别与监视。根据国际海事组织要求，300 总吨以上的国际航行船舶和500 总吨及以上的非国际航行船舶以及所有客船被要求配备船舶自动识别系统。

当船舶在近海时，船载船舶自动识别系统可通过VHF 数据链路将数据传送给岸基基站。当船舶在远海时，需要通过船舶自动识别系统卫星协助传输。船舶自动识别系统卫星搭载船舶自动识别系统接收机，可接收覆盖区域内的船舶自动识别系统信息并转发给地面站，再经地面站进行加工、处理和应用。当覆盖区域内存在地面站时，可将船舶自动识别系统信息实时转发给地面站，否则信息将先存储在卫星中，等到覆盖区域内出现地面站时再转发。目前全球有8 颗支持卫星和16 个网关地面站（GES），随着卫星组网、数据中继等方式的发展，将极大提高船舶自动识别系统信息的转发实时性[10]。

2.3 卫星地面站情报处理流程

“锁眼”卫星、“长曲棍球”卫星、“白云”卫星等侦察卫星的情报传输到相关地面站后，由美国国家侦察局对地面站的情报进行收集和汇总。

国家侦察局负责运作全球范围内的地面站，用于收集并发布来自侦察卫星的情报。经过国家情报总监办公室的统筹，实现跨部门的情报共享。当前美国有16 个情报机构，为了整合美国16 个情报机构，美国通过国家情报总监办公室来统一领导。经过国家情报总监办公室的协调，国家侦察局掌握的侦察卫星数据可共享给海军情报局，使得国家海上通用作战图更加详细、全面。