基于指挥信息系统的火控雷达组网研究

余 巍，罗 江，李 坤，梁晓龙

（陆军炮兵防空兵学院郑州校区，郑州 450052）

0 引言

提高基于信息系统的体系作战能力是防空兵的重要军事需求，而提高基于信息系统体系作战能力的最终落脚点在火力打击环节，火控雷达作为控制火力打击系统的重要装备，处于上联下控的关键地位，火控雷达能否和指挥信息系统组网，组网效果好不好，对于提高火力打击效能至关重要。

从功能上讲，指挥信息系统面向指挥员，着重在于指挥辅助决策，火控雷达面向火力，着重在于控制武器射击［1］。面向指挥辅助决策的信息与面向武器控制策略的信息有很大差异。前者要求信息覆盖域大，但目标指示可粗糙；后者要求覆盖火力有效区域，但目标跟踪须精密。随着技术的进步，在武器平台上综合集成信息获取、信息处理、指挥控制、火力控制功能，实现平台层次的指挥控制与火力控制一体化是发展方向［2-3］。如果指挥信息系统的终端节点能达到各个武器平台，基层的火控雷达与指挥信息系统装备就可以合二为一，大大减少防空武器系统的平台数量和硬件设备。但目前国内军事信息系统基础设施网络化程度低、带宽不足、功能不完善的问题实际存在，指挥信息系统和火控雷达作为两大类装备的现实在短期内难以改变。在此情况下，分析基于指挥信息系统的火控雷达组网具有更强的实际意义和指导价值。

1 组网概念

文献［4］给出了指挥信息系统和火控雷达的定义；文献［5］中，雷达组网的定义被学术界广泛引用。随着网络技术的飞速发展和高科技作战形式的不断产生，为了掌握更精确的战场信息、缩短系统的反应时间，提高系统抗侦察抗干扰和抗反辐射导弹攻击能力，关于火控雷达组网、网络化火控系统的研究越来越引起学者的关注［6-12］，但关注点多在火控雷达、火控系统本身，根据防空兵现实装备情况，将指挥信息系统和火控雷达融合在一起的研究比较少见。文献［13］指出了基于指挥信息系统的火控雷达组网方式，但没有对基于指挥信息系统的火控雷达组网概念进行明确的界定，也没有对组网方式进行分类。在上述基础上，提出基于指挥信息系统的火控雷达组网概念:以指挥信息系统网络为核心，通过战术、技术手段，将一定区域内配置的防空兵多部多种型号火控雷达联接成网而形成的一个有机整体。网络由指挥信息系统统一指挥，按防空态势协调工作，网络内指挥信息系统和火控雷达能够信息融合共享，高效协同工作，完成对任务范围内空袭目标的搜索、截获、跟踪、控制火力系统射击等任务，提高网络的整体作战效能。

基于指挥信息系统的火控雷达组网和雷达组网的区别主要在于，火控雷达除了具有通常意义上雷达的侦察探测功能以外，同时具备直接导引武器系统进行射击的能力。一般意义上的雷达组网，其出发点是提高探测能力，而基于指挥信息系统的火控雷达组网还包括了火力因素，通过组网提高火力单位的打击能力是组网关注的核心问题。它和火控雷达组网、网络火控系统的区别主要在于组网指挥控制的核心不同，基于指挥信息系统的火控雷达组网的指挥控制核心在指挥信息系统，执行环节在火控雷达；火控雷达组网和网络火控系统中组网的装备本身往往是平等地位，根据需要每一部火控雷达或火控系统都可以作为指挥控制核心，有的网络甚至不需要指挥信息系统参与其中。

2 组网模式

立足于我军防空兵现有装备和指挥特点，将一个火控雷达和配备的高炮规划为一个基本火力单位。在一定地域内的基本火力单位与指挥信息系统相连，各个节点可以通过有线或无线链路连接起来并分散配置在一定区域内。在此基础上，将指挥信息系统与火控雷达组网、火控雷达自组网统一考虑，列出典型的组网模式有以下3 种:

2.1 群组网模式

群组网模式的网络结构如图1 所示。在此模式下，指挥信息系统群站可实时接收、处理来自不同渠道的各种空情，进行目标辨识与空情融合、威胁估计与火力分配、作战指挥命令下达，对处理后的作战态势、作战文书、辅助决策结果进行实时显示、记录和传输。实时准确地对指挥信息系统各高炮营站进行指挥和控制，营站指挥控制连站，连站指挥控制各火控雷达站。模式1 中指挥信息系统各级均参与组网工作，指挥信息系统与火控雷达间传输的数据既有空情信息，也有指挥命令信息、工作状态信息、作战保障信息等。指挥信息系统各站之间可采取无线通信，也可采取有线通信。

图1 群组网模式网络结构图

2.2 营组网模式

营组网模式在某些系统中也称为多站联动模式，其网络结构如下页图2 所示。在此模式下，指挥信息系统营站可视情况确定主连站和从连站，火控雷达跟踪上目标后，将跟踪后的目标空情送给主连站，主连站将目标空情送给营站，营站再转送给其他从连站，从连站送给配属的火控雷达站。组网模式2 中，指挥信息系统营、连站参与组网工作，群站不参与组网工作，指挥信息系统与火控雷达间传输的数据既有空情信息，也有指挥命令信息、工作状态信息、作战保障信息等。

2.3 火控雷达自组网模式

火控雷达自组网模式的网络结构如图3 所示。在此模式下，参与组网的火控雷达之间实现空情数据（一般是跟踪目标信息数据）共享。当目标被组网中的一部火控雷达跟踪后，火控雷达配属的火控计算机将空情数据送给其他火控雷达。组网模式3中，指挥信息系统与火控雷达间传输的数据主要是指挥命令信息、工作状态信息、作战保障信息等，空情信息主要由火控雷达提供。组网模式3 中的每个火控雷达站的地位是平等的，均可成为主站或从站，可以作为群组网模式和营组网模式的有力补充，且当指挥信息系统损坏无法工作时，可以进行火控雷达自组网。

图3 火控雷达自组网模式网络结构图

值得注意的是，根据不同指挥信息系统的功能和具体实现，也有其他的组网模式，例如在营组网模式的基础上，将营站收到的某个火控雷达空情信息发给另一个营站，实现营和营间的火控雷达组网。或者将导弹营的搜索、制导雷达获得的空情信息通过导弹营指挥控制车发给高炮营站，实现高炮火控雷达和导弹的搜索、制导雷达间的组网。此外，各种模式的转换和具体指挥控制、操作方法也根据不同型号的指挥信息系统和火控雷达有所区别，在此不一一列举。

2.4 各种模式的区别

1）组网网络的核心不同。群组网模式，网络的核心是群站；营组网模式，网络的核心是营站；火控雷达自组网模式，参与组网的任何一部火控雷达均可以成为核心站。

2）组网的火控雷达数量不同。群组网模式，可以根据作战任务需求灵活配置火控雷达数量；营组网模式，仅限于一个营范围内的火控雷达组网；火控雷达自组网模式，一般根据具体火控雷达型号的组网能力而定。

3）组网的火控雷达类型不同。群组网模式和营组网模式，可以多种型号火控雷达参与组网；火控雷达自组网模式，由于不同型号火控雷达间的技术体制、传输协议一般不同，往往仅限于同一种型号火控雷达进行组网。

4）组网的空情信息来源不同。群组网模式，其空情来源于防空群配属的警戒雷达、哨所站和上级下发的远方空情信息；营组网模式和火控雷达自组网模式，其空情主要来源于火控雷达本身的空情数据。

5）组网的定位误差平台数量不同。在整个组网过程中，指挥信息系统和火控雷达每个平台都需要定位，由于存在定位误差，将导致平台间坐标转换后的目标空情信息产生误差。而定位误差平台数量的不同，也将导致平台间坐标转换后的目标空情信息产生误差的不同。

3 组网误差

火控雷达是用于搜索、发现和跟踪空中目标，连续测定目标坐标，解算射击诸元并控制高炮射击的雷达。这类雷达的作用距离较小，一般只有几十公里，但测量的精度要求很高［14］。基于指挥信息系统的火控雷达组网后，火控雷达的用途并没有发生变化。以组网后最终引导火控雷达实现作战任务所需的误差要求分析，无论是何种组网模式，均可将组网误差分为3 个层次，即搜索级、跟踪级、解算级。

3.1 搜索级

搜索级就是组网后提供给火控雷达的空情误差，可以对火控雷达进行目标概略指示，满足火控雷达搜索的需要。

只要目标能处于火控雷达搜索波束范围内，即可满足火控雷达搜索的需要。考虑到搜索一般可通过人为操作控制，组网后，角度误差要求可取火控雷达的搜索波束宽度的2 倍。火控雷达距离波门一般可在整个量程范围内移动搜索，因此，对距离的误差要求较低，可取最小距离自动截获波门的2 倍作为参考值。

3.2 跟踪级

跟踪级就是组网后提供给火控雷达的空情误差，可以满足火控雷达跟踪目标的需要。跟踪目标包括在距离和角度上同时截获、跟踪目标。

对于角度跟踪而言，目前火控雷达的跟踪天线一般为卡塞格伦式天线，这种天线在空间形成针状波束，针状波束的中心即为卡塞格伦式天线的电轴。由于引导角度信息控制天线电轴中心转动，只有当引导角度误差不大于跟踪波束宽度的一半时，火控雷达才能利用该信息截获、跟踪目标。对于距离跟踪而言，火控雷达一般都具有在距离截获波门内自动截获、跟踪目标的能力，组网所引导的距离值处于距离自动截获波门的中间，因此，火控雷达的组网距离误差要求取雷达距离自动截获波门的一半。

3.3 解算级

解算级就是组网后提供给火控雷达的空情误差，可以满足火控雷达的火控计算机解算目标提前点、控制火炮射击的需要。相比搜索级和跟踪级，解算级要求提供给火控雷达的组网误差最小，其误差量级应等同于火控雷达本身跟踪目标的误差量级。

文献［15］给出瑞士产的“防空卫士”典型火控雷达的跟踪目标精度性能要求，角度系统误差取0～01，距离系统误差取10 m。可以看出，火控雷达所能提供目标现在点的精度非常高。降低现在点数据的精度，火控雷达配属的火控计算机仍然可以解算，但是解算的目标提前点精度降低，最终体现在降低高炮连的毁歼概率上。由于高炮连的毁歼概率与目标特性、气象条件、高炮口径、射速、身管数、弹丸威力、系统的误差特性及精度等许多指标相关，综合反映了整个武器系统的综合性能指标，其计算关系非常复杂，具体计算过程不在本文的讨论范围内。文献［16］指出，随着系统误差的增大，毁歼概率降低；在给定其他误差特性精度的情况下，对系统误差的精度要求过高意义不大（对毁歼概率的改善不大，却可能显著增加系统技术难度），还指出当其他误差特性的数值较大时，输出射击诸元误差均方差存在着较佳的取值范围。

基于上述分析，对解算级误差要求过高，意义不大且很难实现；而解算级误差过低时，毁歼概率过小，失去了射击价值。可取火控雷达跟踪目标系统误差的5～10 倍，作为解算级误差要求。

3.4 各种层次的区别

如果组网误差达到搜索级和跟踪级，需要接收信息的火控雷达开全机并发射电磁波，操作手在组网信息的引导下依靠雷达自身搜索、截获、跟踪目标，相比没有组网的情况，可以节省操作时间，能够压缩火控雷达发射电磁波的距离，为实现“近快战法”提供支持；如果组网误差达到解算级，则接收信息的火控雷达只需火控计算机开机工作即可，雷达不需要开全机和发射电磁波，利用组网提供的空情信息解算射击诸元，控制本连火力射击。这相当于实现了火控雷达和高炮的远距离分散配置，可以隐蔽接收空情信息的火控雷达及高炮，达成射击的突然性，并增加了火控雷达及整个高炮连的生存能力。

4 组网优势

4.1 增加了电子侦察的难度

组网后，网络内的雷达一般由空间上分布广泛的多部火控雷达组成，且可以通过指挥信息系统对火控雷达实施准确的指挥控制［13］。参与组网的火控雷达频率不同，体制多样，信号密度明显提高，信号类型复杂多样，配置纵深大、工作方式灵活，机动规避性能好。这使电子侦察系统对火控雷达信号的搜索、截获、分选、识别、定位带来较大的难度。

4.2 提高了抗干扰能力和生存能力

在复杂电磁环境下，火控雷达极易受到电子干扰和反辐射导弹的攻击。组网后，如果网内某部火控雷达受到严重电子干扰，网内火控雷达可在指挥信息系统的统一协调下分时分段来工作，减少了单部火控雷达的开机时间，并可以灵活指定某些频段（点）处于工作或备用状态，降低了信号源暴露和被干扰的概率。也可不发射电磁波，处于静默状态，此时利用其他不在干扰机干扰空域、频域范围内的雷达传送目标坐标，增强了系统抗干扰能力。对于反辐射导弹攻击，组网后可以采用闪光轮换工作或同步、同参数工作方式［17］，降低其命中精度和毁伤效果。若组网误差达到解算级层次，可以及早将火控雷达静默，反辐射导弹在攻击过程中突然失去辐射源，也将降低命中精度［18］。对于网内火控雷达的信息获知，虽然单部火控雷达的工作时间减少了，但是通过网络的互联互通，单部火控雷达信息的获取并未减少。

4.3 提高了对多目标打击能力

组网后的火控雷达，在利用火控计算机接受指挥信息系统传来目标信息的同时，本身雷达还可继续搜捕其他目标，根据需要和空中目标的威胁程度，快速转移火力［19-20］。特别是对于没有采用“搜跟一体”设计的火控雷达而言，这种体制的火控雷达进入跟踪状态后，对其他空中目标基本失去了探测能力，组网后，将大大提高火控雷达及配属火力单位对多个目标的打击能力。

4.4 可以实施火力突然打击

在作战过程中，可根据敌机的来袭方向，采用纵深火控雷达为主动雷达，首先开机，前线阵地火控雷达保持静默，当纵深雷达捕住目标后，通过组网，实时将目标信息往前传输给前线阵地雷达，以实现前线阵地火控雷达突然开机并快速锁定目标，控制火力实施突然打击。在组网误差达到解算级的情况下，还可以实现前线阵地火控雷达不开机，直接采用组网信息进行解算射击诸元，控制前线火力突然打击的方式，具有很大的隐蔽性。

5 结论

本文根据指挥信息系统和火控雷达的现实情况，提出了基于指挥系统的火控雷达组网的概念，分析了组网模式、组网误差和组网优势。组网后，能够利用指挥信息系统，有效地将火控雷达融入整个防空群，发挥整体优势，从而提高火控雷达搜索、截获、跟踪目标能力，使得火力打击不再局限于火控雷达所配属火力系统的武器射击范围，为实施“近快战法”创造了技术条件，对于提高防空兵体系作战能力具有重要意义。同时要看到的是，火控雷达对组网误差的要求高，特别是要达到解算级层次是非常困难的。组网条件下，导致最终误差的因素较多，不同的组网模式，在什么条件下能够满足不同的组网误差层次，后续将进一步加强研究。