美军航母编队指挥信息系统研究

杨建涛

(中国电子科技集团公司第二十八研究所,南京 210007)

0 引 言

航母编队是一支以舰载机为主体的远海机动作战力量，承担塑造态势、控制战场、全球打击及非战争军事行动等任务，具备强大的对海、对陆、防空、反潜、反导等作战能力，是制衡强敌、实现国家战略利益的主要手段。航母编队是美国海军主力舰队的重要作战编成形式，其主要攻击手段是搭载于航母的固定翼舰载机。美军航母编队是以航母为核心，配置和运用航空兵、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、潜艇等海上兵力，能够开展对陆、水面、水下和空中联合作战能力的远海机动作战力量。航母编队指挥信息系统在作战中充分发挥巨大的作战威力，其先进性和作战性能是战争能否取胜的最为关键因素之一。航母编队指挥信息系统通过将航母编队配置的多种兵力聚合成为一个有机整体,使航母编队能充分发挥整体作战效能,遂行各类作战使命任务。航母编队是当今世界海上最强大作战力量之一,作战指挥复杂度高,研究其指挥信息系统功能性能特点,对深入研究理解航母编队作战组织运用有很大益处。

1 美军航母编队介绍

美军航母编队大致经历了航母战斗群(CVBG)、航母打击群(CSG)以及航母打击群与水面行动群(SAG)结合3个阶段。上世纪90年代以前，以马汉“海权论”为理论指导，美海军组建CVBG，并将其作为海军的标准兵力编组，通过突出反潜、反舰作战能力来实现“大洋控制”。随着冷战的结束，美海军在理论上转向“科贝特传统”，在作战力量建设上推进“由海向陆”，对航母的定位从以往在大洋舰队主导对抗的核心平台转变成为控制陆上局势和进行对陆上纵深和近海进行打击的作战基地和打击平台。2003年，CVBG更名为航母打击群CSG。相比CVBG，CSG的参与平台数量较少，突出对陆力量投射能力，而舰艇的反舰能力不足。

2015年以来，为针对“反介入/区域拒止”威胁，美海军战略从“由海向陆”向“重回制海”回归。2017年1月，美海军在《水面部队战略》中将“分布式杀伤”作战概念表述为“夺回海洋控制权”的核心理论。“分布式杀伤”作战概念的核心内涵包括增强美海军水面舰艇的攻击力；在广阔海域分散部署1～3艘舰艇开展水面行动；增强对方探测和打击的难度，提高自身生存力与杀伤力，同时发挥美军一直拥有的技术优势，通过分散平台、集中火力实施高效打击和摧毁，以保证美军海上作战优势。在“分布式杀伤”作战概念下，集中式的CSG能够被“化整为零”，构建灵活多变的海上小型编队，形成CSG与SAG相结合的新型作战力量编成，同时强化编队中单舰作战能力，增强进攻性火力，实现“凡船皆可战”。

1.1 作战编成

作战编成根据作战对象、作战海区及作战任务的不同而变化。通常美航母战斗群有以下3类作战编成：

(1) 单航母战斗群

一般由9艘舰艇编成，主要应用场景为和平时期在低威胁地区显示存在、实施封锁或作战巡逻，通常包括l艘航母、3艘防空型巡洋舰和驱逐舰、2艘反潜型驱护舰、2艘攻击型核潜艇和1艘后勤支援舰。

(2) 双航母战斗群

这是美军实战时采用的典型编成，由17～2l艘舰艇编成，主要在中度威胁区域实施中低强度作战时采用(如对利比亚外科手术式打击)。它通常包括2艘航母、7～8艘配备防空导弹的巡洋舰和驱逐舰、4艘反潜防空型驱护舰、2～4艘攻击型核潜艇，以及2～3艘后勤支援舰。

(3) 特混舰队

一般由32～37艘舰艇编成，主要用于在高威胁区域实施高强度作战时采用(如海湾战争)，通常包括3艘航母、9～10艘防空导弹巡洋舰和驱逐舰、12～14艘反潜-防空型驱护舰、5～6艘攻击型核潜艇和3～4艘后勤支援舰。美海军航母打击群大多采用大纵身、多层次的攻防体系，具有内、中、外3个防区。外防区作战任务由舰载巡逻机承担，通常由F-14、F/A-18和E-2D相互配合，在距航母约300 km处组成一个面向威胁区的CAP(战斗空中巡逻)扇面。护航舰艇装载SM-2、SM-3区域防空导弹承担中防区的作战任务。海麻雀、拉姆、密集阵等点防御系统和近程电子战武器承担内防区自卫性的防空和反潜任务。

1.2 作战队形

美海军航母打击群战斗队形根据作战海区、投入兵力和双方力量对比等条件的不同而变化，在航渡和待机区中的战斗队形一般遵循以下原则：

(a) 队形通常以航母和伴随支援舰为核心，其他舰艇部署在航母周围。各舰间距大于舰载机起降时的转向距离，并需保证点防御武器的有效使用，约为4～5 n mile；

(b) 防空导弹巡洋舰、驱逐舰呈环形部署在航母周围，形成严密的防空火力圈，但在空中威胁严重时会指派一艘“提康德罗加”级舰作为防空哨舰前出40 n mile；

(c) 出于保密及隐蔽性考虑，编队内通信通常采用VHF频段，数据链采用UHF频段进行态势通报，编队和预警机之间也以UHF频段数据链通信为主，距离超出时由舰载机进行中继转发。

1.3 指挥体系

美海军指挥体制遵循军政、政令分开的原则。美军海上作战指挥体系主要分为舰队(战役)、编队(战术)、单舰3级，如图1所示。

美军航母编队实施海上作战采用标准的合同作战指挥体制。这种体制具有较好的适应性，适用于航母打击群执行各种作战任务。该体制采取了委托式指挥方式，即合同作战司令只提出作战原则、作战任务，集中精力于海战全局的关键环节，而将各项具体作战活动委托给各作战指挥官、协调官，如图2所示。

美国海军一般对配属部队实行分散式控制。在合同战结构下，作战指挥官(OTC)可以向方面战指挥官、职能大队指挥官和协调官分派部分或全部任务领域指挥职能。合同战结构可同时针对多个目标和威胁开展进攻、防御作战行动。在合同战结构中，OTC可建立次级合同战指挥官(CWC)，或自己担任CWC，通常为一名海军少将。OTC/CWC主要职责是制订并颁布合同作战计划；任命下属各作战指挥官和协调官，并向其下达简要作战指令；指挥所属部队完成等级转进；规定部队或武器装备处于何种待命状态；全面协调各作战指挥官、协调官的作战活动等。

图1 美海军作战指挥体系图

图2 美军航母作战指挥体系图

2 美航母编队指挥信息系统

美海军对航母编队的指挥控制主要通过将航母、驱逐舰、巡洋舰等各类作战平台上的指挥控制系统动态“连接、组合”形成体系来开展。舰艇指挥控制系统分为两类，一类是指挥海上编队进行防空、反舰、反潜和对陆攻击等作战任务的指挥系统；另一类是舰艇上指挥导弹反射、雷达跟踪等活动的作战指挥信息系统。美军航母、巡洋舰、驱逐舰上的C4I系统主要是依托情报处理分析体系对海上部队行动开展指挥决策，基本属于前一类；宙斯盾、SSDS等战斗系统与舰上武器、传感器等装备深度铰链，基本属于后一类。

2.1 发展历程

上世纪50年代研制的“海军战术数据系统”(NTDS)是美舰载C4I系统和作战系统(CS)的“雏形”。NTDS综合了Link11、Link14、Link4A这3种数据链路[1]，兼具部分编队指挥和作战指挥能力。它一方面能够提供当前的战术态势，为持续地开展近程防御和进攻作战提供明智、重要的即时决策；另一方面通过数据链系统综合了武器平台、飞机的状态信息，利用自动化手段“指导”武器系统作战。

在NTDS之后，美军“舰载指控系统”的发展按照“C4I系统”和“CS系统”两条途径开展。在C4I系统方面，上世纪70年代美军发展出“战术旗舰指控中心”(TFCC)的概念，改变了编队指挥官只能依靠通信手段和数据链集成设备(NTDS)开展指挥的现状，形成C4I系统的雏形。在CS系统方面，针对NTDS反舰和反潜战能力不强的弱点，美军于1981年在NTDS的基础上提出了作战指挥系统改进计划，形成了开发数据处理速度更快、功能更强并能够提供更详细战术图像的先进作战指挥信息系统(ACDS)，促进了作战系统的发展。

C4I系统以信息支援保障为核心，侧重于情报的非自动化分析与指挥决策，包括保障服务、筹划服务、内容管理服务等。CS系统以任务控制执行为核心，与传感器、武器等装备高度铰链，实时性要求较高，用于完成火控环路的控制，主要包括无人装备控制服务、载荷控制服务及武器控制服务等。美军认为，CS系统与C4I进行数据融合时可能受到破坏，C4I系统处理数据不能跟上实时传感器的数据率。

2.2 海上C4I系统

2.2.1 海上全球指挥控制系统

GCCS-M是美国海军装备的重要指挥控制系统，是全球指挥控制系统(GCCS)的海军版作战指挥系统，同时也是美海军部队网(FORCEnet)C4ISR战略的重要组成。它能够为海上、陆上、战术或机动部队提供海战作战指挥能力，各级指挥官能够获得近实时的共用态势图(COP)，计划、引导和控制部队的战术作战。GCCS-M可为包括海军作战部长、舰队总司令、各编队舰队司令、战术司令部或合成作战指挥官、舰种司令、海战全权负责司令、特遣部队司令、两栖特遣部队司令、登陆部队司令、舰艇指挥官/战术行动官、联合特遣部队指挥官以及其他业务指挥官等各类指挥官提供作战指挥服务。[2]为了满足联合特遣部队与海军海上作战需求，GCCS-M与岸基和海基平台上的各类联合作战指控系统及军种专用指控系统实施了集成或接口连接，并不断加强GCCS-M基线能力与武器系统和作战引导系统的集成，为战斗群或特混舰队指挥官能够及时获得所需信息提供支撑。GCCS-M支持各指挥阶层的决策制定，具有多源信息管理、显示、分发、多源数据融合、分析决策工具和部队协同等功能。GCCS-M近实时运作，完成海军的所有任务(如战略威慑、海上控制、兵力投送等)，同时不断更新部队位置及其他态势感知数据，为岸基和海基指挥员提供共用作战图。

GCCS-M有4级配置，包括岸基节点以及海上部队、群队、单元等3类节点。

(1) 岸基GCCS-M主要部署于海上作战中心(MOC)，主要支持舰队司令的作战需求。它向海上编队、潜艇提供近实时的目标定位数据，并支持海上巡逻机(MPA)的实时作业。

(2) 海上部队级GCCS-M为编号舰队司令、战术指挥官/合成作战司令(OTC/CWC)、两栖特遣部队司令(CATF)、登陆部队司令(CLF)提供部队一级的态势感知、指挥控制手段，主要部署于航母、两栖攻击舰、两栖指挥舰等大型水面作战平台。

(3) 海上群队级GCCS-M为海上作战群队提供超视距(OTH)战术态势图，同时能够上报本地战术态势图，主要部署于导弹巡洋舰、导弹驱逐舰等平台。

(4) 海上单元级GCCS-M主要部署于护卫舰、船坞登陆舰等平台，也主要用以获取岸基、舰队等提供的态势保障，同时上报本平台掌握的态势产品。

2.2.2 海上战术指挥控制(MTC2)

海上战术指挥控制(MTC2)是GCCS-M的后续系统。MTC2是一个纯软件项目，将交付战术级指控能力及目前任何联合指挥控制工作所不支持的海上作战级能力。MTC2未来将与“海军战术云(NTC)”项目保持一致，并利用CANES通用计算环境、敏捷核心服务(ACS)、传统的一体化舰载网络系统(ISNS)，以便部署到海军所有岸基和海基指挥层级。MTC2旨在为海军人员和装备提供一套海上应用，作为“应用商店”概念的一部分，提升海军指挥结构的态势感知，改进任务需求规划、执行、监控及评估能力。它将填补海军战术和作战规划、决策与执行的能力缺口。2009年开始，海军研究局与C4I项目执行办公室合作，共同发起一项改进型科技开发倡议——指控快速原型统一体(C2RPC)，为MTC2等项目提供新能力组件。目前已完成了信息系统能力开发文件(IS-CDD)和能力Drop1(C2RPC以Drop形式交付技术成果)需求文件。

MTC2作为GCCS-M的后续发展保留了GCCS-M4.1系统的能力。MTC2填补海军战术和作战规划、决策与执行的能力缺口，提高部队任务分配及需求的态势感知、规划、执行、监控和评估能力。

2.3 海上作战系统

2.3.1 旗舰数据显示系统(FDDS)

旗舰数据显示系统是美国海军支持战斗群指挥官开展大范围作战的编队级指挥信息系统， 1983年首次装备服役，1989年由美国优利系统公司研制建设的第1套增强型系统部署于“萨拉托加”号航母，到目前为止已有20多套系统在进行服役使用。旗舰数据显示系统可帮助战斗群指挥官开展作战筹划、指挥及监视大范围海上作战，在两栖作战时旗舰数据显示系统还支持两栖作战。旗舰数据显示系统还可支持编队的对海作战、对空作战、反潜作战以及对陆攻击指挥等行动。

全球“海洋监视信息系统”(OSIS)通过卫星通信网对旗舰数据显示系统进行支持，可以获取OSIS系统的超视距战术图像。增强型的旗舰数据显示系统(FDDS)软件结构采用 “数据处理管理器”(DMP)和分布式处理，具有通信、信息处理和数据相关处理、辅助决策和人机对话等功能。[3]作为旗舰数据显示系统的一个子集，联合作战战术系统(JOTS) 采用与FDDS相同的硬件，可与增强型旗舰数据显示系统融合。

2.3.2 先进作战指挥系统(ACDS)

1981年美国开始研制先进作战指挥系统(ACDS)。它是一个具有增强能力的战术数据处理和目标指示系统，可与Mk14武器指挥系统(WDS)、MARK68和86射击指挥系统、鱼叉舰对舰导弹以及巡洋舰/驱逐舰上的Mk114和Mk116水下火控系统，以及航母上的Mk23目标捕获系统(TAS)进行信息互通。先进作战指挥系统与全分布式的舰艇自防御系统(SSDS)集成，成为美国海军非“宙斯盾”舰的标准作战系统。[4]ACDS的功能包括：

(1) 跟踪能力

系统可以进行航迹相关、电子侦察信息与雷达信息相关、自动多源识别和分类、自动多链路坐标方格定位、本舰和远程截获的电子侦察信息全自动互联与跟踪。

(2) 互操作能力

通过对来源于舰载传感器、武器、11号数据链、4A数据链、16号链及非本系统的信息源的数据进行综合，为指挥官提供空中、陆地和海上战术图像。

(3) 显示功能

系统可展示多种类信息，包括数字地图显示、综合情报数据库、战术态势处理和显示，以及防空、反舰、反潜战区的决策图和多链路空中截获及系统状态。

(4) 实时反应

系统具有快速响应能力，包括基于交战规则自动运行、敌性目标威胁评估、武器指令快速下发、区域防御作战指令自动生成、空中拦截、报警和特殊航迹识别判定。

(5) 模拟训练

系统具备基于海上、空中和陆上平台，以及陆基战术作战中心进行模拟训练。

2.3.3 舰艇自防御系统(SSDS)

舰艇自防御系统基本集成了先进作战指挥系统的功能，成为海军舰艇本舰作战系统的核心，将舰艇平台上的所有硬杀伤(导弹系统和快速反应火控系统)和软杀伤(诱骗)武器系统、雷达等传感器综合在一起，实现了对反舰巡航导弹的分层防御能力。

“阿希兰”号船坞登陆舰于1997年10月正式成为美国第1艘装备舰艇自防御系统的舰艇。1998年底舰艇自防御系统建设计划进行了调整，新系统称作SSDS-Mk2型，要实现更高功能性能配置。基于Mk1的大部分硬件设备，SSDS-Mk2配备了高性能的传感器，增加了先进作战指挥系统的部分功能(指挥保障、空中交通管制、战斗数据链管理、电子战、全系统的目标跟踪、分类和识别)，同时集成了协同作战系统(CEC)，增强了SSDS-Mk1在编队协同作战方面的能力。[5]

SSDS采用嵌入式作战原则，能够对来袭导弹威胁作出综合响应，提供从战术辅助决策到使用软、硬杀伤武器交战等能力，具有目标跟踪与威胁级别判断能力和对反舰导弹的分层防御能力，可使航母和两栖舰能够对付愈加致命的反舰巡航导弹(ASCM)的威胁。

2.3.4 “宙斯盾”作战系统

“宙斯盾”作战系统是一个集传感器、武器系统、计算机、软件和显示系统为一体的综合海上作战系统。装备了“宙斯盾”作战系统的舰艇可执行各类作战任务，如防空、反潜、水上防御、对陆打击或水上火力支援、弹道导弹防御及发射巡航导弹打击目标等任务。“宙斯盾”舰艇在经过反导改装后形成反导型版本，在新的软件协调下可以开展反巡航导弹、反弹道导弹及反卫星作战等作战任务。

“宙斯盾”系统由多个分系统组成，指挥决策系统及显示系统是其重要组成部分。指挥决策系统是全舰的指挥控制中心，利用Link11、Link14和Link16等数据链接收并处理来自舰上和外舰的传感器信息，以及来自AN/SLQ-32电子战系统的数据，并进行目标识别和分类、威胁评估，确定目标优先顺序和火力分配，指挥武器控制系统遂行作战指挥，同时还负责控制与协调整个“宙斯盾”作战系统的正常运行。系统具备对海、对空、对潜和反导作战指挥，并能指挥协调与友舰的协同作战。此外，在“宙斯盾”的作战室内装备有一套显示系统，由4个大屏幕显示器组成，显示指挥官需要的综合显示和战术信息。目前，该显示系统推行采用与商业规范兼容的开放式技术架构，正逐步用具备强大运算能力的图形工作站UYQ-70取代原有设备，为未来“宙斯盾”系统迈向全分布式结构提供基础。

迄今为止，“宙斯盾”作战系统已有8种基线型号(即0～7型)。基线7型是目前重点发展的型号。它在能力方面的提升包括：集成了CEC和战术弹道导弹防御能力、采用基于COTS硬件的全分布式体系结构、引导探测器、标准3导弹、先进电子战系统、先进的战术支持、舰炮支援、Mk50鱼雷等。基线7型又分为Block1和Block2两种，而Block2将能在更多的需求环境中拦截目标，具有完全的CEC能力。[5]

3 主要启示

3.1 加强顶层设计

美国海军充分认识到加强顶层统一规则的重要性，着眼海军未来发展战略，超前规划，科学设计，在理论创新、装备建设、编制调整和人才培养等各个方面协调一致，同步推进。基于能力需求，搭建灵活、一致、明晰的顶层框架，展现体系目标图像和对抗能力，描述架构设计、技术体系、装备体系的映射关系和影响因素，逐步形成编队指挥信息系统体系。

3.2 指挥一体化

通过GCCS-M海上型和舰队型实现岸海一体，结合FDDS系统实现对编队所属舰艇及舰载机指挥，通过NIFC-CA系统实现舰、机一体化协同防空。面向方面作战任务，对舰艇、舰载机等实施一体化指挥控制，提高指挥效能。

3.3 融入联合

美航母编队通过海上C4I系统实现融入联合。因此，C4I系统的发展规划与国防信息系统体系规划一脉相承。舰载C4I系统的技术体制也与整个国防信息系统体系相一致，并形成了横跨联合、海军以及其他军种的信息共享环境。GCCS-M是GCCS信息系统族的一部分，能够支撑联合作战指挥机构，以及其他军种指挥机构间的联合指挥控制、联合情报处理等作战活动。

3.4 技术体制

技术体制的统一有利于战斗力的快速形成，作战系统(CS)与武器、传感器深度铰链，要求系统运行状态确定，并能够在指定的时间内完成某些功能。因此，CS系统采用“实时操作系统OS+数据链”的技术体制确保时效性等要求。

4 结束语

指挥信息系统是联合作战体系中战斗力的倍增器。航母编队指挥信息系统是航母编队的核心装备之一,是航母编队提升整体作战能力的“凝合剂”和“倍增器”。本文在阐述航母作战指挥体系、编成、队形的基础上分析了美航母编队指挥信息系统的发展历程、海上C4I系统和作战系统一些典型系统的功能，并着重指出海空潜作战指挥一体化是编队指挥信息系统的主要特点。通过详细研究与分析可帮助理解和认识现代航母编队的海上作战样式, 深刻把握信息化条件下海上作战的规律,指导航母编队指挥信息系统后续发展,打赢未来的信息化战争。信息技术发展日新月异，大数据、云计算等新技术正在逐步被引入军事领域，构建适应联合作战背景下海军的作战能力提升需求已成为需面对的新课题。