多防空武器平台一体化协同作战样式与关键技术探讨

王越，赵凯，刘学超，杨维，姚桐

(西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099)

现代空袭兵器朝着远射程、高机动、高精度和高抗干扰能力的方向发展，并且往往采用多方向、多批次的饱和攻击样式[1]，给以“平台为中心”的防空武器系统带来了极大的考验，为有效对抗当前及未来空袭打击体系，陆军防空武器系统应由单武器平台独立防空向网络化协同防空转变，在最短的时间内形成最佳的防御手段，有效应对各种可能出现的威胁，提升整体作战效能和战场生存能力[2]。

美国一体化防空反导作战指挥系统(IBCS)是美国陆军实践多平台网络化协同作战的重要项目，它本身不是雷达、导弹等武器装备，而是能够使武器装备更好工作的指挥控制与通信网络系统。它把原本互不兼容的陆军雷达系统、防空反导武器等连接起来，将体系内所有雷达探测到的目标数据融合生成高精度的目标航迹，并将航迹数据传递给处于最佳拦截打击位置的火力打击单元，并指挥该火力打击单元对来袭目标实施拦截打击。近年来，IBCS系统已经开展了多次协同拦截巡航导弹、高速无人机、弹道导弹等靶标试验[3]。

国内有关学者也针对多防空武器平台协同作战系统、网络化火控系统、火指控一体化系统的作战体系架构[4]、使用需求[5]、指挥控制[6]等方面开展了大量研究，并初步实现了分散配属的多个防空武器平台的信息共享[7]、协同打击[8]等，但是与国外先进的一体化防空反导作战指挥系统相比，国内的多武器平台一体化防空反导的理论体系和工程实践都依然处于起步阶段[9]。

1 防空协同作战体系架构

未来防空作战对象类型呈多样化趋势，种类繁多，在要地防空或野战伴随防空模式下，混编协同作战是一个动态复杂的过程，并呈现出多样化、快速性和实时性的特征。因此，要想提升协同作战的整体对抗能力和指挥效率，需要一种扁平化、网络化、智能化、作战资源共享的协同作战体系架构。

防空作战分队通过火指控网络实现不同类型的武器平台间的信息实时共享和火力实时控制，完成编组内部的探测资源、跟踪资源、火力资源的统一调度。作战分队中的平台数量可按照作战需求进行编配，作战分队指定其中一门防空武器作为指挥平台，启动编队作战指挥功能，并根据整个编队防空区域的空情态势、各武器平台的位置、使用的资源状况、战术性能等制定最佳的协同方案。编队内的其余防空武器作为作战平台，接受作战分队指挥平台的统一调度指挥。作战分队在同一时刻有且只有一个指挥平台，当指挥平台丧失指挥功能时，其他作战平台按逻辑次序递补，启动编队作战指挥功能，经过身份升级认证后，承担编队指挥功能。灵活多变且可动态重组的防空协同作战体系架构的特点主要包括：

1)作战资源高度共享。作战资源高度共享是指打破原有传感器与武器平台“捆绑”式的固定链接，使发现目标、跟踪目标和打击目标的无缝切换，在物理位置、功能和控制上实现跨平台、分布式控制,提高作战分队从传感器发现目标到实施火力打击的反应速度，增强防空武器装备的打击能力[8]。

2)指挥层次扁平化。将“烟囱”式的指挥体制升级成扁平化指挥体制，减少指挥层次，作战分队内的武器平台可分为指挥平台和作战平台。在同一时刻，有且只有一个指挥平台，承担指挥任务，作战平台数量按需动态编配，指挥平台根据作战任务统一协调作战平台生成作战方案，向作战单元下达作战命令。当指挥平台丧失指挥功能时，作战平台可通过预先设定的逻辑次序，经过身份认证后，升级成指挥平台，承担指挥任务。

3)多体制防空武器混合编组。未来防空作战对象类型种类繁多，单一类型的防空武器很难做到“包打天下”，需要将防空导弹、火炮、战术激光武器、微波武器等不同体制防空武器混合编组，充分发挥各自优势，取长补短，构成连续、多层拦截网，应对多方向、多批次来袭目标的饱和攻击。

4)高效指挥决策与火力调度。为了使各防空分队的作战行动协调一致，形成综合战斗力，并能有效地监控计划的实施，需要对分队各武器平台获取的目标航迹和目标属性进行准确估计，综合考虑敌方目标、我方各武器平台状态、战场环境等信息进行作战态势评估，并能够随着战场态势的不断变化，动态的调整火力计划、目标选择、火力分配和战术协调。

2 防空协同作战样式

2.1 协同搜索

协同搜索作战样式如图1所示，多个火力平台的多频谱、多元化传感器协同进行战场搜索，相互协调，将目标信息实时发布在网络上，实现“一点发现，全网皆知”；各武器平台通过阵地部署实现目标探测区域全空域覆盖，减小盲区，扩大搜索范围，武器平台雷达可根据战场电磁环境，交替开机，提高战场生存能力和搜索效率。

2.2 协同引导

当分散配置的作战分队中的武器平台发现来袭目标不在自身火力打击范围，可通过火指控网络引导作战分队中其他具备打击条件的武器平台截获目标，提高整个武器系统的目标截获能力、快速反应和打击能力。空情相互引导示意图如图2所示，武器平台1搜索雷达发现目标，将目标位置信息发送给武器平台2，引导武器平台2的跟踪传感器截获目标，武器平台2截获目标后，对目标实施打击。

2.3 协同跟踪

对于单个武器平台而言，精确制导炸弹对“高、小、快”目标具有高仰角发现、截获困难的特点，指挥平台根据目标来袭方向、各战车位置、光电视场/跟踪雷达波束角，制定各战车探测搜索跟踪区域，并在该区域进行探测搜索，通过实时协同数据链进行共享，各战车转为协同跟踪模式。协同跟踪可对空间某一指定区域实现无缝隙最大范围的搜索跟踪，扩大光电/雷达的探测范围，实现对目标的快速截获[10]。

协同跟踪示意图如图3所示。

协同用于当目标从一门防空武器的防区飞至另一门防空武器的防区时，两门防空武器协同实现平稳过渡，避免交接班丢失目标，减少系统反应时间。当目标即将飞过防空武器1的防区时，持续跟踪该目标，并将跟踪信息持续发送给防空武器2，防空武器2可利用防空武器1的目标跟踪信息引导自身光电跟踪传感器捕获该目标，若目标快速飞临时，防空武器2可直接利用防空武器1的跟踪信息完成快速射击诸元解算，直接打击目标。实现两个武器平台对目标的接力打击，火力无缝切换。

2.4 协同制导

协同制导作战样式如图4所示。信息平台负责完成武器系统作战指挥调度与火力分配，探测平台为发射平台和制导平台提供目标指示信息和目标引导信息，引导制导平台截获目标，制导平台接收引导指令，成功截获目标，目标进入发射平台射程后，发射平台发射导弹攻击目标，导弹在飞行过程中，制导平台根据来袭目标和导弹相对位置，形成制导修正指令，发送给导弹。

2.5 协同打击

指挥平台可根据作战任务、战场形势，完成分队级的辅助决策和多目标火力分配，实现分队作战控制，将集中指挥射击与择机自主射击相结合，以弹-炮-弹分层拦截说明典型协同打击来袭目标样式。

在航前发射一枚导弹拦截目标，若目标未被击中，进入火炮射程范围内，用火炮拦截一次，若目标还未被击中，目标过航后，用导弹尾追发射一枚导弹攻击目标。弹-炮-弹分层拦截示意图如图5所示。

3 关键技术研究

3.1 一体化总体架构技术

多防空武器协同作战系统采用全分布式体系结构，打击任务由不同武器平台协同完成，各平台需要实现的功能根据打击任务和战斗态势进行优化分配，作战信息和控制指令需要在平台间实时分发，需对系统的功能界面、操作流程、信息流程、作战指令等进行深入研究。包括网络化作战条件下的作战模式、作战资源分配、打击控制流程、控制和协同关系、任务分配模型和网络化控制模型等内容，实现功能、打击任务和战斗态势的动态优化分配[11]，实现防空分队在网络化作战条件下作战模式快速切换、形成适用于陆军防空武器系统协同作战体系架构和技术标准。

3.2 一体化网络构建技术

为实现防空分队内“扁平化、随遇入网、协同作战”的能力，需构建快速开通、多跳可达、灵活重组的火指一体化网络，所构建的网络需要同时满足火控信息的高宽带、低时延交互和指挥控制信息的高可靠交互等需求。需要综合采用软件无线电技术、网络智能感知技术、分布式自组网、路由快速收敛技术、低颗粒度时隙分配等技术，提供高可靠、低时延的网络服务能力，为作战武器平台提供高速、实时、灵活的传输网络，实现武器平台之间数据实时分发、组网协同和指令控制等，满足火控平台协同作战、指挥控制组网需求。一体化网络还具备电磁环境主动探测、频率自动规划和分发、智能快速组网等功能，实现由传统人工方式到智能方式的转变，有效提升多用户条件下的高速网络快速开通和复杂电磁环境下的适应能力，以及面向业务自适应的网络资源分配。

3.3 实时预警与火控空情融合及分发技术

为实现协同作战系统各类传感器高效管控，信息高效利用，梳理远程、中远程、近程预警雷达联合检测与跟踪，火控雷达联合跟踪、雷达红外联合跟踪、多站红外联合跟踪中的技术难点，并针对防空作战中协同探测预警与火力协同使命任务所面临的解决传感器综合利用率不高、信息传输时延不可控、传输链路不稳定造成的信息不确定性等问题，对量测缺失、量测失序、非同质化、不完备量测信息融合问题开展研究。解决多平台传感器管理与融合、多平台多传感器空间一致性、干扰环境下的多传感器目标关联与定位、多平台火控级数据融合等技术，提升预警空情信息的实时性、可靠性以及确定性，提升火控信息融合精度和完备性。

3.4 基于可变带宽的动态信息分发技术

为实现高效协同作战，必须建立武器平台间数据分发策略，对预警、探测、识别、目标分配、跟踪、协同控制和装备状态等多类信息进行梳理，根据信息属性和资源属性，在充分考虑网络资源和作战环境等情况下，统一进行信息分发规划，制定多种分发策略[12]。研究基于预测的带宽动态分配模型，为武器平台间动态信息分发提供支撑。

根据信息属性和资源属性，在充分考虑网络资源和作战环境等情况下，统一进行信息分发规划，制定多种分发策略。同时，需研究基于预测的带宽动态分配模型，为武器平台间动态信息分发提供支撑。

3.5 网络化协同控制技术

为实现协同作战的最大效能，需解决协同作战辅助决策、武器平台综合控制、网络化协同控制等技术。综合打击目标类型及数量、作战平台位置及状态、作战平台资源及战术性能等综合因素的对比分析，形成最优打击方案[13]。突破各协同平台的精确位置获取技术，跨平台不确定性条件下的实时控制技术，快速、实时的协同信息处理等技术，实现对预警、探测、识别、目标分配、跟踪等多类信息的综合处理，发挥防空分队协同作战的最大效能。

3.6 一体化操控平台技术研究

采用模块化综合集成技术，研究火指控一体化软件平台、硬件平台和实时信息交换平台，形成具有独立功能、标准接口和互换性的通用软硬件模块，构建作战指挥与火力打击相融合的通用化操作平台，采用软件构件化、实时数据分发、协议与应用分离、图元化等技术，实现人机交互、信息处理、通信协议、操作系统、硬件架构之间的耦合问题[14]。构成开放式、分布式综合处理平台，与操作控制终端等人机交互单元实现服务器/客户端的信息处理与显示。以开放式系统架构为基础，实现易扩充、可灵活重构的通用硬件平台和网络平台，保证系统各模块硬件平台随技术发展和系统需要进行独立升级和重构。

4 结束语

笔者在防空协同作战体系架构基础上，进一步探讨了多防空武器协同作战主要特点、协同作战模式、所涉及的关键技术等。笔者所提出的防空协同作战样式可促进由空情预警到战场火力打击的扁平化指挥体系的建立，可应用于现役防空武器升级改造和新研防空武器装备中，可充分发挥多平台多种软、硬杀伤武器的作战能力，并进而提高编队协同防空作战能力。