远程对空精确打击体系构建与关键技术

何 涛,黄威龙

(南京电子技术研究所,江苏 南京 210039)

精确打击[1-2]指联合部队获取目标的侦测信息,提供作战区域态势感知能力,运用指控中心和武器平台,完成精准打击，同时对打击效果进行快速评估。精确打击不是由单个武器系统自闭环完成,其需要目标探测情报机构、指控中心、武器平台以及通信链路系统相互支撑共同完成。系统间的高度耦合性需要将情报机构、武器平台以及指控中心或通信设备结合起来统一建设,情报机构、指控中心和武器平台在打击作战流程上深度铰链,形成协同打击体系,具备远程拒止威慑能力,确保完成精确打击任务。

精确打击以其显著的优势冲击和改变了现代战争形势,近几场局部战争表明:远程、联动、精确已成为信息化联合作战中的典型特征,研究精确打击可以为未来非对称作战和联合作战奠定基础。

1 作战样式及能力需求分析

1.1 远程对空精确打击样式

远程对空精确打击是指对超远程的短暂停留的高速移动目标包括敌方预警机、轰炸机等实施精准打击,它是整个精准打击体系的应用分支,以各种防空、航空打击武器对敌空中目标实施精确拦击,以火力制止敌人的行动[3]。在联合作战需求背景下,对空打击体系需要联合多军兵种作战,精确打击的实施依赖各侦察手段对空中目标精准定位,再引导导弹武器对弹道进行自适应修正。侦察手段由空间卫星、远程预警侦察机、电子侦察卫星、超视距雷达等其他远程侦察手段组成,精准打击的行动需要保证情报机构、指控中心、作战机构、通信链路系统高度协同,相互支持,是典型的以空间网络为基础,多军兵种联合作战的全新作战形态[4]。

远程对空精确打击强调多系统间高度协同,发挥体系化作战优势,形成“发现—识别—跟踪—打击”完整作战链,覆盖目标的发现、锁定、跟踪、瞄准、交战、评估(F2T2EA, Find, Fix, Track, Target, Engage, Assess)等通用杀伤链全过程,具有典型的“观察—调整—决策—行动”(OODA)作战环路[8]。远程对空精确打击样式可归纳为如下流程:

1)战场感知:构建超视距侦察装备网络,对于重点关注的区域进行常态化监视与重点目标识别告警；

2)作战决策:指控系统根据战场态势与关联情报信息,完成作战决策,同时将作战任务下发给目标情报侦察系统与导弹武器系统；

3)目标锁定:目标情报侦察系统调度超视距侦察装备,稳定跟踪并提供空中打击目标的位置等运动信息；

4)打击实施:导弹武器系统根据提供的目标位置等信息,执行远程空中目标的打击任务；

5)杀伤评估:依托侦察装备对打击行动的评估结果,评估打击任务是否成功,支撑再次打击决策。

1.2 体系能力需求

通过分析远程对空精确打击典型作战样式,可以发现，远程对空精确打击体系需具备以下能力,才能完成打击任务[7]。

1)连续战场监视

能够对重点关注的区域战场态势进行连续监视,生成战场的态势图,并将战场态势实时分发给其他作战系统。

2)目标持续定位跟踪

由于导弹飞行时间长且目标机动能力较强,远程对空精确打击体系需要对目标持续定位追踪，并生成目标的实时位置、速度等信息,同时生成的位置精度能够保证导弹的作战需求。

3)快速指挥决策

远程对空精确打击体系能够根据战场态势做出决策,快速制定火力打击方案。同时，根据打击效果为下一次打击做出决策。

4)超视距数据传输

在打击过程中,实时向导弹上传目标位置等信息,需要重点构建导弹与地面系统之间的通信链路,完成目标指示信息(以下简称目指信息)的上传与弹载测控数据的下传。

5)精准打击

基于精确的目指信息,导弹武器系统需具备自主制导能力和突防能力,保证导弹能够精准地摧毁目标。

2 体系结构

本文主要采纳作战视图产品设计方式,对远程对空精确打击过程进行建模分析,并选取作战视图中的OV-1、OV-2、OV-4、OV-5、OV-6b、 OV-6c,分别阐述体系的作战使命、作战流程、节点信息交互关系、作战规则、事件跟踪等。远程对空精确打击体系结构的设计思路如下:

步骤1:明确作战场景与任务,OV-1图概要描述了作战场景以及节点要素等,并确定了作战节点之间的指挥关系OV-4;

步骤2:描述作战活动与过程,即OV-5,OV-5描述了主要作战活动构成以及相互之间的层次关系;

步骤3:以图形形式阐述作战节点间的作战关系OV-2;

步骤4: 明确作战事件的踪迹OV-6c与作战状态转换流程OV-6b,OV-6c描述了作战平台节点间的信息交换的时间顺序,OV-6b描述了各作战节点内部状态的转换过程。本文根据以上步骤建立相关作战视图,支撑远程对空精确打击体系的构建与完善。

2.1 高层作战概念与组织关系图

远程对空精确打击体系由情报机构、指控中心、作战机构以及通信平台4个节点系统构成,其中，情报机构引接的侦察装备包括天基成像卫星、地基雷达、通信侦察卫星、空基侦察预警机等,其构成如图1所示。

图1 高级作战概念图OV-1

远程对空精确打击体系的典型作战场景可以描述为:当目标探测情报机构侦测到敌方重点空中目标时,将目标态势信息和情报信息发送给指控中心,指控中心向作战机构以及情报机构发送侦察需求与作战任务命令。情报机构根据指控中心下发的作战命令,同时向指控中心与作战机构发送目指信息,武器系统根据接收的目指信息实施打击。

确定作战过程中各作战节点之间的指挥关系,组织关系图如图2所示。

图2 组织关系图OV-4

2.2 作战活动

图1展示了完整的作战场景,根据该作战场景可确定主要作战活动。本场景中，将作战活动分为指挥、打击、通信与探测,四种作战活动形成的作战层次关系如图3所示。

图3 作战活动模型OV-5

2.2.1 探测

探测活动由情报机构完成,而情报机构通过引接多种侦察手段(含各类传感器设备)形成情报信息。侦察手段主要分为天基、空基、海基和陆基等四大类,常用的探测手段包括电子侦察卫星、天基红外成像设备、空基动平台前出侦察、地基雷达等。情报机构接收和处理多个侦察手段提供的情报信息,向指控中心提供告警信息和目标态势信息,支撑作战决策、武器定向发射以及精确制导打击等。

1)目标跟踪定位

情报机构持续提供目标的精确定位信息是进行精确打击的关键要素。该节点提供的位置和运动状态等信息的准确度,对作战决策和精确打击行动有较大影响,决定整个打击行动成败与否。

2)装备协同规划

针对目标飞行路线,结合武器装备实施打击任务的目指信息需求,需要对各武器系统的作战行动进行协调管控、冲突消解与突发情况处理等,完成对目标的连续探测跟踪。

3)打击效果评估

情报机构需根据各装备在打击阶段形成的侦测信息,完成打击效果评估,支撑指控系统下一步打击行动的决策。

4)目指信息融合

根据多探测手段完成信息的交叉验证、信息融合与目指生成,形成目标融合后的连续高精度目指信息。

远程对空精确打击体系要求情报机构提供准确、快速、持续的情报信息保障。因此,情报机构不仅需要协调管控各侦察手段，提供足够精确的侦察信息,还需具备较高的处理时效性。

2.2.2 指挥

指挥活动的实施主体是指控中心,它是整个打击链的中心节点,负责具体打击行动的决策和组织实施,其主要工作如下。

1)作战决策

根据情报机构提供的威胁告警、目标意图、位置和运动信息等,提出打击目标清单(包括目标重要性排序等),并根据火力资源,确定是否进行打击以及具体打击目标、目标与武器的匹配情况、打击时刻等,形成详细的导弹打击计划,在打击行动结束后，根据情报处理中心提供的交战监视信息,评估杀伤打击效果,以便确认是否进行再次打击。

2)任务分配与监视

指控中心将打击任务和具体打击计划下发给对空作战机构,同时接收情报和作战机构反馈的设备状态、弹药以及任务阶段等状况信息,并监视作战机构中武器系统的任务执行情况,实时评估武器系统的战斗能力。

3)目标作战意图分析

针对重点打击目标,依托获取的情报信息,对目标的作战意图与动向进行分析,研判目标对我方的威胁程度,为指挥决策提供信息支持。

2.2.3 打击

作战机构是执行直接打击任务的实体,在接收到打击任务和指令后,根据情报机构提供的目标情报信息,将情报信息转化为导弹运行参数,装订至武器系统支持导弹定向发射,在导弹飞行过程中,情报机构在线实时为作战机构远程提供目标位置等信息,引导武器精确打击目标。

使用的导弹应具备打击距离远，打击精度高，自主能力强，突防能力强，毁伤效果明显等特点。导弹飞行过程中,需要提供目标位置信息进行中继制导。

2.2.4 通信

通信平台是体系中各系统间信息交互的枢纽,按照事先制定的消息标准和协议,是体系协同作战的基石,完成情报机构、指控中心、作战机构之间态势共享、情报发送、指令分发、协同指挥。

特别地,对于飞行导弹与地面系统之间的通信链路,需要保证通信网络系统稳定可靠，隐蔽性强。此外,时效性也是影响精确打击行动成功与否的关键要素。

2.3 节点连接

远程对空精确打击体系各节点间信息连接的交互关系示意图如图4所示。

图4 作战节点链接描述OV-2

各侦察手段收集目标探测数据,由情报机构形成战场态势信息,并根据指控中心的情报需求形成定制化的情报数据。指控中心根据情报机构提供的数据做出打击决策,形成打击计划,同时将作战任务与引导指令下发给导弹作战机构,由作战机构实施打击任务。作战机构将任务执行过程中形成的回传数据反馈给指控中心和目标探测情报机构,支撑战场态势更新以及对导弹状态的管理与监视。在导弹飞行过程中,导弹可根据指控中心提供的目标位置信息,实时修正飞行航迹。

2.4 作战事件跟踪与状态转换

OV-6c描述了作战事件的踪迹,实现了作战平台节点间信息交换时间顺序的检查。通过分析体系内的作战流程,可以清晰地明确各节点在特定作战时间的作战活动以及信息需求,如图5所示。

图5 作战时间跟踪描述图OV-6c

在视图OV-6b中,用图形描述作战事件中的状态变化,清晰地描述了远程对空打击作战过程中事件的状态变化,如图6所示。

图6 作战状态转换模型OV-6b

2.5 体系模型仿真验证

上文阐述了远程对空精确打击体系的设计流程。本文主要参照文献[11]将作战事件跟踪OV-6c导入体系模型验证工具进行仿真验证,分析对比仿真运行状态与设计的作战流程是否一致。

本文采用xUML方式对远程对空精确打击作战体系结构进行驱动,仿真运行结果如图7所示。图7展示了远程对空精确打击体系对1 200 km外的空中目标的作战事件逻辑。首先通过探测节点进行目标探测,获取目标探测信息,并将目标探测信息通过通信系统推送至指控节点,指控节点根据探测信息进行决策,并依托通信系统向探测平台和武器系统分发作战任务信息。随后，探测平台根据任务将目指信息通过指控节点发送至武器系统,武器系统在接收到打击任务指令后开始诸元计算,并完成打击行动。仿真运行结果与设计的作战状态转换流程OV-6c基本一致,证明了作战流程设计的正确性。

图7 仿真运行结果

3 体系关键技术分析

远程对空精确打击体系涉及要素较多,涉及不同领域的关键技术,针对体系中的4个作战节点系统,需解决智能化情报侦察、快速作战指挥、超视距通信以及导弹精确自主制导等关键难题。

1)智能化情报侦察

全军侦察体系中包含多种探测体制的侦察手段,可以检测不同形式的信号数据,新兴技术如人工智能技术可以提高情报收集系统的自动处理能力,优化选择情报来源,人工智能技术能够为情报收集手段进行赋能,从而大大减少人员需求[5-6]。

此外,人工智能和先进分析技术可服务于指挥决策以及火力打击的各个阶段,覆盖了OODA环的所有环节,对于实现远程对空中目标的自动化侦察与监视、打击决策和情报保障具有显著的意义。

2)超视距数据传输

针对远程精确打击体系,需要实时为导弹上注目标位置等信息,导弹目标向地面系统回传测控数据,因此,需确定地面作战平台与导弹间有一种以上的通信手段互连[9]。离国土范围较远的区域主要依靠短波和卫星通信。短波通信通常受环境影响较大,频率选择要求高,卫星通信容易受电子干扰的影响。未来需建立一套稳定可靠，抗干扰能力强，时效性高的通信手段,确保执行打击任务时天地间的信息交互。

3)快速作战指挥决策

目标的高机动性以及打击窗口的短时性要求指控中心具有较高的反应速度和处理精度,从而确保做出正确的作战决策。

作战决策的执行依赖目标探测等平台提供的情报态势,针对该需求,可以充分发挥网络中心战的优势,建立深度铰链、高度协同的信息共享模式,形成全域一致战场态势,保证情报信息的完备性与实时性[10]，提升决策系统的自主性,构建自动处理规则与解算程序,从而提高作战行动的敏捷性。

4)精确导引控制能力

对目标的精确打击要求：在打击过程中,如果目标或者任务发生改变,导弹武器平台可以对目标完成自主搜索和重新确定。

自主制导能力的增强需要导弹武器平台搭载先进的弹载测控装备,激光主动成像制导、弹载相控阵雷达等技术逐渐成熟,对于提升导弹的目标识别、制导精度与抗干扰能力有显著的效果。同时，导弹自身具备强大的信息处理能力,减少对地面侦察情报的依赖,使得导弹武器具备自主导引与攻击能力,即使在干扰战场中失去了地面系统提供的引导信息,仍能按照预设程序完成自主打击,提升打击行动的灵活性。

4 结束语

远程对空精确打击是一种全新的作战样式,可以对远距离外的空中飞行目标实现精准毁伤,具有战略威慑的作用。本文主要对远程对空精确打击体系的构成进行了初步分析,梳理了体系及相关作战系统的功能需求、信息交互关系等,并对设计的状态转换流程OV-6c进行了仿真验证,证明了提出的作战流程的可行性。最后，探索了体系需要攻克的关键技术,为后续相关装备的建设提供参考。