基于“作战云”的防空反导体系架构研究*

2023-04-12宋占福赵全习范成礼

火力与指挥控制 2023年2期

宋占福，赵全习，范成礼，胡静

（1.空军工程大学防空反导学院，西安 710051；2.火箭军工程大学基础部，西安 710025）

0 引言

未来防空反导作战是由陆、海、空等多兵种及其他防空力量共同参与的联合作战行动［1］。参战力量多元、作战装备复杂、作战协同困难，涉及陆、海、空、天、网、电、心理等众多领域。从国内外发展状况看，面对日益严峻的空天威胁，现有的防空反导体系架构不足以支撑未来多兵种联合防空反导作战行动，迫切需要一个合理的架构，能够从整体和全局的高度把握和指导防空反导体系的中长期建设。

1 防空反导体系发展现状

近些年来，军事强国致力于防空反导武器装备的发展，在抗击高超音速目标、隐身目标、弹道导弹等高技术空袭目标的研究上有了一定的收获［2］，但大多数国家防空反导体系仍然建立在原有的体系架构上，升级了“硬件”，但“软件”的升级跟不上，就难以发挥“硬件”的优势，制约了整体作战效能的提升。

1.1 态势感知能力不足，信息流转链路固定，致使体系融合能力偏弱

从美俄发展现状看，防空反导体系对多样化目标的预警能力有限，距离全面、实时、准确的标准还有一定差距，特别是对隐身、高超音速目标，不能做到及时发现，精准跟踪，对于低、慢、小目标，还不能全部实现发现即入网。对于天基、空基、海基获取的信息和上级下发空情信息不能实现按需取用，制约了各级防空反导体系对整体态势的把握。

各国防空反导体系采取集中式或分布式结构，信息流基本按照指挥关系和作战平台相对独立的纵向垂直流转共享，跨兵种、跨系统、跨平台的横向流转和装备互联互通互操作水平还不够高［3］，导致信息流转不及时，融合能力不强，难以应对高节奏、多样化的信息化空袭作战。

1.2 指控系统不兼容，武器平台交链困难，致使体系协同能力不强

体系对抗强调体系内部各系统的高度协同，一体化作战。但从各国发展状况看，由于诸军兵种的防空指控系统一直处于独立发展的状态，甚至由于自身科技发展受限，防空反导体系内包括其他国家防空反导装备，致使各装备间用户协议、数据接口不统一，无法实现联合防空反导网络化协同作战。即使美军，防空武器的发展依然没有形成标准化、统一化，各类防空武器入网交链大部分处于测试状态，对于预警卫星、作战飞机等其他平台传来的空情信息，其他兵种防空武器可能无法直接使用，一体化协同作战能力大打折扣。

1.3 网络节点过于集中，不能实现柔性重组，致使体系抗毁能力不高

虽然美军提出了分布式作战，马赛克战等先进作战概念，理论研究相对成熟，但仍未形成成熟的实战能力，常态部署的防空反导体系依然处于传感器、武器平台、指控系统的高度硬连接［4］。平时，根据预定的作战任务组织作战力量的固定编组演练，战时，难以应对大规模的空袭作战和复杂的空天威胁，体系柔性重组能力不高，作战效能发挥不明显。无论平时还是战时，信息通联、指挥控制等关键节点都过于集中，一旦遭受打击，防空反导体系作战效能难以发挥最优。

2 “作战云”概念

2013 年1 月，为解决五代机与四代机互联互通问题，美国空中作战司令部司令迈克尔·霍斯蒂奇将军首次提出“作战云”概念［5］，通过美军多次明确阐述和近十年的发展应用，“作战云”概念的特点及优势愈加突显。

2.1 “作战云”概念的内涵

“作战云”是指依托网络通信技术、虚拟化技术、分布式计算技术及负载均衡技术，将分散部署的作战资源进行有机重组形成的一种弹性、动态、面向服务的作战资源池［6］。核心是将陆、海、空、天、网、电等多域信息平台融为一体，实现各类作战要素的动态高效管理、快速分布式处理和数据的高度融合共享，并将各作战要素汇集成“服务云”，建立作战资源的网络化互联，达到战场信息处理和多域协同的高效性。

2.2 “作战云”模型

如图1 所示，面向服务的“作战云”可分为“打击服务云”（C-K）、“指挥控制服务云”（C-CC）和“保障服务云”（C-ISR），基于分布式部署的各“服务云”，具有相同性质的一类“服务云”可聚合形成“服务云类”，各“服务云类”在广域范围内不断自下而上的动态充实融合，并形成更具规模的“作战服务云团”［6-7］。并交由云服务管理中心管理。

图1 面向服务的“作战云”概念模型Fig.1 Service-oriented“combat cloud”conceptual model

2.3 “作战云”的特性

面向服务的信息智能管理。“作战云”依托云计算技术，将资源池内的作战资源实施统一管理，建立体制集约化、服务个性化、数据融合化、计算智能化、存取自主化的动态管理机制，发挥有限资源的最大效益。

全域全要素的动态聚合。“作战云”通过网络通信技术、虚拟化技术将作战域内传感器、指控系统、作战平台等作战资源相互连接，构成一个动态化、虚拟化、网络化的作战体系。依托云计算技术、分布式计算技术对全域作战资源进行关联分析和形势判断，并利用负载均衡技术实现作战资源的动态调配，完成对多源、分散、异构平台的动态聚合、按需分配和集中释能。

弹性可扩的自适应调节。“作战云”的“弹性”体现在作战资源池可根据作战进程的推进、态势变化和作战需求自主调整，通过大数据和云计算，突出关键信息。“作战云”的“可扩”体现在作战资源池不仅可以扩充同种类型的作战资源，更能对异构平台的不同作战资源进行补充，并将扩充的作战资源进行“池”化，为体系所用，进一步提高“作战云”的容量。

高效灵活的分布式杀伤。“作战云”通过云技术实现对作战资源池的融合、处理和管控，分布于作战域的各作战要素，可以根据作战需要对池内资源进行添加或取用，增加了高效性和灵活性，从而打破了以往武器系统之间的“硬链接”，构建一个“探测、跟踪、决策、打击和评估”的分布式杀伤链。

3 基于“作战云”的防空反导体系架构

通过分析“作战云”概念的特性及当前世界防空反导体系的不足，着眼我军空天一体，攻防兼备的目标，可构建基于“作战云”的防空反导体系架构，依托栅格化网络信息系统，将各类防空反导作战平台融入“云作战”体系，根据作战需求，形成动态、灵活、智能、高效的杀伤链路，实现对空袭体系的分布式杀伤网和最优杀伤方案。

3.1 体系架构

如图2，基于“作战云”的防空反导体系架构，分为云服务应用层、云服务管理层和云服务装备层，管理层包括指挥控制云类和作战资源云团，作战资源云团包括情报信息云类、信火打击云类、评估云类和综合保障云类。

图2 基于“作战云”的防空反导体系架构Fig.2 Architecture of air defense antimissile system based on“combat cloud”

应用层是指防空反导体系实施的一切作战行动，装备层是指提供云服务的实体作战资源，管理层是指对作战空间内所有作战资源进行实时动态管理的信息中枢。装备层为云服务管理中心提供情报信息、信火打击能力、效能评估、综合保障等虚拟和实体作战资源，形成作战资源池，管理层根据应用层的具体请求，通过自身辅助决策，动态组合云服务提供者，形成调用服务［8-10］。

指挥控制云类，首先，防空反导作战指挥不能脱离基于指挥职能权限的指挥方式，防空反导云作战体系内的“指挥控制云类”，具备指挥决策、控制协同职能，并具有一定的独立性和固定的信息流转模式；其次，针对空地对抗作战的复杂性和时效性，防空反导体系必须具备高效的信息融合处理和辅助决策能力，打破防空反导武器系统、指挥控制系统、电子对抗系统和防护保障系统之间和内部的屏障，将不同型号的武器平台有机融合，实施一体化作战。最后，信息化战争条件下，战场信息量随时间的推移呈指数增长，指挥控制云类能够通过云服务快速提取关键信息，切实保证防空反导作战的时效性和准确性。

情报信息云类，针对防空反导作战中空域广、环境复杂、目标隐身和强突防能力等问题，一方面，情报信息云类能够融合天基预警、空基预警以及包括地监哨等地基预警信息，共享和接收上级作战情报云信息，掌握战场态势，为指挥预警提供关键信息。另一方面，还可以根据情报信息云类分析的战场态势和目标识别结果，依托电子对抗系统和信息对抗系统争取信息权，保证空情信息获取的及时性和准确性。

信火打击云类，信息化空袭过程中，空袭目标具有多样化、集群化、隐身化、精确化、智能化等特点，防空反导体系须通过网络化信息系统融合各类信息与火力作战平台，形成信火打击云类，根据战场态势、空情信息和目标类型，利用负载均衡技术和优化算法，对作战资源内的信息防空资源和火力防空资源进行合理调度，实现各作战平台无缝融合、功能互补、联合一体的体系化对抗能力，发挥防空反导体系的最优效能。

作战评估云类，针对战场内武器装备的打击效果，可形成快速、准确、可靠的战场内所有目标毁伤评估信息，实时掌握敌情、我情以及防空反导作战全过程，为跟踪战场态势、优化调整部署、接力跟踪制导提供精准信息。

综合保障云类，针对防空反导体系装备分布广、作战资源消耗快、机动性要求高等特点，综合保障云类能够实时感知空情信息和作战装备信息，对急需保障的单位或装备提供及时、精准、可靠的气象预测、阵地部署、伪装防护、装备维修、弹药保障、机动保障、工化保障等。体系内的各作战单元也可根据自身权限对综合保障云类内的作战资源进行取用或共享，实现作战资源利用最大化。

3.2 体系特点

基于“作战云”的防空反导体系架构与基于网络中心战的防空反导体系一脉相承，同时又具有“云作战”的鲜明特征，具有信息资源智能管理、作战平台动态聚合、作战资源自适应调节、分布式信火打击等特点，可实现“单点发现、全网共享、最优拦截、弹性重构”的智能化、网络化、超视距、超低空的防空反导能力［11］，为反导、反隐、反临等超高音速目标赢得更多的拦截窗口。

全维获取、实时共享、按需提供的信息保障优势。基于“作战云”的防空反导体系，可实时收集陆、海、空、天等各领域的雷达、技侦、电抗、气象等数据信息，并通过云计算技术、网络信息技术、负载均衡原理，实现了对激增的战场信息量的高效管理，构建了全面、准确、快速的全维情报信息资源池。云服务请求者可根据自身权限或申请访问情报信息服务，为防空反导指挥决策、制导发射、作战评估等提供了精准信息保障，提高了空地对抗的信息“非对称”优势。

即插即用、系统集成、动态聚合的武器交链优势。作战云将各类防空反导分系统通过云自然地实现融合，从而能够将陆、海、空等各军兵种的防空反导武器实现入网交链，形成联合防空反导“一张网”。在防空反导作战过程中，武器装备可根据作战需求和上级指示立即入网，即插即用。被空袭体系破坏的防空武器节点，可与其他武器平台实施动态重组，或为其他防空作战提供火力、情报、制导等额外保障，最大限度发挥武器装备的利用率，提高了战场的自我恢复能力［12］。

多域协同、整体联动、信火一体的分布式杀伤优势。基于“作战云”的防空反导体系在整体把握空情的同时，可依托云资源服务进行指挥分布于多域的防空反导武器平台进行协同作战，尤其是对战略导弹目标，利用中段，末段高层、低层反导系统对重大威胁目标进行协同拦截，确保国家重点目标安全。对于集群目标，通过“作战云”提供的精准信息，依托云计算和辅助决策功能，实现来袭目标与武器平台的最佳匹配，达成全网联动、整体抗击的信火一体分布式作战。

4 基于“作战云”防空反导体系典型作战流程

基于“作战云”的防空反导体系典型作战流程如下页图3 所示，具体流程如下：当作战开始时，陆、海、空、天各领域的传感器快速探测与跟踪目标，进行敌我识别，并将信息上传态势感知云类，进行信息处理，为各要素提供战场态势。指挥控制云类利用云计算，对态势信息进行快速威胁评估，并根据信火打击云能力信息进行目标分配，按照目标类型，制定反编队、反隐、反巡、反导、反无人目标等作战指挥计划。信火打击云类根据态势感知云类、指挥控制云类提供的指控信息，对来袭目标实施全程接力、精准制导的信火打击，并将打击效果信息上传至作战评估云类。云服务管理层时刻监控防空反导体系内各类作战资源状态，根据战场态势和作战需求，命令综合保障云类对防空反导体系实施通信、装备、防护保障等作战行动。