王 君，芮同林，李 進(jìn)，劉 曙

(1. 空軍工程大學(xué) 防空反導(dǎo)學(xué)院，西安 710051;2. 陜西黃河集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院，西安 710043)

0 引 言

面對(duì)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的異常復(fù)雜群體作戰(zhàn)環(huán)境，不僅要求導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的精確制導(dǎo)，還應(yīng)配合其他導(dǎo)彈，完成多種作戰(zhàn)任務(wù)，使己方整體作戰(zhàn)效能最大化。如何將各個(gè)獨(dú)立作戰(zhàn)單元集成作戰(zhàn)體系，通過(guò)合理的資源分配和調(diào)度、信息資源的有效運(yùn)用以及傳感器與發(fā)射裝置配對(duì)等，實(shí)現(xiàn)各作戰(zhàn)要素間戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知共享，從而把信息優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q策優(yōu)勢(shì)和行動(dòng)優(yōu)勢(shì)，最大限度地發(fā)揮多枚導(dǎo)彈的整體作戰(zhàn)效能，不僅將極大地提高導(dǎo)彈的突防能力，還能夠完成單枚導(dǎo)彈不易完成的任務(wù)，如實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)隱身、增強(qiáng)電子對(duì)抗能力和對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別搜捕能力等［1－2］。

多導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)以調(diào)整作戰(zhàn)理念、適應(yīng)未來(lái)作戰(zhàn)環(huán)境為目的，打破作戰(zhàn)過(guò)程中各導(dǎo)彈之間沒(méi)有任何聯(lián)系與合作的傳統(tǒng)思想，將參戰(zhàn)導(dǎo)彈構(gòu)成一個(gè)作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)指控中心的調(diào)控和管理下，各導(dǎo)彈間互相通信、信息共享、取長(zhǎng)補(bǔ)短，以取得整體的勝利為最終目的，能夠極大提升攔截作戰(zhàn)效率［1］，是未來(lái)導(dǎo)彈發(fā)展的方向之一。

協(xié)同制導(dǎo)作為協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化條件下精確打擊的前提。論文將以未來(lái)空空導(dǎo)彈協(xié)同制導(dǎo)為背景，構(gòu)建空空導(dǎo)彈協(xié)同制導(dǎo)體系與戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)體系結(jié)構(gòu)，提出協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)需求;通過(guò)探討接力制導(dǎo)、他機(jī)制導(dǎo)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交戰(zhàn)、航跡合成、合成跟蹤等五種典型協(xié)同作戰(zhàn)模式，為空空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)效能的提高提供技術(shù)基礎(chǔ)。

1 協(xié)同作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)

考慮新型空空導(dǎo)彈在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上可能的作戰(zhàn)樣式、作戰(zhàn)目標(biāo)和作戰(zhàn)環(huán)境，采用“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”思想，構(gòu)建未來(lái)網(wǎng)絡(luò)化空戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)，如圖1 所示［3］。該網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)，在空中預(yù)警指揮飛機(jī)和地面指揮中心的統(tǒng)一指揮控制和協(xié)調(diào)下運(yùn)行，多個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)在電子戰(zhàn)飛機(jī)編隊(duì)的掩護(hù)下執(zhí)行對(duì)敵空中目標(biāo)協(xié)同攻擊任務(wù)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)化空戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)示意圖

為了保證網(wǎng)絡(luò)化空戰(zhàn)的有效實(shí)施，對(duì)于飛機(jī)和導(dǎo)彈之間采用雙向數(shù)據(jù)鏈的中遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，根據(jù)協(xié)同制導(dǎo)作戰(zhàn)使用模式，考慮彈載雙向數(shù)據(jù)鏈主要有如下功能:

(1)可提高末制導(dǎo)截獲概率，并滿足導(dǎo)彈在較遠(yuǎn)距離攻擊隱身目標(biāo)的需要，這對(duì)于攻擊隱身飛機(jī)和巡航導(dǎo)彈目標(biāo)非常有意義。

采用彈載雙向數(shù)據(jù)鏈(可將導(dǎo)彈位置數(shù)據(jù)回傳)，同時(shí)在中制導(dǎo)采用慣性導(dǎo)航的情況下，空空導(dǎo)彈和發(fā)射載機(jī)可使用同一坐標(biāo)基準(zhǔn)，且彈載慣導(dǎo)的位置誤差基本可消除，這將大大提高末制導(dǎo)捕獲概率。由于導(dǎo)彈采用了彈載雙向數(shù)據(jù)鏈，先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)采用的有源相控陣?yán)走_(dá)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)彈的應(yīng)答式跟蹤，載機(jī)雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)和導(dǎo)彈的同時(shí)跟蹤，并獲得高精度的相對(duì)角度信息，進(jìn)而有利于提高導(dǎo)彈的中、末制導(dǎo)交班成功概率。

(2)可以在座艙顯示屏上顯示導(dǎo)彈的飛行軌跡，飛行員更易判斷空戰(zhàn)態(tài)勢(shì)。導(dǎo)彈導(dǎo)引頭捕獲目標(biāo)后可把目標(biāo)信息傳回載機(jī)，載機(jī)可視情況及早脫離，避免因過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用機(jī)載雷達(dá)照射目標(biāo)不能及時(shí)脫離而被對(duì)方擊落的危險(xiǎn)，提高了載機(jī)的生存能力。

(3)導(dǎo)彈將目標(biāo)的特性(包括目標(biāo)反射特性、電子干擾特性)、目標(biāo)的機(jī)動(dòng)情況甚至命中目標(biāo)的信息傳回發(fā)射導(dǎo)彈的載機(jī)，從而可提高導(dǎo)彈的抗干擾能力，并及時(shí)做出目標(biāo)毀傷情況評(píng)估，避免對(duì)單個(gè)目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)攻擊。

(4)可適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的需要，便于將“提供目標(biāo)指示”的功能轉(zhuǎn)交給己方其他飛機(jī)，以利于他機(jī)制導(dǎo)。

為實(shí)現(xiàn)協(xié)同制導(dǎo)，需要在載機(jī)上加裝協(xié)同制導(dǎo)處理器(Cooperative Guidance Processor，CGP)設(shè)備，CGP 是實(shí)現(xiàn)協(xié)同制導(dǎo)信息處理的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)機(jī)載雷達(dá)的目標(biāo)測(cè)量信息和狀態(tài)信息的綜合處理，使其在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件下滿足協(xié)同制導(dǎo)要求。利用CGP，可以接收網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)內(nèi)所有傳感器的目標(biāo)信息，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的融合處理、協(xié)同定位、傳感器管理建議工作，進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)融合，生成統(tǒng)一目標(biāo)信息場(chǎng)。網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)中，CGP 提供來(lái)自多個(gè)信息源經(jīng)過(guò)高精度協(xié)同制導(dǎo)處理后的目標(biāo)數(shù)據(jù)，火控系統(tǒng)能夠利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行指揮決策和制導(dǎo)信息的解算。

一個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)的體系結(jié)構(gòu)如圖2 所示。在特殊情況下，長(zhǎng)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化指控中心(網(wǎng)指中心)可以接替預(yù)警指揮飛機(jī)和地面指揮中心的部分指揮控制和協(xié)調(diào)的功能，網(wǎng)指中心負(fù)責(zé)多機(jī)之間的作戰(zhàn)協(xié)調(diào)和協(xié)同制導(dǎo)決策。網(wǎng)指中心可以位于任何一個(gè)長(zhǎng)機(jī)中，作戰(zhàn)之前根據(jù)需要指定其中一個(gè)為網(wǎng)指中心，同時(shí)指定一個(gè)或多個(gè)僚機(jī)為網(wǎng)指中心備份節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)接替指揮和動(dòng)態(tài)重組。

圖2 戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)體系結(jié)構(gòu)示意圖

對(duì)于目標(biāo)測(cè)量信息，CGP 完成以下處理任務(wù):

(1)接收并處理每一個(gè)信息源的目標(biāo)信息;

(2)進(jìn)行目標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)的同一性識(shí)別，完成航跡關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)融合處理;

(3)實(shí)時(shí)進(jìn)行協(xié)同機(jī)載雷達(dá)間的系統(tǒng)誤差估計(jì);

(4)對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行誤差補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)彈制導(dǎo);

(5)利用多雷達(dá)的測(cè)量信息，實(shí)現(xiàn)分布式多傳感器集中濾波處理，并向機(jī)載雷達(dá)提供目標(biāo)信息，使機(jī)載雷達(dá)利用該信息進(jìn)行輔助跟蹤;

(6)在干擾、隱身等復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件下，提出協(xié)同機(jī)載雷達(dá)資源調(diào)度輔助決策建議，供飛行員決策。

對(duì)于目標(biāo)狀態(tài)信息，CGP 完成以下處理任務(wù):

(1)對(duì)目標(biāo)敵我屬性進(jìn)行綜合處理，確定目標(biāo)的敵我屬性;

(2)對(duì)目標(biāo)類型屬性進(jìn)行綜合處理，確定目標(biāo)的類型屬性;

(3)在同一性識(shí)別和屬性綜合處理的基礎(chǔ)上，對(duì)目標(biāo)批號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一管理，為飛行員提供準(zhǔn)確一致的空情態(tài)勢(shì);

(4)對(duì)系統(tǒng)航跡的質(zhì)量進(jìn)行綜合判斷(如是否滿足導(dǎo)彈制導(dǎo)要求)，為作戰(zhàn)決策提供依據(jù)。

2 協(xié)同作戰(zhàn)模式

結(jié)合空空導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可有以下幾種典型作戰(zhàn)模式:

(1)接力制導(dǎo)模式

在空戰(zhàn)過(guò)程中，本機(jī)利用機(jī)載雷達(dá)跟蹤的目標(biāo)信息對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行參數(shù)裝訂，并發(fā)射導(dǎo)彈。當(dāng)本機(jī)在中制導(dǎo)過(guò)程中受到敵方空空導(dǎo)彈的威脅或其他原因必須放棄制導(dǎo)時(shí)，可通過(guò)科學(xué)決策將中制導(dǎo)任務(wù)交接給網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)內(nèi)的其他飛機(jī)(以下簡(jiǎn)稱他機(jī))，他機(jī)根據(jù)自身跟蹤的目標(biāo)信息接替制導(dǎo)，繼續(xù)完成對(duì)指定目標(biāo)的攻擊任務(wù)，這種作戰(zhàn)模式稱為“接力制導(dǎo)”。［4］

在接力制導(dǎo)作戰(zhàn)模式中，應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)指揮中心的統(tǒng)一指揮調(diào)度下，將目標(biāo)－導(dǎo)彈在戰(zhàn)斗機(jī)之間進(jìn)行交接。其關(guān)鍵是要解決他機(jī)的選擇和目標(biāo)－導(dǎo)彈在機(jī)載雷達(dá)間的交接問(wèn)題，可用實(shí)現(xiàn)目標(biāo)－導(dǎo)彈數(shù)據(jù)順利交接的成功概率來(lái)評(píng)價(jià)接力制導(dǎo)作戰(zhàn)模式的處理結(jié)果。

該作戰(zhàn)模式適用于機(jī)載雷達(dá)對(duì)抗反輻射導(dǎo)彈攻擊時(shí)，將反輻射導(dǎo)彈來(lái)襲方向的目標(biāo)－導(dǎo)彈轉(zhuǎn)移到其他火力單元，或受攻擊的機(jī)載雷達(dá)實(shí)施靜默時(shí)，也適用于在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件下對(duì)遠(yuǎn)程目標(biāo)的攔截。

對(duì)于目標(biāo)信息的處理，接力制導(dǎo)處理模式與航跡合成處理模式相同，但接力制導(dǎo)處理模式增加了導(dǎo)彈信息處理，如圖3 所示。

圖3 接力制導(dǎo)處理模式的導(dǎo)彈通道信息處理流程

(2)他機(jī)制導(dǎo)模式

在空戰(zhàn)過(guò)程中，他機(jī)跟蹤的目標(biāo)信息通過(guò)機(jī)間數(shù)據(jù)鏈傳輸給本機(jī)，本機(jī)利用他機(jī)跟蹤的目標(biāo)信息進(jìn)行解算，滿足發(fā)射條件時(shí)，給導(dǎo)彈裝訂目標(biāo)參數(shù)、發(fā)射導(dǎo)彈，并將導(dǎo)彈的相關(guān)初始信息通過(guò)機(jī)間數(shù)據(jù)鏈傳遞給他機(jī)，由他機(jī)進(jìn)行中制導(dǎo)，這種作戰(zhàn)模式稱為“他機(jī)制導(dǎo)”。［5］他機(jī)制導(dǎo)功能的實(shí)現(xiàn)需要機(jī)彈數(shù)據(jù)鏈滿足要求，而且對(duì)機(jī)間數(shù)據(jù)鏈也有一定的要求。

本機(jī)可大膽進(jìn)入理想發(fā)射陣位，發(fā)射導(dǎo)彈后脫離，有利于提高本機(jī)和他機(jī)的生存性，且具有很大的戰(zhàn)術(shù)欺騙性。本機(jī)也可采用雷達(dá)靜默方式進(jìn)入理想發(fā)射陣位，具有較好的隱蔽性。他機(jī)制導(dǎo)作戰(zhàn)模式的實(shí)施同樣應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)指揮中心的統(tǒng)一指揮調(diào)度下完成。其關(guān)鍵是要解決他機(jī)跟蹤目標(biāo)信息的解算和導(dǎo)彈與他機(jī)間數(shù)據(jù)鏈的建立問(wèn)題，可用實(shí)現(xiàn)他機(jī)順利截獲導(dǎo)彈的成功概率來(lái)評(píng)價(jià)他機(jī)制導(dǎo)作戰(zhàn)模式的處理結(jié)果。

采用他機(jī)制導(dǎo)方式可在空戰(zhàn)中實(shí)施協(xié)同作戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)隱蔽攻擊。戰(zhàn)時(shí)可由處于編隊(duì)后方的雷達(dá)探測(cè)、跟蹤空中目標(biāo)，并通過(guò)高速數(shù)據(jù)鏈將目標(biāo)信息傳遞給前方載機(jī)。當(dāng)滿足發(fā)射條件后，載機(jī)發(fā)射空空導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊。導(dǎo)彈的中制導(dǎo)修正功能可由發(fā)射載機(jī)完成，也可由后方的飛機(jī)來(lái)完成。這種攻擊方式可使照射方向和攻擊方向分離，令敵方把雷達(dá)處于輻射狀態(tài)的飛機(jī)視為威脅，而忽視了前方雷達(dá)處于靜默狀態(tài)的飛機(jī)，從而增加了戰(zhàn)術(shù)的突然性，容易突襲得手。如果前方的飛機(jī)具有較高的隱身性能，這種空戰(zhàn)方式效果更佳。

(3)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交戰(zhàn)模式

本機(jī)自身不能跟蹤目標(biāo)或跟蹤目標(biāo)航跡質(zhì)量不滿足制導(dǎo)要求，但具備較好的攔截目標(biāo)條件，指控系統(tǒng)射擊諸元計(jì)算、導(dǎo)彈裝訂參數(shù)和制導(dǎo)指令形成采用CGP 產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，直至完成攔截過(guò)程的作戰(zhàn)模式稱為“遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交戰(zhàn)”，適用于對(duì)隱身目標(biāo)或干擾目標(biāo)進(jìn)行攔截。

在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交戰(zhàn)模式下，至少要兩個(gè)或更多的戰(zhàn)斗機(jī)參與交戰(zhàn)，其實(shí)施同樣應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)指揮中心的統(tǒng)一指揮調(diào)度下完成。關(guān)鍵是機(jī)載雷達(dá)間相對(duì)系統(tǒng)誤差的消除和補(bǔ)償問(wèn)題，可用“系統(tǒng)誤差補(bǔ)償水平”指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交戰(zhàn)作戰(zhàn)模式的處理結(jié)果。

相對(duì)系統(tǒng)誤差補(bǔ)償水平是在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交戰(zhàn)狀態(tài)，CGP 對(duì)支援目標(biāo)信息與本機(jī)跟蹤同一目標(biāo)真實(shí)目標(biāo)之間的角度、距離測(cè)量相對(duì)系統(tǒng)誤差統(tǒng)計(jì)量，在典型空域內(nèi)，用概率表示:

(4)航跡合成模式

本機(jī)在制導(dǎo)信息的形成過(guò)程中，利用多個(gè)獨(dú)立跟蹤的機(jī)載雷達(dá)測(cè)量信息，經(jīng)融合處理，這種作戰(zhàn)模式稱“航跡合成”。［6－7］

在航跡合成作戰(zhàn)模式中，利用現(xiàn)有雷達(dá)的輸出信息實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信息的融合處理，該方式可實(shí)現(xiàn)在單部雷達(dá)處在兩維、三維或丟失目標(biāo)的情況下，仍可通過(guò)數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)得到其他雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高精度目標(biāo)信息融合處理。機(jī)載雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤處于自主控制狀態(tài)，當(dāng)雷達(dá)丟失目標(biāo)時(shí)，按照CGP 提供的目標(biāo)指示信息重新進(jìn)行搜索、截獲。該方式適用于對(duì)干擾目標(biāo)進(jìn)行攔截作戰(zhàn)等情形。

航跡合成信息處理的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)多傳感器、多目標(biāo)信息的航跡融合。在CGP 中，航跡合成處理的結(jié)果用“連續(xù)航跡維持能力提高”指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。該指標(biāo)的定義:在特定的時(shí)間內(nèi)，利用多個(gè)機(jī)載雷達(dá)對(duì)給定目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同探測(cè)形成的系統(tǒng)航跡長(zhǎng)度與本機(jī)機(jī)載雷達(dá)跟蹤航跡長(zhǎng)度之比。

(5)合成跟蹤模式

本機(jī)在制導(dǎo)信息的形成過(guò)程中，利用多個(gè)他機(jī)的機(jī)載雷達(dá)測(cè)量信息進(jìn)行集中式濾波處理，形成對(duì)本機(jī)機(jī)載雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的信息支持，從而使本機(jī)單部雷達(dá)能完成對(duì)確定目標(biāo)的跟蹤和攔截，這種作戰(zhàn)模式稱為“合成跟蹤”。［8］

“集中式濾波”是指將選定的他機(jī)機(jī)載雷達(dá)所獲取的未經(jīng)濾波的單次測(cè)量數(shù)據(jù)都傳送到本機(jī)CGP 進(jìn)行統(tǒng)一濾波處理。在集中式濾波結(jié)構(gòu)下，濾波器可以得到所有傳感器傳送來(lái)的原始量測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量最大、信息最完整，所以往往能夠提供最優(yōu)的濾波性能。

合成跟蹤作戰(zhàn)模式中，通過(guò)對(duì)機(jī)載雷達(dá)的管理，在單部機(jī)載雷達(dá)丟失目標(biāo)信息時(shí)，利用CGP提供的信息進(jìn)行輔助跟蹤，從而維持對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤。CGP 通過(guò)處理機(jī)載雷達(dá)未經(jīng)濾波，但經(jīng)過(guò)單站雷達(dá)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量信息，實(shí)現(xiàn)分布式多傳感器集中濾波。該方式適用于對(duì)強(qiáng)背景干擾條件下制導(dǎo)信息的處理，也適用于對(duì)隱身飛機(jī)、小目標(biāo)作戰(zhàn)時(shí)制導(dǎo)信息的處理，特別適用于對(duì)復(fù)雜對(duì)復(fù)雜環(huán)境下要害目標(biāo)發(fā)射導(dǎo)彈的情況。

3 結(jié) 論

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)是信息技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的必然結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的具體應(yīng)用。本文以空空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)協(xié)同制導(dǎo)為背景，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，從協(xié)同作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)、任務(wù)需求、典型協(xié)同作戰(zhàn)模式等方面對(duì)空空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制導(dǎo)作戰(zhàn)模式進(jìn)行闡述與分析，可作為相關(guān)技術(shù)發(fā)展參考。

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［2］胡正東，林濤，張士峰，等. 導(dǎo)彈集群協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)概念研究［J］. 飛航導(dǎo)彈，2007(10):13－18.

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