孟 光,孔曉俊
(1.上海航天技術(shù)研究院,上海,201109;2.上海機電工程研究所,上海,201109)
進入新世紀以來,我國面臨的空天威脅日趨嚴峻。新型空天打擊武器快速發(fā)展,未來攻防對抗作戰(zhàn)空間將向外層空間、網(wǎng)電空間拓展,呈現(xiàn)出空天地海一體、信息火力一體、網(wǎng)電一體綜合作戰(zhàn)的特征。
航空航天技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展及在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,促使天地一體信息與防空反導反臨裝備深度融合。美軍正在將C4ISR體系擴展為S&C4ISR體系,表明美軍正竭力將其天基信息與技術(shù)優(yōu)勢全面融入作戰(zhàn)體系,以天基信息空天無縫融合實現(xiàn)“倚天制勝”。
因此,未來我軍需要加快構(gòu)建基于天地一體信息網(wǎng)絡(luò)的防空反導反臨裝備體系,促進體系作戰(zhàn)能力的形成和提升,維護國家綜合安全和戰(zhàn)略利益拓展。
天地一體信息網(wǎng)絡(luò)是指由多顆不同使命任務(wù)與性能的衛(wèi)星形成的覆蓋全球的天基設(shè)施,通過星間、星地鏈路將地、海、空、臨和空間中的用戶、飛行器以及各種探測、通信、作戰(zhàn)平臺密集聯(lián)合,以IP為信息承載方式,采用高速星上處理、交換和路由技術(shù),按照信息資源最大有效綜合利用原則,進行信息準確獲取、快速處理和高效傳輸?shù)囊惑w化高速寬帶大容量信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
隨著以衛(wèi)星為主體的天基信息系統(tǒng)的發(fā)展,其任務(wù)應(yīng)用正從支持戰(zhàn)略決策向支持戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)拓展;通過綜合集成多源網(wǎng)絡(luò)信息,面向作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)單元,提高天地一體戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)信息應(yīng)用服務(wù),將推動防空反導反臨裝備體系進入更高的發(fā)展階段。同時,天基信息系統(tǒng)能力的增強必然導致來自太空、臨近空間和空中威脅的提升,需要在更廣的作戰(zhàn)空間對敵方空襲體系中的各類裝備進行有效探測、識別、攔截和摧毀。
圖1 天地一體信息網(wǎng)絡(luò)示意圖
因此,基于天地一體信息網(wǎng)絡(luò)的體系作戰(zhàn),是未來防空反導反臨作戰(zhàn)的基本形態(tài),其本質(zhì)就是通過信息網(wǎng)絡(luò)將偵察預警、指揮控制、攔截打擊等要素有機聚合,以指控系統(tǒng)為中樞,通信網(wǎng)絡(luò)為支撐,對各種攔截打擊裝備進行綜合集成,將各武器平臺連成一個網(wǎng)絡(luò)化的有機整體,從而實現(xiàn)一體化的防空反導反臨作戰(zhàn)。
美國防空反導武器裝備已經(jīng)從傳統(tǒng)的空、面兩維空間擴展到天、臨近空間、空、面以及賽博等多維空間,其防空反導裝備研發(fā)水平全球領(lǐng)先。發(fā)展情況可以概括為:
圖2 美國一體化防空反導反臨體系示意圖
a) 加強天地一體信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與其戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用能力
美軍正以“全球信息柵格”系統(tǒng)建設(shè)為契機,大力加強信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和軍隊信息化轉(zhuǎn)型建設(shè)。2020年美將建成全球信息柵格,形成天地一體空間態(tài)勢感知系統(tǒng)。2030年全面建成C4ISRK綜合電子信息系統(tǒng),形成完整的天地一體化空間態(tài)勢感知系統(tǒng)。此外,美軍天基信息系統(tǒng)發(fā)展重心從戰(zhàn)略應(yīng)用向戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用快速轉(zhuǎn)移,在作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間(ORS)戰(zhàn)略牽引下,加快實施“戰(zhàn)術(shù)星”、“百星計劃”、“F6”星簇計劃等。
b) 特別注重網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)能力的建設(shè)
在天地一體戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力的基礎(chǔ)上,美國特別重視發(fā)展協(xié)同作戰(zhàn)指揮控制和通信系統(tǒng),如IBCS、CEC、“下一代企業(yè)網(wǎng)”項目等。通過指揮控制作戰(zhàn)管理和通信(C2BMC)系統(tǒng),將分布在全球的探測傳感器、攔截武器、多級指揮控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)成一個整體,形成了體系作戰(zhàn)的合力。
圖3 美國網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力建設(shè)示意圖
c) 不斷改進升級現(xiàn)有裝備與技術(shù),提升防空反導反臨作戰(zhàn)能力
美開展了一系列“海軍一體化火控-防空”(NIFC-CA)測試,包括E-2D、“宙斯盾”作戰(zhàn)系統(tǒng)、標準-6防空導彈和CEC系統(tǒng)等。通過CEC系統(tǒng)將上述系統(tǒng)連成網(wǎng)絡(luò),建立單一綜合空情態(tài)勢圖,形成統(tǒng)一制導信息場,實現(xiàn)超視距對空攔截,提高了艦艇編隊防空作戰(zhàn)綜合作戰(zhàn)能力。
反導反臨方面,美國導彈防御局從2013年開始發(fā)展供未來地基與?;烙淦饔玫摹巴ㄓ脭r截器”技術(shù),將用于地基中段反導武器系統(tǒng)改型及SM-3 2B攔截彈。針對臨近空間高超目標威脅,正在發(fā)展THAAD-ER、升級SM-6,通過提高速度、射程及天地傳感器數(shù)據(jù)融合能力實現(xiàn)高超目標攔截。
近年來,俄羅斯在前蘇聯(lián)繼承的防空反導裝備技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展了適應(yīng)新型空天威脅環(huán)境的防空反導反臨裝備體系。
a) 大力提升基于天基信息系統(tǒng)的偵察預警探測能力
針對現(xiàn)役預警衛(wèi)星能力不足的問題,俄軍已決定“2020年前建立統(tǒng)一的空間監(jiān)視和作戰(zhàn)使用系統(tǒng)”,以增加和提高在軌導彈預警衛(wèi)星的數(shù)量與質(zhì)量。目前,俄羅斯正在研制第三代導彈預警衛(wèi)星“統(tǒng)一空間系統(tǒng)”(EKS),將監(jiān)測所有陸基和?;煌瑥椀缹椀陌l(fā)射。
圖4 俄彈道導彈預警系統(tǒng)(左)與EKS預警衛(wèi)星(右)
b) 加快發(fā)展數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的防空反導自動化指揮系統(tǒng)
俄羅斯正在發(fā)展多軍種通用的一體化指揮控制系統(tǒng),以適應(yīng)未來空天防御作戰(zhàn),確保對空天防御力量實施統(tǒng)一指揮,使空天防御兵以及各戰(zhàn)區(qū)聯(lián)合司令部的各級防空反導作戰(zhàn)指揮機構(gòu)之間形成統(tǒng)一的指揮網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)信息共享,使分散于各軍兵種之間的空天防御力量形成整體作戰(zhàn)合力。
c) 不斷提升一體化防空反導反臨作戰(zhàn)能力
俄正在加快研發(fā)新一代戰(zhàn)略反導系統(tǒng)A-235,系統(tǒng)具備地基中段、末段反彈道導彈與反航天器一體化多層殺傷能力,可與S-400或S-500實施一體化協(xié)同作戰(zhàn),實現(xiàn)對彈道導彈、臨近空間高超音速目標的整體防御能力。
綜合分析國外防空反導反臨裝備的發(fā)展情況,其發(fā)展趨勢可以歸納為以下幾點:
a) 注重頂層設(shè)計,形成以天地一體信息網(wǎng)絡(luò)為中心,基于效果的、從傳感器到射手的持續(xù)升級的體系作戰(zhàn)能力;
b) 重視天地一體化網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)建設(shè),充分利用天基系統(tǒng)的空間優(yōu)勢并強化其態(tài)勢感知能力,將不同平臺的預警探測系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng),通過多源信息融合,形成一體化戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力;
c) 強調(diào)體系內(nèi)部各要素之間的互聯(lián)互通互操作能力,發(fā)揮體系整體的協(xié)同作戰(zhàn)的能力;
d) 加快防空防天一體化,建立多層次防御,重視反導反臨近能力的發(fā)展。
我國防空反導反臨裝備體系發(fā)展應(yīng)以實現(xiàn)對未來信息化戰(zhàn)爭的空天有效對抗,以為我軍在相關(guān)熱點區(qū)域打贏一場信息化條件下的快速、決定性局部戰(zhàn)爭提供必需的防空反導反臨能力為主要目標,規(guī)劃體系中各作戰(zhàn)環(huán)節(jié)與要素應(yīng)發(fā)展的能力。
a) 基于天地一體信息網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)場綜合感知能力
需要建立全高度、多頻譜、一體化的戰(zhàn)場偵察預警能力,要加快天基偵察預警系統(tǒng)建設(shè),搶占空間制高點,形成光學成像、紅外成像、雷達成像等多種手段相配套的偵察預警體系,提高天基系統(tǒng)對目標的識別能力,加快構(gòu)建天地一體網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng),通過多源信息的融合來實現(xiàn)戰(zhàn)場綜合感知能力提升。
b) 網(wǎng)絡(luò)化的指揮控制能力
需要構(gòu)建靈活高效的指揮控制體制,減少指揮層次,充分發(fā)揮橫向組網(wǎng)的作用;需要構(gòu)建有無線相結(jié)合、光纖與衛(wèi)星通信相結(jié)合的分布式、多中心、網(wǎng)絡(luò)化通信系統(tǒng),大力發(fā)展通信衛(wèi)星、中繼衛(wèi)星及數(shù)據(jù)鏈等裝備,達到實時交換信息,將信息優(yōu)勢轉(zhuǎn)換成決策和行動優(yōu)勢;需要依托指揮控制信息系統(tǒng),統(tǒng)一各軍兵種情報信息數(shù)據(jù)格式,建立順暢的信息報告、情況通報和通用空情信息發(fā)布系統(tǒng),實現(xiàn)信息開放共享。
c) 全過程、多層次、多手段的打擊能力
未來作戰(zhàn)中,我軍面臨來自天/臨/空/面基全方位多層次的精確打擊威脅,為此,需要發(fā)展具備軟硬結(jié)合的防空反導反臨一體化聯(lián)合作戰(zhàn)能力。其中,一要發(fā)展對敵方臨近空間作戰(zhàn)平臺和支援保障平臺打擊的能力;二是要形成大縱深、多梯次攔截敵方隱身作戰(zhàn)飛機、臨近空間高超音速巡航導彈、空地導彈等目標的能力;三是要具備天/臨/空/面基多平臺多方位的攔截打擊能力。
面對信息化空天一體打擊的威脅發(fā)展趨勢,我國防空反導反臨裝備體系的發(fā)展必須做好頂層設(shè)計,構(gòu)建適應(yīng)未來防空反導反臨作戰(zhàn)快節(jié)奏、高強度、多層次、立體綜合特點的裝備體系。
防空反導反臨裝備體系可以分為天地一體信息網(wǎng)絡(luò)、指揮控制裝備及攔截打擊裝備三大子體系。
圖5 基于天地一體信息網(wǎng)絡(luò)的防空反導反臨裝備體系組成
4.1.1 天地一體信息網(wǎng)絡(luò)
統(tǒng)一建設(shè)、分級部署未來實施聯(lián)合防空反導反臨作戰(zhàn)的戰(zhàn)場信息傳輸網(wǎng)絡(luò),為奪取制空權(quán)、制天權(quán)提供綜合網(wǎng)絡(luò)化的通信保障與信息保障。天地一體化信息網(wǎng)發(fā)展考慮“怎樣建網(wǎng)、如何聯(lián)網(wǎng)、怎么用網(wǎng)”的三大問題。
建網(wǎng):形成天基和陸基網(wǎng)絡(luò)為骨干,海基與空基網(wǎng)絡(luò)接入的互聯(lián)網(wǎng)。在天基網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面,提高現(xiàn)有衛(wèi)星網(wǎng)間的互聯(lián)互通能力,增強星上處理能力。在數(shù)據(jù)鏈方面,開發(fā)武器協(xié)同交戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈,建立通用戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈,逐步形成一體化的數(shù)據(jù)鏈體系。
聯(lián)網(wǎng):首先要實現(xiàn)子系統(tǒng)內(nèi)部的組網(wǎng)與聯(lián)網(wǎng),其次要實現(xiàn)子系統(tǒng)之間的互聯(lián),通過通用數(shù)據(jù)鏈,按照通用信息格式傳遞,實現(xiàn)情報數(shù)據(jù)交互。
圖6 天地一體化信息網(wǎng)組成圖
用網(wǎng):通過資源統(tǒng)籌與任務(wù)重構(gòu),按照任務(wù)調(diào)用信息系統(tǒng)進行功能網(wǎng)絡(luò)重組,形成具有特定應(yīng)用功能的任務(wù)系統(tǒng)。
4.1.2 指揮控制裝備
指揮控制裝備作為整個防空反導反臨裝備體系的核心,負責對作戰(zhàn)力量進行資源調(diào)度與作戰(zhàn)決策,又可根據(jù)戰(zhàn)場作戰(zhàn)態(tài)勢直接控制武器作戰(zhàn)。其建設(shè)遵循“網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、扁平化”的原則,建立多層防空反導反臨指揮控制系統(tǒng),形成信息化的指揮控制網(wǎng)絡(luò)。在組織編成、具體運用方面,按照作戰(zhàn)任務(wù)、職能進行科學編組,深化武器系統(tǒng)組網(wǎng)作戰(zhàn)運用,實現(xiàn)作戰(zhàn)要素一體化、指揮控制自動化、作戰(zhàn)能力最優(yōu)化。
圖7 信息化指揮控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示意圖
4.1.3 攔截打擊裝備
攔截打擊裝備是指由相互聯(lián)系、功能互補的各種打擊武器裝備,按照一體化作戰(zhàn)原則綜合集成的有機整體。在力量集成、樣式運用方面,針對具體作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)環(huán)境,以實戰(zhàn)為要求,按“縱深防御、混編組網(wǎng)、火力重疊、梯次攔截”等原則,組合和優(yōu)化火力攔截打擊系統(tǒng)配置,具備對空天戰(zhàn)場上各種目標任務(wù)全維空間、全天候、全時域的一體化精確打擊能力。
組成攔截打擊武器裝備子體系的各種武器裝備,按遂行打擊任務(wù)時所在空間位置劃分,則可分為地(海)基攔截打擊裝備、空基攔截打擊裝備、天基攔截打擊裝備。
為適應(yīng)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)支持下的防空反導反臨裝備體系發(fā)展,需要重點突破以下共性技術(shù):
a) 天地一體異構(gòu)數(shù)據(jù)交鏈及無線動態(tài)自組網(wǎng)技術(shù)
針對天地一體防空反導反臨裝備體系發(fā)展需求,需要解決體系中的多種類型、多種功能、多種用途、多種工作方式數(shù)據(jù)鏈的交鏈、互聯(lián)互通,要從通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式、信息標準等約束條件著手進行從應(yīng)用層到鏈路層的天地一體融合設(shè)計,突破異構(gòu)數(shù)據(jù)無縫鏈接技術(shù)以及互操作技術(shù)。
針對復雜戰(zhàn)場環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)抗毀重構(gòu)需要,研究無線動態(tài)自組網(wǎng)技術(shù)、自動快速進/退網(wǎng)技術(shù)、智能網(wǎng)管技術(shù)、無線路由技術(shù)等,解決頻率自動感應(yīng)和自動匹配、天線自動對準及跟蹤、無線組網(wǎng)的信道接入?yún)f(xié)議等難題。
b) 多源信息融合技術(shù)
多源信息融合是把來自不同平臺不同傳感器的信息和信息源的數(shù)據(jù)加以校準、聯(lián)合,合并成統(tǒng)一的表示形式以獲得精確的目標、狀態(tài)估計、身份說明,及對戰(zhàn)場態(tài)勢和威脅的綜合評估。多源信息融合包括同時間的多源相關(guān)、多源合成的信息融合,也包括不同時間獲得多源感知信息按一定準則加以分析處理,消除多源數(shù)據(jù)間矛盾,提高多源數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)匹配性,有效提高分辨率、精度、目標識別能力和評估準確度。
c) 基于人工智能的輔助決策技術(shù)
數(shù)據(jù)的爆炸式增長在為通過數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)獲取更加全面的戰(zhàn)場態(tài)勢信息的同時,也為處在指揮控制回路當中的作戰(zhàn)指揮員帶來了大數(shù)據(jù)困擾。因此,隨著數(shù)據(jù)量的增大和人工智能的出現(xiàn),指揮控制技術(shù)也應(yīng)該向自動化、智能化發(fā)展,使得計算機能夠利用人工智能技術(shù)對作戰(zhàn)案例進行自我學習,為指揮員在戰(zhàn)前的作戰(zhàn)想定和作戰(zhàn)規(guī)劃、戰(zhàn)中的輔助決策等方面提供更加準確的數(shù)據(jù)支持。
d) 彈族化攔截打擊武器系統(tǒng)總體技術(shù)
未來戰(zhàn)場上空天威脅多種多樣,為滿足防空反導反臨任務(wù)需求,需具備多層次、全維度的體系攔截打擊能力。彈族化攔截打擊武器系統(tǒng)通過構(gòu)建模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、開放式系統(tǒng)架構(gòu),在天地一體信息網(wǎng)絡(luò)的有效支撐下,集成各類攔截打擊武器系統(tǒng)資源,實現(xiàn)空天一體、攻防一體的體系作戰(zhàn)能力。其技術(shù)難點在于多源探測制導信息融合技術(shù)、多彈協(xié)同攔截體系設(shè)計、模塊化網(wǎng)絡(luò)化開放式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計等。
4.3.1 統(tǒng)籌發(fā)展,分步實施,推動天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
考慮到信息網(wǎng)絡(luò)的復雜性和多樣性,按照統(tǒng)籌兼顧、各自發(fā)展、統(tǒng)一互聯(lián)的思路,采用綜合集成的方法,最終形成天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)。在信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面,應(yīng)該分步進行,近期以滿足重點方向軍事作戰(zhàn)需求為主,兼顧未來發(fā)展,支撐網(wǎng)絡(luò)中心作戰(zhàn);遠期以支撐聯(lián)合作戰(zhàn)行動為目標,跨越發(fā)展。
4.3.2 以用促星,以星促地,擴大天基信息系統(tǒng)的制高點優(yōu)勢
結(jié)合武器平臺特性,強化天基信息系統(tǒng)與防空反導反臨武器系統(tǒng)等之間的深度交鏈,構(gòu)建能夠自主閉環(huán)的天基信息綜合應(yīng)用鏈路與系統(tǒng),滿足未來防空反導反臨體系作戰(zhàn)要求。同時,加快天基信息系統(tǒng)項目研制,通過衛(wèi)星研制總體優(yōu)勢帶動衛(wèi)星應(yīng)用優(yōu)勢,面向作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)單元,與空基和地(海)基信息系統(tǒng)進行協(xié)同,提供天地一體化戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)應(yīng)用裝備與信息服務(wù),擴大星地一體優(yōu)勢。
4.3.3 深化需求與理論研究,加強防空反導反臨作戰(zhàn)體系研究
要高度重視軍事需求與理論研究對體系建設(shè)的導向與牽引作用,統(tǒng)籌考慮作戰(zhàn)威脅、作戰(zhàn)環(huán)境、任務(wù)功能拓展等各種現(xiàn)實需求與未來可能,圍繞信息主導、協(xié)同作戰(zhàn),重點研究基于天地一體信息網(wǎng)絡(luò)的防空反導反臨作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)、指揮模式、作戰(zhàn)資源運用等問題,準確把握信息化條件下防空反導反臨作戰(zhàn)的特點和內(nèi)在規(guī)律。
在未來信息化局部戰(zhàn)爭中,防空反導反臨作戰(zhàn)地位作用日益凸顯。為打贏信息化條件下的局部戰(zhàn)爭,增強應(yīng)對多種威脅和執(zhí)行多重使命任務(wù)的能力,有必要研究發(fā)展具備空天信息一體化特征的防空反導反臨武器裝備體系,加強基礎(chǔ)理論的研究與創(chuàng)新,積極探索前沿技術(shù)的發(fā)展方向與應(yīng)用,重點突出信息技術(shù)建設(shè),包括探測、通信、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、導航等技術(shù),為構(gòu)建基于天地一體的防空反導反臨裝備體系打下良好的基礎(chǔ)。
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