原大川，王 濤，李麗君，張鐘錚，段志強

（1.北方自動控制技術研究所，太原 030006；2.解放軍32180部隊，北京 100000）

0 引言

隨著軍民融合思想的不斷深入和信息化水平的逐步提高，我國單兵綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)信息處理、網絡通信、指揮控制的能力不斷突破，部分火力輕武器平臺實現(xiàn)了信息化接入，智能彈藥、無人作戰(zhàn)平臺等多平臺武器投入了使用，作戰(zhàn)要素呈現(xiàn)出多元化的趨勢。未來這些輕武器平臺將具有較強的情報偵察能力，火力打擊能力、自主及伴隨能力［1］。但是目前，各類型的地面、空中無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，智能彈藥系統(tǒng)，信息化輕武器平臺等各作戰(zhàn)平臺仍然各自為戰(zhàn)，彼此之間缺乏協(xié)同能力。因此，在研究單兵武器防具、光電瞄具、軟硬件設備等裝備和技術的同時，研究如何應用單兵班組與多平臺的協(xié)同作戰(zhàn)，也將是未來單兵作戰(zhàn)適應信息化作戰(zhàn)的關鍵需求所在。

1 協(xié)同作戰(zhàn)對象

1.1 數(shù)字化單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)

我國目前已經開始了新一代單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)的研制工作，利用信息化為主導的高科技對單兵武器、信息通信、光電偵察、綜合防護等裝備進行整合集成，并根據與各輕武器平臺的協(xié)同應用需求構建系統(tǒng)接口，是融入信息化戰(zhàn)場的核心裝備。并且在網絡為中心的戰(zhàn)場環(huán)境下，隨著單兵計算機、通信系統(tǒng)處理信息的能力不斷提升，未來數(shù)字化單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)將具備與多平臺偵指打一體化協(xié)同作戰(zhàn)的能力。

1.2 地面、空中無人作戰(zhàn)平臺

無人作戰(zhàn)平臺能夠在危險復雜的戰(zhàn)場環(huán)境下執(zhí)行監(jiān)視與偵察、目標打擊、排爆救援、通信中繼和電子干擾等任務，尤其空中無人作戰(zhàn)平臺具有較高的機動靈活性。但是單一平臺的任務執(zhí)行能力有限，例如，地面無人作戰(zhàn)平臺的信息感知能力僅限于近距離的一些戰(zhàn)術動作，中遠距離的環(huán)境信息感知則需要其他平臺的情報支撐，為地面無人平臺提供下一步行進的方向。因此，無人與有人系統(tǒng)之間，不同類型無人系統(tǒng)之間的協(xié)同作戰(zhàn)能力決定了無人平臺的作戰(zhàn)效能［2-3］。

1.3 智能彈藥技術

智能彈藥具有信息感知處理、推理判斷決策，以及執(zhí)行某種特定任務的功能。單兵巡飛彈就是一種能夠快速飛抵目標區(qū)，能在敵方上空執(zhí)行偵察監(jiān)視、指引目標位置、毀傷效果評估和打擊為一體的精確制導武器。與無人機相比，巡飛彈便捷、射程遠、速度快，可以像常規(guī)導彈一樣，由多種武器平臺投放發(fā)射，是實現(xiàn)快速打擊和縮短殺傷鏈的關鍵技術。雖然相比傳統(tǒng)的武器彈藥，智能彈藥的打擊速度、效果、命中率都有質的提升，但是在戰(zhàn)場緊迫的時間下，如果對遠程目標的定位模糊，僅僅依靠其自身擁有的感知和判斷能力并不能實現(xiàn)其理想的打擊效果。因此，無人作戰(zhàn)平臺與智能彈藥的協(xié)同配合就顯得至關重要，不僅能夠為巡飛彈的火力打擊提供更加動態(tài)清晰的“視野”，還能夠保障無人作戰(zhàn)平臺更加安全地深入偵察和火力打擊［4］。

2 協(xié)同作戰(zhàn)模式

2.1 作戰(zhàn)需求

單兵班組需要在快速機動、適當火力、自我保障等能力基礎上，完成突擊進攻、防御作戰(zhàn)、城市作戰(zhàn)、維穩(wěn)控局等；需要滿足在高寒多山、高原、叢林、城市等地區(qū)遂行中等以下規(guī)模及強度的突擊、阻撓、牽制等戰(zhàn)斗行動；需要深入敵后偵察、定點清除、即察即打等。但是，敵方微型無人機偵察平臺、衛(wèi)星圖像，以及公共社交網絡等的存在，使得單兵班組很容易在短時間內被敵方偵察識別，失去先機。因此，單兵班組需要更快速更精確地偵察和打擊能力，能夠補充單兵的視距偵察和體能缺陷，能夠在各種條件嚴苛信號拒止的復雜環(huán)境下執(zhí)行偵察打擊任務，能夠始終按隊形有組織地行進，并有能力掌握和控制周邊戰(zhàn)場態(tài)勢。

2.2 傳統(tǒng)作戰(zhàn)模式

在傳統(tǒng)作戰(zhàn)模式下，以步兵戰(zhàn)車、突擊車等高機動強防護的裝備平臺為中心，單兵班組依車或者下車進行作戰(zhàn)，雖然能夠依托機動平臺或者數(shù)字化單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)實現(xiàn)班組成員之間，班組與班組之間，班組與上級之間話音、數(shù)據等信息的共享，但是情報偵察、信息搜集和火力打擊的能力僅僅依靠單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，還難以滿足信息情報時間的敏感性和武器火力的交聯(lián)能力，無法達到未來信息化作戰(zhàn)的需求。單兵巡飛彈，無人武器平臺等新技術的加入雖然能夠在能力上與單兵班組相互補充，但是目前各平臺并沒有實現(xiàn)與單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)的信息集成。地面、空中無人武器平臺依然多是由單兵遠程遙控，獨立執(zhí)行偵察、打擊任務，沒有真正實現(xiàn)與單兵班組的自主伴隨作戰(zhàn)；巡飛彈等火力打擊平臺則自成體系，單獨接受指揮，對于單兵班組的火力請求響應較慢，而且其他平臺實時動態(tài)的態(tài)勢信息也無法向智能彈藥提供協(xié)同輔助。

2.3 協(xié)同作戰(zhàn)模式

微型空中無人作戰(zhàn)平臺、地面無人作戰(zhàn)平臺、單兵巡飛彈等多種未來重點發(fā)展的輕武器平臺，將會是未來戰(zhàn)場的重要作戰(zhàn)資源，想要各作戰(zhàn)要素都能充分發(fā)揮其最大效能，必須以協(xié)同作戰(zhàn)為切入點，立足單兵班組的作戰(zhàn)需求，研究全新的協(xié)同作戰(zhàn)模式。下頁圖1即單兵班組多平臺協(xié)同作戰(zhàn)構想視圖［5］。

單兵班組多平臺協(xié)同作戰(zhàn)模式要點：

圖1 單兵班組多平臺協(xié)同作戰(zhàn)構想

1）地面、空中無人平臺等與單兵班組組建自主伴隨協(xié)同網，以群體目的性進行航路點的選擇，形成各自偵察路徑，并可以在無北斗定位服務的惡劣環(huán)境下，通過與無人平臺的協(xié)同交互提高定位精度范圍，可靠地按隊形前進；

2）通過單兵裝備、無人平臺等配備的多傳感器智能探測、單兵雷達、多源融合信息處理等技術，保證行軍過程中的視距和非視距動態(tài)偵察范圍，實現(xiàn)全方位的危險預警；

3）在偵察范圍的一定距離內，通過分布的認知電子作戰(zhàn)平臺進行靜態(tài)打擊，使敵方的指揮控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和無人平臺資源失效；

4）地面、空中無人平臺等與士兵班組共享指揮控制和態(tài)勢，構建火力傳感器網絡，在動態(tài)偵察和精確定位的支持下指示目標，火力引導，間接打擊，從而實現(xiàn)地面、空中無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的精確遠程火力支援，打擊復雜環(huán)境下的特定目標。

3 偵指打一體化的協(xié)同作戰(zhàn)

協(xié)同作戰(zhàn)模式的應用就是將作戰(zhàn)要素一體化的過程，也是偵指打一體化的過程，必須在偵察、指揮、打擊3個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)單兵班組和各平臺的協(xié)同作戰(zhàn)。

如圖2所示，“偵察”包括情報探測、情報接入、情報融合等功能，“偵察”環(huán)節(jié)由目標探測、跟蹤、定位、識別、威脅判斷5個過程組成，這些過程形成情報偵察信息鏈。

“指揮控制”包括戰(zhàn)場統(tǒng)一態(tài)勢生成、任務規(guī)劃、行動控制、資源管控等功能。行動控制側重于對單兵班組及其行動的控制，資源管控側重于對偵察資源、保障資源、武器資源等的管控?？刂七^程包括領受任務、戰(zhàn)場態(tài)勢評估、任務規(guī)劃、行動指揮、武器發(fā)射控制等，這些控制過程構成了指揮控制信息鏈。

圖2 偵指打一體化結構示意圖

“打擊”是指武器系統(tǒng)，包括不同種類、不同性能的信息化輕武器裝備，具有偵察信息直接驅動打擊能力的武器等，打擊過程包括輕武器打擊控制、無人平臺控制等，這些過程構成了武器打擊信息鏈。

只有實現(xiàn)單兵班組多平臺的協(xié)同作戰(zhàn)，才能形成高效敏捷的偵指打3個環(huán)節(jié)一體化的情報偵察信息鏈、指揮控制信息鏈，以及武器打擊信息鏈。

3.1 協(xié)同偵察與信息融合

未來的地面、空中無人作戰(zhàn)平臺將呈現(xiàn)出數(shù)字化、系統(tǒng)化和智能化的發(fā)展趨勢，具備偵察模塊的無人作戰(zhàn)平臺能夠對偵察到的圖形圖像進行目標智能識別、自動提取和定位跟蹤，對數(shù)據信息進行時空配準、數(shù)據關聯(lián)、降噪處理、威脅判斷等融合處理。對偵察到的目標或者上級下發(fā)的目標信息，在態(tài)勢圖上實時顯示，并發(fā)出預警時間、類型、等級、內容等屬性的危險預警信息提醒各作戰(zhàn)平臺［6-10］。

3.1.1 協(xié)同偵察

協(xié)同偵察是高效獲取敵方情報，全面了解戰(zhàn)場環(huán)境、實現(xiàn)全方位危險預警的前提條件，是對單兵班組信息情報時間敏感性的最佳響應。協(xié)同偵察的實現(xiàn)是由單兵班組長指揮己方班組、控制自主伴隨的無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，按照規(guī)劃的路徑、相應的偵察隊形對指定搜索目標區(qū)域進行協(xié)同偵察，并對偵察到的目標進行信息融合、態(tài)勢展現(xiàn)。其中路徑規(guī)劃并不是針對每個作戰(zhàn)單元分別規(guī)劃相應的偵察路徑單獨行動，而是單兵班組、地面、空中無人作戰(zhàn)系統(tǒng)等作戰(zhàn)平臺之間以協(xié)同的方式呈隊形行進，即有某種群體目的性地進行航路點的選擇，形成各自偵察路徑，構建全方位的預警環(huán)境。

然而，協(xié)同偵察不僅僅以自主伴隨的形式實現(xiàn)。處置突發(fā)事件、對任務地點周邊環(huán)境信息了解匱乏的情況時有發(fā)生，由于無法預先完成部署，快速機動的偵察能力就成為捕捉戰(zhàn)機、爭取主動、安全完成作戰(zhàn)任務的重要前提。微小型無人作戰(zhàn)平臺作為高機動作戰(zhàn)偵察系統(tǒng)，單兵班組可以優(yōu)先派出，以規(guī)劃的路徑和動態(tài)的偵察隊形實現(xiàn)輕武器平臺之間的協(xié)同偵察，為作戰(zhàn)部隊探明前方戰(zhàn)場環(huán)境和敵方火力部署情況。

3.1.2 信息融合

單武器平臺的探測、跟蹤能力有限，各個武器平臺配備的探測傳感器種類不一，探測能力和目標識別能力也各有利弊，如圖3所示，單節(jié)點的感知數(shù)據僅能描繪目標的部分特性，但是經過對紅外探測、聲波探測、回波特性圖的融合分析，不僅可以準確鎖定作戰(zhàn)對象的所在位置，還可以探測到威脅目標的火力武裝情況。因此，利用班組內多平臺協(xié)同的分布式數(shù)據融合技術，將各途徑收集到的偵察信息進行班組多源情報信息處理，包括戰(zhàn)場局部三維態(tài)勢的構建、多視角異種圖像傳感器的目標識別，目標數(shù)據實時融合等，可以有效克服單個傳感器的不確定性和局限性，是提高探測和跟蹤能力的一種有效途徑。

圖3 多源信息融合技術

3.2 協(xié)同指揮與信息交互

協(xié)同偵察近乎實時高效地不斷更新戰(zhàn)場統(tǒng)一態(tài)勢及威脅分布情況，為指揮和打擊環(huán)節(jié)提供了有利的條件。協(xié)同作戰(zhàn)指揮主要根據偵察所得的戰(zhàn)場環(huán)境，監(jiān)視當前戰(zhàn)場態(tài)勢動向，根據作戰(zhàn)行動任務目的和敵我雙方作戰(zhàn)信息完成戰(zhàn)場任務規(guī)劃分配，并下達指揮命令。面對戰(zhàn)場頻發(fā)的突發(fā)情況，協(xié)同指揮以規(guī)劃的任務為行動鏈條，進行己方部隊行動控制和戰(zhàn)場資源管控，包含人在回路，打破現(xiàn)有作戰(zhàn)編隊部署，對各作戰(zhàn)要素進行臨時組合，形成“虛擬編組”，動態(tài)調整協(xié)同作戰(zhàn)方案，完成特定的作戰(zhàn)任務，快速實現(xiàn)網絡化“動態(tài)聚能”。

偵指打一體化協(xié)同作戰(zhàn)交互的信息主要有：作戰(zhàn)指揮信息、態(tài)勢信息、狀態(tài)信息、目標圖像信息、高清視頻信息、控制信息、火力請求信息、火力引導信息等，圖4中展示了作戰(zhàn)協(xié)同情形下信息交互的主要流程。

圖4 單兵班組多平臺協(xié)同作戰(zhàn)信息流程

3.3 多火力平臺協(xié)同打擊

偵指打一體化中的打擊環(huán)節(jié)注重的是多火力平臺的協(xié)同打擊，實現(xiàn)各個作戰(zhàn)系統(tǒng)之間的協(xié)同配合，達到精確快速的目標指示、超視距打擊、平臺聯(lián)合協(xié)同打擊等效果。自主伴隨的地面、空中無人作戰(zhàn)系統(tǒng)可以為火力打擊平臺提供精確的目標指示和實時精確的態(tài)勢信息。發(fā)現(xiàn)大型目標需要遠程火力摧毀時，傳統(tǒng)作戰(zhàn)模式往往難以實現(xiàn)，在信息化數(shù)字化的多火力平臺協(xié)同作戰(zhàn)模式下，單兵班組以及無人作戰(zhàn)系統(tǒng)傳感器可以定位敵方目標，將目標信息發(fā)給其他作戰(zhàn)單元，通過目標指引、引導交接，提高打擊的準確度和有力度，從而實現(xiàn)單一平臺無法完成的超視距打擊。執(zhí)行大型作戰(zhàn)任務時，多部隊之間的單兵班組有時需要聯(lián)合作戰(zhàn)以完成任務，平臺聯(lián)合協(xié)同打擊就是要在戰(zhàn)場中發(fā)現(xiàn)多個目標，依據戰(zhàn)場態(tài)勢圖或指揮命令，交聯(lián)跨部隊間的武器平臺進行打擊，從而達到聯(lián)合協(xié)同作戰(zhàn)的目的，既避免了資源的浪費，又提高了整體作戰(zhàn)效能。

4 關鍵技術分析

4.1 協(xié)同作戰(zhàn)總體技術

隨著技術的發(fā)展，可編配的平臺種類還會繼續(xù)擴充，協(xié)同作戰(zhàn)的內容將更加復雜，協(xié)同難度不斷加大，必須構建一個科學合理有針對性的協(xié)同作戰(zhàn)體系架構，才能使諸多要素快速高效地協(xié)同配合。這就需要對協(xié)同作戰(zhàn)指揮流程、信息流程進行分析、描述和建模，對班組內、班組間、班組與友鄰軍的外部協(xié)同，以及臨時編組變更和自主伴隨的實施流程和信息交互內容進行深入研究，提出基于網絡的協(xié)同作戰(zhàn)的規(guī)范化方法。

4.2 協(xié)同作戰(zhàn)模型技術

協(xié)同作戰(zhàn)技術的核心是班組協(xié)同作戰(zhàn)模型，包括各平臺火力數(shù)據模型、威脅價值度排序、目標分配、任務執(zhí)行方案、彈道規(guī)避、禁射界和禁入區(qū)、協(xié)同火力毀傷評估等多種模型，支撐單兵班組多平臺協(xié)同的戰(zhàn)前籌劃和作戰(zhàn)活動中功能的實現(xiàn)。

4.3 實時數(shù)據融合技術

在復雜多變、戰(zhàn)機轉瞬即逝的作戰(zhàn)活動中，協(xié)同偵察帶來了更加快速全面的戰(zhàn)場情報數(shù)據，實時融合不僅能夠在現(xiàn)有數(shù)據上得到更有價值的情報，提高班組探測和跟蹤能力，其實時性也為后續(xù)的協(xié)同指揮和決策提供時間敏感性的支持，是實現(xiàn)偵指打一體化的協(xié)同作戰(zhàn)必不可少的關鍵技術。

5 結論

隨著技術與裝備等的發(fā)展，單兵班組、無人作戰(zhàn)平臺、智能武器系統(tǒng)等各種輕武器作戰(zhàn)平臺將成為統(tǒng)一的綜合體。同時，隨著協(xié)同對象不斷增多、協(xié)同任務不斷加強、協(xié)同運用范圍不斷擴大，協(xié)同作戰(zhàn)技術的研究與運用將進一步提升整體作戰(zhàn)效能，為復雜戰(zhàn)場提供透明實時的全維戰(zhàn)場感知能力，精確高效和智能化的指揮控制能力，偵察指揮打擊一體化的快速殺傷能力等。