王剛,王明宇,楊少春,吳林鋒
(空軍工程大學(xué)導(dǎo)彈學(xué)院,陜西三原 713800)
彈道導(dǎo)彈具有突防能力強(qiáng)、精度高和射程遠(yuǎn)的特點(diǎn),成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中最有威脅性的攻擊性武器之一[1-2]。由于彈道導(dǎo)彈具有突然性、飛行時(shí)間短、高速、大再入角、小RCS、伴隨誘餌等特點(diǎn),對(duì)反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、自動(dòng)化和智能化提出了很高的要求。
從反導(dǎo)體系的組成來(lái)看,主要包括探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)(天基、地基傳感器系統(tǒng))、作戰(zhàn)管理/指揮控制與通信系統(tǒng)以及攔截打擊系統(tǒng);從反導(dǎo)武器系統(tǒng)的組成來(lái)看,主要包括制導(dǎo)雷達(dá)、作戰(zhàn)管理/指揮控制與通信系統(tǒng)(BM/C3I)以及攔截彈。為了提升反導(dǎo)作戰(zhàn)能力,一方面,作為反導(dǎo)體系作戰(zhàn)能力的物質(zhì)基礎(chǔ),應(yīng)深入研究和挖掘反導(dǎo)探測(cè)預(yù)警裝備、攔截武器裝備作戰(zhàn)能力;另一方面,構(gòu)建高效反導(dǎo)作戰(zhàn)資源管理與控制系統(tǒng)(C2BM),通過(guò)合理的協(xié)調(diào)、分配和任務(wù)規(guī)劃方法,有效的利用和管控有限的作戰(zhàn)資源,在極短時(shí)間內(nèi)完成彈道目標(biāo)的數(shù)據(jù)處理、跟蹤識(shí)別、信息融合、自主決策、協(xié)同攔截等任務(wù),充分發(fā)揮反導(dǎo)體系的整體效能,是提高反導(dǎo)體系攔截能力的另一重要途徑[3-4]。
反導(dǎo)作戰(zhàn)管理與指揮控制(C2BM)系統(tǒng)源于美國(guó)的彈道導(dǎo)彈防御計(jì)劃,是彈道導(dǎo)彈防御(MD)系統(tǒng)的重要組成部分,起著“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”的作用[5-7]。美軍將原來(lái)傳統(tǒng)的 C2擴(kuò)展為 BM/C2,充分表明了作戰(zhàn)管理在反導(dǎo)作戰(zhàn)中的地位和作用,概括來(lái)講,作戰(zhàn)管理/指揮控制系統(tǒng)是高度自動(dòng)化的作戰(zhàn)指揮控制與資源運(yùn)行管理系統(tǒng),它除了具有一般指揮控制系統(tǒng)作戰(zhàn)計(jì)劃制定、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)顯示等功能外,更強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)場(chǎng)資源的自動(dòng)化運(yùn)行與管理功能,包括收集傳感器或其他信息源獲得的目標(biāo)信息,進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別與威脅判斷,進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序,并相應(yīng)地分配多層反導(dǎo)武器,為反導(dǎo)作戰(zhàn)提供任務(wù)規(guī)劃、分配和調(diào)整手段,為反導(dǎo)作戰(zhàn)提供充分的決策支持。
反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)是為適應(yīng)反導(dǎo)作戰(zhàn)高實(shí)時(shí)性、高自動(dòng)化和智能化特點(diǎn)而提出的一項(xiàng)高級(jí)指揮控制技術(shù)。在反導(dǎo)體系和武器裝備中,反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)主要包括各類(lèi)傳感器(導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)、地基多功能雷達(dá)等)自動(dòng)協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)自動(dòng)處理(截獲、跟蹤、識(shí)別)、目標(biāo)自動(dòng)分配(傳感器-目標(biāo)分配、攔截器-目標(biāo)分配)、火力自動(dòng)控制、資源自動(dòng)調(diào)度以及輔助決策和效能評(píng)估等。因此,反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)的研究對(duì)于反導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)具有重大意義。
美軍是世界上反導(dǎo)體系建設(shè)相對(duì)比較完善的國(guó)家,具有最先進(jìn)的導(dǎo)彈防御體系,其反導(dǎo)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)及技術(shù)的發(fā)展情況具有代表性。美國(guó)非常重視彈道導(dǎo)彈防御作戰(zhàn)管理系統(tǒng)的研究和建設(shè),并與指揮、控制、通信系統(tǒng)相結(jié)合,合稱(chēng)作戰(zhàn)管理與指揮、控制、通信(BM/C3)系統(tǒng)。BM/C3系統(tǒng)將導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的各個(gè)組成部分連成一個(gè)有機(jī)整體,起著“大腦”和“中樞神經(jīng)”的作用。
從2002年美國(guó)導(dǎo)彈防御政策發(fā)生重大調(diào)整以后,開(kāi)始采用術(shù)語(yǔ)“指揮控制、作戰(zhàn)管理和通信(C2BMC)”,整個(gè)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的BM/C3被稱(chēng)為“BMDS級(jí)C2BMC”,各個(gè)導(dǎo)彈防御子系統(tǒng)的BM/C3系統(tǒng)稱(chēng)為C2BMC分系統(tǒng)(也有沿用原先的術(shù)語(yǔ)“BM/C3”的)[8]。
在美軍導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中,彈道導(dǎo)彈防御作戰(zhàn)管理系統(tǒng)[9]是彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)信息綜合處理的中心,主要完成全系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮、控制和設(shè)備、武器管理,為反導(dǎo)作戰(zhàn)和其他作戰(zhàn)部隊(duì)提供決策和信息支持。美軍作戰(zhàn)管理系統(tǒng)可以分為3級(jí):戰(zhàn)區(qū)級(jí)、控制級(jí)和武器級(jí)。
戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)在彈道導(dǎo)彈防御中起著信息綜合處理、作戰(zhàn)方案/計(jì)劃制定、協(xié)調(diào)、指導(dǎo)及監(jiān)視控制和交戰(zhàn)控制的作用,提供及時(shí)的態(tài)勢(shì)評(píng)估和威脅評(píng)估,迅速將作戰(zhàn)預(yù)警信息、任務(wù)分配信息、目標(biāo)狀態(tài)信息和作戰(zhàn)效能信息分發(fā)到相應(yīng)的戰(zhàn)區(qū)防御單元。
控制級(jí)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)在受領(lǐng)作戰(zhàn)任務(wù)后,實(shí)施反導(dǎo)作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)作戰(zhàn)管理,完成戰(zhàn)區(qū)反導(dǎo)作戰(zhàn)任務(wù),主要包括所屬多傳感器和攔截器的協(xié)同和管理,優(yōu)化多層攔截、提供傳感器-攔截器匹配和協(xié)同。如THAAD戰(zhàn)術(shù)指控中心、THAAD與“愛(ài)國(guó)者”戰(zhàn)術(shù)協(xié)調(diào)中心系統(tǒng)(AMDTF)。
武器級(jí)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)是執(zhí)行級(jí)指揮機(jī)構(gòu),完成反導(dǎo)作戰(zhàn)的火力單元所屬傳感器和發(fā)射架的管控。正是它把攔截彈、發(fā)射車(chē)和雷達(dá)集成為一個(gè)完整的有機(jī)整體,負(fù)責(zé)全面的任務(wù)規(guī)劃,協(xié)調(diào)并執(zhí)行攔截來(lái)襲的彈道導(dǎo)彈。如THAAD指控系統(tǒng)、“愛(ài)國(guó)者”交戰(zhàn)控制站、“宙斯盾”指控系統(tǒng)等。
作戰(zhàn)管理技術(shù)作為美軍在反導(dǎo)作戰(zhàn)領(lǐng)域提出的一種新的自動(dòng)智能資源管理技術(shù),雖然很多科研院所、工業(yè)部門(mén)進(jìn)行了長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)和跟蹤,但由于其作為軍事核心技術(shù)的保密性、與作戰(zhàn)任務(wù)和反導(dǎo)武器裝備的緊密相關(guān)性,以及我們自身在反導(dǎo)作戰(zhàn)理論、技術(shù)和裝備上的認(rèn)知局限性,使得我們一直缺乏對(duì)其內(nèi)涵、本質(zhì)的深層次的理解,尤其是對(duì)其核心技術(shù)缺少深入的研究。
因此,廣泛開(kāi)展多層反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)新概念/新理論/新方法探索、新型反導(dǎo)裝備作戰(zhàn)管理需求論證、多層反導(dǎo)作戰(zhàn)管理核心技術(shù)及其驗(yàn)證、反導(dǎo)作戰(zhàn)管理效能評(píng)估等方面的關(guān)鍵技術(shù)、核心模型問(wèn)題研究,對(duì)于未來(lái)反導(dǎo)武器裝備發(fā)展和體系建設(shè)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
廣義上說(shuō),反導(dǎo)作戰(zhàn)管理與指揮控制系統(tǒng)是C3I系統(tǒng)的一種,作戰(zhàn)管理與指揮控制系統(tǒng)是彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的“大腦”,主要任務(wù)包括信息獲取、信息處理、作戰(zhàn)指揮、作戰(zhàn)決策、作戰(zhàn)控制、資源管理、資源調(diào)度以及任務(wù)分配等。
反導(dǎo)作戰(zhàn)管理是在高實(shí)時(shí)、高對(duì)抗、高智能、高自動(dòng)化、高資源沖突等復(fù)雜條件下,貫穿于反導(dǎo)作戰(zhàn)整個(gè)過(guò)程的,對(duì)多種、多型反導(dǎo)作戰(zhàn)資源的時(shí)域、空域、模式、體制等的作戰(zhàn)使用,進(jìn)行優(yōu)化協(xié)同、智能決策、實(shí)時(shí)反饋控制的過(guò)程。
(1)從作戰(zhàn)角度講,反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)是指對(duì)實(shí)施彈道導(dǎo)彈攔截的多傳感器和火力資源,進(jìn)行以多任務(wù)規(guī)劃為核心的武器管理與控制技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮、控制,反導(dǎo)作戰(zhàn)管理更加強(qiáng)調(diào)智能、交鏈、一體、協(xié)同,力求對(duì)反導(dǎo)作戰(zhàn)資源在體系、系統(tǒng)、裝備的各個(gè)層面進(jìn)行實(shí)時(shí)任務(wù)規(guī)劃和優(yōu)化,并通過(guò)深層次的交鏈控制,實(shí)現(xiàn)一體化,有效減小作戰(zhàn)裝備及其相關(guān)資源的使用對(duì)指揮員、操作員的依賴(lài)性。
(2)從技術(shù)角度講,反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)是在給定某項(xiàng)反導(dǎo)作戰(zhàn)任務(wù)的條件下,通過(guò)對(duì)多傳感器信息的融合處理形成實(shí)時(shí)威脅態(tài)勢(shì),采用智能信息處理技術(shù)、智能輔助決策技術(shù),在滿足反導(dǎo)體系內(nèi)作戰(zhàn)資源約束的前提下,尋求某種意義上的最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行序列,達(dá)到預(yù)期攔截目標(biāo)的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)。
因此,在充分參考、借鑒美軍反導(dǎo)作戰(zhàn)管理的理念和技術(shù)的基礎(chǔ)上,我們認(rèn)為:反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)作為一項(xiàng)指揮與控制技術(shù),是一個(gè)典型的軍事需求為牽引、智能信息處理技術(shù)為基礎(chǔ)、軍事決策技術(shù)為支撐的優(yōu)化問(wèn)題,既是實(shí)現(xiàn)反導(dǎo)作戰(zhàn)資源優(yōu)化管理、提高系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵技術(shù),也是形成反導(dǎo)裝備體系作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵要素。
反導(dǎo)作戰(zhàn)過(guò)程中,正是基于作戰(zhàn)管理技術(shù),使得多層反導(dǎo)武器系統(tǒng)與天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)、地基多功能相控陣?yán)走_(dá)等戰(zhàn)略預(yù)警裝備緊密交鏈,實(shí)現(xiàn)偵察監(jiān)視、探測(cè)預(yù)警、跟蹤識(shí)別、指揮控制、攔截打擊環(huán)環(huán)相扣,高度的綜合性、實(shí)時(shí)性、智能性、自動(dòng)化是其典型特征。因此,反導(dǎo)作戰(zhàn)的實(shí)質(zhì)就是以作戰(zhàn)管理為核心,把體系內(nèi)的各種反導(dǎo)裝備有機(jī)集成起來(lái),在一種高實(shí)時(shí)、高對(duì)抗、自主作戰(zhàn)為主的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)有效目標(biāo)攔截。
反導(dǎo)作戰(zhàn)主要流程如圖1所示。
作戰(zhàn)管理作為反導(dǎo)作戰(zhàn)的內(nèi)在主線,其主要任務(wù)和功能是為整個(gè)反導(dǎo)作戰(zhàn)提供任務(wù)和執(zhí)行過(guò)程的規(guī)劃、分配和調(diào)整手段,提供充分的決策支持。其主要任務(wù)包括以下幾個(gè)方面:

圖1 彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)作戰(zhàn)過(guò)程Fig.1 TBM defense system battling process
(1)天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、預(yù)警監(jiān)視雷達(dá)的信息融合、資源調(diào)度、任務(wù)分配;
(2)遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)的資源調(diào)度、任務(wù)分配,進(jìn)行目標(biāo)截獲與跟蹤管控;
(3)多功能相控陣?yán)走_(dá)的資源調(diào)度、任務(wù)分配,進(jìn)行目標(biāo)截獲、跟蹤和識(shí)別管控;
(4)多傳感器的協(xié)同跟蹤、協(xié)同識(shí)別;
(5)多目標(biāo)分層攔截智能決策,完成作戰(zhàn)任務(wù)的自動(dòng)決策、分配;
(6)反導(dǎo)武器系統(tǒng)的雷達(dá)任務(wù)規(guī)劃,引導(dǎo)截獲、協(xié)同跟蹤、協(xié)同識(shí)別管控;
(7)反導(dǎo)武器協(xié)同的火力任務(wù)規(guī)劃,火力銜接、效果評(píng)估等。
通過(guò)對(duì)反導(dǎo)作戰(zhàn)管理任務(wù)分析可知,作戰(zhàn)管理對(duì)象不僅涉及天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、遠(yuǎn)程預(yù)相控陣?yán)走_(dá)、地基多功能相控陣?yán)走_(dá)等預(yù)警裝備,還涉及到反導(dǎo)武器系統(tǒng)的雷達(dá)、火力攔截器等,并且反導(dǎo)武器系統(tǒng)與預(yù)警裝備還存在實(shí)時(shí)交互,體現(xiàn)出作戰(zhàn)管理的對(duì)象多、任務(wù)復(fù)雜、時(shí)間緊等特性。同時(shí),指揮控制權(quán)限的層次性,也決定了作戰(zhàn)管理的層次性。為此,從技術(shù)角度把反導(dǎo)作戰(zhàn)管理分為3層:
(1)體系級(jí)作戰(zhàn)管理
由反導(dǎo)體系指控與信息處理中心完成。基于系統(tǒng)預(yù)存的作戰(zhàn)預(yù)案,根據(jù)實(shí)時(shí)的目標(biāo)威脅信息、作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)目標(biāo),匹配、調(diào)整預(yù)案形成反導(dǎo)裝備作戰(zhàn)方案、預(yù)警裝備的粗動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃序列。
(2)系統(tǒng)級(jí)作戰(zhàn)管理
由戰(zhàn)區(qū)/區(qū)域級(jí)反導(dǎo)指控與信息處理中心完成。完成預(yù)警裝備的精動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃序列、反導(dǎo)武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)任務(wù)。
(3)裝備級(jí)作戰(zhàn)管理
由反導(dǎo)武器裝備指控系統(tǒng)完成。接收系統(tǒng)級(jí)作戰(zhàn)管理的作戰(zhàn)任務(wù),實(shí)時(shí)完成所屬傳感器任務(wù)規(guī)劃、火力任務(wù)規(guī)劃及資源調(diào)度。
反導(dǎo)作戰(zhàn)管理體系結(jié)構(gòu),如圖2所示。

圖2 反導(dǎo)作戰(zhàn)管理體系結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram of anti-missile battling management system
反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)是以傳感器數(shù)據(jù)處理、多傳感器信息融合技術(shù)、信息系統(tǒng)集成技術(shù)為基礎(chǔ),以智能信息處理技術(shù)、分布式人工智能技術(shù)、軍事運(yùn)籌學(xué)等理論方法為支撐,以傳感器資源優(yōu)化管理、攔截器資源優(yōu)化分配為目標(biāo)的新型指揮控制技術(shù)。反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)反導(dǎo)作戰(zhàn)資源優(yōu)化管理、提高系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵技術(shù),是與傳感器/攔截武器等作戰(zhàn)資源的作戰(zhàn)使用、作戰(zhàn)指揮原則與方式等密切相關(guān)的。其內(nèi)容主要包括:
基于多傳感器信息融合處理,建立關(guān)于反導(dǎo)作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)綜合視圖,實(shí)現(xiàn)彈道目標(biāo)數(shù)據(jù)融合處理、高精度彈道預(yù)測(cè),為任務(wù)規(guī)劃提供信息支持。
對(duì)復(fù)雜彈道導(dǎo)彈威脅場(chǎng)景,進(jìn)行基于保衛(wèi)要地的威脅評(píng)估,為資源分配提供決策依據(jù)。
確定滿足不同攔截武器系統(tǒng)約束條件的射擊窗口。
對(duì)傳感器資源的任務(wù)規(guī)劃和管理。基于對(duì)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)截獲時(shí)機(jī)、探測(cè)精度、跟蹤速率、目標(biāo)識(shí)別的要求,為目標(biāo)分配適當(dāng)?shù)膫鞲衅髻Y源(搜索、截獲、跟蹤、識(shí)別資源等),達(dá)到傳感器資源優(yōu)化使用的目的。
根據(jù)上級(jí)的作戰(zhàn)管理任務(wù)和目標(biāo)的威脅程度,為目標(biāo)分配適當(dāng)攔截武器系統(tǒng),達(dá)到提高作戰(zhàn)效能和減少消耗的目的。
產(chǎn)生詳細(xì)的裝備作戰(zhàn)任務(wù)序列,滿足傳感器、攔截器作戰(zhàn)資源約束條件下,在合理的射擊窗口范圍內(nèi)高效調(diào)度攔截。
基于上述反導(dǎo)作戰(zhàn)管理的內(nèi)容分析,不難看出,反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)表現(xiàn)出軍事需求為牽引、智能信息處理為基礎(chǔ)、軍事決策技術(shù)為支撐的特點(diǎn),涉及指揮自動(dòng)化工程、指揮控制工程、信號(hào)與信息處理、雷達(dá)工程、軍事系統(tǒng)工程、軍事運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等多學(xué)科的交叉,涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括多傳感器動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃技術(shù)、多傳感器協(xié)同跟蹤識(shí)別技術(shù)、多目標(biāo)分層攔截智能決策技術(shù)、分層管理交鏈控制技術(shù)等,相關(guān)技術(shù)的先進(jìn)性和成熟度在一定程度上決定了整個(gè)反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的高低(如圖3所示)。

圖3 反導(dǎo)作戰(zhàn)管理的關(guān)鍵技術(shù)Fig.3 Key antimissile battling management technique
鑒于反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)的復(fù)雜性,本文僅是對(duì)反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)的發(fā)展情況、內(nèi)涵、主要任務(wù)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了初步的探討。相對(duì)于傳統(tǒng)防空作戰(zhàn),反導(dǎo)作戰(zhàn)的復(fù)雜性大大增加,對(duì)反導(dǎo)體系及裝備、特別是作戰(zhàn)資源管理的一體化、自動(dòng)化、智能化提出了更高的要求[10]。提升基于反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)的反導(dǎo)體系作戰(zhàn)能力,將是信息化條件下反導(dǎo)戰(zhàn)斗力生成的重要途徑。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,主要表現(xiàn)出:基于作戰(zhàn)管理技術(shù)的反導(dǎo)資源自主化和智能化作戰(zhàn),空天地多傳感器的協(xié)同管控,多層反導(dǎo)武器裝備的協(xié)同優(yōu)化攔截,探測(cè)預(yù)警(信息)與攔截打擊(火力)閉環(huán)一體化等特點(diǎn)。
反導(dǎo)作戰(zhàn)管理技術(shù)是反導(dǎo)作戰(zhàn)的核心主線,貫穿于反導(dǎo)體系、反導(dǎo)各級(jí)指控系統(tǒng)、反導(dǎo)各種傳感器和攔截武器指控系統(tǒng)內(nèi)部。深入開(kāi)展適合特定反導(dǎo)裝備體系的反導(dǎo)作戰(zhàn)管理需求及其關(guān)鍵技術(shù)研究,將對(duì)未來(lái)反導(dǎo)裝備體系建設(shè)具有重要的牽引和支持作用。
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