協同作戰能力的需求、內涵與應用＊

顧云濤

（海裝西安局 西安 710068）

協同作戰能力的需求、內涵與應用＊

顧云濤

（海裝西安局 西安 710068）

論文首先介紹了美軍協同作戰能力（CEC）的需求、內涵，分析了CEC在網絡中心戰中的地位和作用，即通過實時傳感器組網、復合跟蹤與識別，形成各節點精確、一致的單一集成空中圖像（SIAP），支持跨平臺的協同作戰。其次給出了CEC系統的組成、功能和戰術使用，以及CEC系統的發展趨勢。

協同作戰能力；網絡中心戰；數據分發系統；協同作戰處理器；復合跟蹤與識別；單一集成空中圖像；協同交戰

Class NumberE837

1 引言

隨著高技術武器裝備的不斷涌現，尤其是以隱身作戰飛機、超音速反艦導彈、艦載無人機和電子戰飛機等為代表的新一代空中打擊武器，具有隱身性強、速度快、破壞威力大等特點，對海上航母、艦艇編隊以及沿海與內陸重點目標構成了嚴重威脅，依靠單平臺自身的武器裝備，由于受傳感器視距、抗干擾適應性差的限制，難以滿足對抗這種高強度武器打擊的需要，必須具有探測、跟蹤和摧毀這些武器的有效手段，發展以火控級傳感器信息共享為核心的多平臺協同作戰防空體系。

正是應對這一威脅，美國海軍于上世紀80年代提出了協同作戰能力（Cooperative Engagement Capability，CEC）的系統概念，該系統使海上戰斗群成為一個有機的交戰整體。CEC于1985年開始啟動，經歷了實驗室先期概念驗證后，1988年開始研制，1997年開始裝備。進行了11次外場試驗，解決了與本艦作戰系統在互操作方面的問題，歷經技術鑒定試驗、作戰鑒定試驗，以及產品小型化改造，目前已經裝備于航母、宙斯盾巡洋艦、驅逐艦等航母戰斗群護航艦艇（艦載設備（AN／USG－2A））、E－2C（D）艦載預警機（機載設備（AN／USG－3A）），海軍陸戰隊和陸軍愛國者導彈（地面設備（AN／USG－4A、AN／USG－5A））。該系統將戰場上的艦載和機載傳感器／武器鏈接起來，用前所未有的速度使戰斗群的艦艇和飛機共享傳感器數據，以產生并為整個戰斗群提供非常精確的單一集成空中圖像，允許艦艇與它本身傳感器作用距離以外的目標作戰。這種革新性的能力不需要添加雷達或武器，而是以現有系統共享信息（而獲得）。

2 CEC的需求、能力與內涵

2.1 CEC的需求

CEC項目是由美國海軍在20世紀80年代提出的，當時針對的目標主要是如何增強海軍水面兵力對抗敵人導彈和飛行器攻擊的有效性。海軍委托約翰一霍普金斯大學應用物理實驗室（APL）對這一目標進行了需求分析，主要概括為：

·武器平臺之間共享關于目標的信息；

·水面艦船借助預警機甚至衛星的優勢，擴大捕獲目標和攔截目標的范圍；

·共享信息是實時的；·共享信息是精確的；

·共享信息空中目標識別是一致的；

·共享信息分布處理且必須保持嚴格一致，生成單一集成空中圖像（SIAP）；

·共享的SIAP能夠直接地提供給本平臺上的武器系統和指控系統使用。

2.2 CEC的對抗優勢

通過CEC獲得系統整體對抗的優勢，主要包括：

·擴展戰場態勢感知，地面、海面和空間傳感器信息的共享擴大了探測范圍；

·CEC系統中通過對各類傳感器的信息融合可更早地發現目標；

·通過遠程探測／精確跟蹤，可更早做出發射決策；

·克服單平臺傳感器探測范圍的限制，擴大武器的有效使用范圍；

·具備從遠程傳感器提供的信息中進行打擊的能力；

·面向任務的傳感器重組。根據不同的作戰任務要求，可靈活方便地由其中部分信息感知功能系統臨時組成一個新的特定系統用以完成該特定的作戰任務；

·增強對作戰空間的一致性理解；

·縮短系統反應時間；

·提高攔截概率（通過選擇最優的作戰幾何位置，可從地理上分散的武器中，選擇最佳的攻擊單元）；

·共享交戰控制，支持接力制導和超視距交戰；

·CEC的數據共享允許局部無線電靜默，分散的戰斗單位由于具有相同的態勢圖，可以從不同區域攔截突防目標；

·增強復雜電磁威脅環境下的防空能力，敵方實施干擾時，多傳感器的組合可維持戰場態勢圖。

2.3 CEC的技術內涵

CEC的技術實現內涵包括：

·所有的作戰單位是一體的；

·戰斗平臺信息傳遞、控制指揮等等是交互式的；

·系統具備作戰單位管理的層次性；

·可實現對威脅最優化、最有效的攻擊方式；

·最佳攻擊應通過多方位、多平臺來實現；

·協同作戰的實現不應消弱作戰單元固有的能力和優勢。

2.4 CEC的特點

·具有很高的數據率；

·抗干擾（定向窄波束、跳頻）；

·通過傳感器的組合得到最佳性能以改進跟蹤質量；

·用統一的識別規則實現復合識別；

·統一的跟蹤算法，加上共同的檢測數據形成統一的復合跟蹤態勢圖。

3 CEC與網絡中心戰

3.1 網絡中心戰的體系構成

美軍提出的網絡中心戰的作戰結構由三級可互操作的作戰網絡組成：第一級是聯合復合跟蹤網（JCTN），使用協同作戰能力（CEC）等系統，網絡用戶數量在24個之內，信息傳輸時間為亞秒級，信息精度達到武器控制質量。第二級為聯合戰術數據網（JDN），使用Link11、Link16等系統，網絡用戶數量在500個之內，主要用于傳送和顯示目標位置、航向、航速、目標識別數據和指揮命令等戰術數據，信息傳輸時間為秒級，精度達到部隊控制要求；第三級為聯合規劃網（JPN），是一個多媒體信息網絡，運用全球指揮控制系統（GCCS）等系統，網絡用戶數量在1000個之內，可提供連續的音頻、視頻、文本、圖形、圖象信息，信息傳輸時間為幾分鐘，精度達到決策制定和部隊協同要求。

3.2 CEC與網絡中心戰

CEC處于網絡中心戰中網絡結構的第三級（JCTN）——武器控制級，與其它兩級相比，其突出特點是提供了網絡化的復合跟蹤和異地打擊機制。CEC代表了在“網絡中心戰”方面的一個重要進展，它將為艦隊提供三個關鍵能力。首先，CEC將能使多個艦載的、機載的和岸基的傳感器系統對目標進行協同探測與識別，生成和共享一個一致的、精確的、可靠的空中威脅圖像。第二，它將使作戰系統的威脅應對決策能夠實時地在戰斗群的所有兵力中綜合協調使用多平臺的武器系統，實現對威脅目標火力打擊的協同控制。第三，CEC能在網絡上傳送火控質量的目標諸元信息，一旦有可能，兵力群中的某一艘艦船或飛機能夠在其本身的雷達并沒有掌握這些目標諸元數據的情況下對來襲飛機和導彈進行攔截。

圖1 網絡中心戰的結構

4 CEC系統組成

4.1 CEC的基本構想與構成

各成員共享戰斗群所有傳感器的目標數據，并保持精度和實時性，使每個成員看到的信息像它自己產生的一樣，從而實現作戰區域擴展、武器運用最佳化。

它的最終結果是要使戰斗群內實現最佳的（目標）分配和（數據）交接。

CEC是一個分布式傳感器網絡，它由協同作戰處理器（CEP）、數據分發系統（DDS）兩大部分構成。

圖2 CEC的組成與功能連接圖

4.2 數據分發系統（DDS）

CEC首先需要有能夠在戰斗群各成員間快速傳送大量數據，以使所有成員都共享其它成員傳感數據的系統，這個系統稱為數據分發系統（Data Distribution System，DDS）。對DDS的要求一是傳輸的精度要使傳感器數據精度不降低，二是傳輸時延要非常小，三是要足夠牢固，以使在與AN／SPY－1雷達規定的相同的干擾環境中，在戰斗群作戰成員各種分布的條件下保持連通性和低的傳輸差錯率。DDS采用的是定向波束天線，成對通信方式和自適應的網絡時序安排。為了滿足對DDS的要求，必須有高的數據速度，低的數據傳輸時延，以及保證傳輸可靠的強糾檢錯編碼、跳頻等信號措施，網絡是自組織的。

4.3 協同作戰處理器（CEP）

每個作戰單位都配置有一個CEP，CEP要有強大的處理能力，以同步地處理由DDS網傳來的數據和由本平臺傳感器提供的數據，以亞秒級的時延產生復合跟蹤畫面。由于戰斗群各作戰單位都幾乎同步地具有相同的傳感器數據，CEP的算法也相同，所以各作戰單位都能產生相同的空中畫面，即單一集成空中圖像（SIAP），SIAP包括海軍戰斗群狀態、目標威脅狀態、戰場作戰態勢及交戰狀態。

5 系統工作原理

在組成CEC網絡的各個節點中，必須預先設定其中之一為網絡控制單元（NCU），它一般設在負責指揮的作戰平臺上，負責網絡的啟動和關閉、多平臺內傳感器和通信資源的有效監控和統一組織、網絡動態管理與時隙分配、傳感器的協同探測、傳感器交接、航跡質量監視、通信網絡性能的監視與控制。在組網和協同定位工作完成后，CEC協同作戰是利用多平臺傳感器數據和精確復合跟蹤的作戰系統，能直接服務于武器使其更容易尋找到自己要攻擊的目標。因此，MCE網絡是以武器控制級的精度和時延在編隊各節點間共享所有傳感器的測量數據，這些數據經過CEP的處理，產生滿足控制武器所需要的信息。

傳統的防空作戰主要依靠武器發射平臺的傳感器提供火控數據，通過這些火控數據對武器進行發射和制導。而在協同作戰中，火控功能可以不由武器發射平臺提供，照射平臺也可以從傳統作戰轉變為協同作戰。

協同作戰功能流程圖包括探測協同、武器發射協同、中段制導協同以及末端尋的協同全過程。必須指出的是：以上四個協同的控制是由協同作戰處理設備中的協同作戰控制器來實施的。該控制器也是被選擇的對象，因每一個協同作戰單元都有控制器，它授命于作戰指揮官的決策，作戰指揮官根據戰術態勢圖，及其威脅估計和武器分配等作戰方案，選擇相應的發射平臺，一旦發射平臺被選定，CE控制器也被選定，不被選定的CE控制器無權發布四個協同的控制命令，這是一條非常重要的準則。

探測功能塊包括探測和信息融合處理。用于監視或在協同作戰控制器的指揮下直接支持協同作戰。作為武器分配的一部分，防空戰指揮可以決定協同作戰和傳統作戰方式哪個更好。

武器發射功能用以確保正確選擇武器并做好發射準備，保證得到并輸入武器發射所需要的火控數據，而且要將武器的標志和發射時間通知到參加協同作戰的各方。發射平臺還可以在發射后將武器制導數據傳送給武器。制導功能的執行要確保目標航跡數據特性符合武器對發射前、飛行中和末段的制導要求，其中包括對目標航跡特性做何修改以及與傳感器平臺共同工作以獲得必要的數據。

6 CEC的戰術應用

6.1 復合跟蹤與識別

復合跟蹤功能在協同作戰中起關鍵作用，此功能的準確性和實時性，是協同作戰可用性的決定因素。通過對多平臺傳感器信息的綜合處理得到最佳性能，用更短的時間，在CEC網絡內形成打擊質量的、精確的、一致的“單一合成對空態勢圖（SIAP）”。同時CEC利用復合航跡、IFF和相應的復合識別原則綜合判斷目標的敵我屬性，改善了識別能力（降低了不確定性），這個態勢圖將用作指控系統和武器系統的作戰依據。

6.2 精確的目標提示

精確的目標提示是CEC的又一項重要功能。其作用是如果某艦的雷達還未捕獲目標，如果目標航跡達到了該單元的威脅標準，該雷達可根據CEC網絡已形成的目標復合航跡，對準目標方向，快速截獲目標，快速開始交戰。CEC提示功能可以啟動一個雷達或者幾個雷達對目標跟蹤，雷達的數量與類型取決于跟蹤目標的雷達精度。

6.3 協同作戰

編隊中的任何成員都可以根據統一的空中態勢圖，對目標發動導彈攻擊，而不管它是否直接跟蹤目標，這就擴展了作戰空間，可實施最佳作戰方案。

協同作戰的方法是，對于一個來襲目標而言，CEC網絡中會有一個或一些成員相對來說，其所在的位置和裝備對目標進行交戰最合適，因此可以協同合作起來對目標進行交戰。

7 CEC能力擴展

隨著美軍“網絡中心戰”思想的深入，CEC的作戰理念也在向其它作戰領域擴展，其它軍兵種也在積極參與CEC項目，并在新研制的裝備中預留與CEC的接口，或者對已經在役的關鍵性武器進行改造，與CEC裝備集成，以便在將來的作戰中，與海軍戰斗群建立CEC網絡，提高聯合作戰效能。最有代表性的是協同作戰系統正合入聯合地面攻擊巡航導彈防御空中網絡化傳感器系統（JLENS）中，用于同時探測和攻擊巡航導彈、無人機和快速行駛的小型艦船。此外，CEC系統在裝艦后，仍在進行持續的改進，主要集中在以下幾個方面：1）將TCN（戰術組件網）技術合并入CEC軟件新版本，以降低對傳輸帶寬的需求，克服網絡數據共享存在一定的盲目性，以及交換數據類型單一導致的數據分發策略的單一性，擴大網絡規模，使系統具備更優化的信息分發等能力。2）采用GPS實現更精確的測量。3）采用多波束天線將允許進行點對點的通信，數據率將增加到目前的2.5倍。4）研制小型化的CEC設備（P3I），采用單片式微波集成電路（MMIC）發射／接收模塊、專用集成電路（ASIC）以及商用高速處理器技術，減少設備的體積重量，提高系統處理能力。5）利用衛星信道擴展CEC作用距離，這對于跟蹤戰區彈道導彈（TBM）是極其重要的，它能將完整的TBM作戰圖像送至遠方作戰單元，能有效增加對目標的攔截次數。6）將精確的電子偵察設備（ESM）綜合到CEC中。7）采用大功率和功率發射控制技術提高系統抗干擾能力。8）以CEC為基礎，進一步開展聯合的復合跟蹤網絡（JCTN）的研究，將CEC應用于戰區彈道導彈防御（TBMD）。

8 結語

1996年CEC已實現初步作戰能力（IOC），雷聲公司研發的Baseline2.1已完成與兩棲作戰艦艇所配備的艦艇自防御系統（SSDS）整合。洛克希德馬丁公司負責的Baseline2.2版本，完成與宙斯盾作戰系統、海軍區域導彈防御系統（NAD）的整合。目前系統還在完善之中，通過E－2C鷹眼2000支持水面艦艇艦空導彈的發射和超視距作戰，以實現全部作戰能力（FOC）。

CEC的產生來源于提高海岸和艦隊對空防御的需要，通過網絡，各單元都可以得到來自于整個戰斗群的傳感器的信息集合，而不再是只能得到本地傳感器的有限信息。通過復合跟蹤與識別，戰斗單元可以追蹤和打擊原本無法探測到的目標，作戰能力得到很大提高。CEC所起的效用絕對大于戰斗單元的簡單集合，CEC的出現使得新一代大規模的精確協同作戰成為可能。CEC對于戰區情況的精確認知和高度的協調操作能力被認為是開創了現代戰爭的新紀元。

［1］張修社.海軍協同作戰能力（CEC）文集［C］／／西安：信息產業部電子第二十研究所，2001（11）：66－75.

［2］張修社.美國CEC系統技術［C］／／西安：中國電子科技集團第二十研究所，2003（12）：46－49.

［3］劉占榮.協同作戰能力的需求、應用及發展［J］.情報指揮控制系統與仿真技術，2003（10）：14－15.

［4］陳霞.海上防空戰系統和CEC［J］.現代導航，2010（3）：56－58.

［5］李軍.海軍協同交戰能力（CEC）分析［J］.艦船電子工程，2011（5）：31－34.

［6］宋詩平，趙建川.協同作戰能力網絡（CEC）及其最新進展［J］.艦船電子工程，2001（1）：6－13.

［7］陳升來.協同交戰能力（CEC）組網技術［J］.指揮信息系統與技術，2012（1）：35－36.

［8］陳康，羅雪山，羅愛民.CEC條件下的艦艇編隊防空問題［J］.火力與指揮控制，2006（4）：34－37.

［9］阮崇籍，丁建江，萬山虎.CEC與重點區域預警探測系統的構建［J］.現代防御技術，2010（1）：14－16.

［10］戴輝.武器協同數據鏈發展需求［J］.指揮信息系統與技術，2011（5）：15－18.

［11］顧云濤.海軍網絡戰與CEC系統發展研究［J］.艦船科學技術，2003（5）：34－36.

Demand，Technical Connotation and Application of Cooperative Engagement Capability

GU Yuntao
（Xi'an Bureau of Military Equipment Department，Xi'an 710068）

This article firstly describes the demand and technical connotation of Cooperative Engagement Capability（CEC）.The effect and function of CEC in The Network Centric Warfare（NWC）are analyzed.It means that the Single Integrated Air Picture（SIAP）is formed by real－time sensor network and Composite Tracking and Identfication，the Coordinated cooperative engagement by multi－platform is achieved.Secondly the CEC system composition，function，tactics application，and future development are given.

CEC，NCW，DDS，CEP，composite tracking and identfication，SIAP，coordinated cooperative engagement

E837DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.005

2015年5月3日，

2015年6月29日

顧云濤，男，碩士，高級工程師，研究方向：雷達、導航、協同作戰等。