淺議武器協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)

翟曉燕　王虎躍　張又木　宋泉良　胡媛媛

摘 要：武器協(xié)同作戰(zhàn)是現(xiàn)代軍事決策的重要組成部分。武器協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為中心，在高效協(xié)同控制策略的支撐下，將網(wǎng)絡(luò)中各協(xié)同作戰(zhàn)單元的資源進(jìn)行聚合，發(fā)揮整體的“涌現(xiàn)性”作戰(zhàn)效能，從而獲得體系對抗優(yōu)勢。為了適應(yīng)信息化聯(lián)合作戰(zhàn)發(fā)展趨勢，研究武器協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)顯得尤為必要。

關(guān)鍵詞：武器;協(xié)同作戰(zhàn);系統(tǒng)研究

1 前言

隨著武器裝備信息化的發(fā)展，為了有效解決單個(gè)作戰(zhàn)平臺出現(xiàn)故障或者戰(zhàn)損時(shí)無法繼續(xù)完成作戰(zhàn)任務(wù)、由于探測角度的限制只能感知局部信息、執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的成功率低等問題，現(xiàn)代戰(zhàn)爭已轉(zhuǎn)變成空、天、地、海一體化的信息化聯(lián)合作戰(zhàn)，要求安全、及時(shí)和高效的傳輸、處理戰(zhàn)場信息，以使空、天、地、海等多方作戰(zhàn)力量能無縫地融合、協(xié)調(diào)、同步、整體化，從而形成具有快速反應(yīng)、精確打擊和協(xié)同作戰(zhàn)的掌握戰(zhàn)場主動權(quán)的綜合作戰(zhàn)能力的一方。

2 武器協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

武器協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括目標(biāo)復(fù)合跟蹤、目標(biāo)協(xié)同定位、武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈、跨平臺武器投放、跨平臺武器制導(dǎo)、遠(yuǎn)程精確打擊等關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 目標(biāo)復(fù)合跟蹤

單一的傳感器（如雷達(dá)）對高機(jī)動空中目標(biāo)的探測是不穩(wěn)定的，尤其在復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境及惡劣的電磁環(huán)境下，很難實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的跟蹤。需要通過多部雷達(dá)探測數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的復(fù)合跟蹤。

2.2 目標(biāo)協(xié)同定位

敵方的地、海面防空系統(tǒng)對空中作戰(zhàn)平臺構(gòu)成了致命的威脅，而單一的探測感知平臺難以完成對其實(shí)時(shí)、連續(xù)、穩(wěn)定、精確的探測、跟蹤和瞄準(zhǔn)。需要通過多個(gè)傳感器平臺探測感知信息的實(shí)時(shí)共享和處理，實(shí)現(xiàn)對防空雷達(dá)和機(jī)動平臺準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)跟蹤、瞄準(zhǔn)。

2.3 數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

作戰(zhàn)平臺之間各種目標(biāo)信息、指揮控制指令、武器引導(dǎo)指令等作戰(zhàn)信息的實(shí)時(shí)傳輸和交換，都需要使用同一種包含有交換協(xié)議和消息標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)能根據(jù)需要以不同的數(shù)據(jù)速率及不同的信道傳輸作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)信息。典型的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)采用大容量、保密、抗干擾波形等技術(shù)，主要完成多個(gè)武器平臺信息共享、提供武器系統(tǒng)跨平臺交聯(lián)等功能。

2.4 跨平臺武器投放

單一作戰(zhàn)平臺的武器載荷種類和數(shù)量有限，戰(zhàn)區(qū)內(nèi)各作戰(zhàn)平臺所處地理位置不同，難以實(shí)現(xiàn)綜合利用戰(zhàn)區(qū)內(nèi)各平臺武器資源，根據(jù)威脅目標(biāo)屬性優(yōu)化選擇武器資源，實(shí)施打擊;難以實(shí)現(xiàn)一個(gè)平臺向超出其傳感器探測范圍以外的威脅發(fā)射武器。需要在各平臺間武器控制系統(tǒng)以及各平臺決策系統(tǒng)間共享武器資源和決策信息。

2.5 跨平臺武器引導(dǎo)

為實(shí)現(xiàn)精確打擊，精確制導(dǎo)武器在空中飛行或巡航階段，需根據(jù)不斷變化的目標(biāo)位置以及飛行誤差對制導(dǎo)武器的運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行修正，而發(fā)射平臺所處位置可能無法順利完成這一控制過程，此時(shí)，處于最佳引導(dǎo)位置的平臺需對制導(dǎo)武器進(jìn)行引導(dǎo)和控制，以獲取最佳的打擊效果。需通過高速、抗干擾數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和分布式協(xié)同交戰(zhàn)處理能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)跟蹤和跨平臺武器引導(dǎo)。

2.6 遠(yuǎn)程精確打擊

當(dāng)攻擊目標(biāo)處于超視距范圍時(shí)，平臺上所裝載的武器系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程攻擊能力和最佳的打擊效果，但平臺上的編制雷達(dá)通常不能準(zhǔn)確探測敵方威脅目標(biāo)，因此，無法實(shí)施對威脅目標(biāo)的遠(yuǎn)程精確打擊。需利用高速數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)和分布式協(xié)同交戰(zhàn)處理功能，實(shí)現(xiàn)對威脅目標(biāo)的聯(lián)合跟蹤和分布式武器控制。

3 武器協(xié)同作戰(zhàn)應(yīng)用方式

3.1 同步攻擊

在執(zhí)行壓制敵方火力的任務(wù)時(shí)，為了做到出其不意，攻擊時(shí)間的選擇是很嚴(yán)格的，其目的是使作戰(zhàn)武器的生存概率和武器打擊有效最大化。攻擊時(shí)間的選擇需要某個(gè)作戰(zhàn)武器達(dá)到指定的目標(biāo)。例如，可能需要誘餌在指定的時(shí)間分散敵人的感知系統(tǒng)，然后多個(gè)作戰(zhàn)武器同時(shí)達(dá)到目標(biāo)地點(diǎn)。這種同步會由于目標(biāo)和威脅位置的不確定而變得困難。為了同時(shí)達(dá)到目標(biāo)地點(diǎn)，對于一個(gè)突然出現(xiàn)的威脅，多個(gè)武器之間就需要協(xié)同重規(guī)劃。

3.2 協(xié)同搜尋與打擊

此任務(wù)要求武器網(wǎng)絡(luò)成員尋找并摧毀一個(gè)敵方的移動目標(biāo)。首先由武器網(wǎng)絡(luò)成員以協(xié)同的方式在戰(zhàn)區(qū)中大范圍搜尋目標(biāo);一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，部分作戰(zhàn)武器立即定位目標(biāo);最后由多個(gè)作戰(zhàn)武器以協(xié)同攻擊的方式向目標(biāo)攻擊。完成此項(xiàng)任務(wù)需要作戰(zhàn)武器高度協(xié)同。

3.3 協(xié)同電子干擾

一個(gè)作戰(zhàn)武器成員只能干擾對方雷達(dá)覆蓋區(qū)的一部分。多個(gè)作戰(zhàn)武器成員通過協(xié)同各自的作戰(zhàn)路徑和干擾信號可以干擾對方雷達(dá)的整個(gè)覆蓋區(qū)。實(shí)現(xiàn)協(xié)同電子干擾需要研究的問題包括有效的多個(gè)作戰(zhàn)武器的干擾策略、某個(gè)作戰(zhàn)武器被擊毀或者新威脅出現(xiàn)等變化條件下的協(xié)同干擾策略。

3.4 協(xié)同感知與偵察

單一的傳感器平臺使用被動雷達(dá)只能提供目標(biāo)的方位信息，三個(gè)或更多的感知探測平臺組成協(xié)同感知網(wǎng)絡(luò)，可以通過協(xié)同測量，用三角測量的方法定位目標(biāo)。這種方法不僅可以用于被動傳感器提供確定目標(biāo)位置，還可用把作戰(zhàn)武器直接引導(dǎo)目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)協(xié)同感知與偵察，需要解決作戰(zhàn)武器的位置不確定性、單個(gè)武器作戰(zhàn)模式設(shè)置以及這種任務(wù)模式下的作戰(zhàn)武器間的協(xié)同攻擊。

4 戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)案例

該戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)由多架戰(zhàn)斗機(jī)組成協(xié)同作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中成員作用距離超過100km范圍時(shí)，選擇協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中合適的戰(zhàn)斗機(jī)作中繼以達(dá)到協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的所有戰(zhàn)斗機(jī)視距連通性。協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)采用無固定中心、無節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行方式，具有較好的抗毀性。本系統(tǒng)惟一的控制中心是基準(zhǔn)戰(zhàn)斗機(jī)，當(dāng)基準(zhǔn)戰(zhàn)斗機(jī)被毀或不適合再作基準(zhǔn)時(shí)，要更換基準(zhǔn)，可建立完備的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移機(jī)制。該作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)示意圖如圖1所示。

圖1 戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)示意圖

戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)為每個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)提供精確、統(tǒng)一的態(tài)勢信息，根據(jù)統(tǒng)一態(tài)勢信息和威脅評估信息，形成戰(zhàn)斗協(xié)同與武器控制策略，最后由協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中心戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)出作戰(zhàn)命令進(jìn)行攻擊敵方目標(biāo)。一旦協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中心戰(zhàn)斗機(jī)被擊毀，馬上選擇協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中另外戰(zhàn)斗機(jī)作為中心戰(zhàn)斗機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]王向東，魏蓉，王文杰.基于擴(kuò)展合同網(wǎng)的多Agent協(xié)作研究[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2008，25（4）：108-112.

[2]吳菊華，吳麗花，甘仞初.基于規(guī)范的多agent協(xié)同機(jī)制研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2009，26（5）：1778-1781.

[3]高飛燕.基于擴(kuò)展合同網(wǎng)的多Agent任務(wù)分配機(jī)制的研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2009.