美國海軍海域態勢感知力量淺析

賀文紅，王 達，戚艷嘉

(1.海軍裝備部，北京 100036；2.中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100101)

0 引 言

美國海域態勢感知力量主要由兩部分構成：一是海上力量，包括各型水面、水下、空中平臺和裝備，以及民用和商用船舶；二是天基力量，包括各類偵察衛星，如海洋監視衛星、成像偵察衛星和導彈預警衛星等。

1）海上力量

美海軍海上力量海域態勢感知由低到高分3 個層級：戰術/單元級、戰役/區域級、戰略/國家級，最終目的是形成國家海上通用作戰圖（NM-COP）。

戰術級節點包括水面、水下和空中力量，作用是對水面、水下以及空中進行監視偵察，收集水面、水下和空中態勢信息，形成戰術級通用作戰圖。

戰役級節點主要是指海上作戰中心（MOC），其作用是收集、共享、融合、分析和分發情報，并將來自各戰術/單元級節點的通用作戰圖進行拼接融合，形成戰役級的通用作戰圖。

戰略級節點是指海軍情報局（ONI）、海岸警衛隊信息協調中心（ICC），以及陸戰隊情報處（MCIA）共同組織構成的國家海上情報中心（NMIC），其作用是對戰役級節點通用作戰圖進行融合、分析、分發等。

2）天基力量

美海軍天基海域態勢感知節點主要包括海洋監視衛星，成像監視衛星，導彈預警衛星等，這些衛星的作用是從太空對海域態勢進行監視偵察，收集情報，直傳或經過通信衛星，返回地面站或海上作戰平臺，地面站對情報進行分析處理，由國家偵察局（NRO）匯總。在國家情報總監辦公室（ODNI）的協調下，天基力量獲取的情報可共享到海軍情報局，從而協助完善海上通用作戰圖[1-3]。

3）海域態勢感知工作機制

海上力量對海域進行監測，形成局部通用作戰圖提交至各海上作戰中心，這些海上作戰中心是全球聯網的，可實現情報共享。海上作戰中心將信息融合匯總后，形成區域通用作戰圖，并提交海軍情報局。

天基力量收集的情報將交付給各自衛星系統的地面站。由地面站分析梳理后經由國家偵察局分發給海軍情報局。

海軍情報局對所獲的情報進行融合分析，最終形成國家海上通用作戰圖，分發給全球聯網的海上作戰中心，進而通過全球信息柵格分發給各司令部及相關職能部門，其流程如圖1 所示。

1 美海軍海域態勢感知海上力量

1.1 海軍戰術/單元級節點

1）水面力量

美海軍幾乎所有主戰水面艦艇都有強大的情報監視偵察（ISR）能力，主要ISR 設備包括雷達、光電、電子支援偵察和聲吶。

面對不斷增長的作戰需求，美海軍在艦載情報監視偵察上特別注重彈道導彈中段防御，以及瀕海地區的防空與反潛監視偵察裝備的研制。彈道導彈中段防御方面啟動了大功率有源相控陣雷達的研制，目前在“提康德羅加”級巡洋艦上部署了AN/SPY-1A/B 雷達，在“阿利·伯克”級驅逐艦上部署了AN/SPY-1D雷達；瀕海地區的防空方面，研制了新一代有源相控陣雷達，已經在DDG-1000 驅逐艦上部署了AN/SPY-3雷達，在“福特”號航母上部署了AN/SPY-3 和AN/SPY-4 雙波段雷達，正在研制對空搜索雷達（ESAR）和防空反導雷達（AMDR）。瀕海地區的反潛方面則一直在致力于UQQ-2 SURTASS 雙線拖曳陣監視聲吶的研制，將部署在美海軍所有級別的SURTASS 海洋監視船上。

另外，美國海基X 波段雷達（SBX）是美國彈道導彈防御系統（BMDS）地基中段防御（GMD）的重要組成部分，可全球機動，負責探測、跟蹤、識別彈道導彈，并將來襲導彈相關數據發往指揮中心以及位于阿拉斯加和加利福尼亞的防空部隊，防空部隊根據相關數據發射攔截導彈。同時，作為美國海基高層導彈防御系統的組成部分，為海基“宙斯盾”系統提供目標早期預警以及攔截效果分析。

圖 2 海基X 波段雷達Fig.2 Sea-based X-band radar

2）水下力量

美海軍當前的水下監視偵察節點，主要由裝備在潛艇、水下無人航行器（UUV）的探測系統以及海底水聽器陣組成。

艇載探測系統是指潛艇裝備的各型傳感器和數據處理系統所組成的潛艇外部狀態感知系統，主要組成包括外部的水聲、雷達、光電等傳感器和內部的數據計算、處理系統，主要功能是對水下目標進行搜索、識別、跟蹤、定位、攻擊，對海面、空中目標進行搜索、敵我識別、預警和攻擊等。無論在水面還是在水下，這些傳感器都能為潛艇提供實時的戰術環境信息和目標動向。其中水聲探測在艇載探測系統中占主導地位，是艇載探測系統的核心。目前美海軍主要部署AN/BQQ-10 艇載綜合聲吶系統實現監視偵察能力。

水下無人航行器方面，美海軍先后提出了近期水雷偵察系統（NMRS）和遠期水雷偵察系統（LMRS）等研制計劃。2018 年，NMRS 作為攻擊型核潛艇的制式裝備正式服役。此外，美海軍在2011 年開始利用“刀魚”無人潛航器構建制式反水雷能力，可在復雜環境下對沉底雷和錨雷進行可靠性探測并分類，該項目于2017 年完成綜合評估工作，未來將成為美海軍水面艦艇重要反水雷裝備。

對于水下監視偵察節點的未來發展，美海軍特別強調在瀕海地區的反潛與監視能力，并提出了水下網絡中心戰設想。體現在升級艇載聲吶裝備、潛望鏡和電子偵察裝備，研制新型UUV，以及部署多型海底水聽器陣并將這些裝備綜合集成為一體化的水下網絡。2013 年10 月，近海戰斗艦項目執行辦公室成功完成近海持續水下監視系統（PLUS）的海上測試，該系統由移動節點組件（多個UUV）、固定節點組件（海底聲、磁探測陣）和母船/岸基處理器組成，旨在應對近海環境中的安靜型常規潛艇，覆蓋范圍可達到185×185 km。

3）空中力量

美海軍現役機載平臺監視偵察節點包括EP-3E 電子偵察機、E-2D“鷹眼”預警機、P-8A 反潛巡邏機、S-3“北歐海盜”反潛機、MH-60S“騎士鷹”直升機，以及MQ-4C 無人機、MQ-8B“火力偵察兵”垂直起降戰術無人機（VTUAV）等海軍專用空中監視偵察平臺，也包括F/A-18 攻擊機、F-35 戰斗機等“兼職”監視偵察平臺。此外，戰時還可根據需要借用其他軍種的監視偵察空中平臺。

此外，美海軍還在進一步改進其監視偵察情報處理節點，研制了基于聯合作戰思想的海軍分布式通用地面系統DCGS-N，并逐步建立以DCGS-N 為核心的情報處理系統，形成一體化監視偵察能力。機載平臺監視偵察節點所獲取的信息通常是直接送往各艦指揮控制系統，DCGS-N 系統的終端、處理設備以及服務器被集成到艦艇指控設備。美海軍目前主要應用DCGSN 中的海軍聯合部隊圖像處理子系統（JSIPS-N）和戰斗群被動視距擴展子系統（BGPHES）處理機載監視偵察情報信息。JSIPS-N 用于接收和處理機載監視偵察節點獲取的圖像情報，BGPHES 用于接收和處理機載監視偵察節點獲取的電子信號情報。值得注意的是，由于JSIPS-N 是按聯合作戰思想開發的，該系統還能接收其他軍種空中監視偵察節點傳送的圖像情報。

1.2 海軍戰役/區域級節點

1）海上作戰中心

海上作戰中心[5]建立在海軍各司令部總部和艦隊總部，全球聯網，其主要職責是為海軍部隊指揮官（NCC）或聯合部隊海軍指揮官（JFMCC）提供一支功能完備的參謀力量及指揮控制系統，并組織開展聯合海上作戰籌劃、監督與執行。

2）海上作戰中心情報中心

海上作戰中心設有情報中心，由海上情報行動中心和情報支援分隊2 支情報力量組成。

海上情報行動中心主要負責開展全天候的情報行動，其職能是獲取、維持、共享與情報相關的態勢感知，其手段是規劃、實施、收集、分析、分發可靠和及時的情報，為通用作戰圖提供敵方形勢報告和預先分析。

情報支援分隊是發布聯合條令的組織，其主要職責：一是為艦隊提供指示和預警，并具有接收、處理、初步分析、時敏性情報快速分發等功能；二是充當指揮官通用作戰圖的數據管理者；三是負責監督情報收集工作，為指揮官的情報、監視與偵察平臺分配任務；四是準備和提交簡報，為作戰行動提供支持；五是全天候執行情報分發計劃，形式定期情報報告、敵方目標偵察報告等。

3）海上作戰中心外部關系

海上作戰中心與多個作戰司令部存在密切聯絡，形成的通用作戰圖對作戰司令部的行動起著重要支撐作用。同時，海上作戰中心還與移民與海關執法機構（ICE）、邊境海關（CBP）、運輸交通安全管理局（TSA）等美國政府機構以及海岸警衛隊的聯合海港作戰中心（JHOC）、海上情報融合中心（MIFC）等多個海域態勢感知機構保持著密切聯絡，共同促進海域態勢感知信息共享[6]，如圖3 所示。

圖 3 海域態勢感知戰役級節點Fig.3 Operational maritime domain awareness

1.3 海軍戰略/國家級節點

在戰略/國家級層面，由美海軍情報局、海岸警衛隊信息協調中心和陸戰隊情報處構成國家海上情報中心，作為海域態勢感知的戰略級節點。

國家海上情報中心位于馬里蘭州休特蘭，是海軍情報局的總部和神經中樞。該中心負責收集分析來自各戰役級節點的海域態勢感知情報信息，并將多個戰役級通用作戰圖整合成一張更大的戰略級通用作戰圖，如圖4 所示。該機構內部的尼米茲作戰情報中心全面負責所有的全球海上情報整合，向所有的艦隊/部隊提供及時、相關和預測性情報。

圖 4 海域態勢感知戰略級節點Fig.4 Strategic maritime domain awareness

在匯總戰役級節點信息后，海軍情報局進行融合分析，形成國家海上通用作戰圖。國家海上通用作戰圖通過全球信息柵格的形式分發給各司令部與各艦隊的海上作戰中心，海上作戰中心進而將國家海上通用作戰圖利用全球信息柵格分發給各司令部及相關職能部門[6]。

2 美海軍海域態勢感知天基力量

美海軍天基態勢感知由衛星及其地面設施組成。衛星包括軍用和民用兩類，其軍用衛星主要涉及合成孔徑衛星（SAR）、射頻監測衛星、光電衛星等，民用衛星主要是指搭載自動識別系統（AIS）的衛星，如圖5 所示。

2.1 軍用衛星

1）光電衛星

光電成像偵察衛星配可見光、紅外等遙感設備，可晝夜對地面目標進行探測或攝影以獲取圖像。通過對圖像進行分析，可獲得軍事目標的屬性和地理位置等信息。

圖 5 海域態勢感知天基力量總體示意Fig.5 Space-based power for maritime domain awareness

① “鎖眼”衛星

目前，美國使用的光電成像偵察衛星為“鎖眼-12”（KH-12）。該衛星屬于普查兼詳查型衛星，高分辨率CCD 相機可拍攝分辨率達0.1 m 的詳查圖像，可捕獲武器裝備的細節，而紅外與多譜段掃描儀能在夜間進行監視。

KH-12 衛星的情報傳輸和處理鏈路涉及多個通信系統，各通信系統協同工作。在通信條件允許的情況下，所獲取目標數據可直接被傳送到華盛頓附近的貝爾沃堡地面站，而后經國防部中央圖像辦公室等部門的專家分析研判后形成情報，再通過加密線路分發給指揮官。當KH-12 衛星遠離本土或經過缺少地面接收站的位置時，可經由“衛星數據系統”（SDS）、“軍事星”（MILSTAR）或“跟蹤和數據中轉衛星系統”（TDRSS）中繼傳輸，此時KH-12 衛星獲取的數據送輸到白沙地面站，白沙地面站通過通信衛星或固定線路將圖像傳送到貝爾沃堡，最終形成情報[7]。

② “國防支援計劃”衛星系統

“國防支援計劃”衛星（DSP）系統是北美預警系統的關鍵部分，該系統主要探測導彈尾焰的紅外輻射，實時檢測和報告戰略/戰術導彈發射。此外，還可探測空間發射和核爆炸，為美國指揮機構和作戰司令部提供導彈發射早期預警信息。

圖 6 KH-12 衛星情報分發流程Fig.6 Intelligence distribution process of KH-12 satellite

DSP 衛星為普查型衛星，平時執行全天候、全天時監視任務，探測到威脅目標發射尾焰中的紅外輻射后，將有關信息直接或通過通信衛星傳送到海外地面站或美國本土地面站。信息經初步處理后通過國防衛星通信系統（DSCS）和太平洋海底電纜傳輸到夏延山軍事基地。夏延山指揮中心具有信息搜集處理能力，從夏延山發布的信息，是美國總統和國防部長做出決斷的最后依據，是情報執行階段的最高級機構。

③天基紅外衛星系統

“天基紅外”衛星系統（SBIRS）是未來幾十年美國防部導彈防御預警系統的重要天基監視組成部分，將替代DSP 衛星系統。SBIRS 為詳查型衛星，為美國提供強大的導彈預警、防御，戰斗空間特征及技術情報能力。系統能夠探測戰略/短程彈道導彈發射并可確定飛行軌跡，提供導彈命中位置信息，發送給攔截系統。

當導彈發射時，“天基紅外”系統檢測和跟蹤來自導彈尾焰的紅外輻射，星載系統處理并且傳送數據到地面站，最終被轉發到任務控制站。任務控制站接收數據，并進一步處理，同時生成導彈發射報告，經空軍太空司令部審查后，發布到全球戰略，戰術情報機構。

④空間跟蹤和監視系統

“空間跟蹤和監視系統”（STSS）是SBIRS 低軌道部分的演化項目，由24～30 顆衛星組成，部署于低地球軌道，高度在1 500 km。

STSS 為詳查型衛星，其利用長/短波紅外傳感器追蹤導彈全飛行階段，能夠彌補高軌預警衛星和地面預警雷達對自由段彈道導彈的檢測空隙。整個低軌道衛星星座利用衛星內部的交叉鏈路連接在一起，每對衛星通過60GHz 的衛星間鏈路進行相互通信。當第1 顆衛星所跟蹤的導彈離開它的視線后，其可將目標的位置信息傳送給第2 顆衛星，第2 顆衛星繼續跟蹤目標，將有關引導信息傳送到反導部隊，直至目標被摧毀或無法再探測到為止。

圖 7 “天基紅外系統”衛星（SBIRS）系統Fig.7 SBIRS system

圖 8 “空間跟蹤和監視系統”（STSS）Fig.8 STSS system

探測時，寬視場短波紅外捕獲掃描折射望遠鏡和短波紅外焦面陣列配合掃描南北半球，探測導彈發射時噴出的尾焰，發現目標后，將所獲信息傳送到窄視場多波段跟蹤傳感器。窄視場多波段跟蹤傳感器利用望遠鏡將導彈的發射畫面拉近并放大，跟蹤沿彈道中段和末段飛行的彈頭，從而為美國導彈防御系統提供高精度的目標數據，實現對導彈發射的全過程跟蹤。

2）合成孔徑雷達衛星

合成孔徑雷達（SAR）偵察衛星具備穿透地表層、森林和冰層的能力，能克服云霧雨雪與黑夜等天氣條件的限制，配合光學成像偵察衛星，實現全天候、全天時的偵察。

目前，美國雷達成像偵察衛星以“長曲棍球”衛星（Lacrosse）為代表，該型衛星為普查型衛星，是美國21 世紀初雷達成像偵察的主要手段。該衛星能夠跟蹤艦船活動，監視機動式彈道導彈動向，還可發現藏于隱蔽處的設施以及偽裝的武器裝備。

“長曲棍球”衛星在捕獲圖像信息后，通過大型拋物面跟蹤天線，經中繼衛星傳送到美國白沙地面站，再經國內通信衛星傳輸到貝爾沃堡地面站[8]。

3）射頻監測衛星

海洋監視衛星主要用于監視和探測艦船、潛艇海上活動，能夠實時或近實時地偵收、竊聽艦載雷達信號和無線電信號的偵察衛星。

美海洋監視衛星以“白云”衛星為代表，該型衛星為詳查型衛星，能夠偵測海洋上大范圍的艦船雷達與無線電信號，確定艦隊的規模和動向。該星座由1 顆主衛星和3 顆子衛星組成。主衛星搭載了紅外掃描儀和毫米波輻射儀，子衛星上搭載的射頻天線在空間中呈直角三角形排列，用于截獲對方雷達波。，根據雷達波到達各衛星的時間差和雷達波的特征參數，利用三角測量技術，可獲取艦艇的位置、方向或速度等信息。為了接收衛星截獲的雷達信號數據，美海軍建設了世界范圍的地面接收站，主要分布于美國馬里蘭州的布洛索姆角、緬因州的溫特港，英國蘇格蘭的埃德塞爾，以及關島、迪戈加西亞島、阿達克島等地。此外，自1990 年初開始，為提高信息的實時性，在機動的艦艇上也安裝了接收處理站[9]。

2.2 民用衛星

船舶自動識別系統（AIS）由岸基（基站）設施和艦載設備共同組成，是一種新型的數字助航系統。AIS 主要作用是將船舶標識信息、位置信息、運動參數等重要數據，通過VHF 數據鏈路，廣播給周邊船舶，以實現對本海區船舶的識別與監視。根據國際海事組織要求，300 總噸以上的國際航行船舶和500 總噸及以上的非國際航行船舶以及所有客船被要求配備船舶自動識別系統。

當船舶在近海時，船載船舶自動識別系統可通過VHF 數據鏈路將數據傳送給岸基基站。當船舶在遠海時，需要通過船舶自動識別系統衛星協助傳輸。船舶自動識別系統衛星搭載船舶自動識別系統接收機，可接收覆蓋區域內的船舶自動識別系統信息并轉發給地面站，再經地面站進行加工、處理和應用。當覆蓋區域內存在地面站時，可將船舶自動識別系統信息實時轉發給地面站，否則信息將先存儲在衛星中，等到覆蓋區域內出現地面站時再轉發。目前全球有8 顆支持衛星和16 個網關地面站（GES），隨著衛星組網、數據中繼等方式的發展，將極大提高船舶自動識別系統信息的轉發實時性[10]。

2.3 衛星地面站情報處理流程

“鎖眼”衛星、“長曲棍球”衛星、“白云”衛星等偵察衛星的情報傳輸到相關地面站后，由美國國家偵察局對地面站的情報進行收集和匯總。

國家偵察局負責運作全球范圍內的地面站，用于收集并發布來自偵察衛星的情報。經過國家情報總監辦公室的統籌，實現跨部門的情報共享。當前美國有16 個情報機構，為了整合美國16 個情報機構，美國通過國家情報總監辦公室來統一領導。經過國家情報總監辦公室的協調，國家偵察局掌握的偵察衛星數據可共享給海軍情報局，使得國家海上通用作戰圖更加詳細、全面。

圖 9 AIS 系統的基本原理Fig.9 Principal of AIS system

圖 10 衛星數據流向示意Fig.10 Flow of satellite data

3 結 語

美海軍十分重視海域態勢感知能力建設，目前已建成一套成熟的、體系化的海域態勢感知機制，包括水面、水下、空中，太空等多維感知力量。通過多層級情報傳輸，保證了情報數據快速、高效地傳輸到高層，便于及時決策。