美軍航母編隊指揮信息系統研究

2020-12-25 02:09:26楊建濤

雷達與對抗 2020年2期

楊建濤

(中國電子科技集團公司第二十八研究所,南京 210007)

0 引言

航母編隊是一支以艦載機為主體的遠海機動作戰力量，承擔塑造態勢、控制戰場、全球打擊及非戰爭軍事行動等任務，具備強大的對海、對陸、防空、反潛、反導等作戰能力，是制衡強敵、實現國家戰略利益的主要手段。航母編隊是美國海軍主力艦隊的重要作戰編成形式，其主要攻擊手段是搭載于航母的固定翼艦載機。美軍航母編隊是以航母為核心，配置和運用航空兵、巡洋艦、驅逐艦、護衛艦、潛艇等海上兵力，能夠開展對陸、水面、水下和空中聯合作戰能力的遠海機動作戰力量。航母編隊指揮信息系統在作戰中充分發揮巨大的作戰威力，其先進性和作戰性能是戰爭能否取勝的最為關鍵因素之一。航母編隊指揮信息系統通過將航母編隊配置的多種兵力聚合成為一個有機整體,使航母編隊能充分發揮整體作戰效能,遂行各類作戰使命任務。航母編隊是當今世界海上最強大作戰力量之一,作戰指揮復雜度高,研究其指揮信息系統功能性能特點,對深入研究理解航母編隊作戰組織運用有很大益處。

1 美軍航母編隊介紹

美軍航母編隊大致經歷了航母戰斗群(CVBG)、航母打擊群(CSG)以及航母打擊群與水面行動群(SAG)結合3個階段。上世紀90年代以前，以馬漢“海權論”為理論指導，美海軍組建CVBG，并將其作為海軍的標準兵力編組，通過突出反潛、反艦作戰能力來實現“大洋控制”。隨著冷戰的結束，美海軍在理論上轉向“科貝特傳統”，在作戰力量建設上推進“由海向陸”，對航母的定位從以往在大洋艦隊主導對抗的核心平臺轉變成為控制陸上局勢和進行對陸上縱深和近海進行打擊的作戰基地和打擊平臺。2003年，CVBG更名為航母打擊群CSG。相比CVBG，CSG的參與平臺數量較少，突出對陸力量投射能力，而艦艇的反艦能力不足。

2015年以來，為針對“反介入/區域拒止”威脅，美海軍戰略從“由海向陸”向“重回制海”回歸。2017年1月，美海軍在《水面部隊戰略》中將“分布式殺傷”作戰概念表述為“奪回海洋控制權”的核心理論。“分布式殺傷”作戰概念的核心內涵包括增強美海軍水面艦艇的攻擊力；在廣闊海域分散部署1～3艘艦艇開展水面行動；增強對方探測和打擊的難度，提高自身生存力與殺傷力，同時發揮美軍一直擁有的技術優勢，通過分散平臺、集中火力實施高效打擊和摧毀，以保證美軍海上作戰優勢。在“分布式殺傷”作戰概念下，集中式的CSG能夠被“化整為零”，構建靈活多變的海上小型編隊，形成CSG與SAG相結合的新型作戰力量編成，同時強化編隊中單艦作戰能力，增強進攻性火力，實現“凡船皆可戰”。

1.1 作戰編成

作戰編成根據作戰對象、作戰海區及作戰任務的不同而變化。通常美航母戰斗群有以下3類作戰編成：

(1) 單航母戰斗群

一般由9艘艦艇編成，主要應用場景為和平時期在低威脅地區顯示存在、實施封鎖或作戰巡邏，通常包括l艘航母、3艘防空型巡洋艦和驅逐艦、2艘反潛型驅護艦、2艘攻擊型核潛艇和1艘后勤支援艦。

(2) 雙航母戰斗群

這是美軍實戰時采用的典型編成，由17～2l艘艦艇編成，主要在中度威脅區域實施中低強度作戰時采用(如對利比亞外科手術式打擊)。它通常包括2艘航母、7～8艘配備防空導彈的巡洋艦和驅逐艦、4艘反潛防空型驅護艦、2～4艘攻擊型核潛艇，以及2～3艘后勤支援艦。

(3) 特混艦隊

一般由32～37艘艦艇編成，主要用于在高威脅區域實施高強度作戰時采用(如海灣戰爭)，通常包括3艘航母、9～10艘防空導彈巡洋艦和驅逐艦、12～14艘反潛-防空型驅護艦、5～6艘攻擊型核潛艇和3～4艘后勤支援艦。美海軍航母打擊群大多采用大縱身、多層次的攻防體系，具有內、中、外3個防區。外防區作戰任務由艦載巡邏機承擔，通常由F-14、F/A-18和E-2D相互配合，在距航母約300 km處組成一個面向威脅區的CAP(戰斗空中巡邏)扇面。護航艦艇裝載SM-2、SM-3區域防空導彈承擔中防區的作戰任務。海麻雀、拉姆、密集陣等點防御系統和近程電子戰武器承擔內防區自衛性的防空和反潛任務。

1.2 作戰隊形

美海軍航母打擊群戰斗隊形根據作戰海區、投入兵力和雙方力量對比等條件的不同而變化，在航渡和待機區中的戰斗隊形一般遵循以下原則：

(a) 隊形通常以航母和伴隨支援艦為核心，其他艦艇部署在航母周圍。各艦間距大于艦載機起降時的轉向距離，并需保證點防御武器的有效使用，約為4～5 n mile；

(b) 防空導彈巡洋艦、驅逐艦呈環形部署在航母周圍，形成嚴密的防空火力圈，但在空中威脅嚴重時會指派一艘“提康德羅加”級艦作為防空哨艦前出40 n mile；

1.3 指揮體系

美海軍指揮體制遵循軍政、政令分開的原則。美軍海上作戰指揮體系主要分為艦隊(戰役)、編隊(戰術)、單艦3級，如圖1所示。

美軍航母編隊實施海上作戰采用標準的合同作戰指揮體制。這種體制具有較好的適應性，適用于航母打擊群執行各種作戰任務。該體制采取了委托式指揮方式，即合同作戰司令只提出作戰原則、作戰任務，集中精力于海戰全局的關鍵環節，而將各項具體作戰活動委托給各作戰指揮官、協調官，如圖2所示。

美國海軍一般對配屬部隊實行分散式控制。在合同戰結構下，作戰指揮官(OTC)可以向方面戰指揮官、職能大隊指揮官和協調官分派部分或全部任務領域指揮職能。合同戰結構可同時針對多個目標和威脅開展進攻、防御作戰行動。在合同戰結構中，OTC可建立次級合同戰指揮官(CWC)，或自己擔任CWC，通常為一名海軍少將。OTC/CWC主要職責是制訂并頒布合同作戰計劃；任命下屬各作戰指揮官和協調官，并向其下達簡要作戰指令；指揮所屬部隊完成等級轉進；規定部隊或武器裝備處于何種待命狀態；全面協調各作戰指揮官、協調官的作戰活動等。

圖1 美海軍作戰指揮體系圖

圖2 美軍航母作戰指揮體系圖

2 美航母編隊指揮信息系統

美海軍對航母編隊的指揮控制主要通過將航母、驅逐艦、巡洋艦等各類作戰平臺上的指揮控制系統動態“連接、組合”形成體系來開展。艦艇指揮控制系統分為兩類，一類是指揮海上編隊進行防空、反艦、反潛和對陸攻擊等作戰任務的指揮系統；另一類是艦艇上指揮導彈反射、雷達跟蹤等活動的作戰指揮信息系統。美軍航母、巡洋艦、驅逐艦上的C4I系統主要是依托情報處理分析體系對海上部隊行動開展指揮決策，基本屬于前一類；宙斯盾、SSDS等戰斗系統與艦上武器、傳感器等裝備深度鉸鏈，基本屬于后一類。

2.1 發展歷程

上世紀50年代研制的“海軍戰術數據系統”(NTDS)是美艦載C4I系統和作戰系統(CS)的“雛形”。NTDS綜合了Link11、Link14、Link4A這3種數據鏈路[1]，兼具部分編隊指揮和作戰指揮能力。它一方面能夠提供當前的戰術態勢，為持續地開展近程防御和進攻作戰提供明智、重要的即時決策；另一方面通過數據鏈系統綜合了武器平臺、飛機的狀態信息，利用自動化手段“指導”武器系統作戰。

在NTDS之后，美軍“艦載指控系統”的發展按照“C4I系統”和“CS系統”兩條途徑開展。在C4I系統方面，上世紀70年代美軍發展出“戰術旗艦指控中心”(TFCC)的概念，改變了編隊指揮官只能依靠通信手段和數據鏈集成設備(NTDS)開展指揮的現狀，形成C4I系統的雛形。在CS系統方面，針對NTDS反艦和反潛戰能力不強的弱點，美軍于1981年在NTDS的基礎上提出了作戰指揮系統改進計劃，形成了開發數據處理速度更快、功能更強并能夠提供更詳細戰術圖像的先進作戰指揮信息系統(ACDS)，促進了作戰系統的發展。

C4I系統以信息支援保障為核心，側重于情報的非自動化分析與指揮決策，包括保障服務、籌劃服務、內容管理服務等。CS系統以任務控制執行為核心，與傳感器、武器等裝備高度鉸鏈，實時性要求較高，用于完成火控環路的控制，主要包括無人裝備控制服務、載荷控制服務及武器控制服務等。美軍認為，CS系統與C4I進行數據融合時可能受到破壞，C4I系統處理數據不能跟上實時傳感器的數據率。

2.2 海上C4I系統

2.2.1 海上全球指揮控制系統

GCCS-M是美國海軍裝備的重要指揮控制系統，是全球指揮控制系統(GCCS)的海軍版作戰指揮系統，同時也是美海軍部隊網(FORCEnet)C4ISR戰略的重要組成。它能夠為海上、陸上、戰術或機動部隊提供海戰作戰指揮能力，各級指揮官能夠獲得近實時的共用態勢圖(COP)，計劃、引導和控制部隊的戰術作戰。GCCS-M可為包括海軍作戰部長、艦隊總司令、各編隊艦隊司令、戰術司令部或合成作戰指揮官、艦種司令、海戰全權負責司令、特遣部隊司令、兩棲特遣部隊司令、登陸部隊司令、艦艇指揮官/戰術行動官、聯合特遣部隊指揮官以及其他業務指揮官等各類指揮官提供作戰指揮服務。[2]為了滿足聯合特遣部隊與海軍海上作戰需求，GCCS-M與岸基和海基平臺上的各類聯合作戰指控系統及軍種專用指控系統實施了集成或接口連接，并不斷加強GCCS-M基線能力與武器系統和作戰引導系統的集成，為戰斗群或特混艦隊指揮官能夠及時獲得所需信息提供支撐。GCCS-M支持各指揮階層的決策制定，具有多源信息管理、顯示、分發、多源數據融合、分析決策工具和部隊協同等功能。GCCS-M近實時運作，完成海軍的所有任務(如戰略威懾、海上控制、兵力投送等)，同時不斷更新部隊位置及其他態勢感知數據，為岸基和海基指揮員提供共用作戰圖。

GCCS-M有4級配置，包括岸基節點以及海上部隊、群隊、單元等3類節點。

(1) 岸基GCCS-M主要部署于海上作戰中心(MOC)，主要支持艦隊司令的作戰需求。它向海上編隊、潛艇提供近實時的目標定位數據，并支持海上巡邏機(MPA)的實時作業。

(2) 海上部隊級GCCS-M為編號艦隊司令、戰術指揮官/合成作戰司令(OTC/CWC)、兩棲特遣部隊司令(CATF)、登陸部隊司令(CLF)提供部隊一級的態勢感知、指揮控制手段，主要部署于航母、兩棲攻擊艦、兩棲指揮艦等大型水面作戰平臺。

(3) 海上群隊級GCCS-M為海上作戰群隊提供超視距(OTH)戰術態勢圖，同時能夠上報本地戰術態勢圖，主要部署于導彈巡洋艦、導彈驅逐艦等平臺。

(4) 海上單元級GCCS-M主要部署于護衛艦、船塢登陸艦等平臺，也主要用以獲取岸基、艦隊等提供的態勢保障，同時上報本平臺掌握的態勢產品。

2.2.2 海上戰術指揮控制(MTC2)

海上戰術指揮控制(MTC2)是GCCS-M的后續系統。MTC2是一個純軟件項目，將交付戰術級指控能力及目前任何聯合指揮控制工作所不支持的海上作戰級能力。MTC2未來將與“海軍戰術云(NTC)”項目保持一致，并利用CANES通用計算環境、敏捷核心服務(ACS)、傳統的一體化艦載網絡系統(ISNS)，以便部署到海軍所有岸基和海基指揮層級。MTC2旨在為海軍人員和裝備提供一套海上應用，作為“應用商店”概念的一部分，提升海軍指揮結構的態勢感知，改進任務需求規劃、執行、監控及評估能力。它將填補海軍戰術和作戰規劃、決策與執行的能力缺口。2009年開始，海軍研究局與C4I項目執行辦公室合作，共同發起一項改進型科技開發倡議——指控快速原型統一體(C2RPC)，為MTC2等項目提供新能力組件。目前已完成了信息系統能力開發文件(IS-CDD)和能力Drop1(C2RPC以Drop形式交付技術成果)需求文件。

MTC2作為GCCS-M的后續發展保留了GCCS-M4.1系統的能力。MTC2填補海軍戰術和作戰規劃、決策與執行的能力缺口，提高部隊任務分配及需求的態勢感知、規劃、執行、監控和評估能力。

2.3 海上作戰系統

2.3.1 旗艦數據顯示系統(FDDS)

旗艦數據顯示系統是美國海軍支持戰斗群指揮官開展大范圍作戰的編隊級指揮信息系統， 1983年首次裝備服役，1989年由美國優利系統公司研制建設的第1套增強型系統部署于“薩拉托加”號航母，到目前為止已有20多套系統在進行服役使用。旗艦數據顯示系統可幫助戰斗群指揮官開展作戰籌劃、指揮及監視大范圍海上作戰，在兩棲作戰時旗艦數據顯示系統還支持兩棲作戰。旗艦數據顯示系統還可支持編隊的對海作戰、對空作戰、反潛作戰以及對陸攻擊指揮等行動。

全球“海洋監視信息系統”(OSIS)通過衛星通信網對旗艦數據顯示系統進行支持，可以獲取OSIS系統的超視距戰術圖像。增強型的旗艦數據顯示系統(FDDS)軟件結構采用 “數據處理管理器”(DMP)和分布式處理，具有通信、信息處理和數據相關處理、輔助決策和人機對話等功能。[3]作為旗艦數據顯示系統的一個子集，聯合作戰戰術系統(JOTS) 采用與FDDS相同的硬件，可與增強型旗艦數據顯示系統融合。

2.3.2 先進作戰指揮系統(ACDS)

1981年美國開始研制先進作戰指揮系統(ACDS)。它是一個具有增強能力的戰術數據處理和目標指示系統，可與Mk14武器指揮系統(WDS)、MARK68和86射擊指揮系統、魚叉艦對艦導彈以及巡洋艦/驅逐艦上的Mk114和Mk116水下火控系統，以及航母上的Mk23目標捕獲系統(TAS)進行信息互通。先進作戰指揮系統與全分布式的艦艇自防御系統(SSDS)集成，成為美國海軍非“宙斯盾”艦的標準作戰系統。[4]ACDS的功能包括：

(1) 跟蹤能力

系統可以進行航跡相關、電子偵察信息與雷達信息相關、自動多源識別和分類、自動多鏈路坐標方格定位、本艦和遠程截獲的電子偵察信息全自動互聯與跟蹤。

(2) 互操作能力

通過對來源于艦載傳感器、武器、11號數據鏈、4A數據鏈、16號鏈及非本系統的信息源的數據進行綜合，為指揮官提供空中、陸地和海上戰術圖像。

(3) 顯示功能

系統可展示多種類信息，包括數字地圖顯示、綜合情報數據庫、戰術態勢處理和顯示，以及防空、反艦、反潛戰區的決策圖和多鏈路空中截獲及系統狀態。

(4) 實時反應

系統具有快速響應能力，包括基于交戰規則自動運行、敵性目標威脅評估、武器指令快速下發、區域防御作戰指令自動生成、空中攔截、報警和特殊航跡識別判定。

(5) 模擬訓練

系統具備基于海上、空中和陸上平臺，以及陸基戰術作戰中心進行模擬訓練。

2.3.3 艦艇自防御系統(SSDS)

艦艇自防御系統基本集成了先進作戰指揮系統的功能，成為海軍艦艇本艦作戰系統的核心，將艦艇平臺上的所有硬殺傷(導彈系統和快速反應火控系統)和軟殺傷(誘騙)武器系統、雷達等傳感器綜合在一起，實現了對反艦巡航導彈的分層防御能力。

“阿希蘭”號船塢登陸艦于1997年10月正式成為美國第1艘裝備艦艇自防御系統的艦艇。1998年底艦艇自防御系統建設計劃進行了調整，新系統稱作SSDS-Mk2型，要實現更高功能性能配置。基于Mk1的大部分硬件設備，SSDS-Mk2配備了高性能的傳感器，增加了先進作戰指揮系統的部分功能(指揮保障、空中交通管制、戰斗數據鏈管理、電子戰、全系統的目標跟蹤、分類和識別)，同時集成了協同作戰系統(CEC)，增強了SSDS-Mk1在編隊協同作戰方面的能力。[5]

SSDS采用嵌入式作戰原則，能夠對來襲導彈威脅作出綜合響應，提供從戰術輔助決策到使用軟、硬殺傷武器交戰等能力，具有目標跟蹤與威脅級別判斷能力和對反艦導彈的分層防御能力，可使航母和兩棲艦能夠對付愈加致命的反艦巡航導彈(ASCM)的威脅。

2.3.4 “宙斯盾”作戰系統

“宙斯盾”作戰系統是一個集傳感器、武器系統、計算機、軟件和顯示系統為一體的綜合海上作戰系統。裝備了“宙斯盾”作戰系統的艦艇可執行各類作戰任務，如防空、反潛、水上防御、對陸打擊或水上火力支援、彈道導彈防御及發射巡航導彈打擊目標等任務。“宙斯盾”艦艇在經過反導改裝后形成反導型版本，在新的軟件協調下可以開展反巡航導彈、反彈道導彈及反衛星作戰等作戰任務。

“宙斯盾”系統由多個分系統組成，指揮決策系統及顯示系統是其重要組成部分。指揮決策系統是全艦的指揮控制中心，利用Link11、Link14和Link16等數據鏈接收并處理來自艦上和外艦的傳感器信息，以及來自AN/SLQ-32電子戰系統的數據，并進行目標識別和分類、威脅評估，確定目標優先順序和火力分配，指揮武器控制系統遂行作戰指揮，同時還負責控制與協調整個“宙斯盾”作戰系統的正常運行。系統具備對海、對空、對潛和反導作戰指揮，并能指揮協調與友艦的協同作戰。此外，在“宙斯盾”的作戰室內裝備有一套顯示系統，由4個大屏幕顯示器組成，顯示指揮官需要的綜合顯示和戰術信息。目前，該顯示系統推行采用與商業規范兼容的開放式技術架構，正逐步用具備強大運算能力的圖形工作站UYQ-70取代原有設備，為未來“宙斯盾”系統邁向全分布式結構提供基礎。

迄今為止，“宙斯盾”作戰系統已有8種基線型號(即0～7型)。基線7型是目前重點發展的型號。它在能力方面的提升包括：集成了CEC和戰術彈道導彈防御能力、采用基于COTS硬件的全分布式體系結構、引導探測器、標準3導彈、先進電子戰系統、先進的戰術支持、艦炮支援、Mk50魚雷等。基線7型又分為Block1和Block2兩種，而Block2將能在更多的需求環境中攔截目標，具有完全的CEC能力。[5]

3 主要啟示

3.1 加強頂層設計

美國海軍充分認識到加強頂層統一規則的重要性，著眼海軍未來發展戰略，超前規劃，科學設計，在理論創新、裝備建設、編制調整和人才培養等各個方面協調一致，同步推進。基于能力需求，搭建靈活、一致、明晰的頂層框架，展現體系目標圖像和對抗能力，描述架構設計、技術體系、裝備體系的映射關系和影響因素，逐步形成編隊指揮信息系統體系。

3.2 指揮一體化

通過GCCS-M海上型和艦隊型實現岸海一體，結合FDDS系統實現對編隊所屬艦艇及艦載機指揮，通過NIFC-CA系統實現艦、機一體化協同防空。面向方面作戰任務，對艦艇、艦載機等實施一體化指揮控制，提高指揮效能。

3.3 融入聯合

美航母編隊通過海上C4I系統實現融入聯合。因此，C4I系統的發展規劃與國防信息系統體系規劃一脈相承。艦載C4I系統的技術體制也與整個國防信息系統體系相一致，并形成了橫跨聯合、海軍以及其他軍種的信息共享環境。GCCS-M是GCCS信息系統族的一部分，能夠支撐聯合作戰指揮機構，以及其他軍種指揮機構間的聯合指揮控制、聯合情報處理等作戰活動。

3.4 技術體制

技術體制的統一有利于戰斗力的快速形成，作戰系統(CS)與武器、傳感器深度鉸鏈，要求系統運行狀態確定，并能夠在指定的時間內完成某些功能。因此，CS系統采用“實時操作系統OS+數據鏈”的技術體制確保時效性等要求。

4 結束語

指揮信息系統是聯合作戰體系中戰斗力的倍增器。航母編隊指揮信息系統是航母編隊的核心裝備之一,是航母編隊提升整體作戰能力的“凝合劑”和“倍增器”。本文在闡述航母作戰指揮體系、編成、隊形的基礎上分析了美航母編隊指揮信息系統的發展歷程、海上C4I系統和作戰系統一些典型系統的功能，并著重指出海空潛作戰指揮一體化是編隊指揮信息系統的主要特點。通過詳細研究與分析可幫助理解和認識現代航母編隊的海上作戰樣式, 深刻把握信息化條件下海上作戰的規律,指導航母編隊指揮信息系統后續發展,打贏未來的信息化戰爭。信息技術發展日新月異，大數據、云計算等新技術正在逐步被引入軍事領域，構建適應聯合作戰背景下海軍的作戰能力提升需求已成為需面對的新課題。