艦船武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)樣式及關(guān)鍵技術(shù)研究

李煒辰，張士福，郭宇，侯笑宇，邱麗媛

（中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院，北京 100094）

未來的攻防對抗不再是平臺與平臺之間的對抗，而是體系與體系之間的對抗。在一體化作戰(zhàn)環(huán)境下，未來艦船武器的評價，取決于其網(wǎng)絡(luò)化能力，在緊急作戰(zhàn)中，使分散的戰(zhàn)爭資源協(xié)同使用的能力，從分散部署的火力單元序列中選擇最佳火力單元可以攔截目標(biāo)的概率，并節(jié)約武器資源。本文對艦船武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)及關(guān)鍵技術(shù)進行研究。人工智能、智能傳感器等技術(shù)的飛速進步,為協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的自主化發(fā)展提供了一定的基礎(chǔ)條件。以美國為代表的西方軍事強國也在此方面不斷探索,進行了一系列的技術(shù)驗證,力爭盡快提高協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的自主化程度,進一步減少人的介入程度,提高所能完成任務(wù)的難度,提高適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境的能力,提髙集群主動決策能力,提高集群的協(xié)調(diào)配合能力。

1 艦船武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)概念

協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)，是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)分布式火力單元序列各作戰(zhàn)平臺的指揮控制系統(tǒng)、目標(biāo)探測系統(tǒng)和武器系統(tǒng)信息的共享。每個平臺的數(shù)據(jù)與一個特定的數(shù)據(jù)鏈形成一個統(tǒng)一的戰(zhàn)場情況,確保操作過程中所需的信息可以實時、準(zhǔn)確、快捷的火列表內(nèi)元序列傳輸和交換的一部分,所以每個平臺可以及時處理日期標(biāo)準(zhǔn)信息和跟蹤目標(biāo)準(zhǔn)確、實時共享網(wǎng)絡(luò)條件下的檢測信息,形成了綜合跟蹤識別能力、準(zhǔn)確的目標(biāo)指示能力和協(xié)同操作能力。第一，要改變觀念，認識到火控必須與通信緊密結(jié)合，將火控系統(tǒng)鑲嵌于系統(tǒng)之中；第二，由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變，發(fā)展新式武器與精確打擊武器的綜合火控，發(fā)展異構(gòu)武器、跨區(qū)域群武器的網(wǎng)絡(luò)火控，發(fā)展有人一無人武器自主協(xié)同武器火控系統(tǒng)；第三，由單一作戰(zhàn)向網(wǎng)絡(luò)與協(xié)同作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變。未來火控系統(tǒng)的評價，取決于其網(wǎng)絡(luò)化能力，在緊急作戰(zhàn)中使分散的戰(zhàn)爭資源協(xié)同使用的能力，從分散部署的火力單元序列中選擇最佳火力單元可以攔截目標(biāo)的概率，并節(jié)約武器資源。

2 艦船武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)

艦船武器系統(tǒng)多平臺協(xié)同作戰(zhàn)體系復(fù)雜，涉及體系優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)通信、信息融合等眾多技術(shù)，而且相互交叉與滲透，又形成交叉技術(shù)。

2.1 體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

體系結(jié)構(gòu)主要體系在功能關(guān)系與邏輯關(guān)系上。體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括以下幾個層次：（1）采取自頂向下的方法，確定功能及任務(wù)的實體（即系統(tǒng)劃分）；（2）確定實體的界面；（3）描述結(jié)構(gòu)項之間的相互作用；（4）描述實體間的信息流；（5）實現(xiàn)實體互連的技術(shù)；（6）界面的標(biāo)準(zhǔn)或約定。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化火控結(jié)構(gòu)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)化火控優(yōu)化技術(shù)包括：（1）網(wǎng)絡(luò)控制理論支撐技術(shù)；（2）網(wǎng)絡(luò)的魯棒性設(shè)計；（3）網(wǎng)絡(luò)化的硬件框架；（4）網(wǎng)絡(luò)化的火控軟件框架；（5）一體化標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議及接口技術(shù)； （6）開放式結(jié)構(gòu)技術(shù)等。

2.3 數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

數(shù)據(jù)鏈有戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈和武器數(shù)據(jù)鏈等。涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：（1）通信協(xié)議和消息標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)；（2）復(fù)雜環(huán)境下的抗干擾保密通信技術(shù)；（3）多數(shù)據(jù)鏈路協(xié)同技術(shù)；（4）集成數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)；（5）集成的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和接口技術(shù)。

武器協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為中心，在高效協(xié)同策略和先進傳感器的支撐下，將信息優(yōu)勢發(fā)揮到最大，對網(wǎng)絡(luò)中各協(xié)同作戰(zhàn)單元的資源進行聚合發(fā)揮整體的作戰(zhàn)效能，從而獲得體系對抗優(yōu)勢。近年來，以美國為代表的軍事強國積極推進協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展，不斷加大資金和技術(shù)投入，推動相關(guān)項目的飛行試驗及技術(shù)驗證，其協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)出體系化、自主化、分布化的發(fā)展趨勢。在美國軍方主導(dǎo)下，美國各大軍工集團和高校開發(fā)的協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)出分布化、低成本的發(fā)展趨勢。通過協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)能夠?qū)蝹€系統(tǒng)復(fù)雜、造價昂貴、功能齊全的作戰(zhàn)平臺“化整為零”，分散到大量低成本、功能單的作戰(zhàn)平臺中，通過大量異構(gòu)、異型的個體來實現(xiàn)原來復(fù)雜的系統(tǒng)功能，實現(xiàn)功能和性能的統(tǒng)一。協(xié)同作戰(zhàn)群體具有“無中心”和“自主協(xié)同”的特性，部分個體失去作戰(zhàn)能力不影響其整體性能的發(fā)揮，通過體系生存率的方式提高其抗毀傷能力。典型代表項目有“小精靈”項目、低成本無人機集群技術(shù)項目、“山鶉”項目等。

信息融合技術(shù)主要包括：（1）時間空間配準(zhǔn)技術(shù)，涉及基于聯(lián)邦濾波器或變尺度系統(tǒng)理論的時空配準(zhǔn)技術(shù)，基于最小二乘配準(zhǔn)法和內(nèi)捅，外推算法的時間配準(zhǔn)技術(shù)；（2）融合算法模型構(gòu)造技術(shù)，涉及到直接融合變維濾波結(jié)構(gòu)、基于MSP-DAF的融合結(jié)構(gòu)及基于IMM - PDA的融合結(jié)；（3）精確導(dǎo)航定位技術(shù)。

2.4 任務(wù)決策多智能體建模技術(shù)

多智能體建模技術(shù)是實現(xiàn)任務(wù)決策的可行方法。為了描述協(xié)同作戰(zhàn)過程中的信息組織形式和傳遞流程，需要構(gòu)建多智能體結(jié)構(gòu)框架及數(shù)學(xué)模型，即基于多智能體的行為特征和構(gòu)造方式，從多平臺協(xié)同系統(tǒng)和單個火控平臺兩個方面建立多智能體結(jié)構(gòu)框架每各個平臺內(nèi)部的各個功能模塊為智能體組成第二層多智能體結(jié)構(gòu)，一個可行的任務(wù)決策多智能體模型結(jié)構(gòu)，由各個平臺為智能體組成第一層多智能體（指定其中一個平臺為主，其他平臺為從），任務(wù)決策多智能體模型結(jié)構(gòu)涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：（1）多層多智能結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化技術(shù)； （2）控制Agent、決策Agent和功能AgenL構(gòu)造技術(shù)；（3）參數(shù)耦合關(guān)系確定技術(shù)等。

2.5 火力協(xié)同技術(shù)

火力協(xié)同是多平臺協(xié)同作戰(zhàn)中最核心的功能體現(xiàn)，是指在攻擊階段，網(wǎng)絡(luò)化火控系統(tǒng)的各種武器平臺在火控網(wǎng)中心（可以是其中任一武器平臺擔(dān)任）的統(tǒng)一指揮下，分工合作、互相支援、密切協(xié)同，使用各自的武器，以合理的火力分配，合適的攻擊手段，有效地消滅敵機，保存自己。要實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)必須解決多傳感器數(shù)據(jù)融合、多機通訊與數(shù)據(jù)共享、目標(biāo)識別、戰(zhàn)術(shù)決策與火控解算等技術(shù)問題。火力協(xié)同的關(guān)鍵技術(shù)有：（1）一體化攻防技術(shù)；（2）在單一武器平臺作戰(zhàn)能力基礎(chǔ)上，面向任務(wù)的不同武器平臺單元的綜合火力配置技術(shù)；（3）協(xié)同攻擊計劃制定與決策技術(shù)；（4）攻擊任務(wù)和目標(biāo)分配技術(shù)；（5）分時序、分層次火力交戰(zhàn)模型及最佳火力分配技術(shù)；（6）多目標(biāo)攻擊與火控解算技術(shù)。

2.6 作戰(zhàn)效能評估與仿真技術(shù)

艦船武器平臺協(xié)同作戰(zhàn)與單平臺作戰(zhàn)的關(guān)鍵區(qū)別是上升為體系作戰(zhàn)。作戰(zhàn)效能評估與仿真關(guān)鍵技術(shù)有：（1）協(xié)同作戰(zhàn)性能評估指標(biāo)體系匹配技術(shù)；（2）效能評估方法（解析型的蘭徹斯特方程方法、經(jīng)驗型的指數(shù)優(yōu)選技術(shù)方法以及計算機仿真方法）綜合技術(shù)；（3）組合仿真建模技術(shù)；（4）計算機模擬環(huán)境建立與優(yōu)化技術(shù)；（5）性能評估結(jié)果置信度建立技術(shù)。

3 結(jié)語

基于網(wǎng)絡(luò)化艦船武器多平臺協(xié)同作戰(zhàn)是未來信息化戰(zhàn)爭條件下的重要作戰(zhàn)方式之一。

防空武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)包括指揮控制平臺之間的協(xié)同、指揮控制平臺和所屬的火控平臺的協(xié)同、火控平臺之間的協(xié)同、火控與武器火力平臺之間的協(xié)同及武器火力平臺之間的協(xié)同等。加強對多平臺協(xié)同作戰(zhàn)的體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究，是提高協(xié)同作戰(zhàn)效果、提升信息化能力的重要手段。