空天一體聯合體系作戰及其技術展望

張宏俊

（上海航天技術研究院，上海 201109）

0 引言

在大國戰略競爭和軍事技術革命的雙重驅動下，戰爭形態和作戰樣式正在發生深刻變革，未來戰爭將圍繞空間域、信息域和認知域進一步強化體系聯合作戰。在戰場空間域拓展中，空天力量具備廣域部署、全域感知、快速響應和多元互補的特點，是聯合作戰體系的新型作戰力量和重要組成部分，并將成為決定未來戰爭勝負的關鍵。為此，需開展空天一體聯合作戰體系及其技術研究，實現多域作戰裝備的互聯集成、聚合增效和能力跨躍，提升未來體系聯合博弈對抗效能。

1 空天一體聯合作戰體系概述

空天一體聯合體系作戰是將天、空、地、海、網、電多個作戰域分散部署的作戰裝備在信息利用、力量調配、作戰指揮等方面進行跨域聯合，實現信息廣域獲取、資源跨域調度、攻防全域一體的作戰理念。空天一體聯合作戰體系則是在該理念指導下，以信息網絡為核心，以空天力量為骨干，將多域分散部署的各作戰單元組成互聯集成、一體攻防的聯合作戰體系，擔負未來空天一體聯合攻防作戰任務，實現空天力量支撐下的全域制勝。其主要優勢包括：戰場態勢廣域感知，作戰要素全域調度，信火融合效能倍增，任務架構靈活抗損。

1）戰場態勢廣域感知

空天一體聯合作戰體系的核心基礎是獲取和保持戰場的制天權，充分利用天基系統全球部署、廣域覆蓋的優勢，以實現對陸海空戰場的全天時、全天候、大范圍、快響應感知監視。通過多域傳感器互聯組網，在探測空間上實現天、空、地、海全域覆蓋，在探測體制上實現光學、雷達、電子偵察等多元互補，在信息處理上實現多源、異構信息深度融合。

2）作戰要素全域調度

空天一體聯合作戰體系可綜合集成天基、空基、海基和地基等多域作戰單元，將不同領域、不同空間、不同功能、不同層次的作戰力量資源按照作戰需求整合成為統一、全維、多能的有機整體，實現作戰要素跨域互聯、作戰信息全域傳輸、作戰區域多重覆蓋。體系通過資源統籌與優化配置實現體系資源的高效組合和各類信息的高速交互，充分拓展作戰空間。

3）信火融合效能倍增

空天一體聯合作戰體系基于信息實時處理和快速分發傳輸，推動天基信息的綜合應用，將空天信息與多域火力深度連接、融合，利用體系的信息優勢增強火力打擊的靈活可控性和高效集中性。例如，體系可利用天基信息實現火力裝備的遠程發現、遠程開火，通過廣域探測感知信息近實時支援遠程作戰，確保打擊精度，提升作戰效能。

4）任務架構靈活抗損

空天一體聯合作戰體系采用開放兼容、靈活彈性的體系架構，并利用模塊化設計、分布式協同等技術將高性能平臺分解為數量眾多的功能單元，各功能單元靈活基于任務自主重組實現復雜作戰功能。當某一作戰單元受損失能時，體系可通過架構動態重組、功能在線定義等方式實現作戰功能快速恢復。

2 國外新型聯合作戰體系發展思路

國外新型聯合作戰體系發展主要聚焦于加強多軍兵種聯合作戰能力，加強天基信息支援和跨域資源聯合運用，實現多維探測感知和多域火力協同，并通過將系統功能分解至低成本分布式作戰單元提升系統彈性重構能力。主要發展思路包括：作戰概念創新牽引、天基感知全域應用、作戰要素跨域協同、指控決策扁平智能和體系架構快速重構。

2.1 作戰概念創新牽引

美軍為保持作戰優勢，針對未來全域、多維、立體的高強度對抗需求，先后提出了“多域戰”“馬賽克戰”等多種新型作戰概念，通過作戰概念創新牽引未來聯合作戰體系建設框架和發展路徑［1-6］。目前，美國的陸軍、空軍等多個軍兵種已將“多域戰”納入作戰條令，打造多軍種高效聯合、多作戰域深度融合的聯合作戰新模式，并投入大量資源推進配套項目建設和技術攻關，意圖占據未來聯合全域作戰先發優勢。美軍“多域戰”概念如圖1所示。

圖1 美軍“多域戰”概念圖Fig.1 Concept of“multi-domain battle”of the US army

2.2 天基感知全域應用

美軍強調信息驅動決策，持續加強以天基探測為骨干的多維全域態勢感知能力建設。為此，美國以“全球信息柵格”系統建設為契機，以實現天空地一體多域探測感知能力為牽引，以天基感知系統建設和聯合運用為建設重點，先后開展了“天基傳感器層”“擴散式低地球軌道太空架構”“國防空間架構跟蹤層”“星鏈”等項目建設［7］，計劃在2030 年前后建成天基巨型星座（如圖2 所示），實現對彈道導彈等高速時敏目標全程實時探測跟蹤，大幅提升空天作戰全域感知、跟蹤指示和效果評估能力，并為體系內各作戰節點提供實時、高速的天基通信網絡，確保信息和指令廣域、快速傳輸。

圖2 天基巨型星座概念圖Fig.2 Concept diagram of the space-based giant constellation

2.3 作戰要素跨域協同

美國和歐洲持續發展空軍高級戰斗管理系統、導彈防御聯合指控系統、海軍一體化防空火控系統、未來空戰系統等協同作戰指揮系統，持續開展隱身戰機、宙斯盾戰艦、反導攔截彈、巡航導彈、無人機、預警衛星等多域平臺的協同作戰試驗驗證，推動聯合作戰體系作戰要素跨域協同。在“聯合全域作戰”概念指導下，美軍利用豐富的戰場信息拓展作戰要素自身的跨域感知和目標識別能力，協同和融合聯合作戰力量，參與、支援和控制其他作戰域［8-10］，使聯合作戰部隊具備在陸、海、空、天全域開展協同作戰行動的能力。歐洲未來空戰系統概念圖如圖3 所示。

圖3 歐洲未來空戰系統概念圖Fig.3 Concept diagram of the future air combat system of Europe

2.4 指控決策扁平智能

美軍將智能化視為第三次抵消戰略的核心支撐技術，針對智能化軍事建設需求，持續開展基于先進智能推演架構的“深綠指揮輔助系統”“指南針輔助決策工具”“Alpha AI 空戰模擬系統”和“指揮官虛擬參謀（Commander’s Virtual Staff，CVS）”等項目，通過對海量戰場數據快速、準確地判斷及預測，為決策者提供作戰輔助決策［11］，并以“馬賽克戰”、“決策中心戰”概念為引領，推動聯合作戰從“以信息為中心作戰”向“以決策為中心作戰”轉型，從“掌控信息優勢”向“掌控決策優勢”轉變，牽引智能化作戰轉型。指揮官虛擬參謀項目概念圖如圖4所示。

圖4 指揮官虛擬參謀項目概念圖Fig.4 Concept diagram of the commander’s virtual staff project

2.5 體系架構快速重構

美軍通過信息網絡支撐、平臺分散部署、模塊組網協同、功能在線定義、快速發射組網等技術構建動態彈性的作戰體系，各平臺、各模塊可面向作戰任務快速組合和動態重構，實現不同的作戰任務和功能屬性，通過平臺分散化部署、模塊化設計、快速發射和靈活動態重構提升作戰體系的彈性連接、自適應匹配和抗毀傷能力［12-14］。如美國在建的“星鏈”低軌通信衛星網絡采用數萬顆小衛星組成巨型星座，少量衛星失能可憑借星座節點的數量冗余進行鏈路重構，同時可使用“獵鷹”等低成本可重復使用運載火箭快速規模化發射備份衛星，實現高效費比靈活重構［15］。獵鷹可重復使用運載火箭如圖5所示。

圖5 獵鷹可重復使用運載火箭Fig.5 Falcon recycle use launch vehicle

3 空天一體聯合作戰體系設想

3.1 空天一體聯合作戰體系構成

空天一體聯合作戰體系概念主要探索多維空間感知、一體化聯合指控、多域空間對抗等技術發展應用，以天空地海一體化信息網絡為基礎，緊密連接分散部署的各類預警探測、攻防作戰裝備，構建由空天感知網、指揮控制網、攻防火力網、一體化通信鏈構成的空天一體聯合作戰體系，實現各型裝備隨遇入網、即插即用，多維信息與多域火力的融合聚能，從而應對未來全域化、多維化、體系化攻防作戰。空天一體聯合作戰體系架構設想如圖6所示。

圖6 空天一體聯合作戰體系架構設想Fig.6 Architecture envision of the air and space integrated operation system

3.1.1 空天感知網

空天感知網可實現天基、地基、空基和海基探測節點動態接入，形成多層覆蓋、動態組網、全域協同的空天感知網。其中，高層感知網基于天基預警探測網絡，形成多軌道組網、功能復用的大規模天基衛星星座，充分拓展天基傳感器的探測范圍與目標容量，有效提升全域感知能力；中層感知網以大型空中預警平臺為核心，搭配無人集群探測單元，提升感知網絡的靈活性與抗毀能力，實現對抗環境下的隱蔽式偵察；低層感知網以地、海基探測系統為基礎，通過協同探測實現區域精準跟蹤。

3.1.2 一體化通信鏈

一體化通信鏈可利用衛星通信中繼、空基通信中繼、地海基通信網絡等多種手段構建覆蓋各作戰域的信息柵格，實現天、空、地、海四層物理域的跨域互聯互通。其中，天基信息層通過多星組網星座，提供全覆蓋、大容量、低延時通信網絡；空基信息層通過無人機等機動通信平臺，形成靈活機動的空基通信平臺，實現區域通信能力補強和鏈路備份；地基及海基信息層重點發展新型數據鏈技術，實現快速大容量和高效抗干擾通信，實現基于信息柵格的資源按需接入和鏈路快速構建。

3.1.3 指揮控制網

指揮控制網重點執行信息處理、作戰決策、資源調配、綜合控制等任務，對體系資源進行一體化高效指揮。探索“基礎平臺+功能插件”的開放式架構技術，基礎平臺提供通信鏈接、態勢分發、數據傳輸等通用基礎服務，指控節點之間采取網狀連接，根據不同任務需求靈活采用逐級、越級、接替等指揮方式。通過開發人工智能決策輔助技術，將人類指揮藝術與人工智能指揮技術有機結合，實現人在回路、人機融合的智能化指控決策。

3.1.4 攻防火力網

攻防火力網是在多維探測感知信息支撐下，通過天空地一體化全域信息網絡將多域火力節點與多維信息深度鉸鏈，形成網絡化互聯、作戰域銜接、分布式部署的攻防火力網。各火力節點通過一裝多能、協同攻防和彈性重構技術的綜合運用，充分發揮空天一體多域多維打擊優勢。一裝多能技術以實現多任務、多功能應用為方向，具備對各類目標的高效打擊能力；協同攻防技術以發展分布式自主集群技術為核心，具備在線任務規劃、分布智能協同等能力；彈性重構技術以發展在線動態組網、模塊化搭載等技術為方向，具備攻防火力按需定義、作戰鏈路動態重構能力。

3.2 空天一體聯合作戰體系典型作戰樣式

3.2.1 基于動態架構的靈活作戰

基于資源彈性適應、動態組合重構的空天對抗樣式，是指空天一體聯合作戰體系在部分節點單元受損失能后，通過資源靈活調配、架構動態重構、節點應急快速補充等方式實現面向任務的作戰體系重構，快速恢復體系作戰功能。如天基探測單元節點故障失能時，指揮控制網生成資源動態重構方案，就近靈活調度其他天基探測單元、空中探測單元或地面探測單元進行應急部署，填補原有天基探測單元節點受損帶來的能力缺失，實現作戰鏈路重構閉環。基于資源動態組合的應急重構如圖7所示。

圖7 基于資源動態組合的應急重構Fig.7 Emergency reconstruction based on dynamic combination of resources

3.2.2 基于立體信息的遠程交戰

基于立體信息的遠程交戰樣式，是指空天一體聯合作戰體系依托天、空基等探測單元的遠程情報支援，充分拓展精確打擊遠界，對目標實施盡遠打擊，如圖8 所示。天基探測單元實施廣域偵察監視，指揮控制網基于廣域戰場態勢和智能輔助決策，根據目標特征在攻防火力網中選取應對手段和裝備進行打擊作戰，在立體信息支援下確保遠程作戰火力投送精準高效。

圖8 基于天基信息支援的遠程交戰Fig.8 Remote battle based on space information support

3.2.3 基于分布式協同的集群作戰

基于分布式協同的集群作戰樣式是指空天一體聯合作戰體系在復雜任務環境下通過攻防火力網的分散部署、集群協同和靈活重組，形成即時所需的自適應作戰能力，如圖9 所示。空中集群探測單元可實施分布式偵察感知，指揮控制網進行信息融合和資源調配，根據目標類型進行多平臺分布式在線自主決策，實施多對多分布式殺傷。

圖9 基于分布組網協同的集群作戰Fig.9 Cluster combat based on distributed networking cooperation

4 空天一體聯合作戰體系關鍵技術

為適應空天一體聯合作戰體系發展，可發展以下技術。

4.1 基于異構模型的聯合體系設計與驗證技術

基于異構模型的聯合體系設計與驗證技術是構建空天一體聯合作戰體系的基礎技術，重點采用需求建模、大數據分析、數據特征挖掘、架構拓撲優化等技術完成聯合作戰體系架構設計、優化，發展數字孿生、不確定性/涌現性建模、智能反演建模、電磁/網絡空間建模等先進建模技術，構建各類裝備和作戰要素的數字、半實物模型。其難點在于需求建模完整逼真程度、體系架構動態適應能力、異構數據智能交互和跨域異構仿真標準構建等方面。

4.2 資源一體化智能管控與體系靈活重構技術

資源一體化智能管控與體系靈活重構技術主要發展分布式作戰管理控制技術，面向戰場態勢和作戰任務，構建作戰要素資源池，基于當前及未來作戰需求預判，利用面向任務的資源智能匹配模型，對空天一體聯合作戰的探測、指控、火力、干擾等各類資源進行一體化綜合管控，實現作戰要素統一籌劃、快速調度、靈活適配，滿足多元作戰任務需求，提升作戰要素資源利用效率。作戰資源一體化智能管控和體系靈活重構的難點在于要素高效智能匹配、資源彈性精準管控、低成本快速生產與發射、體系架構靈活快速重構。

4.3 多域聯合協同探測跟蹤技術

信息的廣域多維獲取是空天一體聯合作戰的基礎，通過將天、空、地、海等多域預警探測裝備進行組網和一體化調度，控制多域預警探測裝備進行組網探測、協同引導、接力跟蹤、聯合定位，發展分布式計算、數據特征挖掘、智能關聯識別等技術對多維探測信息融合處理，實現對各類目標的全域多維聯合預警探測。其難點在于實現多類探測裝備的聯合組網運用、探測信息高效分發交互、探測資源自適應靈活調度。

4.4 多域互聯動態組網通信技術

針對未來天空地多域作戰要素互聯通信需求，采用分層路由組網通信、基于軟件定義網絡組網通信等手段，構建天空地一體的通信網絡，并對通信設備形態、信息交換傳輸標準、入網組網協議、使用模式規則等進行標準化處理，各節點單元可通過統一的入網協議和入網標準快速隨遇動態入網，滿足各節點間信息互聯互通需求。其難點在于實現高動態自主組網、低延遲大容量數據傳輸、數據傳輸格式協議標準化、強干擾對抗條件下的可靠通信等。

4.5 異構信息高效融合與精準分發技術

多源異構探測信息的高效融合、精準分發是發揮聯合探測空間覆蓋、體制互補等綜合優勢的關鍵。發展多源海量信息智能快速處理、多源異構信息時空配準、多源異構信息特征映射與關聯融合、基于多維特征的目標智能檢測與識別、信息精準匹配與快速分發等技術，實現對天、空、地、海多域分布的多傳感器光學、雷達、電子偵察等多體制異構信息高效融合和目標智能識別，并快速精準分發至指揮控制系統與作戰裝備，大幅提升聯合作戰戰場態勢感知與信息獲取能力。其難點在于海量信息的智能快速處理、異構信息融合架構設計、異構信息高效融合算法開發、目標信息精準生成與快速分發。

4.6 智能化態勢認知與輔助決策技術

針對復雜戰場環境下的態勢準確判別、快速精準決策需求，采用仿生智能算法、分布估計算法、人工智能分析、智能博弈對抗等技術，通過對多維異構戰場信息進行融合處理和智能關聯分析，從海量戰場情報信息中提取重要信息，形成作戰情報，實現對戰場態勢的智能感知，并輔助指揮員高效完成作戰決策。其難點在于事件關聯推理、態勢聚焦生成、態勢推演預測、智能輔助決策等問題。

4.7 信息火力一體化綜合運用技術

信息火力一體化綜合運用技術是將多維信息與多域火力進行深度連接、一體化協同運用，實現多域火力基于多維信息的聚能增效。通過采用跨域協同交戰、信息攻防與多域火力一體化綜合運用、傳感器和火力資源智能優化配置等技術，可實現空天地海多維信息、多域火力的在線匹配，利用信息制權增強多域火力打擊的靈活可控和協同高效，憑借跨域精準火力打擊促進信息制權優勢擴大，實現感知信息網、多域火力網的同步增效。其難點在于多域作戰資源智能快速匹配、信息精準高效傳輸、信息火力綜合運用。

4.8 空天網電全維博弈信息制權技術

空天一體聯合作戰中信息權的控制將成為空天網電全維博弈對抗制勝的關鍵。通過發展采用電磁環境自主掃描認知、電磁對抗智能博弈、戰場頻譜智能管控、軟硬殺傷一體化控制等技術，奪取并保持戰場信息獲取、傳輸與利用優勢，實現空天網電全域信息制權。其難點在于電磁環境智能認知、實時感知與快速智能博弈、軟硬一體信息攻防和信息攻擊綜合防御等。

5 結束語

空天一體聯合作戰體系是應對未來空天威脅的骨干支撐和推動空天作戰力量建設的重要方向，是一個高技術密集的復雜的巨系統，需要基于空天信息網絡的預警探測、指揮控制、攻防火力等多維系統的跨域聯合，有效提升空天一體聯合作戰效能。此外，需注重聯合作戰體系頂層設計，以核心技術為支撐，增強原始創新、集成創新能力，加強關鍵技術攻關，重點實現空天一體多域互聯動態組網通信技術、異構信息高效融合與精準分發技術等核心技術的全面突破，為空天一體聯合作戰體系建設和發展夯實基礎。