海上協同作戰模式及關鍵技術

孫盛智，盛碧琦，馬運黨，鄭衛娟，劉鑫宇

(1.武警海警學院，浙江 寧波 315801；2.武警工程大學，陜西 西安 710086)

0 引 言

傳統海上編隊協同作戰采用集中式指揮與控制方式，具有較高的作戰指揮效率，但是該方式將海上兵力部署大規模聚集于一點，容易被對手鎖定且一次打擊就可能導致全體系癱瘓。隨著智能化技術的進步，“分布式殺傷”成為海上協同作戰的發展趨勢，其核心思想是利用相隔幾百甚至上千海里的分散式海上編隊實施協同作戰。海上編隊不僅要及時收集戰場態勢感知信息，還要在短時間內形成最優作戰計劃，實現海上艦艇編隊的統一協調控制，科學分配戰場資源、集中發揮武器功能，最終形成最優作戰方案，提升海上綜合作戰能力[1]。

1 海上作戰制勝機理

人類戰爭歷史源遠流長，沒有對歷史演進的深入思索，就不能真正理解制勝機理的豐富內涵。從贏得海上戰爭的角度出發，發揮海上作戰主動權，在復雜戰場環境中贏得作戰優勢。以顛覆傳統海上作戰模式，贏得智能化海上戰爭為根本出發點，這都對深入研究海上作戰制勝機理提出較高要求。

1.1 分散部署、攻擊靈活

從提升海戰場生存能力的角度出發，將分散部署的海上作戰編隊在同一時間，朝著同一目標，同時輸出攻擊火力，實現對敵方目標的集火飽和攻擊，是增強海上攻擊靈活性的重要保障。分散部署、攻擊靈活的前提是海上力量的分散部署。傳統海上作戰編隊的集中部署，能夠最大程度發揮火力優勢，完成對敵方作戰力量的毀滅性攻擊，但集中部署同樣容易遭受敵方的集火攻擊。隨著信息技術的進步，大容量、高速率智能化戰場通信網絡的建立，為分散部署的作戰編隊或作戰要素之間實現信息高效流轉奠定重要基礎，也為海上作戰力量的分散部署提供重要保障。分散部署、攻擊靈活的重心是增強海上攻擊的靈活性。傳統的武器裝備都朝著大而全方向發展，海上作戰平臺通常會集成多個不同作戰要素，尤其是大型海上作戰平臺，一般都集成了情報偵察、作戰決策、火力打擊等不同作戰要素，能夠從不同維度、不同區域向敵方作戰節點突然發起攻擊，并迅速完成海上戰位的高效轉移，極大地增強了海上集火攻擊的靈活性。

1.2 聚優集火、癱瘓核心

傳統海上作戰是平臺與平臺之間的硬殺傷，其制勝機理是毀傷海上作戰平臺，使其喪失戰斗力，而智能化海上作戰通常都是體系與體系的對抗，單一平臺的毀傷難以對整個作戰體系造成致命性傷害，因此，海上體系作戰改變了傳統平臺對抗的制勝模式，使制勝機理從對單一平臺的硬殺傷朝著癱瘓體系核心節點的方向轉變。聚優集火、癱瘓核心的前提是集中優勢火力。從實現海上攻擊效果最大化的角度出發，聚集優化不同維度、不同區域的攻擊火力點，實現分散部署不同作戰平臺上的攻擊火力能夠錯時分布輸出、同時集中聚焦，以完成聚集優勢力量，集中輸出攻擊火力。聚優集火、癱瘓核心的重點是擊毀核心節點。核心節點通常也是敵方重點防備要點之一，要準確擊中并摧毀該節點是雙方博弈的焦點，因此，從不同角度、以不同速度對敵方核心節點進行全方位、無死角的立體攻擊。聚優集火、癱瘓核心是擊潰敵海上力量部署的關鍵，實現了敵我雙方作戰力量的此消彼長，達到破其一點、癱瘓體系的海上作戰攻擊效果。

1.3 動態重構、聯合制勝

海上作戰作為一種高強度對抗的戰爭方式，并非能夠一廂情愿的單方面削弱敵方力量，而是在激烈對抗的過程中，雙方海上作戰力量能夠此消彼長，在削弱敵方力量的同時，也存在被敵方摧毀的可能。動態重構、聯合制勝的前提是海上作戰平臺動態組合。由于智能化戰場信息網絡的鏈接，保障了海上作戰平臺能夠動態組網，即使海上作戰平臺被敵方嚴重毀傷，也能夠根據敵我戰場態勢進行最優化組合，構建符合戰場需求的海上作戰網絡，因此，隨著海上作戰進程的快速推進，海上作戰網絡也不停的迭代重構，能夠持續高效滿足瞬息萬變的戰場態勢。動態重構、聯合制勝的重心是聯合制敵。海上作戰的出發點是毀傷敵方作戰力量，在海上作戰網絡迭代重構的基礎上，作為海上作戰體系重要組成部分的海上力量并不是孤立存在的，而能夠與其他力量不斷優化構建新型的海上作戰體系，從擊毀敵方作戰節點的角度出發，從海上不同作戰平臺高效輸出攻擊火力，以不同角度、不同速度進行集火攻擊，達到海上聯合制勝的作戰目的。

2 海上協同作戰模式

隨著海上作戰制勝機理的演變，海上作戰以分散部署為基礎、以聚優集火為核心、以聯合制勝為關鍵，為海上協同作戰實施奠定基礎。從提升海上作戰能力的角度出發，以分散部署的武器平臺為基點，利用組網感知、分布發射、同步攻擊的方法，完成對敵方海上目標多頻次、高頻率的飽和攻擊。

2.1 有人艦艇編隊協同作戰模式

有人艦艇與有人艦艇協同作戰是目前海上作戰的基本模式，海上艦艇編隊通常采用排水量大、先進程度高、攻擊能力強的有人艦艇作為海上指揮艦，下達編隊集結、隊形調整、海上攻擊等作戰命令，其他排水量小、先進程度低、攻擊能力弱的有人艦艇作為被指揮艦，不但要全程接受指揮艦的作戰命令，還要配合指揮艦完成編隊戰術機動、攻擊火力布勢等任務。被指揮艦配合指揮艦完成海上攻擊任務，必要時為指揮艦承擔海上防空、海上反潛等任務，為海上艦艇編隊形成堅固的區域屏障。從滿足作戰需求角度出發，海上艦艇編隊應打破固有模式，在人工智能技術加持下，排水量小、先進程度低、攻擊能力弱的有人艦艇也能夠成為海上編隊指揮艦。有人艦艇編隊協同作戰示意圖如圖1 所示。

圖1 有人艦艇編隊協同作戰Fig.1 Manned newed vessel formation cooperative warfare

1）有人艦艇編隊協同探測

指揮艦與被指揮艦協同完成對敵方目標的探測，尤其是時敏目標的精準感知，為海上艦艇編隊協同攻擊提供重要指引。由于指揮艦的排水量較大，通常可以搭載大型探測感知傳感器，能夠遠距離、高精度感知戰場態勢，而指揮艦作為進攻性武器的主要平臺，在受到敵方重點攻擊的同時，也會受地面曲率的影響，存在監視盲區，因此，海上艦艇編隊協同探測成為必然。從全面感知戰場態勢為基本出發點，海上艦艇編隊必須分散部署于海戰場，利用指揮艦與被指揮艦交叉探測原理，從不同角度和不同方向，以不同速度和不同深度全面探測敵方目標。在同等裝備水平上，受敵方遠程偵察系統的制約，指揮艦很難做到先敵發現、先敵打擊，因此，被指揮艦應當采用戰術機動的方式，突破敵方偵察系統的跟蹤，利用艦載傳感器完成對敵方目標全面感知，并將精準定位信息推送到進攻性武器平臺上，指引導彈完成對敵方目標的毀滅性攻擊。

2）有人艦艇編隊協同攻擊

指揮艦與被指揮艦協同攻擊增強海上作戰的靈活性，有效提升海上作戰能力的發揮。指揮艦的排水量較大，能夠搭載大型進攻性武器，而被指揮艦受排水量的限制，一般只能搭載中小型進攻性武器，因此，指揮艦能夠完成對艦、對地目標的毀滅性攻擊，而被指揮艦只能完成對空、對潛目標的毀滅性攻擊。現代海戰作為海空一體的立體作戰，已經突破單一的平面作戰，海上艦艇編隊在實施遠程海上攻擊的同時，必須構建起阻擋來自空中和水下攻擊的堅固屏障。指揮艦作為主要的進攻性武器平臺，能夠保持最佳航向航速，保證以最佳角度發射導彈，完成對敵方重要目標毀滅性攻擊，而被指揮艦以構建空中和水下堅固屏障為出發點，利用防空導彈、反潛魚雷等進攻性武器，保護指揮艦免受敵方毀滅性攻擊。隨著通用武器發射平臺的發展，各類防空、反艦等平臺的界線趨于模糊，艦艇編隊協同攻擊開始從固定攻擊模式向最優攻擊模式轉變。

2.2 有人艦艇與多無人艦艇協同作戰模式

無人艦艇具有很多有人艦艇無法比擬的戰場優勢，現代海戰正從傳統的有人艦艇編隊協同作戰向有人/無人艦艇編隊協同作戰的方向轉變，無人艦艇開始在現代海戰中登上歷史舞臺。有人艦艇與多無人艦艇協同作戰的實際應用中，有人艦艇會充當指揮艦，下達偵察監視、導彈攻擊等各類作戰命令，而其他無人艦艇作為被指揮艦，會執行指揮艦作戰命令，配合指揮艦完成抵近偵察監視、作戰意圖欺騙等任務，這樣不僅可以有效發揮海上分布式攻擊效能，還能夠有效緩解有人艦艇的海上作戰強度。隨著未來有人/無人艦艇智能化程度越來越高，從優化海上作戰效果的角度出發，有人/無人艦艇編隊的指揮艦可能會由無人艦艇充當，此時，有人艦艇要服從無人艦艇指揮艦的命令，配合無人艦艇編隊完成多樣化海上作戰任務。有人艦艇與多無人艦艇協同作戰示意圖如圖2 所示。

圖2 有人艦艇與多無人艦艇協同作戰Fig.2 Manned and multiple unmanned naval vessels cooperative warfare

1）有人艦艇與多無人艦艇協同探測

協同探測是有人艦艇與多無人艦艇協同攻擊的前提。有人艦艇具有排水量大、續航能力強的特點，能夠搭載各種大型遠程探測傳感器，而無人艦艇受艦艇型結構的制約，只能搭載小型近距離探測傳感器，綜合有人/無人艦艇探測傳感器的優勢，對敵方海上重要目標，尤其是動態目標進行實時跟蹤監視。隨著艦艇隱身技術發展，各種隱身艦艇層出不窮，這為海上遠程探測提出很大的挑戰，同時，反艦導彈技術的進步，又嚴重阻礙了有人艦艇的近距離探測。從優化海上協同探測的角度出發，利用無人艦艇完成對敵方目標的抵近偵察，是解決海上近距離探測的有效手段。利用無人艦艇搭載的拖曳聲吶、對海/空搜索雷達，實現海戰場全維全域偵察監視，抵近發現敵方水面、水下和空中的動態目標，及時定位出隱身戰斗機和靜音潛艇的三維維度及隱身艦艇的二維維度，能夠準確判斷敵方目標的實時位置，并高效預測敵方動態目標的行動軌跡。

2）有人艦艇與多無人艦艇協同攻擊

隨著有人艦艇排水量的增加，其能夠搭載越來越多的反艦/防空導彈和反潛魚雷，可以同時實施海上反艦、防空和反潛作戰任務，而現有的無人艦艇受排水量和艇型結構的限制，很難搭載各種進攻性武器裝備，因此，有人艦艇與多無人艦艇協同攻擊模式基本上都處于“無人艦艇探測-有人艦艇攻擊”的階段，有人艦艇通過無人艦艇獲取敵方動態目標的精確位置，計算出發射角度和攻擊路線，發射導彈、魚雷等進攻性武器實現對敵方目標的毀滅性攻擊。隨著世界各軍事強國日益重視無人艦艇技術的進步，必定會推動無人艦艇朝著搭載導彈、魚雷等進攻性武器的方向發展，有人艦艇與多無人艦艇協同攻擊模式也會發展為“有人/無人艦艇探測-有人/無人艦艇攻擊”階段。此時，無人艦艇不再是單純的戰場感知模塊，而是集探測感知、火力攻擊于一體的作戰單元，這樣既有利于海上作戰能力的高效提升，又極大降低有人艦艇被敵方摧毀的可能性。

2.3 無人艦艇集群協同作戰模式

由于遠程偵察、導彈突防等技術發展，有人艦艇受到的威脅日益嚴重，海上斗爭也日趨復雜激烈。從推進海上可持續作戰的角度出發，發展高度智能化的無人艇是應對海上激烈對抗的重要保障。隨著深度學習、6G 等關鍵技術相繼突破，發展人工智能技術群，支撐無人艦艇達到有人艦艇實戰效果成為亟待解決的關鍵問題。從理論上講，無人艦艇集群協同作戰不同于有人艦艇編隊協同作戰，存在固定的指揮艦和被指揮艦，而是從優化海上作戰效能的角度出發，即時集群指揮艦由最優無人艦艇擔任，或者由局部最優無人艦艇擔任，但是隨著海上作戰進程的持續推進，即時集群指揮艦可能會轉換為其他無人艦艇，依次優化推進海上作戰行動的高效實施。無人艦艇集群協同作戰示意圖如圖3 所示。

圖3 無人艦艇集群協同作戰Fig.3 Unmanned naval vessel cluster cooperative warfare

1）無人艦艇集群協同探測

無人艦艇集群對敵方目標，尤其是動態目標進行高效探測，是降低有生力量戰場傷亡率的關鍵方法，也是海上協同探測能力發揮的重要保障。相比現有的有人/無人艦艇，未來無人艦艇不但具有大排水量、攻擊能力強的特點，還能夠搭載遠距離、大角度、高密度多維多向傳感器，形成對海戰場全域目標的跟蹤監視。從多維度、多方向感知戰場態勢的角度出發，無人艦艇集群能夠同時搭載對空、對海和對潛傳感器，搜索探測空中、水面和水下的各類目標，尤其是水下時敏目標。無人艦艇集群協同探測以提高海上搜索效率為基點，在局部探測方向上，構建以無人艦艇指揮艦為核心的偵察監視體系，對敵方動態目標完成多角度的跟蹤監視，使其行動軌跡能夠在無人艦艇探測之間有效銜接，保證無人艦艇集群可以實時跟蹤敵方動態目標，實現對海戰場的全域監視，同時，協同探測還避免了單一無人艦艇被摧毀，導致海上探測被中斷的尷尬局面出現。

2）無人艦艇集群協同攻擊

無人艦艇集群協同攻擊的傳統模式是利用大型艦艇平臺將無人艦艇集群攜帶至敵方防區之外，利用“海上狼群”攻擊戰術，以自殺式方式完成對敵方目標的毀滅性攻擊。隨著美國“幽靈艦隊霸主”無人艦艇項目的實施，世界各軍事強國開始推進無人艦艇的大型化和智能化，這都為無人艦艇的長航時、強攻擊力奠定重要基礎。未來無人艦艇集群具有高度智能化特點，不再單純依靠人工干預方式實施海上攻擊，通過接收的戰場感知情報信息，集群指揮艦自主分析和自主決策，以海上攻擊最優化為出發點，選擇最優的無人艦艇作為攻擊節點，分別自主完成對敵方空中、水面和水下目標的攻擊，實現艦艇集群對海上全域目標的協同攻擊，構建攻防兼備的無人艦艇作戰系統。綜合利用無人艦艇傳感器和攻擊火力資源，不但能夠實現不同無人艦艇之間的協同攻擊，還能夠實現同一艦艇海上探測和海上攻擊的高效銜接，保障海上作戰能力有效發揮。

3 海上協同作戰關鍵技術

從智能控制角度出發，必須實現各高新技術與海上作戰協同結合上的突破，通過戰場信息網絡實現協同作戰，將運載平臺、武器、傳感器等進行重組和動態編組，實現海上作戰能力的多樣化、聚焦化和最大化，從而實現作戰平臺的分散部署和作戰效果的集中統一，達成“形散神聚”的海上作戰效果。

3.1 傳感器組網技術

傳感器組網技術是支撐海上協同作戰的基礎技術。傳感器組網是指某一作戰兵力群為完成特定的戰術任務，根據現有傳感器資源的特點合理地對不同傳感器組進行聯網，從而形成一個統一的有機整體[2]。傳感器組網技術作為支撐傳感器組網這一復雜系統工程的關鍵技術，其主要目的是為使各作戰兵力協同完成預定的海上作戰任務，按照預期的規劃算法及方法，對海戰場全域空間的傳感器進行調度組網，全天時全天候動態感知戰場態勢。傳感器組網的核心是基于特定的海上感知目標，依據一定的最優準則，確定傳感器組網的工作方法及參數，建立目標優先級、傳感器分配、傳感器指令和交接的無縫銜接，以獲取海上作戰情報優勢。建立目標優先級是按照海上戰場態勢，根據每個目標的重要性，按照戰場優先等級進行排序；傳感器分配是根據目標優先級分配傳感器，在現代海戰密集目標環境下，需要建立動態分配準則，然后按照預定的規劃方法來進行分配；傳感器指令和交接主要是為了優化航跡或保持航跡的連續。

3.2 多源信息融合技術

多源信息融合技術是支撐海上協同作戰的核心技術。多源信息融合是將海戰場分散部署的多個傳感器所獲取的信息數據，利用圖像識別、深度挖掘等技術進行融合處理，消除多源信息數據存在的冗余，降低不確實性，提高情報偵察系統反應的靈敏性和準確性。多源信息融合技術主要用于支撐數據層、特征層和決策層上的信息融合，其中，數據層信息融合主要是針對同類傳感器收集的數據，進行同類數據融合，無法異構數據融合；特征層數據融合主要是提取收集數據所包含的特征向量，用于對監測對象特征進行融合；決策層信息融合是根據特征層信息融合所得到的數據特征，進行相應的判別及簡單邏輯運算，再根據海上作戰需求進行的高級信息融合。決策層信息融合是面向海上作戰的信息融合，比如通過對溫度、濕度和風力等數據特征的融合，可以判斷影響海上作戰的可能性，基于此，發送數據可以是影響海上協同作戰的概率，而不是溫度、濕度及風力等。在多源信息融合現實中，可以根據海戰場實際需求來選擇融合方式。

3.3 目標威脅評估技術

目標威脅評估技術是支撐海上協同作戰的關鍵技術。目標威脅評估是判斷敵方目標是否對己方作戰力量構成威脅及威脅程度的大小，然后根據威脅程度大小對敵方目標進行排序，為科學規劃打擊順序、打擊速度和打擊角度奠定重要基礎，也是制定作戰計劃、規劃攻擊順序的重要保障。目標威脅評估技術的關鍵方法主要有變權理論[3]、屬性分析[4]、改進灰關聯分析[5]、神經網絡[6]、多屬性決策法[7]等，而在常用的關鍵算法中，多屬性決策法是提高判定目標威脅評估準確率的基礎。作為執行海上作戰任務的水面艦艇編隊，正遭遇越來越嚴重的海上攻擊威脅，對敵方目標威脅程度判斷的準確與否，直接影響到攻擊順序和火力分配。利用多屬性目標決策理論和方法，研究目標距離、攻擊角度、通視條件和作戰環境等，采用混合精確實數型指標和模糊區間型指標的決策模型，通過模糊評價、實數、三角模糊數等方式進行量化，最大限度保留不確定性信息并降低海戰場應用復雜度，完成對目標威脅程度的科學排序。

4 結 語

通過分析海上作戰制勝機理，研究了海上協同作戰模式，提出了支撐海上協同作戰的關鍵技術。但是并未研究支撐海上協同作戰關鍵技術的發展路線，下一步要科學分析預測未來關鍵技術的攻克時間，判斷海上作戰樣式的發展方向，為海上協同作戰理論的發展和完善奠定重要基礎。