基于數(shù)據(jù)鏈的聯(lián)合火力打擊技術(shù)研究

基于數(shù)據(jù)鏈的聯(lián)合火力打擊技術(shù)研究

實時數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)菍崟r環(huán)境監(jiān)控的重要基礎(chǔ)近代高強(qiáng)度戰(zhàn)爭是一種多類型的戰(zhàn)爭，包括海洋、土地、天空和電。其特點是行動范圍廣、環(huán)境復(fù)雜。傳統(tǒng)的分類方法不能嚴(yán)格定義各種威脅，如空中、飛機(jī)和潛艇威脅，為了滿足相互交織的威脅要求，提高作戰(zhàn)決策的自動化，必須準(zhǔn)確整合戰(zhàn)場信息，以便于各級指揮官和作戰(zhàn)單位提供實時的敵人態(tài)勢，并正確傳達(dá)指揮和控制命令。因此，集中性數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是非常重要的。1聯(lián)合造林/作戰(zhàn)組成聯(lián)合火力打擊是在聯(lián)合指揮所的指揮下,由航空火力網(wǎng)、海面火力網(wǎng)和陸地火力網(wǎng)共同實施。參與偵察與監(jiān)視的傳感器包含預(yù)警機(jī)、地面防空雷達(dá)、導(dǎo)彈營雷達(dá)、指揮艦雷達(dá)等;參與的武器平臺包括戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)彈營、指揮艦導(dǎo)彈等;指揮控制是由聯(lián)合指揮所負(fù)責(zé)決策。聯(lián)合火力打擊的特征:一是打擊目的的多樣性;二是打擊目標(biāo)的精選性;三是打擊行動的突然性;四是打擊力量的聯(lián)合性;五是打擊部署的非接觸性;六是打擊戰(zhàn)場的多維一體性;七是打擊毀傷的精確高效性;八是打擊動作的協(xié)調(diào)性。聯(lián)合火力打擊作戰(zhàn)概念圖如圖1所示。根據(jù)聯(lián)合火力打擊作戰(zhàn)任務(wù)要求,確定需要參戰(zhàn)的指控平臺、傳感器和武器平臺,按照數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計要求構(gòu)建成一個動態(tài)無中心的數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),利用數(shù)據(jù)鏈將指控系統(tǒng)、傳感器、武器系統(tǒng)相交聯(lián),分發(fā)目標(biāo)監(jiān)視、電子戰(zhàn)情報、敵我識別、戰(zhàn)斗協(xié)同、指揮控制等信息,實現(xiàn)聯(lián)合部隊的一致戰(zhàn)場態(tài)勢圖,并實現(xiàn)敵我識別、相對定位、目標(biāo)精確指示、指揮引導(dǎo)等功能,以便對敵方目標(biāo)實施聯(lián)合火力襲擊、封鎖、控制、反擊或?qū)埂?第三,數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)為了實現(xiàn)從典型傳感器到典型武器平臺的無縫信息連接,以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)鏈和傳輸媒體為基礎(chǔ),通過三軍聯(lián)合信息分發(fā)系統(tǒng)(JIDS)把陸軍、海軍、空軍、衛(wèi)星通信系統(tǒng)連接起來,形成我軍自己的海陸空天一體化數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。海陸空天一體化數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)可以構(gòu)成一個公共信息池,各軍兵種的防空數(shù)據(jù)經(jīng)各網(wǎng)關(guān)處理后,可在系統(tǒng)內(nèi)分發(fā),系統(tǒng)內(nèi)用戶可根據(jù)自己的需要提取相應(yīng)信息,達(dá)到信息共享的目的;各種傳感器收集的信息能夠及時可靠地傳輸?shù)礁鬈姳N的指揮部和主要武器平臺,以提高各軍兵種和主要武器平臺的快速反應(yīng)能力;在三軍聯(lián)合作戰(zhàn)時,系統(tǒng)可以為各軍兵種指揮所的重要協(xié)同數(shù)據(jù)提供具有保密和抗干擾的傳輸手段,是陸軍、海軍、空軍、第二炮兵部隊聯(lián)合作戰(zhàn)時的C4ISR數(shù)據(jù)通道。海陸空天一體化數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)以JIDS系統(tǒng)的三軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈為基礎(chǔ),使諸軍兵種作戰(zhàn)指揮、情報等消息格式逐步趨于一致,達(dá)到信息共享的目的,滿足諸軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn),互連、互通、互操作的要求。海陸空天一體化數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)按功能和特征分為三個層次的數(shù)據(jù)鏈:2.1輸各戰(zhàn)役綜合情報誗采用SJIDS系統(tǒng)的衛(wèi)星信道實現(xiàn)跨戰(zhàn)區(qū)覆蓋;誗傳輸各戰(zhàn)區(qū)綜合情報,戰(zhàn)區(qū)間作戰(zhàn)計劃和指揮調(diào)度信息;誗通過網(wǎng)關(guān)與下一級三軍聯(lián)合數(shù)據(jù)鏈互通,使各戰(zhàn)區(qū)獲得相應(yīng)作戰(zhàn)計劃,部隊指揮調(diào)動、相鄰戰(zhàn)區(qū)態(tài)勢和情報信息。2.2采用jds系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)協(xié)同數(shù)據(jù)鏈包括三軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈和各軍兵種專用戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈。三軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈:誗主要功能是三軍指揮協(xié)調(diào)和情報數(shù)據(jù)分發(fā),使所屬戰(zhàn)區(qū)各軍兵種獲得所需的目標(biāo)監(jiān)視、綜合態(tài)勢、指揮引導(dǎo)、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同等信息;誗采用JIDS系統(tǒng)。各軍兵種專用戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈:誗主要功能是各軍兵種作戰(zhàn)集團(tuán)內(nèi)部指揮協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)分發(fā),使所屬戰(zhàn)區(qū)各軍兵種獲得所需的目標(biāo)監(jiān)視、綜合態(tài)勢、指揮引導(dǎo)、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同等信息;誗各軍兵種專用戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈分別為:海軍艦隊?wèi)?zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈采用JIDS、H/TJN-901、H/TJN-902、H/TJN-903、戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信、310網(wǎng)和機(jī)動骨干網(wǎng);戰(zhàn)區(qū)空軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈采用JIDS、485/484抗干擾數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、V/UHF電臺、戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信、310網(wǎng)和機(jī)動骨干網(wǎng);集團(tuán)軍陸軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈采用PLRS、HF戰(zhàn)斗無線網(wǎng)、UHF野戰(zhàn)地域網(wǎng)、戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信、310網(wǎng)和機(jī)動骨干網(wǎng)。2.3多武器平臺協(xié)同打擊數(shù)據(jù)鏈的主要功能模塊誗主要功能是火控級的數(shù)據(jù)分發(fā),使所屬成員獲得所需的目標(biāo)跟蹤、武器協(xié)同控制等信息;武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侵苯用嫦騻鞲衅髌脚_、武器平臺和營連指揮系統(tǒng)的協(xié)同打擊數(shù)據(jù)鏈,有效鏈接,將空間分散的各種火力作戰(zhàn)單元緊密交鏈,實現(xiàn)充分發(fā)揮多武器平臺整體協(xié)同打擊的作戰(zhàn)效能,實現(xiàn)鏈路平臺的自動化、一體化。武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈主要解決多武器平臺之間的目標(biāo)精確數(shù)據(jù)、火力資源的共享問題,實現(xiàn)精確導(dǎo)引、穩(wěn)定跟蹤和協(xié)同打擊,提高武器協(xié)同打擊能力。3火力聯(lián)合作戰(zhàn)3.1第4批是環(huán)境指揮控制過程聯(lián)合火力打擊是綜合運用參戰(zhàn)的各軍兵種火力按既定的作戰(zhàn)方案,集中突擊對方要害目標(biāo)的作戰(zhàn)行動。聯(lián)合火力打擊的一般過程如下:聯(lián)合火力打擊在聯(lián)合指揮所的指揮下,由航空火力網(wǎng)、海面火力網(wǎng)和陸地火力網(wǎng)共同實施,參與偵察與監(jiān)視的傳感器包含預(yù)警機(jī)、地面防空雷達(dá)、導(dǎo)彈營雷達(dá)、指揮艦雷達(dá)等,參與的武器平臺包括戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)彈營、指揮艦導(dǎo)彈等,指揮控制是由聯(lián)合指揮所負(fù)責(zé)決策,戰(zhàn)斗機(jī)、指揮艦、導(dǎo)彈營擔(dān)負(fù)對敵軍火力打擊的任務(wù)。作戰(zhàn)線程示意性描述參見表1所示。3.2戰(zhàn)斗過程1預(yù)警機(jī)、無人機(jī)、衛(wèi)星等傳感器調(diào)查敵人基地，并向作戰(zhàn)中心報告①預(yù)警機(jī)、無人機(jī)、衛(wèi)星探測敵方目標(biāo);2戰(zhàn)爭中心⑥聯(lián)合指揮所選擇攻擊平臺,進(jìn)行火力分配和協(xié)同指揮。3聯(lián)合指揮和質(zhì)量控制⑦數(shù)據(jù)鏈能顯示交戰(zhàn)選擇和友軍武器狀態(tài)?？捎脩?zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈根據(jù)交戰(zhàn)規(guī)則指揮交戰(zhàn)。4目標(biāo)戰(zhàn)斗⑧空中火力、地面炮兵火力、海上火力通過戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈與目標(biāo)進(jìn)行交戰(zhàn)。5損失評估⑨交戰(zhàn)目標(biāo)的狀態(tài)可通過預(yù)警機(jī)、衛(wèi)星探測、無人機(jī)、技偵等手段獲取;⑩可通戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈報告交戰(zhàn)航跡的狀態(tài)和友軍部隊的狀態(tài)。3.3戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)評估階段活動模型表示聯(lián)合火力打擊中相關(guān)單位隨著時間推移而發(fā)生的變化。第一階段,本地傳感器數(shù)據(jù)、通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)倪h(yuǎn)地傳感器數(shù)據(jù)、陸上指揮平臺、空中指揮所等數(shù)據(jù)進(jìn)行融合;第二階段,相關(guān)后的航跡、友軍數(shù)據(jù)、情報數(shù)據(jù)、情報中心與聯(lián)合指揮平臺本地數(shù)據(jù)再次進(jìn)行融合評估,生成評估后的航跡;第三階段,在聯(lián)合指揮所根據(jù)航跡更新目標(biāo)列表;第四階段,聯(lián)合指揮平臺根據(jù)武器狀態(tài)、目標(biāo)數(shù)據(jù)、交戰(zhàn)目標(biāo)區(qū)選擇攻擊平臺;在第五階段,戰(zhàn)場解沖突方案;第六階段產(chǎn)生開火命令;第七階段,命令戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行攔截或攻擊目標(biāo);第八階段,戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)入戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)評估階段;第九階段,將評估結(jié)果輸入聯(lián)合指控平臺。圖中的方框表示平臺執(zhí)行的功能,方框下方的箭頭表示執(zhí)行此項功能的平臺,其他箭頭表示平臺執(zhí)行此項功能所需的輸入和完成功能后的輸出。4合成武器的能力戰(zhàn)斗協(xié)同功能包括完成武器部署以及預(yù)防在戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)中出現(xiàn)相互干擾而采取的各種行動。作戰(zhàn)指揮官需具有引導(dǎo)指控單元的行動及部署武器的能力。指控單元需具有協(xié)同其指控行動和實時地將武器系統(tǒng)指控權(quán)轉(zhuǎn)交給其他指控單元的能力。JTIDS的戰(zhàn)斗協(xié)同功能在管理或指揮引導(dǎo)武器系統(tǒng)(即戰(zhàn)斗機(jī)、地空導(dǎo)彈等)和支援平臺(即偵察、物資等)之間提供信息交換。戰(zhàn)斗協(xié)同功能、指揮控制功能和任務(wù)管理功能相互作用和影響,并由PPLI、監(jiān)視和電子戰(zhàn)/擴(kuò)展功能予以支撐。4.1命令協(xié)同配合控制單元使用發(fā)布命令/命令協(xié)同來發(fā)送威脅警報、戰(zhàn)備等級和在武器控制任務(wù)中對其他控制單元發(fā)布命令。其中,上下級指揮所間為發(fā)布命令,相臨或同級指揮、所(需授權(quán))間為命令協(xié)同。武器控制任務(wù)包括指揮飛機(jī)起飛、返航、把飛機(jī)控制權(quán)交接給其他控制單元、在防空/指揮空中支援作戰(zhàn)任務(wù)中引導(dǎo)武器系統(tǒng)交戰(zhàn)/脫離交戰(zhàn)和引導(dǎo)反潛戰(zhàn)(反潛作戰(zhàn))作戰(zhàn)等。接收方指揮所收到命令后,應(yīng)針對該命令根據(jù)自身情況及當(dāng)前戰(zhàn)場形勢進(jìn)行應(yīng)答。如果同意執(zhí)行,則按要求分配自己的武器系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。4.2資源浪費概率當(dāng)兩個或多個指控單元在共同承擔(dān)防御職責(zé)的某個戰(zhàn)區(qū)內(nèi)作戰(zhàn)時,應(yīng)對共同的威脅協(xié)同作戰(zhàn)。交戰(zhàn)協(xié)同就是為這些指控單元提供該能力,從而更有效地引導(dǎo)交戰(zhàn),降低資源浪費的概率。與發(fā)布命令/命令協(xié)同不同,交戰(zhàn)協(xié)同是一種合作關(guān)系,主要用來分享交戰(zhàn)意圖、攔截方式、毀傷概率、跟蹤狀態(tài)和期待支援等。當(dāng)某指揮所探測或接收到潛在威脅航跡時,首先應(yīng)評估威脅的性質(zhì)從而確定是否同該威脅交戰(zhàn)、該威脅是否適合于協(xié)同交戰(zhàn)以及是否需要支援等,然后發(fā)出交戰(zhàn)協(xié)同命令。接收方指揮所收到命令后,應(yīng)針對該命令根據(jù)自身情況及當(dāng)前戰(zhàn)場形勢判斷是否交戰(zhàn)、能否支援等,據(jù)此進(jìn)行應(yīng)答。如果同意執(zhí)行,則按要求分配自己的武器系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。5傳輸為主的實時傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈定義:數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)且环N采用標(biāo)準(zhǔn)化通信鏈路,專用于數(shù)據(jù)傳輸與交換的戰(zhàn)術(shù)信息系統(tǒng);它以無線傳輸為主,在傳感器平臺、指揮平臺和武器平臺之間,按照統(tǒng)一規(guī)定的消息格式和通信協(xié)議,實時傳輸戰(zhàn)場態(tài)勢、指揮引導(dǎo)、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同、武器控制等數(shù)據(jù);主要包括傳輸信道、通信協(xié)議和格式化信息。根據(jù)作戰(zhàn)使命、作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)對象和作戰(zhàn)背景,基于數(shù)據(jù)鏈的聯(lián)合打擊作戰(zhàn)系統(tǒng)具備以下特點。5.1感器信息傳輸可靠性高速數(shù)據(jù)分發(fā)是滿足傳感器協(xié)同探測,包括平臺導(dǎo)航信息、雷達(dá)傳感器信息(包括雷達(dá)視頻信息、檢測錄取的點跡信息)、精確電子支援措施、紅外搜索與跟蹤、光電圖像等消息所需傳輸容量和實時性的基本保證,同時對其數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蔡岢隽撕芨叩囊蟆?.2成員之間的交換該方式是在時分多址的基本工作體制上,采用空分+頻分多址工作方式,分配成員成對的瞄準(zhǔn)式通信,然后再兩兩進(jìn)行交換,直到所有成員都交換一遍。信息共享是通過輪流交換數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的,但由于同時可多對成員工作,不會降低系統(tǒng)通信容量。5.3分布式組織網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)導(dǎo)模型數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)主要任務(wù)必須支持傳感器/武器的動態(tài)任務(wù)分配,采用分布式組網(wǎng)、集中式動態(tài)管理,網(wǎng)絡(luò)具有自組織、動態(tài)管理、自動路由與中繼功能,不依賴于預(yù)先分配。針對出現(xiàn)的任務(wù)需求,實時動態(tài)地對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整與重構(gòu)。5.4增設(shè)空域阻抗在采用傳統(tǒng)的跳頻、直序擴(kuò)頻、糾檢錯編碼以及信號交織等多種技術(shù)措施的同時,增加了空域抗干擾能力,從而使系統(tǒng)具有極強(qiáng)抗干擾、抗截獲能力,可保證在惡劣的戰(zhàn)場電磁環(huán)境中可靠地發(fā)送和接收信息。5.5與作戰(zhàn)平臺的接口為滿足系統(tǒng)快速反應(yīng)時間,與作戰(zhàn)單元中的傳感器和武器系統(tǒng)必須是直接進(jìn)行交鏈的,從而實現(xiàn)傳感器到武器快速通道的建立,與作戰(zhàn)平臺的接口方式如下:(3)與武器系統(tǒng)處理器接口,以保證精確的火控數(shù)據(jù)及時控制協(xié)同作戰(zhàn)。6基于數(shù)據(jù)鏈的聯(lián)合打擊技術(shù)6.1環(huán)境感知信息數(shù)據(jù)鏈的主要功能由海陸空天一體化數(shù)據(jù)鏈體系結(jié)構(gòu)可以看出,多數(shù)據(jù)鏈信息關(guān)聯(lián)技術(shù)是建立海陸空天一體化數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的關(guān)鍵,其主要功能包括:把消息以一種消息格式傳送到數(shù)據(jù)庫,轉(zhuǎn)換為另一種需要的消息格式后輸出;允許數(shù)字指揮控制和環(huán)境感知信息經(jīng)過多重數(shù)據(jù)鏈;在一對一的數(shù)據(jù)鏈上,消息不轉(zhuǎn)換,直接通過。為了實現(xiàn)多數(shù)據(jù)鏈信息關(guān)聯(lián)的功能,必須提供加入數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)鏈的射頻設(shè)備、天線和消息格式。6.2戰(zhàn)術(shù)協(xié)同及武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)南?zhàn)區(qū)協(xié)同數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)南⒅饕?作戰(zhàn)計劃、話音、圖像、兵力協(xié)調(diào)、指揮控制信息、空中目標(biāo)的早期預(yù)警和監(jiān)視信息,以及各戰(zhàn)區(qū)綜合戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢信息和情報;戰(zhàn)術(shù)協(xié)同數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)南⒅饕?目標(biāo)監(jiān)視、電子戰(zhàn)情報、位置和狀態(tài)報告、戰(zhàn)斗任務(wù)協(xié)同;武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)南⒅饕?協(xié)同指揮控制、傳感器探測、武器協(xié)同打擊。為了提高系統(tǒng)設(shè)計效率,改進(jìn)各種平臺和各個軍種之間的協(xié)同操作能力,必須進(jìn)行消息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究,包括兩個方面:①數(shù)據(jù)元的定義和使用在盡可能顧及到的各種作戰(zhàn)(如:防空戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)等)范疇內(nèi)做到標(biāo)準(zhǔn)化;②在盡可能顧及到的所有平臺范圍內(nèi),所有數(shù)據(jù)項的實施盡最大可能地做到標(biāo)準(zhǔn)化。6.3b目標(biāo)情報共享a)編隊信息共享空中編隊、海上編隊之間,各成員既可以接收對方的定位與識別消息,了解其他飛機(jī)/艦船的準(zhǔn)確位置和作戰(zhàn)態(tài)勢,也可以接收對方廣播的火控雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的情報。據(jù)此,可實現(xiàn)編隊內(nèi)信息共享,為實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)提供了重要支撐。b)目標(biāo)情報共享目標(biāo)監(jiān)視包括對部隊有戰(zhàn)術(shù)意義目標(biāo)的搜索、發(fā)現(xiàn)、識別和跟蹤。情報信息,是指通過情報收集技術(shù)(除雷達(dá)、聲納回波和EW檢測外)獲得的有關(guān)威脅告警、國家或政治聯(lián)盟、環(huán)境類別、平臺、平臺活動、平臺類型、運行狀態(tài)、控制單元以及交戰(zhàn)或配對等目標(biāo)詳細(xì)數(shù)據(jù)。任何單元一旦獲悉這些數(shù)據(jù)都可進(jìn)行報告,其他單元收到這些數(shù)據(jù)后,可用來更新自己的戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢,再加上必要的航跡管理,可以大大豐富戰(zhàn)術(shù)圖像,提高作戰(zhàn)