多任務使命平臺上電子設備發(fā)展趨勢研究

王向暉，路軍杰，袁健全

（中國航天科工集團三院三部，北京 100074）

0 引言

美軍的《2010年聯(lián)合作戰(zhàn)框架》強調：全維作戰(zhàn)優(yōu)勢的取得依賴于信息優(yōu)勢，且各種不同的傳感系統(tǒng)與武器系統(tǒng)通過信息網絡有機連接在一起后，產生的總效能將遠遠大于各個獨立武器系統(tǒng)的軍事效能之和。俄軍認為建立偵察、對抗和打擊一體化武器系統(tǒng)是俄軍適應高技術戰(zhàn)爭的重要標志。偵察、對抗和打擊一體化武器系統(tǒng)發(fā)展趨勢直接帶來的一個結果是越來越多的類型單一和功能單一的武器平臺被具有偵察、對抗、通信和打擊等多類任務使命的武器平臺所替代，并由此帶來了多任務平臺電子設備綜合集成化的發(fā)展趨勢［1－6］。

1 偵察、對抗和打擊一體化的特點

偵察、對抗和打擊一體化武器系統(tǒng)是運用以計算機為核心的自動化指揮與控制系統(tǒng)，實現(xiàn)先進的偵察子系統(tǒng)、對抗子系統(tǒng)以及高精度、大威力毀傷兵器系統(tǒng)的綜合，即通過多傳感器觀測信息的融合，取得打擊兵器所需要的正確的火力決策和實時、準確打擊目標的信息，能獨立完成戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術及其它復雜作戰(zhàn)任務的武器裝備綜合體。偵察、對抗和打擊一體化框架如圖1所示。

圖1 偵察、對抗和打擊一體化框架

偵察、對抗和打擊一體化可分為縱向一體化和橫向一體化兩個方面。橫向一體化是將偵察兵器、對抗兵器與打擊兵器縱向鉸鏈，實現(xiàn)目標探測、跟蹤識別、指揮控制、火力打擊、戰(zhàn)場防護、作戰(zhàn)機動和毀傷評估等作戰(zhàn)功能的一體化，縮短從信息獲取向對抗和打擊兵器的傳遞時間，釋放對抗和打擊兵器的戰(zhàn)斗力，提高對抗和打擊效果，以實現(xiàn)功能結構力；所謂縱向一體化即是突破信息、對抗和打擊的軍兵種以及不同作戰(zhàn)集群所需信息的局限，發(fā)展不同平臺間的信息和地、空、天偵察與目標跟蹤系統(tǒng)，建立機動性能良好的自動化偵察指揮所，達到陸、海、空、天、信等各作戰(zhàn)單元和作戰(zhàn)部隊的橫向互聯(lián)，最大限度地減少重復投入、發(fā)揮偵察信息的作用以及發(fā)揮對抗和打擊兵器的火力。

按分布和作戰(zhàn)使用特點，俄軍把偵察和打擊一體化武器系統(tǒng)分為空地偵察打擊一體化武器系統(tǒng)、地面?zhèn)刹齑驌粢惑w化武器系統(tǒng)和機載偵察打擊一體化武器系統(tǒng)，最終目標是實現(xiàn)三軍偵察打擊一體化武器系統(tǒng)。

2 單一平臺的多任務使命帶來的挑戰(zhàn)

打擊兵器威力越大，完成火力任務的自主性越強，它們的使用效率對偵察和對抗的依賴程度就越高，就越需要偵察數(shù)據(jù)具有及時性、可靠性、準確性和完整性。俄陸軍部副部長指出：打擊兵器作戰(zhàn)能力與偵察信息系統(tǒng)能力之間的失衡問題非常突出，產生這一問題的原因在于不斷完善打擊兵器的同時，對信息保障器材發(fā)展沒引起足夠的重視，最終導致打擊兵器的作戰(zhàn)效能發(fā)揮不超過25%～30%。

偵察打擊一體化中信息一體化不僅是單一平臺具備偵察、對抗等多信息的融合，更是將陸、海、空等各兵種的戰(zhàn)場監(jiān)視雷達、熱成像儀、激光指示儀、聲測站等偵察裝備以及偵察機、預警機和偵察衛(wèi)星等裝備獲取的信息進行融合，以克服不同兵種所獲信息的局限，實現(xiàn)全天候、全時空、不間斷地監(jiān)視著整個戰(zhàn)場，而使得戰(zhàn)場“單向透明”。

隨著作戰(zhàn)環(huán)境的日趨復雜，為提高作戰(zhàn)平臺的作戰(zhàn)效能和生存率，作戰(zhàn)平臺不得不配備越來越多的電子設備載荷，常規(guī)的做法是在飛行平臺上擇地分離設計安裝對抗、通信、制導等應用電子載荷。以美國F－35飛機為例，需要安裝的雷達、導航、通信和電子戰(zhàn)等各種類型天線總數(shù)已超過70個，被戲稱為“天線農場”。狹小的飛行平臺上安裝如此眾多的天線導致的問題是：設計復雜、制造困難、升阻比劣化、可靠性降低、電磁不兼容、目標特征顯著、造價昂貴、維修困難，而且改型或再設計投資龐大。

3 平臺多種電子載荷綜合集成研究

雷達偵察、通信偵察、衛(wèi)星偵察和光電偵察等多種偵察手段都有相似的射頻硬件組成結構，通過擴展天線帶寬，合并一些電子載荷天線的功能，實現(xiàn)天線與飛行平臺的共形，利用軟件無線電技術和一體化設計方法，建立綜合一體化多手段信息偵察系統(tǒng)，實現(xiàn)硬件資源復用。共形相控陣可將多任務使命平臺上數(shù)量激增的電子設備收發(fā)天線，按頻段、功能、模式等分類成為有限的綜合孔徑，鑲嵌在飛行平臺上，極大緩和多任務使命平臺上天線數(shù)量的激增和飛行平臺表面積極其有限的這一矛盾，從而提高系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。偵察、告警、通信、對抗和導引一體化系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

圖2 偵察、告警、通信、對抗和導引的一體化系統(tǒng)組成

美國的第四代戰(zhàn)斗機、海軍的先進多功能射頻演示平臺等已開始將軍用平臺電子系統(tǒng)從軍事用途縱向劃分原則向電子資源橫向劃分、統(tǒng)一管理的原則轉變。雖然雷達與電子戰(zhàn)等設備的有效輻射功率、靈敏度、發(fā)射機和發(fā)射器件、接收機、信號波形以及信號處理等不盡相同，但偵察、告警、對抗等功能模塊，如天線、發(fā)射機、接收機和信號處理存在相似之處，可通過軟件無線電技術實現(xiàn)不同部件的具體要求，如雷達頻譜擴展和干擾機的無源定位等功能。美 Wright Laboratory稱，近期對F－35飛機進行綜合孔徑設計的期望值是：減少結構約65%，每機減重約1000磅，每機可節(jié)省造價約3百萬美元；飛機性能、隱身性能、航空電子設備性能和電子戰(zhàn)性能得到顯著提高。

由洛克希德·馬丁和麥道兩家公司各組成一個小組同時開展研究的“綜合傳感器系統(tǒng)（ISS）”計劃項目就是將通信導航識別、電子戰(zhàn)、雷達及各種光電探測器（EO），如紅外搜索與跟蹤（IRST）、前視紅外（FLIR）、激光雷達（LR）、電視跟蹤（TV）等各種獨立的傳感器，按射頻（RF）和光電（EO）兩個頻段進行綜合。ISS的結構定義、接口規(guī)范和共用模塊設計是實現(xiàn)ISS的關鍵。

4 結束語

偵察、對抗和打擊一體化具有很多優(yōu)點，如資源共享、提高系統(tǒng)應變能力和靈活性、 動態(tài)重構能力、提高系統(tǒng)生存能力和整體效能等。外軍在這方面的研究，尤其是單平臺偵察、對抗和通信等多任務綜合集成的研究，具有重要意義，其關鍵是總體設計、系統(tǒng)定義、規(guī)范標準制訂、系統(tǒng)管理軟件和標準模塊的研制，這對總體研究和設計提出了更高的要求。

［1］王向暉，袁健全，路軍杰 .偵察對抗打擊一體化系統(tǒng)研究［J］.航天電子對抗，2007（2）：1－6.

［2］王量剛，梁德文 .外軍一體化聯(lián)合戰(zhàn)場情報、監(jiān)視與偵察系統(tǒng)的發(fā)展［J］.電訊技術，2004（2）：1－6.

［3］黃劍明，黃文韜，保錚 .基于“傳感器－射手”的一體化概念模型［J］.中國電子科學研究院學報，2007（5）：476－479.

［4］孫紹國，盛景泰 .艦載雷達與電子戰(zhàn)一體化的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.電訊技術，2005（6）：1－5.

［5］唐義平，李衛(wèi)，羅正發(fā) .多傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合技術［J］.上海航天，1997（4）：39－44.

［6］王保存 .外國軍隊信息化建設化建設的內在規(guī)律［J］.現(xiàn)代軍事，2008（10）：56－60.