外軍導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢

杜龍海，曹毅，齊忠杰

（1.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.總參信息化部駐石家莊地區(qū)軍事代表室，河北 石家莊 050002）

外軍導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢

杜龍海1，曹毅2，齊忠杰3

（1.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.總參信息化部駐石家莊地區(qū)軍事代表室，河北 石家莊 050002）

導(dǎo)彈防御系統(tǒng)對突防導(dǎo)彈的攔截能力不斷增強，在對重要軍事目標(biāo)進行打擊時，需要使用多枚導(dǎo)彈協(xié)同攻擊。當(dāng)前，美、俄等國家均在發(fā)展導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，使得突防的導(dǎo)彈之間可通過彈間數(shù)據(jù)鏈進行協(xié)同，以提高導(dǎo)彈的突防概率和打擊效果。在分析外軍導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的基礎(chǔ)上，提出了導(dǎo)彈協(xié)同的基本應(yīng)用概念及導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)發(fā)展趨勢，并對導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析。

數(shù)據(jù)鏈；導(dǎo)彈協(xié)同；協(xié)同任務(wù)規(guī)劃；目標(biāo)融合；動態(tài)目標(biāo)分配

0 引言

導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)抢酶鞣N傳輸、組網(wǎng)及信息融合技術(shù)，在協(xié)同攻擊的多枚導(dǎo)彈之間構(gòu)建的信息鏈路，它使得導(dǎo)彈之間可以共享傳感器、飛行控制和制導(dǎo)決策等信息。通過彈間協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的支撐，多枚導(dǎo)彈可以完成自主編隊、協(xié)同突防和協(xié)同目標(biāo)分配等作戰(zhàn)應(yīng)用。目前，美、俄等國家均在發(fā)展導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，使得突防的導(dǎo)彈之間可通過彈間數(shù)據(jù)鏈進行協(xié)同，以提高導(dǎo)彈的突防概率和打擊效果。我國一些研究所及高校也開展了相關(guān)的研究。數(shù)據(jù)鏈技術(shù)在國外飛航導(dǎo)彈上的應(yīng)用［1］分析了彈間協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的作用及在外軍中的應(yīng)用，但沒有指明彈間協(xié)同數(shù)據(jù)鏈應(yīng)當(dāng)具備的能力。智能反艦導(dǎo)彈協(xié)同攻擊策略研究［2］在對國外智能型導(dǎo)彈協(xié)同攻擊策略分析的基礎(chǔ)上，探討了智能反艦導(dǎo)彈的協(xié)同攻擊策略，并重點分析了智能彈群的組成結(jié)構(gòu)、攻擊模式和關(guān)鍵能力需求，但沒有提出在作戰(zhàn)過程中對數(shù)據(jù)鏈的要求。本文在分析外軍導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的基礎(chǔ)上，提出了導(dǎo)彈協(xié)同的基本應(yīng)用概念及導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈應(yīng)當(dāng)具備的能力，并對導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析，為發(fā)展導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈提供參考。

1 外軍發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前使用精確制導(dǎo)武器進行快速突擊成為了作戰(zhàn)過程中的重要攻擊手段，世界各國均極其重視相關(guān)技術(shù)研發(fā)。俄軍以導(dǎo)彈飽和攻擊為殺手锏，攻擊編隊在導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的支撐下，具備了內(nèi)部飛行協(xié)調(diào)和任務(wù)分配功能；美軍則以網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)為背景，使飛航導(dǎo)彈和無人機成為了作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，目前某些裝備已經(jīng)具有了聯(lián)合飛控、探打一體等網(wǎng)絡(luò)化靈巧作戰(zhàn)能力［3］。

1.1 俄羅斯П500玄武巖反艦導(dǎo)彈

П500是蘇聯(lián)于1963年開始研制的一種中遠程超聲速反艦導(dǎo)彈。該導(dǎo)彈1973年服役，并于1975年用于作戰(zhàn)，主要裝備水面艦艇，用于攻擊包括航母在內(nèi)的水面目標(biāo)，是世界上最有威力的反艦導(dǎo)彈之一。在對敵人的航母編隊進行攻擊時，采用導(dǎo)彈齊射的形式。齊射中的導(dǎo)彈飛行剖面為30 m～7 km之間的低—低和低—高模式。玄武巖是蘇聯(lián)第1種裝備數(shù)字計算機的導(dǎo)彈，它的制導(dǎo)系統(tǒng)還裝備有通信線路裝置，用于齊射時各枚導(dǎo)彈之間的通信。齊射導(dǎo)彈的數(shù)量為8枚，能夠以很短的時間間隔從艦上平臺完成發(fā)射。通常有一枚導(dǎo)彈充當(dāng)領(lǐng)彈，在高空（5～7 km）飛行中，利用彈上搜尋系統(tǒng)截獲目標(biāo)并通過數(shù)據(jù)鏈控制齊射的其他導(dǎo)彈的飛行。其他導(dǎo)彈則在中、低空飛行，并且雷達導(dǎo)引頭處于被動狀態(tài)。領(lǐng)彈將目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳送給其他導(dǎo)彈并為它們分配具體打擊目標(biāo)，4枚導(dǎo)彈被導(dǎo)向主要或重要價值的目標(biāo)，如航母編隊中的航空母艦。另外4枚則分別被導(dǎo)向戰(zhàn)區(qū)內(nèi)的其他艦只，機載雷達導(dǎo)引頭將在到達目標(biāo)前最后一刻開機。如果領(lǐng)彈被擊落，另外一枚導(dǎo)彈（按程序編排）將取代它并爬到一定高度繼續(xù)為其他導(dǎo)彈領(lǐng)航。所有導(dǎo)彈都具有主動雷達干擾能力，以對抗來自飛機或艦載防空系統(tǒng)的防御行為［4］。彈間協(xié)同數(shù)據(jù)鏈在玄武巖導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程中的應(yīng)用如圖1所示。

圖1 導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈在П500作戰(zhàn)中的應(yīng)用

1.2 俄羅斯П700花崗巖超聲速反艦導(dǎo)彈

花崗巖導(dǎo)彈有水上、水下和空中3種發(fā)射方式，既可以單枚發(fā)射，也可以多枚齊射。通常是一個水下攻擊梯隊的3～5艘Oscar級潛艇（各帶有24枚花崗巖）齊射，這樣每次作戰(zhàn)總共可發(fā)射72～120枚導(dǎo)彈，它們集中打擊航母編隊，其中有30%～50%會瞄準(zhǔn)航母，其他導(dǎo)彈只打擊護航艦船。由飛機發(fā)射花崗巖時，每次為12～24枚，主要針對艇母編隊的防御系統(tǒng)進行飽和轟炸［5］。

導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈在花崗巖導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程中的應(yīng)用方式如圖2所示。齊射的24枚導(dǎo)彈通過彈間數(shù)據(jù)鏈進行協(xié)同，有1枚導(dǎo)彈被預(yù)編在25 km高的彈道上飛行，其他在低彈道上飛行。高彈道飛行的導(dǎo)彈承擔(dān)領(lǐng)彈任務(wù)，它先向上爬升，開機探測，能最早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并將目標(biāo)數(shù)據(jù)通過彈間數(shù)據(jù)鏈傳輸給在低空飛行的其他導(dǎo)彈，并實時更新數(shù)據(jù)。領(lǐng)彈的雷達既使用主動模式也使用被動模式，主動模式采取快速“掃視”后馬上關(guān)閉的方式，以增加突防概率。領(lǐng)彈還通過彈間協(xié)同數(shù)據(jù)鏈給所有從屬導(dǎo)彈分配目標(biāo)，同時它還和其他攻擊導(dǎo)彈群的領(lǐng)彈進行通信，以便協(xié)調(diào)攻擊行動。一旦領(lǐng)彈被擊落，馬上另有一枚導(dǎo)彈升高負責(zé)領(lǐng)彈的功能。進入敵方視界后，彈群才散開，各自開啟導(dǎo)引頭進行末端攻擊［6］。

圖2 導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈在П700作戰(zhàn)中的應(yīng)用

1.3 美軍“網(wǎng)火”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)

美軍“網(wǎng)火”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)將火力打擊、偵察監(jiān)視、效能評估和打擊過程中的任務(wù)分配與轉(zhuǎn)換等功能通過數(shù)據(jù)鏈凝聚于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)支持的、自主與受控攻擊相結(jié)合的多功能火力系統(tǒng)運用模式。

“網(wǎng)火”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)包括2種導(dǎo)彈：①精確攻擊導(dǎo)彈（PAM），這種導(dǎo)彈使用固體火箭推進發(fā)動機，速度很快，可用于軟、硬2種目標(biāo)的攻擊。PAM安裝有雙模式精確末制導(dǎo)裝置，具備在飛行中調(diào)整目標(biāo)數(shù)據(jù)、重新確定目標(biāo)和圖像處理的能力。②待機導(dǎo)彈（LAM），它攜帶一個激光探測器和雷達測距儀、一個渦輪噴氣發(fā)動機和飛行翼，可以在空中巡弋待機45 min，能夠在目標(biāo)上空盤旋、自動識別和攻擊目標(biāo)。2種導(dǎo)彈都帶有數(shù)據(jù)鏈，目標(biāo)更新數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給導(dǎo)彈，導(dǎo)彈的控制權(quán)可以轉(zhuǎn)移給前方的人員或無人機［7］。

“網(wǎng)火”系統(tǒng)的基本運用概念是：待機攻擊導(dǎo)彈先行發(fā)射，在INS／GPS導(dǎo)引下飛至指定目標(biāo)區(qū)域上空盤旋滯留，并用雷達或激光探測器搜索目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)敵方蹤跡后，通過數(shù)據(jù)鏈上傳目標(biāo)信息，控制平臺發(fā)射成本較低的精確攻擊導(dǎo)彈將目標(biāo)摧毀。在作戰(zhàn)過程中，待機攻擊彈可以通過數(shù)據(jù)鏈為精確攻擊彈指示目標(biāo)，“網(wǎng)火”系統(tǒng)的基本運用概念如圖3所示［8］。

圖3 導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈在網(wǎng)火系統(tǒng)中的應(yīng)用

2 導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈技術(shù)發(fā)展趨勢

目前，世界各國都在加快構(gòu)建綜合一體化的導(dǎo)彈防御體系，對突防導(dǎo)彈的攔截能力不斷增強。在這種情況下，采用傳統(tǒng)單彈和單系統(tǒng)的作戰(zhàn)模式，無法實現(xiàn)對敵方要地或高價值目標(biāo)的打擊。因此，提高導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的智能協(xié)同突防能力成為必需。為了達到突防和攻擊目的，需要在導(dǎo)彈之間構(gòu)建協(xié)同數(shù)據(jù)鏈路，支持彈群協(xié)同作戰(zhàn)。彈群協(xié)同作戰(zhàn)概念如圖4所示［9］。

圖4 彈群協(xié)同作戰(zhàn)概念

在圖4中，各個發(fā)射單元發(fā)射的導(dǎo)彈在一定的區(qū)域自組織建立彈間協(xié)同數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)；導(dǎo)彈之間通過數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)交互位置、狀態(tài)等信息自主組建導(dǎo)彈編隊，形成突防隊形；在末段臨近目標(biāo)時，編隊內(nèi)各枚導(dǎo)彈通過彈間協(xié)同數(shù)據(jù)鏈交互探測到的目標(biāo)信息，通過數(shù)據(jù)融合形成對目標(biāo)的一致態(tài)勢；然后，編隊內(nèi)導(dǎo)彈通過彈間數(shù)據(jù)鏈交互目標(biāo)分配信息，完成分布式動態(tài)目標(biāo)分配；最后，各枚導(dǎo)彈對各自的目標(biāo)實施攻擊［10］。在上述作戰(zhàn)過程中，導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈應(yīng)當(dāng)能夠支持以下關(guān)鍵能力：

①彈間信息交互能力。信息交互能力是導(dǎo)彈之間實現(xiàn)協(xié)同的基本條件。未來的智能導(dǎo)彈能夠在飛行中利用通信鏈路交換數(shù)據(jù)、識別特定目標(biāo)、進行目標(biāo)分配和毀傷評價。彈間信息交互能力是彈群智能化協(xié)同作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。

②協(xié)同任務(wù)規(guī)劃能力。在協(xié)同攻擊的過程中，面對突現(xiàn)威脅或者改變攻擊目標(biāo)后，智能導(dǎo)彈需要實時改變攻擊航路。協(xié)同任務(wù)規(guī)劃能力能夠使彈群快速反應(yīng)，臨機調(diào)整攻擊目標(biāo)，是支持導(dǎo)彈實現(xiàn)協(xié)同攻擊的重要支撐［11］。

③基于數(shù)據(jù)融合的目標(biāo)識別與跟蹤能力。智能彈群融合導(dǎo)彈不同導(dǎo)引頭在不同位置、不同頻段上、不同掃描速率和不同探測方向所獲得的目標(biāo)信息，并能夠?qū)?fù)雜環(huán)境中的目標(biāo)進行自動識別和跟蹤。利用信息互補，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，構(gòu)成多導(dǎo)引頭傳感器系統(tǒng)，對目標(biāo)位置進行精確估計，改善對目標(biāo)的跟蹤和識別，能夠增強系統(tǒng)的抗干擾性能，提高系統(tǒng)的可靠性。

④智能決策能力。彈群的領(lǐng)彈具有智能決策能力，能夠綜合利用當(dāng)前戰(zhàn)場的地形環(huán)境、威脅環(huán)境和目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫等各類信息，實時解算最優(yōu)的彈群攻擊方案。隨著協(xié)同攻擊任務(wù)的進行、威脅的突現(xiàn)、目標(biāo)的機動和目標(biāo)的被毀傷，作戰(zhàn)環(huán)境會發(fā)生變化，領(lǐng)彈需要相應(yīng)地進行智能決策，并通過彈間數(shù)據(jù)鏈將決策結(jié)果發(fā)送給其他導(dǎo)彈［12］。

⑤實時熱備份能力。在協(xié)同的彈群中，智能決策成員是整個彈群的指揮者，如果當(dāng)前決策成員發(fā)生故障，則備份成員通過實時熱備份機制和決策接替機制接替其繼續(xù)工作。

⑥安全保密與身份認(rèn)證能力。彈間數(shù)據(jù)鏈處于強對抗環(huán)境當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)生存時間短、信息交互頻繁、無線信道開放，因此，需要對武器節(jié)點進行入網(wǎng)認(rèn)證，對網(wǎng)內(nèi)節(jié)點間的信息進行來源合法性、數(shù)據(jù)完整性、機密性和時效性驗證，杜絕非法用戶接入網(wǎng)絡(luò)［13］。

3 導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈關(guān)鍵技術(shù)

3.1 彈間抗干擾與組網(wǎng)技術(shù)

彈間數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用特點是在復(fù)雜的地理環(huán)境和強對抗戰(zhàn)場電磁環(huán)境下使用，編隊成員即各個彈體之間存在著組網(wǎng)的自組織特性，同時也面臨著被對方物理摧毀的威脅，因此導(dǎo)彈之間構(gòu)成的數(shù)據(jù)鏈通信網(wǎng)絡(luò)是一個節(jié)點易受攻擊、無線傳輸易受干擾、成員連通性易受影響和網(wǎng)絡(luò)拓撲易被毀傷的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，因此要求彈間數(shù)據(jù)鏈必須能夠自動適應(yīng)由于內(nèi)部和外部原因引起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。

3.2 安全防護與接入控制技術(shù)

導(dǎo)彈編隊作為高能量武器系統(tǒng)，需深入敵后作戰(zhàn)，其安全性要求不言而喻。系統(tǒng)安全控制技術(shù)的難點在于，采用何種體制和技術(shù)方能夠在較短的網(wǎng)絡(luò)生存周期、較快的信息交互需求和動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)成員變化等條件下，為平臺交互提供安全可信的信息交互機制，目前成熟應(yīng)用案例不多［14］。

3.3 彈載消息處理技術(shù)

彈載消息處理技術(shù)包括消息處理規(guī)則和目標(biāo)信息融合2個方面。彈載消息處理規(guī)則對導(dǎo)彈編隊的交互信息類型、應(yīng)用限制和交換使用規(guī)則等問題進行研究，設(shè)計適合于機器對機器的自動化處理的技術(shù)體制；目標(biāo)信息融合指在末段時，各枚導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭開機后捕獲目標(biāo)形成目標(biāo)信息，將編隊內(nèi)各枚導(dǎo)彈的傳感器探測到的目標(biāo)信息進行融合，利用多個傳感器在空間或時間上的冗余或互補信息，獲取比單一傳感器更多的信息、更好的信息質(zhì)量和更高的準(zhǔn)確度，使各枚導(dǎo)彈維持統(tǒng)一的目標(biāo)態(tài)勢，為多彈分布式目標(biāo)分配奠定基礎(chǔ)［15］。

3.4 多目標(biāo)動態(tài)分配與編隊協(xié)同技術(shù)

多目標(biāo)動態(tài)分配主要是指末制導(dǎo)階段導(dǎo)彈編隊協(xié)同對多目標(biāo)進行攻擊時，要在規(guī)定的時間內(nèi)對跟蹤空域中的目標(biāo)進行合理分配，保持對目標(biāo)群的命中概率最大并盡可能避免重復(fù)攻擊與遺漏；編隊協(xié)同制導(dǎo)主要包括中制導(dǎo)過程的編隊控制和末段的協(xié)同末制導(dǎo)律設(shè)計，是指為保證多枚巡航導(dǎo)彈達到同時擊中目標(biāo)的飽和攻擊戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)，首先要求中制導(dǎo)過程以編隊形式接近打擊目標(biāo)，保證中制導(dǎo)時間盡量一致，其次要求導(dǎo)引頭開機后制導(dǎo)律具有對導(dǎo)引時間進行控制的能力。

4 結(jié)束語

導(dǎo)彈編隊協(xié)同是一種新的作戰(zhàn)觀念和作戰(zhàn)樣式，在導(dǎo)彈之間構(gòu)建武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈，支持協(xié)同突防、動態(tài)目標(biāo)分配等能力，將顯著提高導(dǎo)彈武器的打擊效能。隨著世界各國加大對數(shù)據(jù)鏈的開發(fā)力度，數(shù)據(jù)鏈將成為今后軍事裝備發(fā)展的一個熱點。應(yīng)積極進行數(shù)據(jù)鏈技術(shù)應(yīng)用于飛航導(dǎo)彈的研究，加強數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的基礎(chǔ)研究，如數(shù)據(jù)融合、自組織組網(wǎng)和安全保密與身份認(rèn)證等關(guān)鍵技術(shù)。面對國際上導(dǎo)彈防御系統(tǒng)迅速發(fā)展的嚴(yán)峻形勢，開展對導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的研究具有重要意義。

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Present Status and Technology Developing Trend of Multi-missile Cooperative Data Links of Foreign Army

DU Long-hai1，CAO Yi2，QI Zhong-jie3
（1．The 54th Research Institute of CETC，Shijiazhuang Hebei 050081，China；2．Military Representative Office of Information Technology Department of PLA General Staff Headquarters Stationed in Shijiazhuang Region，Shijiazhuang Hebei 050002，China）

With the increasement of intercept probability of missile defense system，coordination among multiple missiles is neces-sary for the attack of important targets.Currently，multi-missile cooperation is employed in the USA and Russia，etc.With the support of data links，penetration probability and hitting effect are enhanced.Based on an analysis of the development status of multi-missile coop-eration data link in the USA and Russia，etc.，the paper provides the basic application concept of multi-missile cooperation and predicts the developing trends of multi-missile cooperation data links.It analyzes the key techniques of multi-missile cooperation data links and offers references for the research of multi-missile cooperation data links in China.

data link；multi-missile cooperation；cooperative task planning；target fusion；dynamic target assignment

TP393

A

1003－3106（2015）11－0056－04

10.3969／j.issn.1003－3106.2015.11.15

杜龍海，曹毅，齊忠杰.外軍導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢［J］.無線電工程，2015，45（11）：56－59.

杜龍海男，（1978—），高級工程師。主要研究方向：通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)鏈。

2015-08-17

國防基礎(chǔ)科研計劃資助項目（B1120131046）。

齊忠杰男，（1968—），研究員。主要研究方向：通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)鏈。