天地一體制導(dǎo)技術(shù)在遠(yuǎn)程精確打擊體系中的應(yīng)用前景

衡 燕，豐 超，李雁斌

(上海無線電設(shè)備研究所，上海201109)

0 引言

2015年6月，美國(guó)海軍與雷神公司在白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)，利用NIFC-CA系統(tǒng)控制“美標(biāo)-6”遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈超視距攔截了一枚中程超音速導(dǎo)彈。NIFC-CA系統(tǒng)是一種天地一體協(xié)同制導(dǎo)系統(tǒng)，可以讓一艘裝備有“宙斯盾”系統(tǒng)的水面作戰(zhàn)艦艇借助前方飛機(jī)的探測(cè)數(shù)據(jù)向它所不能看到或探測(cè)到的敵方目標(biāo)發(fā)射導(dǎo)彈，且具備向陸地上空正被E-2D型預(yù)警機(jī)所跟蹤的目標(biāo)開火的能力。未來NIFC-CA系統(tǒng)甚至可與陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的某些系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步提高“宙斯盾”艦艇的內(nèi)陸作戰(zhàn)距離。

目前，各國(guó)海軍的所有艦艇均不具備向艦載傳感器有效探測(cè)范圍之外的目標(biāo)發(fā)射導(dǎo)彈的能力，這個(gè)重大缺陷導(dǎo)致海軍經(jīng)常難以為友方部隊(duì)提供可靠的防御屏障[1]。以美國(guó)海軍NIFC-CA系統(tǒng)為代表的天地一體制導(dǎo)技術(shù)為海軍的空中與導(dǎo)彈防御帶來了革命性的新能力，它實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)數(shù)據(jù)在導(dǎo)彈、飛機(jī)、艦艇間的共享，在遠(yuǎn)程精確打擊體系中具有較好的應(yīng)用前景[2]。

1 美國(guó)天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系

美國(guó)天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系主要包括預(yù)警探測(cè)情報(bào)系統(tǒng)、信息鏈路與通信系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、打擊平臺(tái)和武器裝備等五大系統(tǒng)。

1.1 預(yù)警探測(cè)情報(bào)系統(tǒng)

預(yù)警探測(cè)情報(bào)系統(tǒng)，即情報(bào)、偵查、監(jiān)視(ISR)系統(tǒng)，由探測(cè)平臺(tái)(含各類傳感器設(shè)備)和情報(bào)中心組成。探測(cè)平臺(tái)分為天基、空基、?；完懟念悺Ｆ渲?，天基信息系統(tǒng)具有及時(shí)信息預(yù)警、實(shí)時(shí)精確導(dǎo)航定位、高分辨率遙感圖像、電子偵察、高精度氣象與環(huán)境信息和可靠大容量通信等能力，成為美國(guó)支撐遠(yuǎn)距離精確打擊的主要偵查、預(yù)警、探測(cè)、定位手段。探測(cè)平臺(tái)包括導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、成像偵查與電子偵查衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星以及通信中繼衛(wèi)星。

在預(yù)警衛(wèi)星方面，美國(guó)除了在軌四顆第一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星——“國(guó)防支援計(jì)劃”DSP衛(wèi)星外，正在建設(shè)第二代預(yù)警衛(wèi)星體系SBIRS，包括高軌、低軌和大橢圓軌道。目前，美國(guó)預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)探測(cè)范圍基本覆蓋全球，跟蹤約50%的地球表面，識(shí)別精度為米級(jí)，能識(shí)別大部分重要目標(biāo)，實(shí)時(shí)探測(cè)和識(shí)別時(shí)間不大于1 min，全自動(dòng)生成預(yù)警信息時(shí)間不大于1 min。

在偵察衛(wèi)星方面，美國(guó)在軌成像偵察衛(wèi)星主要由四顆“高級(jí)KH-11”、三顆“長(zhǎng)曲棍球”、四顆FIA Radar和一顆“8X”偵察衛(wèi)星組成。光學(xué)成像和雷達(dá)成像分辨率達(dá)分米級(jí)，還可對(duì)地下核爆炸或其他地下設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

在導(dǎo)航衛(wèi)星方面，美國(guó)GPS-3衛(wèi)星定位與授時(shí)精度分別達(dá)到分米級(jí)和納秒級(jí)，從而使得GPS制導(dǎo)彈藥的投擲精度達(dá)到米級(jí)。

在通信中繼衛(wèi)星方面，美國(guó)“移動(dòng)用戶目標(biāo)系統(tǒng)”、“轉(zhuǎn)型通信衛(wèi)星”的通信帶寬達(dá)Gbps級(jí)別，采用激光通信鏈路通信，具備星上處理和路由功能。

1.2 全球化指揮控制系統(tǒng)

美軍C2BMC系統(tǒng)代表了全球指揮控制系統(tǒng)發(fā)展的最高水平，C2BMC系統(tǒng)利用各系統(tǒng)所有可用的傳感器跟蹤來襲導(dǎo)彈，并引導(dǎo)武器系統(tǒng)與威脅目標(biāo)交戰(zhàn)。完整的C2BMC系統(tǒng)具有態(tài)勢(shì)感知、自適應(yīng)規(guī)劃、交戰(zhàn)控制，建模仿真與分析、通信五種能力。

1.3 武器作戰(zhàn)平臺(tái)

全球快速打擊裝備體系依靠先進(jìn)的指揮控制系統(tǒng)，充分利用空基、?；⒙坊喾N作戰(zhàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確打擊?？栈淦髯鲬?zhàn)平臺(tái)主要包括各類遠(yuǎn)程轟炸機(jī)、F-15以及新一代戰(zhàn)機(jī)等;?；鲬?zhàn)平臺(tái)包含海軍航空兵、宙斯盾艦以及各類戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)潛艇;陸基作戰(zhàn)平臺(tái)包含彈道導(dǎo)彈發(fā)射井以及機(jī)動(dòng)發(fā)射車等。

1.4 精確打擊武器

美國(guó)在攻防兩端均擁有大量先進(jìn)的遠(yuǎn)程精確打擊武器，是實(shí)施非接觸作戰(zhàn)的主要依仗，主要包括各類遠(yuǎn)程導(dǎo)彈(彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈)和有人及無人駕駛平臺(tái)攻擊彈藥等[3]。另外，傳統(tǒng)意義上的防御類武器也逐漸具備遠(yuǎn)程打擊能力，如“美標(biāo)-6”，已經(jīng)具備了視距外對(duì)艦打擊能力[4]。

2 美國(guó)海軍NIFC-CA系統(tǒng)

NIFC-CA系統(tǒng)屬于美國(guó)天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系中的全球化指揮控制系統(tǒng)，它既不是傳感器系統(tǒng)也不是武器系統(tǒng)，而是位于指揮中心的軟件系統(tǒng)，同時(shí)包括工作站和通信設(shè)備等支持硬件。它是一種新型的網(wǎng)絡(luò)化、分布式、遠(yuǎn)程空中防御火力控制系統(tǒng)。NIFC-CA系統(tǒng)有助于美國(guó)海軍獲得完整的空中戰(zhàn)術(shù)畫面，發(fā)揮美國(guó)海軍作戰(zhàn)系統(tǒng)的最大功效，提升美國(guó)海軍的超視距(OTH)作戰(zhàn)能力[5]。

NIFC-CA系統(tǒng)主要由高速數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)、多平臺(tái)信息融合功能模塊、多平臺(tái)武器協(xié)同控制功能模塊和艦艇綜合防控火控系統(tǒng)等構(gòu)成。

高速戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)控制的高速無線戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，具有大帶寬、大容量、保密以及抗干擾的數(shù)據(jù)通信能力，戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率大于10 Mbit/s。

多平臺(tái)信息融合功能模塊接收并融合來自各協(xié)同作戰(zhàn)平臺(tái)的探測(cè)數(shù)據(jù)，生成一個(gè)基于融合航跡和綜合識(shí)別數(shù)據(jù)庫的通用防空戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)圖像。

多平臺(tái)武器協(xié)同控制功能模塊接收通用防空戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)圖像，進(jìn)行威脅評(píng)估，提取打擊目標(biāo)，自動(dòng)生成最優(yōu)協(xié)同防空交戰(zhàn)方案[6]。

水面艦艇綜合防空火控系統(tǒng)根據(jù)多平臺(tái)武器協(xié)同控制功能模塊發(fā)送的協(xié)同控制命令和相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤、武器發(fā)射控制、武器制導(dǎo)控制、打擊效果評(píng)估功能[7]。

3 天地一體制導(dǎo)技術(shù)啟示

天地一體制導(dǎo)技術(shù)可為精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)提供防區(qū)外遠(yuǎn)程作戰(zhàn)能力，起到“御敵戰(zhàn)略武器于千里之外，增強(qiáng)反介入/區(qū)域拒止能力”的作用。通過分析NIFC-CA系統(tǒng)組成和工作原理，對(duì)研究天地一體制導(dǎo)技術(shù)有如下啟示。

3.1 以天基信息系統(tǒng)為主，構(gòu)建天地協(xié)同作戰(zhàn)體系

美國(guó)發(fā)動(dòng)的多次局部戰(zhàn)爭(zhēng)表明，天基信息系統(tǒng)在天地協(xié)同作戰(zhàn)體系中起到了核心作用。作戰(zhàn)平臺(tái)與武器彈藥，尤其是各類艦載、機(jī)載巡航導(dǎo)彈與空地導(dǎo)彈武器，在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確打擊與攔截作戰(zhàn)時(shí)愈發(fā)依賴天基信息系統(tǒng)，天基導(dǎo)航與定位系統(tǒng)、末制導(dǎo)復(fù)合制導(dǎo)模式成為當(dāng)前遠(yuǎn)程打擊火力的主要制導(dǎo)方式。同時(shí)天基偵查監(jiān)視系統(tǒng)和通信系統(tǒng)占據(jù)絕對(duì)制高點(diǎn)，為立體化戰(zhàn)場(chǎng)提供全域、全維覆蓋偵察能力。在天基信息系統(tǒng)的支撐下，將實(shí)現(xiàn)“無接觸”作戰(zhàn)與“聯(lián)合”作戰(zhàn)，徹底改變戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。

3.2 以一體化信息系統(tǒng)為主，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)指揮實(shí)時(shí)化

美軍不斷加快C4ISR指揮自動(dòng)化系統(tǒng)的一體化建設(shè)步伐，提出并建設(shè)“全球信息柵格”(GIG)，把天基、空基、地基和?；挠?jì)算機(jī)網(wǎng)、傳感網(wǎng)和指揮控制網(wǎng)集成為一個(gè)全軍共用的大網(wǎng)絡(luò)。提供全面、直觀的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)各軍兵種的戰(zhàn)場(chǎng)信息共享，可以實(shí)現(xiàn)從探測(cè)到行動(dòng)的集成，即達(dá)成“發(fā)現(xiàn)即摧毀”。在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，從信息搜集到實(shí)施打擊的整個(gè)過程最快不到10 min?！皵?shù)字化的實(shí)時(shí)通信”，確保了各兵力、兵器和作戰(zhàn)系統(tǒng)之間在目標(biāo)探測(cè)、情報(bào)搜集、跟蹤、火控、指揮、攻擊、毀傷評(píng)估等方面的信息暢通，從而實(shí)現(xiàn)了天、空、地、海信息系統(tǒng)的縱橫集成，極大地加快了信息流通的速度。

3.3 以關(guān)鍵技術(shù)突破為主，實(shí)現(xiàn)武器裝備精確化遠(yuǎn)程化

遠(yuǎn)程精確打擊武器涉及隱身、導(dǎo)航制導(dǎo)、氣動(dòng)熱防護(hù)、滑翔控制、高超聲速推進(jìn)技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)以上制約遠(yuǎn)程精確打擊武器發(fā)展的相關(guān)技術(shù)，美國(guó)不斷進(jìn)行優(yōu)化組合，以群組的方式綜合集成、局部互聯(lián)，新裝備新技術(shù)研發(fā)與老裝備改進(jìn)相結(jié)合，更加注重裝備體系的完善與建設(shè)，充分考量在研先進(jìn)裝備對(duì)作戰(zhàn)體系的整體貢獻(xiàn)度，不斷變化調(diào)整研究方向[8]，力求使武器裝備具備以下能力：一是即時(shí)打擊能力，1 h內(nèi)打擊全球任何目標(biāo);二是遠(yuǎn)程作戰(zhàn)能力，能從美國(guó)本土打擊境外距離約104km的轉(zhuǎn)瞬即逝的敏感目標(biāo)和高價(jià)值目標(biāo);三是隱身突防能力，在未來戰(zhàn)場(chǎng)中順利“穿刺”敵方空中預(yù)警和干擾攔截網(wǎng);四是精確打擊能力，常規(guī)彈頭一擊即中，降低附帶損傷，減少外交糾紛。

4 天地一體制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展建議

4.1 加快論證我國(guó)天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系

我國(guó)在天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系方面起步較晚，前期發(fā)展階段需密切跟蹤國(guó)外天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系的最新動(dòng)態(tài)，立足我國(guó)天基、地基現(xiàn)有武器裝備和發(fā)展規(guī)劃，研究天地一體協(xié)同作戰(zhàn)理論，規(guī)劃天地一體協(xié)同作戰(zhàn)武器裝備，盡快建立我國(guó)天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系，為實(shí)現(xiàn)2020年航天強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)提供理論支撐。

4.2 發(fā)揮航天院所綜合優(yōu)勢(shì)，支持航天院所引領(lǐng)布局天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系

航天院所擁有星、箭、彈、船、器綜合研發(fā)實(shí)力，在我國(guó)天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系建設(shè)中，具備多平臺(tái)協(xié)同集成優(yōu)勢(shì)。因此建議航天集團(tuán)公司牽頭論證天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系，組建天地一體協(xié)同作戰(zhàn)專家組，集中相關(guān)院所的技術(shù)骨干，提前布局各型武器裝備，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在遠(yuǎn)程通過精確制導(dǎo)領(lǐng)域的革命性突破和在天地一體協(xié)同作戰(zhàn)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。

4.3 重點(diǎn)突破天地一體協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)

在天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系框架內(nèi)，天地一體協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)屬于全新的技術(shù)領(lǐng)域，也是建立天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系必須突破的一項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)。重點(diǎn)突破天地一體協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)，一方面可以搶占天地一體協(xié)同作戰(zhàn)體系的技術(shù)制高點(diǎn)，另一方面可以為我國(guó)新一代遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)的立項(xiàng)論證提供技術(shù)支撐。