遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)構建與關鍵技術

冷兆龍，劉高峰

(海軍工程大學兵器工程學院，湖北 武漢 430033)

反潛一直是海戰(zhàn)中不可缺少的重要作戰(zhàn)樣式之一，伴隨平臺中心戰(zhàn)向網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的深度變革，反潛作戰(zhàn)正在向體系反潛方向快速發(fā)展。近年來，國內(nèi)外在反潛作戰(zhàn)體系方面進行了許多研究，基于“網(wǎng)絡中心戰(zhàn)”、“空海一體戰(zhàn)”、“分布式作戰(zhàn)”、“有人/無人系統(tǒng)聯(lián)合作戰(zhàn)”等作戰(zhàn)思想，美軍發(fā)展了一系列新裝備、新技術，如集監(jiān)測、通信、導航等多種功能于一體的水下網(wǎng)絡Seaweb(水聲通信網(wǎng))、PLUSNet(近海水下持續(xù)監(jiān)測網(wǎng))等[1-3]，又如ACTUV(反潛戰(zhàn)持續(xù)跟蹤無人水面艇)、DASH(分布式靈活獵潛)、LDUUV(大直徑無人潛航器)等項目[3-7]探索有人/無人協(xié)同的作戰(zhàn)模式。文獻[4,8]從頂層規(guī)劃的角度提出了未來反潛體系的發(fā)展思路，文獻[9]提出了水下預警探測體系建設的需求，文獻[5，10]探討了水下戰(zhàn)術網(wǎng)絡的有關問題，文獻[11]專門研究了艦艇編隊反潛作戰(zhàn)體系中存在的問題。但這些研究大多專注于先進技術手段在反潛中的運用，而少見突破平臺中心戰(zhàn)的反潛作戰(zhàn)的新思路與新方法。

本文從反潛作戰(zhàn)體系建設與發(fā)展出發(fā)，提出遠程反潛作戰(zhàn)過程概念模型，探討遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)的組成結構、作戰(zhàn)流程及其關鍵技術，以提升反潛作戰(zhàn)體系的遠距離反潛作戰(zhàn)能力。

1 遠程反潛作戰(zhàn)樣式概念及其優(yōu)勢

1.1 遠程反潛作戰(zhàn)樣式概念

反潛作戰(zhàn)指反潛兵力搜索、驅(qū)逐和攻擊敵方潛艇的戰(zhàn)斗行動。反潛作戰(zhàn)樣式是對反潛作戰(zhàn)行動的具體劃分，在網(wǎng)絡中心戰(zhàn)條件下，按照作戰(zhàn)海域、作戰(zhàn)任務、反潛兵力等具體作戰(zhàn)因素的不同，可對反潛作戰(zhàn)樣式進行具體劃分，如圖1所示。

圖1 反潛作戰(zhàn)樣式劃分

其中，常規(guī)反潛作戰(zhàn)樣式主要是以海上反潛兵力為中心來開展反潛作戰(zhàn)行動；聯(lián)合反潛作戰(zhàn)樣式主要是以多軍兵種以多種形式參與的協(xié)同統(tǒng)一反潛行動。

根據(jù)網(wǎng)絡中心戰(zhàn)條件下的聯(lián)合作戰(zhàn)軍事需求，本文提出一種岸海一體化反潛作戰(zhàn)樣式構想—遠程反潛作戰(zhàn)樣式，即在遠海要道和重點區(qū)域部署水下感知網(wǎng)進行反潛預警，通過信息傳輸網(wǎng)絡，將水下感知網(wǎng)系統(tǒng)、岸基作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)和遠程精確打擊武器系統(tǒng)有機連接在一起，形成緊密協(xié)同的岸海一體反潛作戰(zhàn)網(wǎng)絡，完成對潛艇的偵察監(jiān)視和精確打擊。

1.2 遠程反潛作戰(zhàn)樣式優(yōu)勢

常規(guī)反潛作戰(zhàn)樣式各具優(yōu)勢，但存在反潛偵察探測范圍較小、武器作用距離有限、不具備長時值守等能力短板。相較于常規(guī)反潛作戰(zhàn)樣式，遠程反潛作戰(zhàn)樣式具有以下優(yōu)勢。

1)作戰(zhàn)距離遠

遠程反潛作戰(zhàn)由遠海要道和重點區(qū)域部署的水下感知網(wǎng)提供目標探測信息，并可以利用岸基部署的遠程精確打擊武器完成對潛艇的攻擊，大大提升了作戰(zhàn)距離。

2)作戰(zhàn)敏捷性好

遠程反潛作戰(zhàn)可使用各種遠程導彈武器，平均飛行速度為7-8馬赫[12],相當于反潛機的10倍，可以大幅提升作戰(zhàn)行動的敏捷性。

3)作戰(zhàn)隱蔽性好

反潛兵力不需要亦不會與敵進行近距離接觸，提升了作戰(zhàn)隱蔽性，同時也保證了兵力行動的安全性。

4)作戰(zhàn)效費比高

常規(guī)反潛作戰(zhàn)中的各種有生作戰(zhàn)兵力，如水面艦艇、潛艇、飛機等造價昂貴，作戰(zhàn)行動需要耗費大量的時間和資源。遠程反潛作戰(zhàn)中利用水下感知網(wǎng)與遠程精確打擊武器結合，作戰(zhàn)效費比更高。

2 遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)構建

遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)是一類復雜的武器系統(tǒng)，本文從發(fā)揮遠程反潛作戰(zhàn)優(yōu)勢角度出發(fā)，開展系統(tǒng)建模與設計等工作。

2.1 系統(tǒng)構建原則

1)體系化原則

遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)作為反潛體系中重要手段之一，為便于融入已有裝備作戰(zhàn)體系，應遵循統(tǒng)一的標準規(guī)范，保證系統(tǒng)的規(guī)范化與兼容性。

2)模塊化原則

應采用功能模塊化思路，構建遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)的探測感知、信息傳輸、指揮決策、武器控制等功能模塊，以提高設計、開發(fā)、調(diào)試、升級的效率，降低使用與維護難度。

3)敏捷性原則

遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)必須具備較快的作戰(zhàn)反應時間，以保證打擊時敏目標的成功率和作戰(zhàn)效能。

4)實用性原則

遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)應最大限度滿足聯(lián)合反潛作戰(zhàn)使用需求，既便于戰(zhàn)時使用，又便于平時值班、取證使用。

5)可擴展性原則

為應對未來水下作戰(zhàn)發(fā)展，如UUV、AUV等新技術帶來的新挑戰(zhàn)，遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)應考慮預留功能擴展與升級接口，延長系統(tǒng)生命周期。

2.2 遠程反潛作戰(zhàn)過程概念模型建立

1987年，美國空軍上校John R.Boyd提出了經(jīng)典的OODA環(huán)作戰(zhàn)過程描述模型，將作戰(zhàn)行動分解為觀測(Observe)、定位(Orient)、決策(Decide)、行動(Act)四個環(huán)節(jié)組成的循環(huán)活動。根據(jù)遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)構建原則，基于OODA環(huán)作戰(zhàn)過程模型，可將遠程反潛作戰(zhàn)過程抽象為感知—通信—決策—通信—攻防的概念模型，如圖2所示。

圖2 遠程反潛作戰(zhàn)過程概念模型

2.3 遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)組成結構

遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)組成結構如圖3所示。

1)感知實體

感知實體是整個遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)的必要輸入和關鍵前提，由水下感知網(wǎng)以及水面艦艇、潛艇、航空兵等傳統(tǒng)探潛兵力組成。

水下感知網(wǎng)由水下探測器按照一定陣型，預先隱蔽部署于領海邊沿、主要航道出入口或其他重要海域，形成反潛預警區(qū)，包括探測單元(為保證探測隱蔽性，主要采用被動工作方式)、能源單元、通信單元、錨定單元等，以實現(xiàn)對海域的長時間、大范圍、可靠、隱蔽的探測，并及時將搜集的探測信息傳回指揮決策系統(tǒng)。

水面艦艇、潛艇、航空兵等傳統(tǒng)反潛兵力作為水下感知網(wǎng)的補充。參考遠程精確打擊，從發(fā)現(xiàn)目標至導彈命中，一輪作戰(zhàn)行動通常至少需要數(shù)十分鐘。經(jīng)過這段時間潛艇可能已經(jīng)離開了反潛預警區(qū)。因此，需要利用常規(guī)探潛兵力進行作戰(zhàn)效果評估和反饋，確定下一步行動計劃，實現(xiàn)作戰(zhàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制[13]。

圖3 遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)組成結構

2)決策實體

決策實體是整個遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)的核心，由情報處理、輔助決策、作戰(zhàn)指揮等功能單元組成。

信息處理單元：偵察實體提供的是目標探測信息和自身定位信息等初級情報，通常無法直接用于作戰(zhàn)決策，需要采用解算、融合、評估等處理手段，完成目標運動要素分析、目標類型識別、行為意圖判斷、未來位置預測、目標威脅評估、戰(zhàn)場態(tài)勢顯示等任務。

作戰(zhàn)籌劃單元：利用處理后的情報信息，迅速生成攻擊目標清單。依照我方兵力情況制定攻擊方案，包括且不限于打擊位置點選擇、導彈陣地選擇、導彈目標分配等內(nèi)容，輔助決策人員進行快速高效的戰(zhàn)術決策。

作戰(zhàn)指揮單元：將作戰(zhàn)信息自動快速分發(fā)至各個作戰(zhàn)平臺，同時對戰(zhàn)場時刻保持監(jiān)控，接收各個作戰(zhàn)平臺關于設備、人員、裝備等情況的實時反饋，進行作戰(zhàn)行動協(xié)調(diào)，并按照預案對各類突發(fā)情況進行應急處理。

除上述三個主要功能單元以外，還應當具備仿真推演、模擬訓練、信息安全等單元，為系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用和日常訓練提供保障與支持。

3)攻防實體

攻防實體是最終實際執(zhí)行遠程反潛作戰(zhàn)行動的實體，由實際作戰(zhàn)使用需求確定，主要是導彈武器系統(tǒng)，也包括傳統(tǒng)反潛兵力。

導彈武器系統(tǒng)包括導彈發(fā)控單元和反潛導彈單元，適用于對潛攻擊。

導彈武器發(fā)控單元接到指揮決策單元的作戰(zhàn)指令后，迅速完成進入陣地、技術準備、裝定參數(shù)等一系列導彈發(fā)射前準備工作。

遠程反潛導彈單元中，為了實現(xiàn)對水下潛艇的攻擊，遠程反潛導彈應當配置減速裝置，能夠在飛抵指定區(qū)域后降低飛行速度以釋放戰(zhàn)斗部入水。戰(zhàn)斗部為一枚或多枚自導魚雷，入水后可以自導實現(xiàn)對潛搜索與跟蹤，完成攻擊任務。

當作戰(zhàn)任務不需對潛艇進行硬殺傷，而是對其跟蹤、取證和驅(qū)離的情況下，系統(tǒng)亦可引導附近的水面艦艇、潛艇、航空兵等傳統(tǒng)兵力進行抵近搜索。

4)通信實體

通信實體是遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)的“黏合劑”，將各個實體、單元、裝備、人員，通過衛(wèi)星通信、無線電通信、有限通信等形式緊密聯(lián)系起來，組成信息高度共享的戰(zhàn)場實時網(wǎng)絡，提升系統(tǒng)敏捷性與作戰(zhàn)效能。

2.4 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)工作流程如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)工作流程圖

首先，根據(jù)預警探測需求，劃定預警探測區(qū)域范圍，并隱蔽部署水下感知網(wǎng)監(jiān)聽周邊水域，進入值班狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)目標信號后，水下感知網(wǎng)將探測信息傳回，進行情報處理和作戰(zhàn)籌劃。根據(jù)具體情況判斷是否進行導彈攻擊，并指揮導彈發(fā)射平臺發(fā)射導彈或引導反潛兵力進行搜索、跟蹤、取證、驅(qū)離。最后進行作戰(zhàn)行動評估，轉入下一步作戰(zhàn)行動，或是系統(tǒng)恢復作戰(zhàn)值班狀態(tài)。

3 系統(tǒng)關鍵技術

遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，涉及不同領域的許多技術，需要解決水下感知網(wǎng)技術、信息快速可靠傳輸、信息融合處理、作戰(zhàn)指揮決策、導彈飛行控制、彈體結構設計、作戰(zhàn)效能評估等一系列實際問題。其中，關鍵技術難點在于水下感知網(wǎng)、作戰(zhàn)指揮決策以及攻潛武器的設計與開發(fā)。

3.1 水下無線傳感器網(wǎng)絡(UWSN)技術

水下探測問題具有特殊的復雜性：一是目標運動分析過程具有非線性，二是目標運動具有不確定性，三是海洋環(huán)境中環(huán)境噪音的影響。遠程反潛作戰(zhàn)中，水下感知網(wǎng)需在無人干預的情況下隱蔽監(jiān)聽，進一步提升了問題的難度。

水下無線傳感器網(wǎng)絡(UWSN)領域相關技術是可行的解決思路之一。通過基于局部信息的節(jié)點選擇策略LNS(Local Node Selection)[14]、多進制相移鍵控MPSK(Multiple Phase Shift Keying)[15]等技術的應用，可以提升網(wǎng)絡內(nèi)部的通信與協(xié)作能力，且具有網(wǎng)絡規(guī)模大、覆蓋范圍廣、自組織性強、可靠性高、適應性強等特點，可以較好地滿足作戰(zhàn)需求。

3.2 作戰(zhàn)指揮決策技術

遠程反潛作戰(zhàn)的作戰(zhàn)距離較遠，這是其最大優(yōu)點，同時也是技術實現(xiàn)難點：要求作戰(zhàn)反應速度更快、解算精度更高，對作戰(zhàn)指揮決策提出了很高的要求。

針對該難點，可以參照對海遠程精確打擊體系中作戰(zhàn)指揮決策相關技術，充分發(fā)揮網(wǎng)絡中心戰(zhàn)特點，建立起系統(tǒng)內(nèi)部的深度互聯(lián)、高度協(xié)同與信息共享。同時，完善自動處置程序，充實自動處置規(guī)則，提升指揮決策的自動化水平，提高作戰(zhàn)行動的敏捷性與準確性[16]。

3.3 導彈武器技術

遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)中，遠程反潛導彈需飛抵指定區(qū)域后減速，并釋放魚雷入水完成自導攻擊。作戰(zhàn)過程中，導彈的運動變化復雜、控制難度大、對系統(tǒng)要求高?，F(xiàn)有的導彈武器難以滿足上述需求。

事實上，從技術角度來看，當前的中遠程導彈和反潛導彈設計技術已較為成熟。關鍵在于針對遠程反潛作戰(zhàn)的特點，將相關技術整合，采用模塊化設計思想[17]，在已有的導彈武器系統(tǒng)基礎上進行改造與升級。不僅可以滿足遠程反潛作戰(zhàn)需求，還可以有效降低開發(fā)成本、縮短研發(fā)周期。

4 結束語

遠程反潛作戰(zhàn)是一種新型反潛作戰(zhàn)樣式，具有作戰(zhàn)距離遠、敏捷性好、隱蔽性好、安全可靠、效費比高等優(yōu)點。本文對遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)進行了初步的討論，建立了遠程反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)的概念模型、組成結構與工作流程，并探討了系統(tǒng)關鍵技術，對反潛武器裝備研究與建設具有一定的參考價值。