空地誤傷避免技術(shù)特點(diǎn)分析及其發(fā)展趨勢(shì)研究

李紅輝,夏 鴻,婁 寧

(1.四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 綿陽(yáng) 621000； 2.軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院，北京 100191)

0 引 言

20世紀(jì)以來(lái)，為奪取陸空聯(lián)合作戰(zhàn)的主動(dòng)權(quán)，以高制低、以快捷見長(zhǎng)、以大密度制勝的近距空中支援成為合力制敵的有效途徑[1]。近距空中支援是由固定翼或者旋轉(zhuǎn)翼作戰(zhàn)飛機(jī)臨空打擊與友軍距離較近的敵方目標(biāo)來(lái)支援地面戰(zhàn)術(shù)單元的作戰(zhàn)行動(dòng)[2-3]。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中美軍誤傷率17%，致死比例24%，大概1/3誤傷事件涉及空對(duì)地攻擊[4]；伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中誤傷致死比例為美軍18%、英軍15%[5]，大多數(shù)死亡來(lái)自空地誤傷。即使美軍擁有先進(jìn)的武器裝備，空地誤傷問(wèn)題始終未得到有效解決。

1 空地誤傷主要因素分析

通過(guò)對(duì)空地誤傷事件的分析，總體看，空地誤傷主要影響因素為戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和操作使用。

戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境影響。從空地支援作戰(zhàn)誤傷事件分析，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境影響主要包括三個(gè)方面。一是氣象環(huán)境限制，晝夜、雨雪、沙塵等條件等限制視覺觀察目標(biāo)特征準(zhǔn)確性，造成誤傷，如1991年2月17日海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中“阿帕奇”誤傷已方裝甲車輛；二是地理環(huán)境限制，城市、密林等遮擋效應(yīng)造成通信欠佳，話音、數(shù)據(jù)傳輸受限，缺乏空地直接識(shí)別手段，造成誤傷，如2003年3月23日伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中A-10攻擊已方兩棲突擊車；三是電磁干擾限制，系統(tǒng)內(nèi)部干擾造成敵我識(shí)別系統(tǒng)失效，引發(fā)誤傷，如1982年6月5日馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中“卡迪夫”號(hào)誤擊已方“小羚羊”直升機(jī)。

操作使用影響。作戰(zhàn)是一個(gè)高度緊張的環(huán)境，所有軍事裝備的設(shè)計(jì)都是給疲憊、害怕、憤怒和興奮的個(gè)人使用，這種作戰(zhàn)環(huán)境的士兵幾乎很難處于最好的狀態(tài)。即使目標(biāo)和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息是準(zhǔn)確而及時(shí)的，操作員吸收消化信息的能力也是非常有限的，如2006年12月5日阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中美軍F/A-18C誤擊英海軍陸戰(zhàn)隊(duì)事件。據(jù)美軍經(jīng)驗(yàn)表明，面對(duì)復(fù)雜巨系統(tǒng)，環(huán)節(jié)越多、流程越雜、處理越繁，越容易出現(xiàn)錯(cuò)誤[6]，復(fù)雜系統(tǒng)本身就有內(nèi)在的不可避免的危險(xiǎn)。因此，監(jiān)視識(shí)別目標(biāo)簡(jiǎn)單、武器操作便捷就非常重要。

由于協(xié)作式詢問(wèn)-應(yīng)答敵我識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)更能適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)上氣象、地理、電磁環(huán)境，操作上更易于應(yīng)用，美軍經(jīng)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)最終將敵我識(shí)別器作為空地支援作戰(zhàn)的必備條件；同時(shí)，為抑制操作者心理因素副作用影響，通過(guò)戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和規(guī)程(TTP)與交戰(zhàn)規(guī)則(ROE)來(lái)約束目標(biāo)識(shí)別操作規(guī)程。

2 空地誤傷避免主要技術(shù)及其特點(diǎn)分析

技術(shù)上看，美軍近年來(lái)研發(fā)運(yùn)用的減少空地誤傷系統(tǒng)與設(shè)備種類繁多，既有視覺識(shí)別、熱標(biāo)識(shí)、紅外標(biāo)識(shí)等被動(dòng)無(wú)源識(shí)別手段，也有基于詢問(wèn)-應(yīng)答的射頻標(biāo)簽、戰(zhàn)場(chǎng)敵我識(shí)別、雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)。

2.1 視覺識(shí)別

視覺識(shí)別是最基本用于減少誤傷的手段，但在空地支援作戰(zhàn)中，已經(jīng)被反復(fù)證明不可靠，其準(zhǔn)確度受到視覺傳感器性能、天氣情況、人為判斷等多種因素限制。

對(duì)于固定翼飛機(jī)空地支援作戰(zhàn)，美軍試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)飛行高度超過(guò)2000英尺(610m)時(shí)，機(jī)上觀察員發(fā)現(xiàn)并識(shí)別目標(biāo)能力會(huì)顯著降低，其正確識(shí)別一輛坦克概率僅為50%；而當(dāng)飛行高度為3000英尺(915 m)時(shí)，這一概率則降至20%；足以證明視覺識(shí)別在空地識(shí)別中的局限性。

對(duì)于旋翼飛機(jī)空地支援作戰(zhàn)，雖然其飛行速度易于視覺觀察，但其加裝的前視紅外系統(tǒng)性能無(wú)法與機(jī)載武器最大射程匹配，對(duì)美軍AH-64 “阿帕奇”直升機(jī)和AH-1W“超級(jí)眼鏡蛇”直升機(jī)敵我識(shí)別操作流程分析得知，飛行員須機(jī)動(dòng)接近目標(biāo)以對(duì)其進(jìn)行視覺識(shí)別，導(dǎo)致作戰(zhàn)效能降低。

此外，視覺識(shí)別易受到外部因素制約，包括晝夜、氣象、地形、偽裝等。

(2)黑粉主要組成為FeCO3、Fe3 S4、FeS，還含有少量S、SiO2、Fe3 O4等，遠(yuǎn)離輸氣首站，F(xiàn)e的硫化物減少。

2.2 熱標(biāo)識(shí)裝置

美陸軍在曾海灣、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中使用熱識(shí)別板來(lái)輔助裝備有前視紅外系統(tǒng)車輛進(jìn)行視覺識(shí)別。該裝置采用低發(fā)射性熱材料，易于在前視紅外系統(tǒng)顯示器上形成冷點(diǎn)以區(qū)別敵我，安裝于車輛頂部，便于空地識(shí)別。但若遇惡劣沙塵天氣、地面機(jī)動(dòng)中標(biāo)識(shí)板被弄臟覆蓋，識(shí)別板有效性會(huì)大打折扣。

圖1 熱識(shí)別板(TIP)

理論上分析，熱標(biāo)識(shí)裝置可在6～8 km距離外發(fā)現(xiàn)識(shí)別，但實(shí)戰(zhàn)距離遠(yuǎn)小于理論值。在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，“阿帕奇”直升機(jī)只能在3 km處識(shí)別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其打擊距離。

2.3 紅外標(biāo)識(shí)裝置

紅外標(biāo)識(shí)裝置主要包括紅外閃光燈和近紅外激光指示器兩類。

紅外閃光燈是地面部隊(duì)用于防止夜間空地誤傷的基本配置。利用紅外閃光燈閃爍(可以固定頻率閃爍，也可以對(duì)閃爍光進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程)發(fā)射信號(hào)，配備夜視鏡的空中部隊(duì)能在4 km左右距離發(fā)現(xiàn)紅外閃光燈發(fā)出的閃光。該手段有助于提高機(jī)組人員使用夜視裝置發(fā)現(xiàn)友軍部隊(duì)的概率，但其缺陷也相當(dāng)明顯，無(wú)法在晝間提供保護(hù)。

近紅外激光指示器與紅外閃光燈相同的光譜區(qū)，通過(guò)夜視裝置才能發(fā)現(xiàn)。指示器能在夜間指示友軍和敵軍的位置，便于空中飛機(jī)辨識(shí)。地面引導(dǎo)人員可用激光能照射目標(biāo)，從而對(duì)激光制導(dǎo)武器實(shí)施引導(dǎo)或者協(xié)助具有激光跟蹤功能的飛機(jī)進(jìn)行目標(biāo)捕獲。

2.4 射頻標(biāo)簽

射頻標(biāo)簽旨在使裝備雷達(dá)的飛機(jī)能夠識(shí)別配備射頻標(biāo)簽的友軍，為空地支援作戰(zhàn)飛機(jī)提供更遠(yuǎn)的目標(biāo)識(shí)別能力與及時(shí)的態(tài)勢(shì)更新能力。射頻標(biāo)簽使用原始信號(hào)的調(diào)制版本應(yīng)答空地雷達(dá)的激勵(lì)信號(hào)，并雷達(dá)顯示屏上顯示友軍的位置，降低空地友軍誤傷概率。射頻標(biāo)簽具備實(shí)時(shí)性好、雷達(dá)探測(cè)與識(shí)別同時(shí)完成、識(shí)別過(guò)程自動(dòng)完成、成本低及全天候工作等優(yōu)點(diǎn)，但在開發(fā)射頻標(biāo)簽方面仍然有許多迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題，如在多體制雷達(dá)適應(yīng)性、多雜波環(huán)境標(biāo)簽信號(hào)檢測(cè)、多雷達(dá)干擾環(huán)境標(biāo)簽信號(hào)準(zhǔn)確獲取等。

2.5 戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)(BTID)

戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)雖起源于地地識(shí)別需求，但實(shí)際已運(yùn)用部署于旋翼飛機(jī)上，通過(guò)空地協(xié)同識(shí)別方式，有效避免低空、超低空機(jī)動(dòng)平臺(tái)對(duì)地面裝甲的誤傷。目前，該系統(tǒng)已得到美軍部署及演示運(yùn)用。

2.6 雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)(Mark XIIA)

Mark XII A雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)是美軍最新研制并正在大面積換裝的系統(tǒng)，核心是在原Mark XII系統(tǒng)上新增模式5能力。模式5設(shè)計(jì)上除采用現(xiàn)代編譯碼算法、新型調(diào)制擴(kuò)頻技術(shù)以提升系統(tǒng)抗干擾、抗欺騙能力外，更為重要的是新增空地識(shí)別方式。

模式5仍采用1030/1090 MHz作為詢問(wèn)-應(yīng)答頻率，理論上空地識(shí)別威力達(dá)到視距。模式5的空地識(shí)別方式有兩種，一是空對(duì)地一般態(tài)勢(shì)識(shí)別，機(jī)載平臺(tái)1030 MHz頻率詢問(wèn)發(fā)射，不指定精確殺傷區(qū)，地面以1090 MHz頻段應(yīng)答自身的經(jīng)緯度坐標(biāo)，由機(jī)載平臺(tái)判斷目標(biāo)是否在殺傷區(qū)；二是空對(duì)地精確識(shí)別，機(jī)載平臺(tái)以1090 MHz頻段發(fā)射精確的攻擊區(qū)域，地面平臺(tái)接收并計(jì)算是否處于殺傷區(qū)，若處于則以1030 MHz上報(bào)短信息代碼，縮短響應(yīng)時(shí)間[7]。

2.7 其他技術(shù)

空地誤傷避免的主要技術(shù)手段，其特點(diǎn)及適應(yīng)性如表1所示。

表1 空地誤傷避免敵我識(shí)別技術(shù)

除上述技術(shù)之外，美軍為解決空地誤傷問(wèn)題，采用冗余互補(bǔ)方式研發(fā)多種技術(shù)手段，如基于無(wú)線電的戰(zhàn)斗識(shí)別系統(tǒng)、藍(lán)軍跟蹤系統(tǒng)(BFT)、聯(lián)合藍(lán)軍態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)(JBFSA)等態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)。究其本質(zhì)，均為通過(guò)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一空地情報(bào)、縮短態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)獲取時(shí)間，是為解決設(shè)備形態(tài)各異、數(shù)據(jù)交互困難、裝備數(shù)量過(guò)多等煙囪問(wèn)題，如伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中BFT系統(tǒng)數(shù)量達(dá)9種、信息不可共享、延遲大于快速機(jī)動(dòng)部隊(duì)速度(自己刷新10～15 s，友軍刷新數(shù)分鐘)等問(wèn)題[8]。態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)和所有的敵我識(shí)別系統(tǒng)之間的關(guān)鍵差別是信息的遲滯性[9]，在解決空地誤傷問(wèn)題上，敵我識(shí)別系統(tǒng)仍是基礎(chǔ)手段。

3 空地誤傷避免技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

總體上看，美軍為解決空地誤傷問(wèn)題，筆者認(rèn)為可歸納為兩個(gè)方面開展研究。一是適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的誤傷避免技術(shù)研究及應(yīng)用，二是為減少人為副作用影響而開展的操作規(guī)程研究。

3.1 空地誤傷避免技術(shù)研究及應(yīng)用

(1) 新型敵我識(shí)別系統(tǒng)加裝應(yīng)用。美軍繼續(xù)深入研究測(cè)試及加裝詢問(wèn)-應(yīng)答方式的新型敵我識(shí)別系統(tǒng)，以Mark XIIA模式5與BTID的空地識(shí)別為核心，其他標(biāo)識(shí)裝備技術(shù)手段為輔助，冗余應(yīng)用共同降低空地誤傷概率，可從美軍及其盟軍對(duì)敵我識(shí)別系統(tǒng)加裝及演習(xí)中得出結(jié)論。

(2) 綜合識(shí)別技術(shù)研究。綜合識(shí)別技術(shù)是解決協(xié)作式詢問(wèn)-應(yīng)答技術(shù)僅提供“友”與“非我”二元屬性，增強(qiáng)對(duì)“敵”判決的有效途徑，美軍不斷迭代開發(fā)綜合識(shí)別技術(shù)。2018年1月，美空軍發(fā)布“精確實(shí)時(shí)作戰(zhàn)識(shí)別傳感開發(fā)”(PRECISE)項(xiàng)目，旨在解決遠(yuǎn)距離、對(duì)抗條件下目標(biāo)識(shí)別新問(wèn)題，包括多種協(xié)作與非協(xié)作敵我識(shí)別技術(shù)研究、目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)研究、多傳感器數(shù)據(jù)融合精確識(shí)別定位技術(shù)研究。

(3) 態(tài)勢(shì)信息共享技術(shù)研究。為減少空地支援作戰(zhàn)協(xié)同響應(yīng)時(shí)間，增強(qiáng)態(tài)勢(shì)感知能力，2015年，DARPA演示的持久近距空中支援項(xiàng)目(PCAS)，解決飛機(jī)數(shù)據(jù)鏈數(shù)量過(guò)多以及報(bào)文格式不統(tǒng)一的問(wèn)題，將發(fā)出請(qǐng)求到實(shí)施攻擊的時(shí)間由現(xiàn)在的30～60 min縮短至6 min，避免時(shí)間長(zhǎng)態(tài)勢(shì)變化引發(fā)誤傷。

3.2 空地誤傷避免操作規(guī)程研究

(1) 明確空地目標(biāo)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用?？盏刂г鲬?zhàn)時(shí)，美軍明確區(qū)分“敵”與“友”的多種技術(shù)手段。對(duì)“敵”判定包括視覺識(shí)別、電子偵察信息、雷達(dá)探測(cè)圖像、保密地空通信等；對(duì)“友”判定包括視覺識(shí)別、標(biāo)識(shí)裝置識(shí)別、MarkXII雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)、BTID戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)、態(tài)勢(shì)系統(tǒng)等。美軍依托體系力量，多冗余技術(shù)手段協(xié)同判決，避免誤傷。

(2) 美軍規(guī)范聯(lián)合作戰(zhàn)殺傷盒。殺傷盒是一個(gè)三維區(qū)域空間，采用網(wǎng)格化定義空間，包括高度、經(jīng)緯度、時(shí)間等信息，主要用于加強(qiáng)火力協(xié)調(diào)支援措施，促進(jìn)空對(duì)地快速打擊。2014年，美軍聯(lián)合火力支援作戰(zhàn)條令(JP 3-09)中迭代殺傷盒的建立、取消、標(biāo)識(shí)、協(xié)調(diào)規(guī)程，避免多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)時(shí)空地操作沖突而引發(fā)誤傷。

(3)建立火力打擊安全距離矩陣?；鹆Υ驌舭踩嚯x是美軍為避免彈藥打擊誤傷，根據(jù)彈藥量、打擊方式、毀傷概率等確定的差異化安全距離，其操作性和針對(duì)性較強(qiáng)，采用0.1%失能概率(PI)描述。美軍建立了不同的空地支援飛機(jī)、不同彈藥、不同飛行高度的0.1%失能概率矩陣，并不斷迭代安全距離數(shù)據(jù)，便于地面指揮官評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)距離。

4 結(jié) 語(yǔ)

美軍的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)表明，深入敵后作戰(zhàn)唯一能夠依靠的火力支援來(lái)自空中[11]。隨著軍隊(duì)信息化程度的不斷提升，近距空中支援的指揮層級(jí)也延伸至更低層級(jí)，聯(lián)合作戰(zhàn)不可控因素將增加更多；高價(jià)值平臺(tái)和高毀傷彈藥的不斷列裝，誤傷威脅將更為嚴(yán)重；迫切需要空地目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用。美軍采用的多種空地誤傷避免敵我識(shí)別技術(shù)及實(shí)戰(zhàn)操作規(guī)程，對(duì)未來(lái)裝備的發(fā)展和聯(lián)合作戰(zhàn)運(yùn)用有極大的參考和借鑒意義。