智能化作戰(zhàn)下的海戰(zhàn)場毀傷評估面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢

張玉葉　王尚強(qiáng)　王春歆

海戰(zhàn)場與陸地戰(zhàn)場環(huán)境的巨大差異，使得傳統(tǒng)武器的使用受到種種限制，戰(zhàn)爭形式隨之發(fā)生巨大變化。海戰(zhàn)場相對于陸地戰(zhàn)場更需要形成高度信息化、自主化的智能化作戰(zhàn)體系。戰(zhàn)場毀傷評估是智能化作戰(zhàn)的重要一環(huán)。

無論是從了解敵方在海戰(zhàn)中遭受打擊后兵力分布、整體作戰(zhàn)能力變化等情況的戰(zhàn)役層面來看，還是從掌握單次作戰(zhàn)行動所打擊的目標(biāo)受損細(xì)節(jié)、武器效能等情況的戰(zhàn)術(shù)層面來看，海戰(zhàn)場毀傷效果評估已成為掌握海戰(zhàn)場態(tài)勢、進(jìn)行海戰(zhàn)場作戰(zhàn)行動決策的重要環(huán)節(jié)。

陸地戰(zhàn)場毀傷評估通過多年的研究與實(shí)踐，已經(jīng)形成比較成熟的理論、評估手段和方法。美軍在近幾場局部戰(zhàn)爭中綜合使用多種手段對打擊效果進(jìn)行評估，在每次打擊之后，都利用偵察衛(wèi)星、各型戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)偵察機(jī)、地面技術(shù)偵察部隊(duì)和諜報(bào)人員對打擊目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)偵察，并及時(shí)對偵察衛(wèi)星和偵察機(jī)拍攝的目標(biāo)毀傷照片和圖像進(jìn)行處理，極大地提高了打擊效果評估的反應(yīng)速度。但是，受到偵察手段和評估技術(shù)的限制，海戰(zhàn)場毀傷效果評估仍處在理論研究階段，特別是其信息獲取問題是制約毀傷效果評估的瓶頸。

海戰(zhàn)場毀傷評估面臨的挑戰(zhàn)

海戰(zhàn)場環(huán)境制約著偵察手段。海戰(zhàn)場海域廣闊，在陸地戰(zhàn)場相對易于實(shí)施的技術(shù)偵察手段、航空偵察手段，受限于陸基雷達(dá)距離遠(yuǎn)、飛機(jī)航程及備降場地等因素難以施展。雖然可以利用遙感衛(wèi)星監(jiān)視特定海域來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，但這種偵察手段適于平時(shí)監(jiān)視。而在戰(zhàn)時(shí)，軍事目標(biāo)機(jī)動頻繁，遙感衛(wèi)星重訪周期較長、變軌相對緩慢，另外其信息獲取受海洋氣候環(huán)境的影響較大，無法滿足實(shí)戰(zhàn)需要。目前常用的艦載預(yù)警機(jī)偵察，局限于前出距離及信號偵察方式，獲取信息有限。但隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，高性能無人偵察機(jī)的應(yīng)用，給未來海戰(zhàn)場信息實(shí)時(shí)獲取提供了新的途徑。

海戰(zhàn)場作戰(zhàn)目標(biāo)毀傷評估指標(biāo)不完備。海戰(zhàn)場的作戰(zhàn)目標(biāo)包括水面艦艇、艦載飛機(jī)、水下潛艇等，不同類型目標(biāo)的毀傷程度判定差異較大，艦艇毀傷有可能沉沒水下，艦載飛機(jī)的載機(jī)平臺毀傷可能影響飛機(jī)續(xù)航，潛艇補(bǔ)充電力甚至失去動力可能浮出水面等。作戰(zhàn)目標(biāo)往往是編隊(duì)集群作戰(zhàn)，通過偵察信息判讀來進(jìn)行戰(zhàn)場毀傷評估時(shí)，不僅僅要對單個(gè)目標(biāo)的毀傷情況進(jìn)行評估，還要考慮其毀傷情況對整個(gè)集群戰(zhàn)斗力的影響。所以，對海戰(zhàn)場毀傷評估需要進(jìn)行詳細(xì)研究并建立系統(tǒng)性的評估指標(biāo)。

海戰(zhàn)場毀傷評估的發(fā)展趨勢

海戰(zhàn)場毀傷評估未來的發(fā)展將是充分實(shí)現(xiàn)自主性、實(shí)時(shí)性。海戰(zhàn)場的環(huán)境條件使其戰(zhàn)場偵察將主要依賴無人偵察機(jī)。無人偵察機(jī)性能的不斷提高、偵察獲取的信息處理理論和算法的發(fā)展，將使得海戰(zhàn)場信息獲取、戰(zhàn)場毀傷評估實(shí)現(xiàn)自主性、實(shí)時(shí)性。

發(fā)展無人偵察機(jī)進(jìn)行海戰(zhàn)場實(shí)時(shí)信息獲取。第一，發(fā)展艦載無人機(jī)及先進(jìn)的機(jī)載偵察設(shè)備。固定翼無人偵察機(jī)著艦困難，難以實(shí)現(xiàn)艦載飛行，僅滿足近海作戰(zhàn)需求。要延伸無人偵察的前出距離，將來還是要裝備艦載無人機(jī)，尤其是垂直起降無人機(jī)，這樣就可以不局限于航母或兩棲攻擊艦等平甲板戰(zhàn)艦攜帶，僅有一塊直升機(jī)起降平臺的驅(qū)護(hù)艦也能攜帶。

另外，偵察載荷的性能是決定偵察能力的關(guān)鍵，美軍全球鷹無人偵察機(jī)合成孔徑雷達(dá)，重290千克，工作于X波段，裝有直徑1.2米的天線，偵察距離范圍為20～200千米，圖像分辨率為0.3米，能夠區(qū)分小汽車和卡車等地面目標(biāo)，并判斷其運(yùn)動狀態(tài)。

第二，提高無人機(jī)偵察效能。根據(jù)無人機(jī)上的偵察載荷類型及性能設(shè)置偵察任務(wù)，根據(jù)無人機(jī)偵察探測角度范圍進(jìn)行路線規(guī)劃，才能充分發(fā)揮現(xiàn)有裝備的偵察效能。

受到偵察手段和評估技術(shù)的限制，海戰(zhàn)場毀傷效果評估仍處在理論研究階段

美軍艦載機(jī)主力超級大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)

首先，根據(jù)偵察載荷類型及性能設(shè)置偵察任務(wù)。目前無人機(jī)上基本都裝載了電子信號偵察設(shè)備，可見光（CCD）、紅外和SAR傳感器設(shè)備。要根據(jù)這些傳感器的特性和定位精度，并考慮目標(biāo)距離及天氣狀況，來選擇相應(yīng)的傳感器組合，實(shí)現(xiàn)傳感器之間的協(xié)同偵察及定位置信區(qū)間。通常利用電子信號偵察設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大范圍的偵測，搜索并對目標(biāo)大致定位，然后調(diào)整無人偵察機(jī)航向，到達(dá)CCD、紅外或SAR傳感器作用距離后，進(jìn)行成像、檢測、跟蹤和定位等可視偵察。但是當(dāng)敵方電子設(shè)備不工作或在靜默模式下，電子信號偵察設(shè)備就無法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并且隨著電磁信號環(huán)境日益復(fù)雜和電子防御措施的改進(jìn)，對電子信號的識別更加困難。

這就需要將無人偵察機(jī)與預(yù)警機(jī)進(jìn)行協(xié)同偵察。美軍全球鷹實(shí)施偵察時(shí)，一般與E-3預(yù)警機(jī)、RC-135電子偵察機(jī)等協(xié)同工作，通過融合各方目標(biāo)輻射源特征參數(shù)信息，共同研判目標(biāo)變化規(guī)律和相對位置，向指揮控制單元實(shí)時(shí)傳輸目標(biāo)情報(bào)信息。

其次，根據(jù)無人機(jī)偵察探測角度范圍，進(jìn)行航路規(guī)劃。無人機(jī)航路規(guī)劃是指在特定約束條件下，尋找從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)，并滿足無人機(jī)性能指標(biāo)的最優(yōu)或可行的航路。一個(gè)航路規(guī)劃系統(tǒng)，主要包括環(huán)境信息、飛行約束、航路目標(biāo)以及航路規(guī)劃器4部分。

除了進(jìn)行航路規(guī)劃，還要保證無人偵察機(jī)被動探測能對搜索區(qū)進(jìn)行充分覆蓋，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)輻射源信號。由于目前裝備的電子信號偵察裝備的探測范圍為機(jī)身兩側(cè)左右各90°，其飛行方向的前后方存在較大的探測盲區(qū)。而且無人機(jī)的巡航速度相對其探測范圍較慢，為實(shí)現(xiàn)短時(shí)間對一定范圍區(qū)域的搜索覆蓋，無人機(jī)可采用近似“Z”字型飛行航線，并保持航向改變量為90°。同時(shí)兼顧成像傳感器的成像方向和成像距離，進(jìn)行適時(shí)的航向改變。從而達(dá)到對搜索目標(biāo)的快速有效成像偵察。

發(fā)展無人機(jī)指揮與控制技術(shù)。一是數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)。無人機(jī)對目標(biāo)的偵察、監(jiān)視和定位，離不開無線數(shù)據(jù)鏈指揮系統(tǒng)。衛(wèi)星通信和無線數(shù)據(jù)鏈方式，對電磁干擾非常敏感，是無人機(jī)遂行情報(bào)保障任務(wù)的薄弱環(huán)節(jié)。無人機(jī)的通信鏈路一旦受到干擾，就會導(dǎo)致控制失靈、情報(bào)信息傳輸中斷，甚至被敵方控制或摧毀。2012年12月，美軍的一架掃描鷹無人機(jī)就被伊朗采取電子干擾技術(shù)捕獲。

數(shù)據(jù)鏈路關(guān)鍵技術(shù)有：數(shù)據(jù)鏈的連接方式、傳輸方式、傳輸距離和信道容量;數(shù)據(jù)鏈的編碼、解碼、顯示與使用;數(shù)據(jù)鏈的保密、抗干擾和糾錯(cuò)能力;數(shù)據(jù)鏈傳輸過程中目標(biāo)信息的坐標(biāo)變換和傳輸延時(shí)帶來的目標(biāo)信息誤差補(bǔ)償。這些關(guān)鍵技術(shù)涉及不同的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，需要各方合作研究。

數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)可靠穩(wěn)定，就可以靈活切換無人偵察機(jī)的工作模式，可以單機(jī)工作，或一機(jī)多站控制甚至集群控制。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離偵察、不間斷多角度的偵察。

二是無人機(jī)飛行控制技術(shù)。飛行控制器相當(dāng)于無人機(jī)的大腦，類似于電腦以及手機(jī)上的操作系統(tǒng)。飛行控制器通過無人機(jī)上搭載的各類傳感器獲得數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行演算處理從而控制機(jī)體的飛行。飛行控制器內(nèi)部主要由兩大部分構(gòu)成——慣性檢測裝置（IMU）和信息物理系統(tǒng)（CPS）模塊?？梢哉f無人機(jī)飛行性能的高與低，取決于飛行控制器。

發(fā)展基于偵察信息的戰(zhàn)損評估理論和算法。第一，制定戰(zhàn)損評估標(biāo)準(zhǔn)。利用無人機(jī)偵察進(jìn)行戰(zhàn)損評估，是基于圖像偵察情報(bào)進(jìn)行的，其評估算法以打擊前后圖像中目標(biāo)信息特征的提取為核心的，?所以無人機(jī)偵察戰(zhàn)損評估應(yīng)該是圖像表現(xiàn)出來“表面可見”的物理類型的毀傷。從打擊后的艦艇圖像進(jìn)行分析，評定艦船毀傷等級。一個(gè)戰(zhàn)損評估系統(tǒng)首先要建立內(nèi)容豐富、資料齊全的數(shù)據(jù)庫。用于打擊效果評估的專用毀傷數(shù)據(jù)庫信息量是十分龐大的，其中存放軍艦的種類、關(guān)鍵部位分類、關(guān)鍵部位特征等。

目前對于艦船總體毀傷評估基本采用指數(shù)層次模型，但是合理的確定權(quán)重比較困難。因?yàn)闄?quán)重設(shè)置包含評價(jià)客體和決策主體的多種因素，這些因素之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，一般難于形式化，所以權(quán)重系數(shù)的確定與經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，每個(gè)人確定的權(quán)重系數(shù)可能大不一樣。目前基本采用綜合專家經(jīng)驗(yàn)的層次分析法確定，確定的每套權(quán)重系數(shù)也不盡相同。所以急待綜合分析目前流行的多種戰(zhàn)損評估模型，確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)評估標(biāo)準(zhǔn)一旦確定，經(jīng)過多次實(shí)際戰(zhàn)損評估驗(yàn)證，就可以確定評估結(jié)果對應(yīng)的實(shí)際戰(zhàn)損等級情況。

另外，注意其與陸地戰(zhàn)場評估的差異性，陸地戰(zhàn)場評估往往要考慮武器及戰(zhàn)備工事的修復(fù)能力及時(shí)間，而海戰(zhàn)場在該方面問題較少。根據(jù)海戰(zhàn)場軍事目標(biāo)特征，可靈活運(yùn)用紅外熱成像、SAR圖像提取艦艇尾跡信息等手段進(jìn)行評估。

全球鷹無人偵察機(jī)

第二，發(fā)展無人機(jī)偵察情報(bào)綜合處理技術(shù)。和雷達(dá)相比，利用可見光或紅外圖像進(jìn)行目標(biāo)偵察與識別跟蹤，因?yàn)椴灰妆┞蹲约汉筒灰子谑茈姶鸥蓴_而受到重視。這其中的關(guān)鍵技術(shù)是提高圖像處理的硬件和軟件技術(shù)水平，才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的快速、準(zhǔn)確識別與跟蹤。盡管近幾年來圖像處理技術(shù)越來越成熟，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，但在軍事方面，利用數(shù)字處理器件對弱小目標(biāo)的檢測及跟蹤技術(shù)還不成熟，特別是復(fù)雜背景下對弱小目標(biāo)檢測和跟蹤的具體實(shí)踐。

美國防部成立算法戰(zhàn)跨智能工作組，開發(fā)用于處理偵察無人機(jī)收集的大量視頻的智能算法，并在中東反恐行動中得到應(yīng)用。美軍“行家”項(xiàng)目小組向空軍特種作戰(zhàn)司令部展示了數(shù)據(jù)標(biāo)記技術(shù)，通過在圖像上選取特征識，別建筑物、車輛等目標(biāo)。美國密蘇里大學(xué)團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練了一個(gè)深度學(xué)習(xí)算法，可在TB級數(shù)字圖像中檢測識別他國的地空導(dǎo)彈陣地，在42分鐘內(nèi)完成分析人員60小時(shí)才能完成的判讀任務(wù)，且準(zhǔn)確度極高。

結(jié)語

智能化作戰(zhàn)的優(yōu)勢都是由自主化這一特性衍化而來的，“觀察—判斷—決策—打擊”的循環(huán)時(shí)間將縮短到近乎即時(shí)響應(yīng)，戰(zhàn)場毀傷評估作為新型智能化作戰(zhàn)的重要一環(huán)，將來必將實(shí)現(xiàn)自主實(shí)時(shí)評估，從而實(shí)現(xiàn)行動速度和作戰(zhàn)節(jié)奏的跨代躍升。

責(zé)任編輯：陳曉芳