未來(lái)大中型無(wú)人潛航器作戰(zhàn)問(wèn)題研究

戚學(xué)文，李 慧，王 相

(1.中國(guó)人民解放軍91776部隊(duì)，北京 100161；2.復(fù)雜艦船系統(tǒng)仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100161)

0 引 言

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，海上戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)發(fā)生了重大變化，信息化海上戰(zhàn)爭(zhēng)已由萌芽狀態(tài)趨于成熟。與以往戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)相比，信息化海上戰(zhàn)爭(zhēng)具有作戰(zhàn)縱深擴(kuò)大、作戰(zhàn)空間多維、作戰(zhàn)節(jié)奏加快等鮮明特征。作為未來(lái)海戰(zhàn)水下兵力的重要組成部分，大中型無(wú)人潛航器是襲擊敵方水面艦船、潛艇等兵力以及封控、破壞敵方海上交通線等軍事行動(dòng)的關(guān)鍵力量，其隱蔽性好，易達(dá)成打擊行動(dòng)的猝發(fā)性，能夠有效縮短對(duì)手反應(yīng)時(shí)間，形成隱蔽突然的打擊效果[1 – 2]。因此，無(wú)人潛航器具有其它兵力無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，將在未來(lái)信息化海戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。但同時(shí)也應(yīng)看到，未來(lái)信息化海戰(zhàn)對(duì)無(wú)人潛航器的作戰(zhàn)使用也提出了更高要求。根據(jù)大中型無(wú)人潛航器裝備研究現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)其在未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)中信息通聯(lián)能力需求及協(xié)同作戰(zhàn)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)想與探討。

1 無(wú)人潛航器作戰(zhàn)運(yùn)用面臨的挑戰(zhàn)

信息化對(duì)海戰(zhàn)提出了新要求，無(wú)人潛航器在作戰(zhàn)對(duì)象、作戰(zhàn)運(yùn)用方式以及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境等多方面均與以往存在較大差異[3]。反潛武器裝備方面，隨著高新技術(shù)的發(fā)展及其在軍事領(lǐng)域的運(yùn)用，催生了快速、遠(yuǎn)程、高精度反潛武器的出現(xiàn)與列裝，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，無(wú)人潛航器一旦被發(fā)現(xiàn)極易受到攻擊，面臨的威脅程度加劇[4]。而對(duì)于作戰(zhàn)對(duì)象而言，其可能擁有全時(shí)空、全天候立體多維的天基、空中、水面以及水下綜合偵察監(jiān)視系統(tǒng)，基于此，水下戰(zhàn)場(chǎng)模糊程度降低，趨于單向透明，無(wú)人潛航器隱蔽作戰(zhàn)行動(dòng)難度增大?？梢?jiàn)，無(wú)論是兵力自身防御，還是信息化海戰(zhàn)需求，深層次思考、研究無(wú)人潛航器的作戰(zhàn)運(yùn)用問(wèn)題顯得異常迫切。

未來(lái)信息化海戰(zhàn)場(chǎng)上，無(wú)人潛航器主要作戰(zhàn)對(duì)象除了包括敵護(hù)航運(yùn)輸隊(duì)的大型艦艇編隊(duì)之外，還有敵方的潛艇兵力。顯然，由于單平臺(tái)作戰(zhàn)能力及火力限制，單個(gè)無(wú)人潛航器作戰(zhàn)難以達(dá)成對(duì)敵潛艇成功驅(qū)離甚至殲滅敵艦艇編隊(duì)的作戰(zhàn)目標(biāo)。于是，以往水下兵力使用中“單平臺(tái)獨(dú)立作戰(zhàn)”為主的方式面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，取而代之的是水下多平臺(tái)協(xié)同作戰(zhàn)，或與聯(lián)合作戰(zhàn)體系中其它兵力密切配合，水下兵力協(xié)同作戰(zhàn)逐步引起重視[5]。通常情況下，為了實(shí)施對(duì)敵方目標(biāo)連續(xù)、大規(guī)模的集中打擊，可在對(duì)目標(biāo)實(shí)施作戰(zhàn)行動(dòng)的適宜海域，配置無(wú)人潛航器戰(zhàn)術(shù)群隱蔽待機(jī)?？梢?jiàn)，未來(lái)海戰(zhàn)中無(wú)人潛航器主要作戰(zhàn)運(yùn)用樣式將轉(zhuǎn)變?yōu)槠脚_(tái)間的協(xié)同作戰(zhàn)[6]，有必要立足當(dāng)前，開(kāi)展對(duì)于大中型無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)相關(guān)問(wèn)題的研究和探討。

2 無(wú)人潛航器信息通聯(lián)能力需求及手段

無(wú)人潛航器各平臺(tái)之間如何建立有效的通信聯(lián)絡(luò)，特別是在保持平臺(tái)隱蔽性和機(jī)動(dòng)性前提下，實(shí)現(xiàn)通信的快速建立和有效維持，構(gòu)建強(qiáng)韌可靠的指揮控制鏈路，是實(shí)現(xiàn)兵力戰(zhàn)術(shù)協(xié)同的前提和基礎(chǔ)[7]。因此，信息化條件下無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)，必須依賴隱蔽、及時(shí)、可靠的信息通聯(lián)能力及手段。

2.1 信息通聯(lián)能力需求

信息通聯(lián)能力是無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)兵力協(xié)同作戰(zhàn)行動(dòng)能否達(dá)成起著至關(guān)重要的作用，需要具備如下信息通聯(lián)能力。

2.1.1 雙向通信能力

無(wú)人潛航器具有隱蔽性好、打擊突然以及自給力強(qiáng)等其它平臺(tái)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，為了有效發(fā)揮其作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，不僅需要具備水下及時(shí)、準(zhǔn)確獲取作戰(zhàn)信息的能力[8]，還需要能夠與參與協(xié)同作戰(zhàn)的其它無(wú)人潛航器平臺(tái)發(fā)送收集到的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息、收發(fā)協(xié)同指令以及必要應(yīng)答命令信息的能力，還需具備在必要時(shí)發(fā)送緊急報(bào)告與求救信息的能力?？紤]到水下協(xié)同作戰(zhàn)中各作戰(zhàn)單元間距及其通聯(lián)需求，無(wú)人潛航器應(yīng)具備通信距離10千米量[8]。

2.1.2 高速率可靠通信能力

隨著信息化條件下海戰(zhàn)對(duì)寬帶業(yè)務(wù)的需求日益增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)人潛航器通信系統(tǒng)信息化要求越來(lái)越高，要求具備更高傳輸速率、更高傳輸可靠性和更強(qiáng)抗干擾性能的遠(yuǎn)距、區(qū)域通信能力，以滿足未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)空間拓展需求?？紤]到水下協(xié)同作戰(zhàn)中的信息通聯(lián)內(nèi)容及數(shù)據(jù)量需求，無(wú)人潛航器應(yīng)具備通信速率1.2 kbps的水下可靠通信能力[8]，以保證目標(biāo)基本信息共享和作戰(zhàn)指令接收；若未來(lái)作戰(zhàn)中要實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)完全共享，則至少需將水下通信速率提升至1 mbps甚至更高量級(jí)。

2.1.3 隱蔽通信能力

通信是協(xié)同的前提，而水下通信的隱蔽性對(duì)于無(wú)人潛航器之間的協(xié)同作戰(zhàn)而言至關(guān)重要。傳統(tǒng)意義上的水下通信往往對(duì)水下平臺(tái)的當(dāng)前陣位、航速甚至航向、姿態(tài)均有要求，達(dá)成通信往往需要兵力平臺(tái)當(dāng)前狀態(tài)的相應(yīng)變化，然而隨著狀態(tài)的改變，其兵力隱蔽性以及安全性等問(wèn)題接踵而至，比如航行深度的變化可能會(huì)使無(wú)人潛航器損失當(dāng)前有利的水聲環(huán)境，機(jī)動(dòng)要素的改變可能破壞無(wú)人潛航器的隱蔽性，還可能對(duì)無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作產(chǎn)生干擾，為作戰(zhàn)行動(dòng)的順利實(shí)施帶來(lái)負(fù)面影響。可見(jiàn)，傳統(tǒng)水下通信方式現(xiàn)狀與無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)對(duì)隱蔽水下通信能力需求之間的矛盾不可回避?？紤]到水下協(xié)同作戰(zhàn)對(duì)通信隱蔽性方面的需求，未來(lái)迫切需要研究開(kāi)發(fā)不受水下作戰(zhàn)平臺(tái)深度、航速、航向約束的隱蔽水下通信方式和手段，以切實(shí)提高無(wú)人潛航器水下作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)靈活度和自身生存能力。

2.2 信息通聯(lián)技術(shù)手段

無(wú)人潛航器作戰(zhàn)處于大范圍海水包裹之中，由于海水的導(dǎo)電性能很強(qiáng)，因此電磁波在海水中的傳播存在的嚴(yán)重的衰減效應(yīng)，且其衰減程度會(huì)隨著頻率升高而顯著增大；光波雖可用于高速數(shù)據(jù)通信，但其在水中會(huì)被快速散射和吸收，因此通信距離嚴(yán)重受限；聲波在海水中的傳播衰減要小得多，低頻聲波可用于水下遠(yuǎn)程通信，但數(shù)據(jù)傳輸速率（1 kbps量級(jí)）和時(shí)效性（距離100千米約需67秒）較差，僅能傳輸簡(jiǎn)單的指令或報(bào)文信息，當(dāng)前尚無(wú)法滿足水下高速、實(shí)時(shí)信息傳輸需求。由于海洋環(huán)境以及海水介質(zhì)的特殊性，加之自身戰(zhàn)術(shù)性能以及特殊工作模式，無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)信息通聯(lián)實(shí)現(xiàn)手段較之其它兵力受到較大限制，預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，無(wú)人潛航器水下通信手段仍將以水聲通信為主。具有顯著區(qū)別。根據(jù)現(xiàn)有水下通信技術(shù)，結(jié)合相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，提出幾種在信息化條件下無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)中可行的信息連通技術(shù)手段[9]。

2.2.1 水聲通信技術(shù)

與常用的電磁波和光波相比較，聲波在海水中衰減小得多，因此水聲是一種有效的水下通信手段。但是，水聲信道是一個(gè)十分復(fù)雜的多徑傳輸通道，且環(huán)境噪聲高、帶寬窄、可適用的載波頻率低，且傳輸時(shí)延大。為了克服這些不利因素，近幾年已經(jīng)出現(xiàn)多種水聲通信技術(shù)，如多載波調(diào)制技術(shù)、多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)等，通信能力及效果不斷提升，在較為理想的條件下，低頻水聲通信距離可達(dá)1000千米量級(jí)甚至更遠(yuǎn)，基本滿足簡(jiǎn)單指令（如無(wú)人潛航器的水下遠(yuǎn)程振鈴喚醒等）的水下遠(yuǎn)距傳輸需求。

2.2.2 水下光通信技術(shù)

海水對(duì)藍(lán)綠光（波長(zhǎng)450～530 nm）的衰減比對(duì)其它波段光的衰減要小很多，且藍(lán)綠激光對(duì)海水的穿透能力強(qiáng)，利用海水對(duì)藍(lán)綠激光的低損耗區(qū)間可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)（或衛(wèi)星）對(duì)水下約300米深度水下平臺(tái)的隱蔽通信，建立水下指控通信鏈路，在較為純凈的海水中，通信距離可達(dá)500米量級(jí)。且不受電磁及核輻射的影響，方向性好，能夠避免敵方的偵察[10]。另外，藍(lán)綠激光通信速率高，速率傳輸能力強(qiáng)，不受天氣、環(huán)境和氣象條件的影響，但在淺近海域，由于水中懸浮顆粒及浮游生物對(duì)光的散射作用，加之自然光形成的干擾，會(huì)顯著影響水下通信距離。

2.2.3 量子通信技術(shù)

量子通信是通信技術(shù)與量子物理學(xué)相融合形成的一門新興學(xué)科，是通信技術(shù)上的又一次劃時(shí)代的革命，成為近幾年通信技術(shù)的研究熱點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)利用光的粒子特性傳輸“0”和“1”任意方式疊加的信息，在保證通信絕對(duì)安全的前提下，追求更遠(yuǎn)的通信距離、更高的通信效率，實(shí)現(xiàn)高性能的新型通信系統(tǒng)[11]。由于量子通信在保密性、通信容量、通信距離等方面都具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，因此利用該技術(shù)可構(gòu)建高速、大容量的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高清晰度圖像等大容量超高數(shù)據(jù)的保密傳輸，也是信息化條件下無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)信息通聯(lián)技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，但目前該領(lǐng)域研究尚處于理論模型階段，距離實(shí)際應(yīng)用還有很大差距。

2.2.4 跨域通信技術(shù)

依托潛標(biāo)、浮標(biāo)或水面平臺(tái)等通信中繼節(jié)點(diǎn)，綜合運(yùn)用水聲、無(wú)線電等多種水下空中通信手段，建立跨越水空介質(zhì)的跨域通信鏈路，可實(shí)現(xiàn)水下?tīng)顟B(tài)無(wú)人潛航器與空中平臺(tái)、通信衛(wèi)星乃至岸基指揮所之間的信息通聯(lián)?？缬蛲ㄐ啪C合運(yùn)用多種信息傳輸技術(shù)手段，其傳輸性能及通信能力主要參照電磁波、水聲通信等。

圍繞水下通信需求及技術(shù)手段，美國(guó)海軍潛艇集成項(xiàng)目辦公室（Submarine Integration Program Office）最早發(fā)起相關(guān)技術(shù)研究，提出了一系列用于解決水下平臺(tái)通信的關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)概念，其中部分典型通信手段性能對(duì)比如圖1所示。

圖1 部分典型水下通信手段性能對(duì)比示意圖Fig.1 Performance comparison diagram of some typical underwater communication means

3 無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)模式

執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)過(guò)程中，為保持水下行動(dòng)隱蔽性，水聲被動(dòng)探測(cè)方式通常是無(wú)人潛航器的首選探測(cè)方式。受限于隱蔽水下通信手段，若采用傳統(tǒng)的無(wú)人潛航器單平臺(tái)戰(zhàn)術(shù)方法，作戰(zhàn)全程中的目標(biāo)被動(dòng)定位→機(jī)動(dòng)占領(lǐng)陣位→武器發(fā)射攻擊等多個(gè)環(huán)節(jié)均需單平臺(tái)獨(dú)立完成。然而，基于單站純方位的單平臺(tái)被動(dòng)定位算法存在諸多問(wèn)題，例如無(wú)人潛航器判定運(yùn)動(dòng)要素對(duì)目標(biāo)發(fā)起攻擊前，往往需要首先進(jìn)行占位機(jī)動(dòng)，此外還存在目標(biāo)要素收斂速度慢等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了無(wú)人潛航器作戰(zhàn)時(shí)效性[12]，而依托多個(gè)無(wú)人潛航器構(gòu)建“水下無(wú)人群”實(shí)施水下隱蔽協(xié)同攻擊，單平臺(tái)機(jī)動(dòng)航程和時(shí)間有效縮短，利于對(duì)目標(biāo)發(fā)起快速飽和攻擊。因此，亟需探索研究無(wú)人潛航器水下隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)模式，在有效保存自己的前提下實(shí)現(xiàn)“靜、快、遠(yuǎn)、準(zhǔn)”的對(duì)敵突襲。

3.1 淺近海域隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)模式

在有限水深情況下，聲波在由淺近海域海面、海底形成的淺海聲道傳播過(guò)程中，受到海面以及海底多次反射、折射作用，衰減損失（吸收、散射等）明顯，由此限制了水聲傳播的距離。

對(duì)于無(wú)人潛航器“水下無(wú)人群”協(xié)同作戰(zhàn)而言，多平臺(tái)協(xié)同定位是關(guān)鍵問(wèn)題之一[13]。首先，需要測(cè)量目標(biāo)方位信息（由各無(wú)人潛航器被動(dòng)聲吶測(cè)得），之后利用隱蔽水下通信手段實(shí)現(xiàn)方位信息交換，由于這種方式可以增加目標(biāo)的方位變化率，因此目標(biāo)的可觀測(cè)性就會(huì)大大提高，從而目標(biāo)的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)要素也能夠迅速得以求解。采用無(wú)人潛航器多平臺(tái)協(xié)同定位方式，求解目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素通常并不需要占位機(jī)動(dòng)，求解速度較之單平臺(tái)定位方式顯著加快[14]，便于準(zhǔn)確、快速定位目標(biāo)。

“水下無(wú)人群”隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)需要更高標(biāo)準(zhǔn)的水下、跨域通信鏈路作為保障，不僅對(duì)通信準(zhǔn)確性和快速性提出新的要求，而且又不能喪失通信的隱蔽性。因此在淺近海域，要求通信設(shè)備功率不能太大，且各無(wú)人潛航器之間的通信力求次數(shù)少、速度快，通過(guò)這種手段降低敵方反潛兵力對(duì)我無(wú)人潛航器的發(fā)現(xiàn)概率[15]。海水介質(zhì)的特殊性、復(fù)雜性決定了水聲通信與空中電磁波通信差異較大，水聲信道是一種速衰時(shí)散信道，不僅存在明顯的相位起伏，而且存在嚴(yán)重的由時(shí)變多徑現(xiàn)象帶來(lái)的碼間干擾（ISI），上述多重效應(yīng)對(duì)水聲通信效果影響較大，使其不僅誤碼率高，而且數(shù)據(jù)率低[16]。水下隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)難點(diǎn)多，與水聲通信存在的這些缺陷密切相關(guān)，要滿足淺近海域無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)需求，必然要求改進(jìn)當(dāng)前水下通信方式及手段，基于前文所述的水下隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)對(duì)信息通聯(lián)能力的需求，創(chuàng)新水下通信機(jī)制，研發(fā)相應(yīng)裝備、設(shè)備。

3.2 深遠(yuǎn)海域隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)模式

深遠(yuǎn)海域水聲傳播多途結(jié)構(gòu)顯著，且受海面、海底衰減作用影響較小，反射波與直達(dá)波重疊，聲波在其中的傳播特性較之淺近海域具有明顯差異。大中型無(wú)人潛航器可長(zhǎng)期水下?tīng)顟B(tài)航行，自持力、續(xù)航力、暴露率等均優(yōu)于輕小型無(wú)人潛航器，因此相對(duì)而言更適用于深遠(yuǎn)海域協(xié)同作戰(zhàn)。

結(jié)合深遠(yuǎn)海域水聲傳播特性以及大中型無(wú)人潛航器性能特點(diǎn)，基于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)理論，提出構(gòu)建一種水下目標(biāo)隱蔽跟蹤模型如下：根據(jù)態(tài)勢(shì)預(yù)估戰(zhàn)場(chǎng)位置，在相應(yīng)海域的海底以及海水當(dāng)中，由大中型無(wú)人潛航器布放若干實(shí)時(shí)水聲通信潛標(biāo)（數(shù)量根據(jù)潛標(biāo)性能、布放空間以及作戰(zhàn)需求而定），通過(guò)近距水聲通信手段，潛標(biāo)以自組織方式形成水下探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)敵目標(biāo)的實(shí)時(shí)探測(cè)跟蹤。對(duì)于水聲通信潛標(biāo)而言，其聲吶發(fā)射通信聲信號(hào)的功率較小，且布放區(qū)域通常在深海，因此可保證水下通信的隱蔽性，而且即使通信暴露后潛標(biāo)受到破壞，也不會(huì)危及無(wú)人潛航器兵力自身的安全。此外依托潛標(biāo)，水下運(yùn)動(dòng)的無(wú)人潛航器也可通過(guò)“多跳路由”方式達(dá)成隱蔽通信，利用自組織水下探測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)人潛航器的水下隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)。

這種基于深海潛標(biāo)的水下隱蔽通信方式，關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議、跟蹤與定位算法[17]，建立一種滿足未來(lái)信息化條件下大中型無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)信息通聯(lián)能力需求的“分布式水下無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)”，其由海底、海中布放的傳感器節(jié)點(diǎn)、無(wú)人潛航器兵力平臺(tái)和作為主節(jié)點(diǎn)的海面站構(gòu)成跨域無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)之間采用“多跳”的水聲通信，傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)主節(jié)點(diǎn)的無(wú)線電Modem與岸上的指揮控制中心通聯(lián)，也可經(jīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與Internet骨干網(wǎng)或其它軍事通信網(wǎng)絡(luò)連接（包括通信衛(wèi)星中轉(zhuǎn)）。節(jié)點(diǎn)中各種傳感器的混合利用有利于提高探測(cè)的性能指標(biāo)，多節(jié)點(diǎn)聯(lián)合，可形成較大的實(shí)時(shí)探測(cè)區(qū)域。在水下無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)可與敵潛艇近距離接觸，一方面大大消除了環(huán)境噪聲對(duì)系統(tǒng)性能的影響，同時(shí)更容易探測(cè)和跟蹤敵方低噪音潛艇，從而能夠更有效地對(duì)敵潛艇進(jìn)行跟蹤。

需要指出的是，從功能方面來(lái)講，“水下無(wú)人群”中的部分兵力節(jié)點(diǎn)可由有人潛艇替代，且有人潛艇可充當(dāng)指控通信節(jié)點(diǎn)，采取這種有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)的方式雖然可在一定程度上彌補(bǔ)無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)智能化水平不足的缺陷，但潛艇的聲波反射截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無(wú)人潛航器，面對(duì)敵水下目標(biāo)，尤其是敵方性能先進(jìn)的潛艇，我方潛艇很難做到先敵發(fā)現(xiàn)，因此有人-無(wú)人水下協(xié)同作戰(zhàn)中，有人兵力面臨傷亡風(fēng)險(xiǎn)大、作戰(zhàn)代價(jià)高、心理壓力強(qiáng)的困境，且受到人員耐受能力等方面的限制，難以做到在預(yù)設(shè)海域長(zhǎng)期隱蔽待機(jī)值守，持續(xù)性較差?？梢?jiàn)，由大中型無(wú)人潛航器構(gòu)成“水下無(wú)人群”協(xié)同作戰(zhàn)方式，在未來(lái)水下隱蔽作戰(zhàn)中具有廣闊的應(yīng)用前景與重要的研究?jī)r(jià)值。下面立足于大中型無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)能力未來(lái)發(fā)展，研究其在不同海域環(huán)境下的隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用方法。

4 無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)方法

實(shí)現(xiàn)“水下無(wú)人群”內(nèi)不同無(wú)人潛航器平臺(tái)上多傳感器和各種武器間的良好協(xié)同，即無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)中的目標(biāo)指示和武器控制算法，達(dá)成傳感器、攻擊引導(dǎo)和射手間的有機(jī)耦合，是發(fā)揮水下網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)作戰(zhàn)效能的有效手段。由于水下協(xié)同作戰(zhàn)組織難度限制，本文所提到的無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)通常指2～4個(gè)無(wú)人潛航器的協(xié)同作戰(zhàn)。

4.1 淺近海域隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)方法

在淺近海域，具備隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)通信能力的無(wú)人潛航器可在預(yù)定海域（陣地）內(nèi)坐沉“液體海底”或懸停待機(jī)，也可以2～4 kn航速低速游弋。參與協(xié)同作戰(zhàn)的無(wú)人潛航器以一定陣位分布在指定海域設(shè)伏，它們通過(guò)隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)通信設(shè)備交換目標(biāo)方位等信息，有效避免了無(wú)人潛航器單平臺(tái)作戰(zhàn)時(shí)的遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)時(shí)間占位機(jī)動(dòng)，迅速求解目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素，從而對(duì)目標(biāo)發(fā)起多輪突然攻擊，如圖2所示。

圖2 淺近海域隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)示意圖Fig.2 Diagram of covert cooperative operations in shallow sea areas

淺近海域無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)通信設(shè)備的通信方式主要有2種：一種是在一段時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)通信，另一種是觀測(cè)一段時(shí)間后（一般為3～5 min）一次快速通信。以上2種通信方式各有利弊，需要根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際靈活選取。其中，實(shí)時(shí)通信方式易降低無(wú)人潛航器兵力平臺(tái)的隱蔽性，增大暴露率，但可使用遞推形式的濾波算法（如擴(kuò)展卡爾曼濾波），跟蹤精度較高；一次快速通信方式隱蔽性較好，但需要短時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大，對(duì)通信潛標(biāo)的數(shù)據(jù)率要求較高，可使用批處理形式的濾波算法[18]。

4.2 深遠(yuǎn)海域隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)方法

在深遠(yuǎn)海域的作戰(zhàn)伏擊區(qū)域，由大中型無(wú)人潛航器將若干通信潛標(biāo)依次布放呈蜂窩狀陣列，建立分布式自組織水下探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。各通信潛標(biāo)根據(jù)設(shè)定間隔（如2000 m）布放到位后，自動(dòng)懸浮于作戰(zhàn)伏擊海域中一定水深（按需設(shè)定，通常取100～300 m）構(gòu)建水下通信網(wǎng)絡(luò)陣地。作戰(zhàn)時(shí)，各無(wú)人潛航器平臺(tái)于通信陣地附近低速巡邏游弋，實(shí)時(shí)接收分布式自組織水下探測(cè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的目標(biāo)數(shù)據(jù)及敵情信息，必要時(shí)能夠及時(shí)展開(kāi)協(xié)同作戰(zhàn)行動(dòng)。上述過(guò)程中，通信潛標(biāo)的可能暴露距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我方對(duì)敵目標(biāo)的探測(cè)發(fā)現(xiàn)距離，能夠支撐實(shí)現(xiàn)無(wú)人潛航器的遠(yuǎn)距水下隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)，如圖3所示。

圖3 深遠(yuǎn)海域隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)示意圖Fig.3 Diagram of covert cooperative operations in deep sea areas

5 結(jié) 語(yǔ)

未來(lái)信息化海戰(zhàn)中，應(yīng)將大中型無(wú)人潛航器組成“水下無(wú)人群”，以水下無(wú)人兵力“小群作戰(zhàn)”的協(xié)同作戰(zhàn)使用樣式彌補(bǔ)單平臺(tái)作戰(zhàn)能力以及有人-無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)的缺陷和不足，對(duì)敵方目標(biāo)形成小群多路的合圍態(tài)勢(shì)，乘隙突破敵方多層警戒，發(fā)射足夠數(shù)量的魚雷武器從多個(gè)方向予以迅猛打擊，便于對(duì)敵實(shí)施多向飽和攻擊，大大提高整體打擊效能。為達(dá)到這一目標(biāo)，需要不斷拓展無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)水下、跨域通信方式，創(chuàng)新通信技術(shù)手段，探索通信技術(shù)支持，并盡快改進(jìn)、形成主戰(zhàn)裝備。軍事需求的變化、技術(shù)戰(zhàn)術(shù)水平的發(fā)展以及對(duì)無(wú)人潛航器隱蔽協(xié)同作戰(zhàn)研究的深入，將改變傳統(tǒng)的水下作戰(zhàn)模式和方法，促進(jìn)無(wú)人潛航器作戰(zhàn)理論體系日趨完善，同時(shí)對(duì)水下協(xié)同作戰(zhàn)理論的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。