基于數據鏈的聯合火力打擊技術研究

實時數據鏈是實時環境監控的重要基礎近代高強度戰爭是一種多類型的戰爭，包括海洋、土地、天空和電。其特點是行動范圍廣、環境復雜。傳統的分類方法不能嚴格定義各種威脅，如空中、飛機和潛艇威脅，為了滿足相互交織的威脅要求，提高作戰決策的自動化，必須準確整合戰場信息，以便于各級指揮官和作戰單位提供實時的敵人態勢，并正確傳達指揮和控制命令。因此，集中性數據鏈系統是非常重要的。1聯合造林/作戰組成聯合火力打擊是在聯合指揮所的指揮下,由航空火力網、海面火力網和陸地火力網共同實施。參與偵察與監視的傳感器包含預警機、地面防空雷達、導彈營雷達、指揮艦雷達等;參與的武器平臺包括戰斗機、導彈營、指揮艦導彈等;指揮控制是由聯合指揮所負責決策。聯合火力打擊的特征:一是打擊目的的多樣性;二是打擊目標的精選性;三是打擊行動的突然性;四是打擊力量的聯合性;五是打擊部署的非接觸性;六是打擊戰場的多維一體性;七是打擊毀傷的精確高效性;八是打擊動作的協調性。聯合火力打擊作戰概念圖如圖1所示。根據聯合火力打擊作戰任務要求,確定需要參戰的指控平臺、傳感器和武器平臺,按照數據鏈網絡規劃設計要求構建成一個動態無中心的數據鏈網絡系統,利用數據鏈將指控系統、傳感器、武器系統相交聯,分發目標監視、電子戰情報、敵我識別、戰斗協同、指揮控制等信息,實現聯合部隊的一致戰場態勢圖,并實現敵我識別、相對定位、目標精確指示、指揮引導等功能,以便對敵方目標實施聯合火力襲擊、封鎖、控制、反擊或對抗。2第三,數據鏈系統為了實現從典型傳感器到典型武器平臺的無縫信息連接,以現有的數據鏈和傳輸媒體為基礎,通過三軍聯合信息分發系統(JIDS)把陸軍、海軍、空軍、衛星通信系統連接起來,形成我軍自己的海陸空天一體化數據鏈系統。海陸空天一體化數據鏈系統可以構成一個公共信息池,各軍兵種的防空數據經各網關處理后,可在系統內分發,系統內用戶可根據自己的需要提取相應信息,達到信息共享的目的;各種傳感器收集的信息能夠及時可靠地傳輸到各軍兵種的指揮部和主要武器平臺,以提高各軍兵種和主要武器平臺的快速反應能力;在三軍聯合作戰時,系統可以為各軍兵種指揮所的重要協同數據提供具有保密和抗干擾的傳輸手段,是陸軍、海軍、空軍、第二炮兵部隊聯合作戰時的C4ISR數據通道。海陸空天一體化數據鏈系統以JIDS系統的三軍聯合戰術數據鏈為基礎,使諸軍兵種作戰指揮、情報等消息格式逐步趨于一致,達到信息共享的目的,滿足諸軍兵種聯合作戰,互連、互通、互操作的要求。海陸空天一體化數據鏈系統按功能和特征分為三個層次的數據鏈:2.1輸各戰役綜合情報誗采用SJIDS系統的衛星信道實現跨戰區覆蓋;誗傳輸各戰區綜合情報,戰區間作戰計劃和指揮調度信息;誗通過網關與下一級三軍聯合數據鏈互通,使各戰區獲得相應作戰計劃,部隊指揮調動、相鄰戰區態勢和情報信息。2.2采用jds系統戰術協同數據鏈包括三軍聯合戰術數據鏈和各軍兵種專用戰術數據鏈。三軍聯合戰術數據鏈:誗主要功能是三軍指揮協調和情報數據分發,使所屬戰區各軍兵種獲得所需的目標監視、綜合態勢、指揮引導、戰術協同等信息;誗采用JIDS系統。各軍兵種專用戰術數據鏈:誗主要功能是各軍兵種作戰集團內部指揮協調、數據分發,使所屬戰區各軍兵種獲得所需的目標監視、綜合態勢、指揮引導、戰術協同等信息;誗各軍兵種專用戰術數據鏈分別為:海軍艦隊戰術數據鏈采用JIDS、H/TJN-901、H/TJN-902、H/TJN-903、戰術衛星通信、310網和機動骨干網;戰區空軍戰術數據鏈采用JIDS、485/484抗干擾數據傳輸系統、V/UHF電臺、戰術衛星通信、310網和機動骨干網;集團軍陸軍戰術數據鏈采用PLRS、HF戰斗無線網、UHF野戰地域網、戰術衛星通信、310網和機動骨干網。2.3多武器平臺協同打擊數據鏈的主要功能模塊誗主要功能是火控級的數據分發,使所屬成員獲得所需的目標跟蹤、武器協同控制等信息;武器協同數據鏈是直接面向傳感器平臺、武器平臺和營連指揮系統的協同打擊數據鏈,有效鏈接,將空間分散的各種火力作戰單元緊密交鏈,實現充分發揮多武器平臺整體協同打擊的作戰效能,實現鏈路平臺的自動化、一體化。武器協同數據鏈主要解決多武器平臺之間的目標精確數據、火力資源的共享問題,實現精確導引、穩定跟蹤和協同打擊,提高武器協同打擊能力。3火力聯合作戰3.1第4批是環境指揮控制過程聯合火力打擊是綜合運用參戰的各軍兵種火力按既定的作戰方案,集中突擊對方要害目標的作戰行動。聯合火力打擊的一般過程如下:聯合火力打擊在聯合指揮所的指揮下,由航空火力網、海面火力網和陸地火力網共同實施,參與偵察與監視的傳感器包含預警機、地面防空雷達、導彈營雷達、指揮艦雷達等,參與的武器平臺包括戰斗機、導彈營、指揮艦導彈等,指揮控制是由聯合指揮所負責決策,戰斗機、指揮艦、導彈營擔負對敵軍火力打擊的任務。作戰線程示意性描述參見表1所示。3.2戰斗過程1預警機、無人機、衛星等傳感器調查敵人基地，并向作戰中心報告①預警機、無人機、衛星探測敵方目標;2戰爭中心⑥聯合指揮所選擇攻擊平臺,進行火力分配和協同指揮。3聯合指揮和質量控制⑦數據鏈能顯示交戰選擇和友軍武器狀態。可用戰術數據鏈根據交戰規則指揮交戰。4目標戰斗⑧空中火力、地面炮兵火力、海上火力通過戰術數據鏈與目標進行交戰。5損失評估⑨交戰目標的狀態可通過預警機、衛星探測、無人機、技偵等手段獲取;⑩可通戰術數據鏈報告交戰航跡的狀態和友軍部隊的狀態。3.3戰術作戰評估階段活動模型表示聯合火力打擊中相關單位隨著時間推移而發生的變化。第一階段,本地傳感器數據、通過數據鏈傳輸的遠地傳感器數據、陸上指揮平臺、空中指揮所等數據進行融合;第二階段,相關后的航跡、友軍數據、情報數據、情報中心與聯合指揮平臺本地數據再次進行融合評估,生成評估后的航跡;第三階段,在聯合指揮所根據航跡更新目標列表;第四階段,聯合指揮平臺根據武器狀態、目標數據、交戰目標區選擇攻擊平臺;在第五階段,戰場解沖突方案;第六階段產生開火命令;第七階段,命令戰斗機進行攔截或攻擊目標;第八階段,戰斗機進入戰術作戰評估階段;第九階段,將評估結果輸入聯合指控平臺。圖中的方框表示平臺執行的功能,方框下方的箭頭表示執行此項功能的平臺,其他箭頭表示平臺執行此項功能所需的輸入和完成功能后的輸出。4合成武器的能力戰斗協同功能包括完成武器部署以及預防在戰術作戰中出現相互干擾而采取的各種行動。作戰指揮官需具有引導指控單元的行動及部署武器的能力。指控單元需具有協同其指控行動和實時地將武器系統指控權轉交給其他指控單元的能力。JTIDS的戰斗協同功能在管理或指揮引導武器系統(即戰斗機、地空導彈等)和支援平臺(即偵察、物資等)之間提供信息交換。戰斗協同功能、指揮控制功能和任務管理功能相互作用和影響,并由PPLI、監視和電子戰/擴展功能予以支撐。4.1命令協同配合控制單元使用發布命令/命令協同來發送威脅警報、戰備等級和在武器控制任務中對其他控制單元發布命令。其中,上下級指揮所間為發布命令,相臨或同級指揮、所(需授權)間為命令協同。武器控制任務包括指揮飛機起飛、返航、把飛機控制權交接給其他控制單元、在防空/指揮空中支援作戰任務中引導武器系統交戰/脫離交戰和引導反潛戰(反潛作戰)作戰等。接收方指揮所收到命令后,應針對該命令根據自身情況及當前戰場形勢進行應答。如果同意執行,則按要求分配自己的武器系統執行相應的任務。4.2資源浪費概率當兩個或多個指控單元在共同承擔防御職責的某個戰區內作戰時,應對共同的威脅協同作戰。交戰協同就是為這些指控單元提供該能力,從而更有效地引導交戰,降低資源浪費的概率。與發布命令/命令協同不同,交戰協同是一種合作關系,主要用來分享交戰意圖、攔截方式、毀傷概率、跟蹤狀態和期待支援等。當某指揮所探測或接收到潛在威脅航跡時,首先應評估威脅的性質從而確定是否同該威脅交戰、該威脅是否適合于協同交戰以及是否需要支援等,然后發出交戰協同命令。接收方指揮所收到命令后,應針對該命令根據自身情況及當前戰場形勢判斷是否交戰、能否支援等,據此進行應答。如果同意執行,則按要求分配自己的武器系統執行相應的任務。5傳輸為主的實時傳輸系統數據鏈定義:數據鏈是一種采用標準化通信鏈路,專用于數據傳輸與交換的戰術信息系統;它以無線傳輸為主,在傳感器平臺、指揮平臺和武器平臺之間,按照統一規定的消息格式和通信協議,實時傳輸戰場態勢、指揮引導、戰術協同、武器控制等數據;主要包括傳輸信道、通信協議和格式化信息。根據作戰使命、作戰任務、作戰對象和作戰背景,基于數據鏈的聯合打擊作戰系統具備以下特點。5.1感器信息傳輸可靠性高速數據分發是滿足傳感器協同探測,包括平臺導航信息、雷達傳感器信息(包括雷達視頻信息、檢測錄取的點跡信息)、精確電子支援措施、紅外搜索與跟蹤、光電圖像等消息所需傳輸容量和實時性的基本保證,同時對其數據傳輸的可靠性也提出了很高的要求。5.2成員之間的交換該方式是在時分多址的基本工作體制上,采用空分+頻分多址工作方式,分配成員成對的瞄準式通信,然后再兩兩進行交換,直到所有成員都交換一遍。信息共享是通過輪流交換數據來實現的,但由于同時可多對成員工作,不會降低系統通信容量。5.3分布式組織網絡轉導模型數據分發系統主要任務必須支持傳感器/武器的動態任務分配,采用分布式組網、集中式動態管理,網絡具有自組織、動態管理、自動路由與中繼功能,不依賴于預先分配。針對出現的任務需求,實時動態地對網絡進行調整與重構。5.4增設空域阻抗在采用傳統的跳頻、直序擴頻、糾檢錯編碼以及信號交織等多種技術措施的同時,增加了空域抗干擾能力,從而使系統具有極強抗干擾、抗截獲能力,可保證在惡劣的戰場電磁環境中可靠地發送和接收信息。5.5與作戰平臺的接口為滿足系統快速反應時間,與作戰單元中的傳感器和武器系統必須是直接進行交鏈的,從而實現傳感器到武器快速通道的建立,與作戰平臺的接口方式如下:(3)與武器系統處理器接口,以保證精確的火控數據及時控制協同作戰。6基于數據鏈的聯合打擊技術6.1環境感知信息數據鏈的主要功能由海陸空天一體化數據鏈體系結構可以看出,多數據鏈信息關聯技術是建立海陸空天一體化數據鏈系統的關鍵,其主要功能包括:把消息以一種消息格式傳送到數據庫,轉換為另一種需要的消息格式后輸出;允許數字指揮控制和環境感知信息經過多重數據鏈;在一對一的數據鏈上,消息不轉換,直接通過。為了實現多數據鏈信息關聯的功能,必須提供加入數據鏈系統的所有數據鏈的射頻設備、天線和消息格式。6.2戰術協同及武器協同數據鏈傳輸的消息戰區協同數據鏈傳輸的消息主要包括:作戰計劃、話音、圖像、兵力協調、指揮控制信息、空中目標的早期預警和監視信息,以及各戰區綜合戰術態勢信息和情報;戰術協同數據鏈傳輸的消息主要包括:目標監視、電子戰情報、位置和狀態報告、戰斗任務協同;武器協同數據鏈傳輸的消息主要包括:協同指揮控制、傳感器探測、武器協同打擊。為了提高系統設計效率,改進各種平臺和各個軍種之間的協同操作能力,必須進行消息標準化技術研究,包括兩個方面:①數據元的定義和使用在盡可能顧及到的各種作戰(如:防空戰、反潛戰等)范疇內做到標準化;②在盡可能顧及到的所有平臺范圍內,所有數據項的實施盡最大可能地做到標準化。6.3b目標情報共享a)編隊信息共享空中編隊、海上編隊之間,各成員既可以接收對方的定位與識別消息,了解其他飛機/艦船的準確位置和作戰態勢,也可以接收對方廣播的火控雷達發現的情報。據此,可實現編隊內信息共享,為實現協同作戰提供了重要支撐。b)目標情報共享目標監視包括對部隊有戰術意義目標的搜索、發現、識別和跟蹤。情報信息,是指通過情報收集技術(除雷達、聲納回波和EW檢測外)獲得的有關威脅告警、國家或政治聯盟、環境類別、平臺、平臺活動、平臺類型、運行狀態、控制單元以及交戰或配對等目標詳細數據。任何單元一旦獲悉這些數據都可進行報告,其他單元收到這些數據后,可用來更新自己的戰術態勢,再加上必要的航跡管理,可以大大豐富戰術圖像,提高作戰