海上火力支援系统组成及其关键技术探讨*

李 涌 孙亚东

(海军驻郑州地区军事代表室 郑州 450052)



海上火力支援系统组成及其关键技术探讨*

李 涌 孙亚东

(海军驻郑州地区军事代表室 郑州 450052)

针对我海军对水面舰艇实施精确对岸火力支援任务的需要,探讨了基于无人平台的精确快速海上火力支援作战系统的组成,分析了实现该系统所涉及到的关键技术,对新技术在构建信息化作战系统中的一种具体应用进行了思考与展望。

海上火力支援; 系统组成; 无人平台

Class Number TJ391

1 引言

在一个商业的时代,赢得海洋要比赢得陆地更为有利[1]。15世纪之后,葡萄牙、西班牙、荷兰、英国、法国、美国、德国、日本和俄国等均是利用海洋发展为世界强国[2],更是有力地证明了“谁控制了海洋,即控制了贸易;谁控制了贸易,即控制了世界财富,因而控制了世界”的论断[3]。为维护我国合法海洋权益与不断扩大的海外利益,构建由海军水面舰艇承担火力打击作战的精确、快速、有效的对岸火力支援系统正成为一种愈发重要的现实需求,而无人平台、通信技术、新型探测设备的发展为构建这样的系统提供了技术支撑。

本文立足我海军在对岸火力支援作战的现实需要,结合信息技术的发展给新装备的研发带来的可能以及我海军未来装备发展的可能方向,对信息化条件下的对岸火力支援作战样式与流程进行了研究,首先对对岸火力支援作战的系统构成进行了设想,在此基础上分析了实现该系统所涉及到的关键技术,对新技术在构建信息化作战系统中的一种具体应用进行了思考与展望。

2 对岸火力支援作战的系统构成

火力支援作战可以视为火力支援的一种特殊形式,对传统的火力支援作战而言,目标获取的作业模式是以侦查人员配合地图与观测器材为主,存在观察时间长、打击不及时、探测距离近、信息精度低等问题,这不仅降低了火力支援作战的时效性与准确性,影响整个作战意图的实施,同时也有可能造成己方人员的误伤,而信息技术的发展,带来了改变这种现状的可能[4～5]。

一种典型的作战样式是由特种作战分队携带具有高精度目标获取设备实施对岸上目标的近距侦察,得到目标的精确地理信息,通过便携式终端传递目标信息并引导舰载火力实施打击。这要求目标获取设备具有轻便、易携带、易用易操作等特点。近年来发展迅猛的手持设备以及基于卫星的定位系统、信息处理技术等的发展,给实现具有高定位精度、易携带、易操作等特点的前线侦察设备提供了技术基础。

近岸岛屿战斗,敌防御体系完备,地形较为复杂,我水上攻坚,难以隐蔽行动企图和达成战斗突然性,参战力量多,指挥协调困难[6]。这要求对岸火力支援作战必须具备快速反应、精确打击的能力,从这一要求出发,构成对岸火力支援系统的基本组成部分如图1所示。

精确、快速、有效的火力支援作战,主要涉及三大处理过程:前线侦察;目标获取;火力筹划。海上对岸火力支援系统组成如图1所示。

图1 海上对岸火力支援系统组成

前线侦察是必然步骤,是构成精确快速打击火力链条的重要一环,由搭载任务载荷的无人作战平台负责实现。其构成为无人平台、激光测距与指示设备、图像探测设备、地理信息获取设备以及无线通信传输设备。

前线侦察目的在于实现敌方目标原始信息的获取,作为一个子系统,由探测与通讯装备、计算资源、接口以及前线侦察人员组成,用于为火力支援打击任务提供探测、定位以及提供目标定位和作战毁伤评估信息。其应当具备利用海军各类探测资源、器材(包括卫星、雷达、无人机等)的信息识别预先计划打击目标的能力以及获取前线部署的观察人员获得的目标信息的能力。所有的作战系统中的探测单元都可以视为目标获取单元的组成部分,其系统组成如图2所示。

目标获取以前线侦察获取的探测数据为基础进行目标的检测、定位与跟踪处理。涉及到图像模式识别、特征提取以及视频目标检测与跟踪处理。

火力支援协同中心负责管理参与火力支援的武器状态、目标信息,根据作战需求、武器作战能力进行火力筹划,生成火力支援协同辅助决策方案。涉及打击火力即武器系统以及指挥控制系统两部分,分别如图3、图4所示。

图2 目标捕获系统组成

图3 武器系统组成

图4 指挥控制系统组成

就目前我海军舰载武器而言,承担对岸打击任务的武器,以火炮与火箭炮为主,使用信息化弹药的舰炮尤其是大口径舰炮可承担的打击任务更加多样。在未来,可以预见,搭载有精确制导炸弹等的察打一体化无人机将成为构成武器系统的一个组成部分。

指挥控制系统负责对岸火力支援作战任务的信息收集、处理、作战计划生成与分发、通信以及武器目标分配与打击控制等。

3 海上火力支援关键技术

传感器技术、信息处理技术、通信技术的发展,给构建便携式、精确化火力支援武器装备提供了技术支撑[7]。实现快速、精确的火力支援,主要涉及的关键技术包括:未知环境的探测平台探索,目标检测、定位与跟踪,编队级火力筹划与辅助决策生成。

1) 无人探测平台未知环境探索

即基于无人平台的即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)问题。SLAM问题可以描述为:移动机器人在未知环境中运动时逐步构建周围环境的地图,同时运用此地图对机器人位置和姿态进行估计[8～10]。

就目前而言,SLAM问题已经取得较多的成果,但在采用无人平台搭载任务载荷进行位置作战区域侦察时,要求能够应用多种传感器在非结构化的未知动态环境下进行未知区域的探测,获取目标的精确地理位置信息,这对现有的解决方案提出了更高的要求。

2) 基于图像与点云数据的目标检测、定位与跟踪

无人探测平台搭载的探测设备主要为激光测距仪和摄像头,获得的数据为图像数据和点云数据,基于图像数据和点云数据进行三维环境构建的研究相对较多,但进行目标检测、定位与跟踪的研究在公开的文献中尚很少出现,而通过图像数据进行目标检测,配合点云数据所包含的准确距离信息实现目标的精确定位与跟踪,具备较大的研究价值。

3) 编队级火力筹划与辅助决策生成

编队级对岸火力支援,火力构成复杂,对火力支援的实时性、精确性以及有效性要求高,需要作战目的确定火力支援筹划重心,根据战场态势优选火力支援打击目标,结合作战能力选取火力支援作战平台,涉及战场态势评估、目标选择、兵力(火力)需求分析以及火力优化分配等处理过程,与传统的武器目标分配存在较大的区别。

4 结语

本文立足我海军对岸火力支援作战的现实需要以及信息技术水平,对适用于我海军的基于无人平台的前线侦察系统的功能需求进行了分析,并探讨了其涉及到的关键技术。开展该系统的设计与实现,能够将信息技术的最新成果融为一体,将理论方法变为现实,对海军对岸火力支援、信息化建设以及装备发展都能提供借鉴与参考,同时也能给探索信息技术日新月异的情况下的装备发展规律提供研究探讨的平台,具有很大的理论研究、实践意义以及军事应用价值。

[1] J.F.C傅勒.西洋世界军事史[M].桂林:广西师范大学出版社,2004:31.

[2] 杨金森.中国海洋战略研究文集[M].北京:海洋出版社,2006:193.

[3] 丛胜利,李秀娟.英国海上力量:海权鼻祖[M].北京:海洋出版社,1999:1.

[4] 刘占荣.对岸火力支援超远程火炮武器系统[J].情报指挥控制与仿真技术,2003(6):5-9.

[5] 王大中,肖志明,于勤,等.登陆作战中舰艇火力支援效能及分配模型[J].舰船电子工程,2010,30(2):32-35.

[6] 曾巍,李建军,王宗虎.无人机保障舰炮对岸火力支援综合效能评估[J].舰船电子工程,2009,29(8):6-9.

[7] 赵伟光.信息化舰炮武器系统对岸作战流程仿真[J].指挥控制与仿真,2012,32(4):79-81,85.

[8] 李勇,付庆红,田大新.陆军精确化火力支援武器装备体系及发展[J].兵工学报,2010,31(2):112-116.

[9] 王金梅,庞晓宾.地面无人作战平台武器系统技术分析及展望[J].兵工学报,2010,31(2):163-166.

[10] 郭剑辉,赵春霞.尺度Unscented变换在同时定位与地图创建算法中的应用研究[J].兵工学报,2008,29(7):859-863.

Composition and Key Technologies of Naval Surface Fire Support System

LI Yong SUN Yadong

(Navy Representative Office in Zhengzhou Region, Zhengzhou 450052)

Aiming at the need of precision naval surface fire support tasks, the composition of accurate and rapid naval surface fire support system based on unmanned platform has been discussed. The potential combat styles and corresponding process to each style that the system may bring are analyzed, and the key technologies involved to realize the system are proposed. It’s a reference that new technologies are used to construct information warfare system.

naval surface fire support, combat style, unmanned platform

2014年12月11日,

2015年1月26日

李涌,男,工程师,研究方向:舰炮武器系统及火力系统。孙亚东,男,硕士,研究方向:舰炮武器系统及火力系统。

TJ391

10.3969/j.issn1672-9730.2015.06.006