基于信息系统的陆军空地协同作战应用研究

韩志钢，李天荣

（1 陆军航空装备发展办公室，北京 100012；2 中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）

0　引言

信息化条件下的战争必然是“一域多层、空地一体”的立体攻防作战，体系与体系的对抗是其最显著的特征。随着平台中心战向网络中心战的转移，军队的作战理念也向信息主导、体系支撑、精兵作战、联合制胜的方向发展。如何准确把握信息主导、网聚能力、体系破击、联合制胜等信息化战争制胜机理的内涵和实质是一个亟待解决的问题。

尤其是新军事变革以来，空中突击旅、合成旅等新的部队组织形式的出现，使得陆军航空兵与陆军地面部队的联系更加紧密，这种改变更加强调跨兵种、跨军种的协同。网络中心战已不再仅仅是平台的网络化，而是要求实现传感器、武器、弹药的网络化，空地协同不仅仅是平台的协同，而是作战要素之间的协同。不断缩短打击链的时间，实现所见即消灭，是联合作战永恒的主题。

针对以上趋势，我们需要对空地协同[1]作战需求进行深入剖析，从技术实现、组织制度、作战流程等多个方面进行研究，本文研究的侧重点是技术实现。只有这样才能充分发挥直升机反应时间短、出动方式活、机动速度快、使用范围广、对地突击能力强等作战优长，使陆军航空兵真正充分、有效地融入陆军地面部队、乃至全军的作战体系。

1　空地协同作战需求研究

1.1　应用需求

陆军未来作战将以全谱作战为核心，单纯的依靠一个平台、一个兵种已经不可能完成新的复杂的作战任务。陆军航空兵作为陆军制胜的关键，在空地协同作战应用方面的需求主要包括以下几点：

（1）空地火力协同

空中火力突击包括陆空联合突击和空中机动火力突击。陆空联合火力突击需要直升机与地面火力单元具有对敌情态势的一致掌握[2]，需要与地面火力单元之间进行航路规划与保护、目标指示/区分、频率保护、武器弹药、突击顺序等方面的协同；

空中机动火力突击与空中火力支援的过程中需要与特战部队之间完成火力请求/呼唤、目标指示、指示时间、毁伤评估等方面的协同。

（2）传感器协同

直升机作为陆军仅有的空中传感器平台，可以实现快速侦察和火力校射。为了提高提升侦察的效能，同时保障直升机在侦察过程中的安全，需要直升机与地面探测平台之间协调传感器的报告责任、开辐射时机、工作模式，以及探测空域、时域、频域等，保证各传感器优势互补，充分发挥传感器网络化探测效能。

（3）电子对抗协同

电子对抗是未来战争的一个重要形式，利用电磁能量限制、剥夺、减弱或防止敌方使用电磁频谱，保持友方部队有效使用电磁频谱的军事行动，它已成为复杂电磁环境下敌我双方的重要作战行动。直升机要提升战场生存能力，就需要实现与地面电抗部队的协同。协同形式包括电子对抗控制和电子对抗协同。

针对敌方的电子干扰，通过电子对抗情报侦察单元的控制，实施对敌方电磁干扰的搜索、侦听、识别和定位，以实现电磁威胁的快速识别，为电子干扰提供辐射源信息，并为友邻部队提供电子防护。电子对抗协同需要协调多个电子对抗单元实施电子支援、搜索、测向、航迹评估和干扰时不会产生相互干扰。

（4）有人无人协同

无人机作战平台具有长航时、“零伤亡”的优势，在未来战争中将是不可或缺的空中有生力量。同时随着无人机的不断发展，有人机与无人机混合编队协同作战将成为未来典型作战样式。有人无人协同[3]需要实现对无人平台的飞行控制、传感器的控制、侦察信息的回收、无人平台武器单元的控制等。通过有人无人协同，丰富陆军航空兵的作战样式，提升直升机的战场生存能力。

1.2　能力需求

（1）多任务多种目标打击的需求

陆战场环境复杂多变，目标威胁及特点不同，空地协同需要具备多种手段对多个目标同时进行打击的能力，具备对临机出现目标和陌生目标的打击能力，支持空地、空空一线自主协同模式。

（2）快速响应缩短杀伤链的需求

陆战场各级指挥所、作战飞机、地面车辆、单兵之间需要进行密切的组织协调，共享地面目标信息、电子对抗信息、多媒体信息、情报信息等。空地一体协同作战需要优化作战流程，克服指控关系复杂，数字化程度低，获取和报告目标信息花费时间长，信息准确性差等劣势。提高数字化信息交互能力，加快空中对地面部队火力支援的速度，缩短从发现到摧毁的时间。

（3）准确高效打击减少误伤和附带损伤的需求

空地协同要求引导员能够全天时全天候地获取战场目标信息，对其准确识别和精确定位，并依托高效的信息系统将需要打击的目标信息准确、可靠、全面地传输给作战飞机，保证精确打击，避免对友军和非战斗人员攻击。空地协同需要空中火力与地面部队在机动和火力方面进行精确配合，实时掌握敌我双方位置的变化，形成空面一体精确统一态势，以避免误伤。

（4）适应复杂战场环境的需求

昼夜交替、气象条件、地形限制、电磁干扰等因素会导致我方战场侦察能力降低、通信能力衰减和武器精度退化，引起系统效能和性能的下降。空地协同系统必须在不断变动的、退化的甚至恶化的战场环境下能够快速适应并调整作战单元间的情报、指控和协同关系，有效执行作战任务。

1.3　技术需求

（1）网络化开放式信火一体系统架构的需求

空地协同作战需要将信息与火力融为一体，实现信息与火力的一体化协同，形成体系化作战能力。信火一体不仅仅是联合态势共享和一线协同作战，还包括传感器要素的协同感知和武器要素的协同打击以及系统各要素间的协同控制。因此，需要全面整合传感器信息、指控信息和武器信息，结合装备功能、技术特点探索新的战法与新的作战样式，设计网络化开放式系统架构模型，梳理、归纳和总结支撑信火一体架构的技术参考摸型与标准体系。

（2）统一信息标准和处理规则的需求

空地高效协同要求作战单元之间在对战场态势和指控命令的一致理解基础上协调作战行动，需要在统一框架下设计信息表征、信息流程和处理协议，缩短信息分发和处理时间，提高信息流转效率。

（3）空面一体的自适应抗毁网络传输的需求

空地协同作战需要网络与传输手段适应协同作战时面临的复杂电磁、地理、气象环境影响。需根据任务特性自适应组网，多路由、多信道冗余组网，对网络资源（波形、时域、频域、空域、功率等）动态管理和分配，满足作战任务的组网与传输需求、时延要求，提高网络的抗毁性。

（4）高精度时间同步和空间统一的需求

高精度时间同步和空间统一是战场统一态势形成、跨平台武器协同引导以及战术目标协同定位等能力实现的前提与基础。在空地协同作战中，各作战单元要实时地获取敌我作战单元的绝对位置或相对位置信息，共享空间战场敌我精确态势，实现跨平台的武器协同引导和精确打击，满足不同空时一致性层次的信息交互要求。

（5）火力最优配置与跨平台控制的需求

空地协同系统中，各作战平台地理位置分布不同，为了充分利用各作战单元的传感器资源和武器资源，需要建立分布式综合火力协同控制方法，构建可扩展性强、异构和动态可重构的通用火力协同控制模型，根据作战任务和武器类型自适应调整火控算法，从而提高分布式跨平台火力控制的通用化能力。

2　空地协同初步构想

2.1　体系架构

空地协同系统通过构建一个网络化、信火一体的开放式协同体系架构，支撑对目标的快速精确打击。

（1）作战视图

图1　空地协同系统作战视图

空地协同系统中地面和直升机通过数据链信息网络连接起来，并经统一的消息标准和协议处理实现地面作战单元、空中作战单元之间机器到机器的高效信息交互。空地作战单元之间指挥控制信息、统一态势信息以及精确打击信息实时交互，密切协同，实现对地面计划目标和临机目标的快速精确打击。空地协同系统支持协同感知与定位识别、分层分级态势形成与共享、通用化火力控制、跨平台目标指示和跨平台武器控制等作战能力。

基于开放式系统架构，空地协同系统可方便地在平台、要素、功能和模式等方面进行系统功能性能的扩展。

（2）系统视图

图2　空地协同系统视图

空地协同系统的基础是空面一体的多波形自适应数据链网络和高精度的时空一致，两者共同保证了信息和数据的时效性。

通过综合空地各平台传感器形成协同感知网，对目标进行感知并生成和共享统一态势。通过综合空地平台指控要素形成协同控制网，进行多平台协同控制，生成协同控制决策方案。综合空中各平台武器形成协同打击网，交联各平台武器单元，通过火控级协同，实现对目标跨平台精确打击。通过综合管控把协同感知网、协同控制网和协同打击网统一组织起来，完成对地面目标的“侦、控、打、评”各个环节。

（3）技术视图

图3　空地协同系统技术视图

信息要素获取层主要涉及信息要素的统一定义与表征、传感器技术、武器技术和平台集成技术，它是实现传感器资源、武器资源要素网络化的前提和基础。

信息传输网络层涉及可靠传输波形、任务网络规划、网络综合调度、网络运维与管理、自适应组网和安全防护技术。其中可靠传输波形保证了信道的抗干扰、低截获、防侵入的能力，其他模块保证信息网络的灵活性、冗余性和重构性。

信息处理与支撑层则包括目标识别确认、态势生成、通用化的火控处理、火力辅助决策、信息交换协议、信息处理规则。它们是实现网络协同探测和协同打击的重要支撑。

信息应用层主要包括协同感知、协同控制、协同打击和毁伤评估技术。它们是实现要素级协同的表现形式，也是研究新战法和提升体系作战能力的依据。

时空统一贯穿于信息获取、信息传输、信息处理和应用的全过程，它是生成精准态势的必备条件，也是实现网络化指控的重要保障。

2.2　网络组织与信息传输系统

图4　空地一体协同网络

空地一体协同网络主要包括通用战术网、空地协同网络、地面任务网和编队协同网络。其中通用战术网主要用于实现各军种之间战术级的态势共享和指挥协同。空地协同网用于直升机、无人机与地面一线作战单元之间的火力呼叫与战术支援。编队协同网用于直升机编队、有人无人编队内的传感器协同、火力协同、有人无人协同。地面任务网用于地面作战部队之间的战术协同。每种网络按照实现功能的不同，在传输波形、组网协议又有所不同，不同的网络之间可以通过信息要素的一致表征、信息精度的分层定义进而实现网络间的信息统一与信息转发。

2.3　空地协同感知

综合我方机载传感器和地面传感器收集的目标数据在完成信息分类、特征提取、格式转换、压缩处理等数据预处理步骤后进行多源信息融合处理得到完整准确的目标信息，并结合战场环境信息、我方数据链信息和其他情报信息形成实时统一的空地战场态势图。

空地战场态势图需要分层分级统一显示，战略级情报信息可以作为战术层传感器区域责任分配的依据，战术级的态势信息可以作为火控级传感器目标分配的依据。传感器目标分配的最终目的是更好地为火控跟踪、武器发射和武器制导提供持续、稳定、精确的目标信息。并按需在友方空中或地面作战单元间进行分发。

2.4　空地协同控制

依托传感器分系统生成的分层分级统一态势图和战场通用数据库提供的数据支撑，进行传感器协同管理、协同火力分配和毁伤效果评估。

协同火力分配是依据态势信息对目标进行威胁估计处理，在综合考虑敌我空间位置、武器性能、交战事件等众多要素的基础上，建立协同火力分配效用模型、作战威胁模型以及作战优势模型，进行协同火力分配优化，给出协同打击方案。

3　需解决的关键技术

（1）开放式空面一线协同体系架构设计技术

空地协同作战需要将信息与火力融为一体，实现信息与火力的一体化协同[4]。仅仅依靠战术数据链无法实现传感器要素级的协同感知、武器要素级的协同打击和要素级的协同控制。需要采用开放式、模块化架构和柔性接口，使得系统应用模式可扩展、交链要素可扩展、打击技术可扩展，方便新技术集成与应用。

（2）通用化分布式火控技术

直升机平台由于地形、气象等环境影响无法实现对地面目标的精确瞄准，引导员必须获取精确的空中平台状态信息、武器参数，并结合地面目标状态信息，对直升机武器进行火控解算，并控制直升机武器发射。这就需要火控算法支持分布式、通用化解算能力。需要实现直升机和武器系统松耦合的火控算法。

4　结束语

网络中心战是体系与体系的对抗，要素协同是网络中心战的升级版，也是精确交战的必然要求。信息系统是建立体系作战能力的基石，信息系统的升级是实现要素协同的关键，而配套的组织制度、作战流程的跟进也是实现要素协同不可缺少的条件。空地协同不可能一蹴而就，需要分阶段实施，先平台协同、后要素协同，最终形成覆盖陆海空天电多维一体的体系对抗能力。