单兵班组多平台协同作战应用研究

原大川，王 涛，李丽君，张钟铮，段志强

（1.北方自动控制技术研究所，太原 030006；2.解放军32180部队，北京 100000）

0 引言

随着军民融合思想的不断深入和信息化水平的逐步提高，我国单兵综合作战系统信息处理、网络通信、指挥控制的能力不断突破，部分火力轻武器平台实现了信息化接入，智能弹药、无人作战平台等多平台武器投入了使用，作战要素呈现出多元化的趋势。未来这些轻武器平台将具有较强的情报侦察能力，火力打击能力、自主及伴随能力［1］。但是目前，各类型的地面、空中无人作战系统，智能弹药系统，信息化轻武器平台等各作战平台仍然各自为战，彼此之间缺乏协同能力。因此，在研究单兵武器防具、光电瞄具、软硬件设备等装备和技术的同时，研究如何应用单兵班组与多平台的协同作战，也将是未来单兵作战适应信息化作战的关键需求所在。

1 协同作战对象

1.1 数字化单兵作战系统

我国目前已经开始了新一代单兵作战系统的研制工作，利用信息化为主导的高科技对单兵武器、信息通信、光电侦察、综合防护等装备进行整合集成，并根据与各轻武器平台的协同应用需求构建系统接口，是融入信息化战场的核心装备。并且在网络为中心的战场环境下，随着单兵计算机、通信系统处理信息的能力不断提升，未来数字化单兵作战系统将具备与多平台侦指打一体化协同作战的能力。

1.2 地面、空中无人作战平台

无人作战平台能够在危险复杂的战场环境下执行监视与侦察、目标打击、排爆救援、通信中继和电子干扰等任务，尤其空中无人作战平台具有较高的机动灵活性。但是单一平台的任务执行能力有限，例如，地面无人作战平台的信息感知能力仅限于近距离的一些战术动作，中远距离的环境信息感知则需要其他平台的情报支撑，为地面无人平台提供下一步行进的方向。因此，无人与有人系统之间，不同类型无人系统之间的协同作战能力决定了无人平台的作战效能［2-3］。

1.3 智能弹药技术

智能弹药具有信息感知处理、推理判断决策，以及执行某种特定任务的功能。单兵巡飞弹就是一种能够快速飞抵目标区，能在敌方上空执行侦察监视、指引目标位置、毁伤效果评估和打击为一体的精确制导武器。与无人机相比，巡飞弹便捷、射程远、速度快，可以像常规导弹一样，由多种武器平台投放发射，是实现快速打击和缩短杀伤链的关键技术。虽然相比传统的武器弹药，智能弹药的打击速度、效果、命中率都有质的提升，但是在战场紧迫的时间下，如果对远程目标的定位模糊，仅仅依靠其自身拥有的感知和判断能力并不能实现其理想的打击效果。因此，无人作战平台与智能弹药的协同配合就显得至关重要，不仅能够为巡飞弹的火力打击提供更加动态清晰的“视野”，还能够保障无人作战平台更加安全地深入侦察和火力打击［4］。

2 协同作战模式

2.1 作战需求

单兵班组需要在快速机动、适当火力、自我保障等能力基础上，完成突击进攻、防御作战、城市作战、维稳控局等；需要满足在高寒多山、高原、丛林、城市等地区遂行中等以下规模及强度的突击、阻挠、牵制等战斗行动；需要深入敌后侦察、定点清除、即察即打等。但是，敌方微型无人机侦察平台、卫星图像，以及公共社交网络等的存在，使得单兵班组很容易在短时间内被敌方侦察识别，失去先机。因此，单兵班组需要更快速更精确地侦察和打击能力，能够补充单兵的视距侦察和体能缺陷，能够在各种条件严苛信号拒止的复杂环境下执行侦察打击任务，能够始终按队形有组织地行进，并有能力掌握和控制周边战场态势。

2.2 传统作战模式

在传统作战模式下，以步兵战车、突击车等高机动强防护的装备平台为中心，单兵班组依车或者下车进行作战，虽然能够依托机动平台或者数字化单兵作战系统实现班组成员之间，班组与班组之间，班组与上级之间话音、数据等信息的共享，但是情报侦察、信息搜集和火力打击的能力仅仅依靠单兵作战系统，还难以满足信息情报时间的敏感性和武器火力的交联能力，无法达到未来信息化作战的需求。单兵巡飞弹，无人武器平台等新技术的加入虽然能够在能力上与单兵班组相互补充，但是目前各平台并没有实现与单兵作战系统的信息集成。地面、空中无人武器平台依然多是由单兵远程遥控，独立执行侦察、打击任务，没有真正实现与单兵班组的自主伴随作战；巡飞弹等火力打击平台则自成体系，单独接受指挥，对于单兵班组的火力请求响应较慢，而且其他平台实时动态的态势信息也无法向智能弹药提供协同辅助。

2.3 协同作战模式

微型空中无人作战平台、地面无人作战平台、单兵巡飞弹等多种未来重点发展的轻武器平台，将会是未来战场的重要作战资源，想要各作战要素都能充分发挥其最大效能，必须以协同作战为切入点，立足单兵班组的作战需求，研究全新的协同作战模式。下页图1即单兵班组多平台协同作战构想视图［5］。

单兵班组多平台协同作战模式要点：

图1 单兵班组多平台协同作战构想

1）地面、空中无人平台等与单兵班组组建自主伴随协同网，以群体目的性进行航路点的选择，形成各自侦察路径，并可以在无北斗定位服务的恶劣环境下，通过与无人平台的协同交互提高定位精度范围，可靠地按队形前进；

2）通过单兵装备、无人平台等配备的多传感器智能探测、单兵雷达、多源融合信息处理等技术，保证行军过程中的视距和非视距动态侦察范围，实现全方位的危险预警；

3）在侦察范围的一定距离内，通过分布的认知电子作战平台进行静态打击，使敌方的指挥控制系统、通信系统和无人平台资源失效；

4）地面、空中无人平台等与士兵班组共享指挥控制和态势，构建火力传感器网络，在动态侦察和精确定位的支持下指示目标，火力引导，间接打击，从而实现地面、空中无人作战系统的精确远程火力支援，打击复杂环境下的特定目标。

3 侦指打一体化的协同作战

协同作战模式的应用就是将作战要素一体化的过程，也是侦指打一体化的过程，必须在侦察、指挥、打击3个环节都实现单兵班组和各平台的协同作战。

如图2所示，“侦察”包括情报探测、情报接入、情报融合等功能，“侦察”环节由目标探测、跟踪、定位、识别、威胁判断5个过程组成，这些过程形成情报侦察信息链。

“指挥控制”包括战场统一态势生成、任务规划、行动控制、资源管控等功能。行动控制侧重于对单兵班组及其行动的控制，资源管控侧重于对侦察资源、保障资源、武器资源等的管控。控制过程包括领受任务、战场态势评估、任务规划、行动指挥、武器发射控制等，这些控制过程构成了指挥控制信息链。

图2 侦指打一体化结构示意图

“打击”是指武器系统，包括不同种类、不同性能的信息化轻武器装备，具有侦察信息直接驱动打击能力的武器等，打击过程包括轻武器打击控制、无人平台控制等，这些过程构成了武器打击信息链。

只有实现单兵班组多平台的协同作战，才能形成高效敏捷的侦指打3个环节一体化的情报侦察信息链、指挥控制信息链，以及武器打击信息链。

3.1 协同侦察与信息融合

未来的地面、空中无人作战平台将呈现出数字化、系统化和智能化的发展趋势，具备侦察模块的无人作战平台能够对侦察到的图形图像进行目标智能识别、自动提取和定位跟踪，对数据信息进行时空配准、数据关联、降噪处理、威胁判断等融合处理。对侦察到的目标或者上级下发的目标信息，在态势图上实时显示，并发出预警时间、类型、等级、内容等属性的危险预警信息提醒各作战平台［6-10］。

3.1.1 协同侦察

协同侦察是高效获取敌方情报，全面了解战场环境、实现全方位危险预警的前提条件，是对单兵班组信息情报时间敏感性的最佳响应。协同侦察的实现是由单兵班组长指挥己方班组、控制自主伴随的无人作战系统，按照规划的路径、相应的侦察队形对指定搜索目标区域进行协同侦察，并对侦察到的目标进行信息融合、态势展现。其中路径规划并不是针对每个作战单元分别规划相应的侦察路径单独行动，而是单兵班组、地面、空中无人作战系统等作战平台之间以协同的方式呈队形行进，即有某种群体目的性地进行航路点的选择，形成各自侦察路径，构建全方位的预警环境。

然而，协同侦察不仅仅以自主伴随的形式实现。处置突发事件、对任务地点周边环境信息了解匮乏的情况时有发生，由于无法预先完成部署，快速机动的侦察能力就成为捕捉战机、争取主动、安全完成作战任务的重要前提。微小型无人作战平台作为高机动作战侦察系统，单兵班组可以优先派出，以规划的路径和动态的侦察队形实现轻武器平台之间的协同侦察，为作战部队探明前方战场环境和敌方火力部署情况。

3.1.2 信息融合

单武器平台的探测、跟踪能力有限，各个武器平台配备的探测传感器种类不一，探测能力和目标识别能力也各有利弊，如图3所示，单节点的感知数据仅能描绘目标的部分特性，但是经过对红外探测、声波探测、回波特性图的融合分析，不仅可以准确锁定作战对象的所在位置，还可以探测到威胁目标的火力武装情况。因此，利用班组内多平台协同的分布式数据融合技术，将各途径收集到的侦察信息进行班组多源情报信息处理，包括战场局部三维态势的构建、多视角异种图像传感器的目标识别，目标数据实时融合等，可以有效克服单个传感器的不确定性和局限性，是提高探测和跟踪能力的一种有效途径。

图3 多源信息融合技术

3.2 协同指挥与信息交互

协同侦察近乎实时高效地不断更新战场统一态势及威胁分布情况，为指挥和打击环节提供了有利的条件。协同作战指挥主要根据侦察所得的战场环境，监视当前战场态势动向，根据作战行动任务目的和敌我双方作战信息完成战场任务规划分配，并下达指挥命令。面对战场频发的突发情况，协同指挥以规划的任务为行动链条，进行己方部队行动控制和战场资源管控，包含人在回路，打破现有作战编队部署，对各作战要素进行临时组合，形成“虚拟编组”，动态调整协同作战方案，完成特定的作战任务，快速实现网络化“动态聚能”。

侦指打一体化协同作战交互的信息主要有：作战指挥信息、态势信息、状态信息、目标图像信息、高清视频信息、控制信息、火力请求信息、火力引导信息等，图4中展示了作战协同情形下信息交互的主要流程。

图4 单兵班组多平台协同作战信息流程

3.3 多火力平台协同打击

侦指打一体化中的打击环节注重的是多火力平台的协同打击，实现各个作战系统之间的协同配合，达到精确快速的目标指示、超视距打击、平台联合协同打击等效果。自主伴随的地面、空中无人作战系统可以为火力打击平台提供精确的目标指示和实时精确的态势信息。发现大型目标需要远程火力摧毁时，传统作战模式往往难以实现，在信息化数字化的多火力平台协同作战模式下，单兵班组以及无人作战系统传感器可以定位敌方目标，将目标信息发给其他作战单元，通过目标指引、引导交接，提高打击的准确度和有力度，从而实现单一平台无法完成的超视距打击。执行大型作战任务时，多部队之间的单兵班组有时需要联合作战以完成任务，平台联合协同打击就是要在战场中发现多个目标，依据战场态势图或指挥命令，交联跨部队间的武器平台进行打击，从而达到联合协同作战的目的，既避免了资源的浪费，又提高了整体作战效能。

4 关键技术分析

4.1 协同作战总体技术

随着技术的发展，可编配的平台种类还会继续扩充，协同作战的内容将更加复杂，协同难度不断加大，必须构建一个科学合理有针对性的协同作战体系架构，才能使诸多要素快速高效地协同配合。这就需要对协同作战指挥流程、信息流程进行分析、描述和建模，对班组内、班组间、班组与友邻军的外部协同，以及临时编组变更和自主伴随的实施流程和信息交互内容进行深入研究，提出基于网络的协同作战的规范化方法。

4.2 协同作战模型技术

协同作战技术的核心是班组协同作战模型，包括各平台火力数据模型、威胁价值度排序、目标分配、任务执行方案、弹道规避、禁射界和禁入区、协同火力毁伤评估等多种模型，支撑单兵班组多平台协同的战前筹划和作战活动中功能的实现。

4.3 实时数据融合技术

在复杂多变、战机转瞬即逝的作战活动中，协同侦察带来了更加快速全面的战场情报数据，实时融合不仅能够在现有数据上得到更有价值的情报，提高班组探测和跟踪能力，其实时性也为后续的协同指挥和决策提供时间敏感性的支持，是实现侦指打一体化的协同作战必不可少的关键技术。

5 结论

随着技术与装备等的发展，单兵班组、无人作战平台、智能武器系统等各种轻武器作战平台将成为统一的综合体。同时，随着协同对象不断增多、协同任务不断加强、协同运用范围不断扩大，协同作战技术的研究与运用将进一步提升整体作战效能，为复杂战场提供透明实时的全维战场感知能力，精确高效和智能化的指挥控制能力，侦察指挥打击一体化的快速杀伤能力等。