(92785部队 秦皇岛 066000)
随着信息化技术的飞速发展,空袭武器的战技性能大幅提高,电子对抗、超低空突防、防区外打击及饱和攻击等战技手段被广泛应用于战争空袭,这无疑对海军要地防空提出了巨大的挑战。为了适应新的防空作战需求,必须改变传统的防空作战方式。本文提出了要地防空武器组网作战方法,基于战术指控中心,充分利用设备组网及目标数据融合处理,将部署在不同地域的各防空武器的雷达、指控及火力单元整合成统一高效的作战体系,在战术指控中心的统一决策下,根据威胁目标与各防空武器信息选择或组建最优的拦截火力单元,充分发挥各防空武器作战效能[1~3]。本文对要地防空武器组网作战的功能结构、作战过程、作战方式以及关键技术等问题进行了深入探讨。
要地防空武器组网作战,是由战术指控中心统一指挥多套要地防御武器协同作战,其功能结构如图1所示。每个火力单元均是传统的要地防空武器,各火力单元由战术指控中心统一指挥,将各火力单元进行组网建链。按照功能,可将参与组网作战的要地防空武器分为指挥控制、目标指示、跟踪制导、导弹发射、诱饵等部分,各火力单元的指挥控制、跟踪制导、导弹发射等节点可根据战术指控中心的指令进行重组。
图1 要地防空武器组网作战的功能组成
要地防空武器组网作战过程中,各火力单元的目标指示节点截获的威胁目标信息由战术指控中心进行数据融合、威胁评估,根据战场态势需要指定某一火力单元拦截,或者从多个火力单元分别选取指控节点、跟踪制导、导弹发射节点,组建一个更加适宜拦截目标的火力通道以拦截空袭目标。其中,导弹发射节点的拦截指令仅受其所在本级火力单元指控节点的直接支配,目标指示节点和跟踪制导节点的信息发送至战术指控中心,经目标数据融合处理、获得更高质量的数据信息后分发给各火力单元,也可根据任务需要直接为其他火力单元提供目标以及拦截弹的信息。
在战术指控中心统一指挥下,基于通信网进行相互连通,目标指示网、跟踪制导网及火力拦截网通过相应的指挥控制节点接入作战网络。按照功能划分,将要地防空组网作战的功能结构划分为战术指控中心、指挥控制网、通信网、目标指示网、跟踪制导网与火力拦截网。如图2所示。
图2 防空作战武器组网作战的功能结构
2.2.1 战术指控中心
战术指控中心,主要由主控计算机、信息处理、数据处理、显控、通信、接口及其他辅助设备组成,它能够将上级指挥所、目标指示网、友邻部队以及各火力单元跟踪制导节点的目标信息进行融合,统一目标批号信息,通过通信网分发给各火力单元;在确定拦截目标后,战术指控中心根据威胁目标位置、速度及火力单元部署位置信息,计算并确定拦截目标最有利的一个集成火力单元,各火力单元指挥控制节点在战术指控中心的统一指挥下,指挥协调接入的多个火力单元间协同作战。
2.2.2 指挥控制网
指挥控制网由各火力单元的指控中心组成,每个指控中心可视为一个指控节点,它是控制火力单元作战、组织火力运用的枢纽,主要实现本级火力单元的指挥控制、火力运用,完成跟踪制导网和火力拦截网与战术指控中心的信息交互。当战术指控中心遭受敌方攻击受损或者发生故障时,可指定某一指控节点进行接替指挥。各火力单元的诱饵单元受控于本级指控中心,能够响应并执行指控命令,实时向指控节点传回自身状态,对来袭的反辐射导弹实施诱偏。
2.2.3 跟踪制导网
跟踪制导网由各火力单元的跟踪制导节点组成,主要功能是在战术指控中心提供的目指信息下,截获、跟踪来袭威胁目标;导弹发射后,向导弹发送制导控制指令,接收导弹回传的下行信息,根据威胁目标机动情况修正制导指令引导导弹拦截目标;为指挥控制网提供威胁目标及拦截弹的位置信息;向本级指控节点提供雷达状态及干扰侦察信息。
2.2.4 火力拦截网
火力拦截网主要由各火力单元的导弹发射车和地空导弹组成,导弹发射车根据本级指控节点的作战指令,做好导弹发射准备和发射参数装订。地空导弹发射后,导弹按照预设的弹道飞向目标,接收制导节点发送的制导指令,同时向制导节点发送下行信息以此修正拦截弹道,从而实现对威胁目标的准确拦截。
2.2.5 通信网
通信网由战术级和火力单元本级的通信单元组成,它是实现多火力单元协同抗击作战的基础。组网协同作战所需的所有信息都由通信网传输,主要包括战术指控中心发送的各火力单元协同作战的指挥、控制指令,经过数据融合处理的来袭威胁目标信息;跟踪制导网发送的威胁目标、导弹位置信息及目标杀伤情况;各火力单元本级的弹药信息及武器状态信息。
在战术指控中心统一指挥下,要地防空武器组网作战过程如图3所示。
图3 要地防空武器组网作战流程图
信息获取包括对目标的搜索、截获、跟踪以及识别。各火力单元自主作战时,各目标指示、跟踪制导节点独立工作,相互之间没有信息交互。火力单元组网作战时,在战术指控中心统一指挥下,战术指控中心将多方面获取的目标信息经数据融合后,统一分发给各火力单元。这种组网作战体系的最大优势是各目标指示、跟踪制导节点在战术指控中心的统一指挥下,增加了横向协作,可实现雷达补盲、组网探测、协同跟踪,当某一火力单元受到敌方干扰或者隐身目标攻击威胁时,战术指控中心可指挥其它目标指示、跟踪制导节点为其提供目标跟踪、识别及制导信息。
战术决策主要由战术指控中心完成,包括威胁评估、拦截排序及目标分配三个环节。作战过程中,当战术指控中心受到攻击导致受损或故障时,可指定某一指控节点接替指挥,完成要地防空作战的战术决策。基于融合后的空情信息,战术指控中心根据来袭威胁目标距离被保护的要地或者防空火力单元的距离、速度、高度、类别信息进行目标威胁评估,给出目标威胁排序,确定目标拦截排序[4~6]。威胁评估贯穿目标被截获、跟踪至目标被导弹杀伤、击毁的全过程。基于目标威胁数量、威胁等级及目标位置,在非饱和攻击模式下,战术指控中心为每个来袭目标确定最拦截概率最高的集成火力单元。在要地防空武器组网作战过程中,各火力单元在战术指控中心的统一指挥下实现组网抗击、拦截来袭目标,根据目标威胁排序,战术指控中心将威胁目标信息依次分配给对其拦截概率最高的集成火力单元,形成“目标—发射节点—制导节点”三者的最优匹配。
火力拦截由集成火力单元完成,指控节点受到抗击指令后即控制本级火力单元实施导弹抗击,该过程包括射击诸元解算、杀伤区计算、火力分配、导弹发射和制导控制五个环节[7]。在防空武器地空导弹拦截有效区内,组网作战导弹制导可基于多个制导节点实现对拦截弹的接力制导,对低空突防的来袭威胁目标,可实现超视距拦截;对于敌方实施的饱和攻击,各火力单元可在战术指控中心的统一指挥下,实现火力资源优化,目标有序分配,进一步提升整体抗击效率[8~9]。
弹目遭遇过程中,指控节点根据脱靶量计算结果与拦截效果评定准则,判断目标是否在导弹的有效杀伤区内、弹目是否遭遇及目标毁伤程度。评定完成后,将结果上报至战术指控中心或接替指挥的指控节点,由其进行最终的抗击结果统计,完成抗击效果评定。
基于战术指控中心统一指挥的要地防空武器组网作战,具有基于协同跟踪、三角定位、超视距拦截和接力制导四种组网作战方式。
当单个跟踪制导节点由于受敌方噪声压制干扰导致目标点迹不连续或者数据率不够高时,可向战术指控中心申请协同跟踪,战术指控中心通过对多个跟踪制导节点的目标信息进行融合处理,获得比单个节点质量更高的目标数据信息,再将此信息发送至该节点;由于各跟踪制导节点相对于目标的视角不同,协同跟踪可以减少目标起伏、闪烁及地形遮蔽的影响。
在仅有两个火力单元组网作战且两个跟踪制导节点均受到敌方噪声干扰压制导致主动模式下无法独立发现目标,且没有外部信息支援时,此时可使跟踪制导雷达工作于被动跟踪模式,两个节点可分别连续获取干扰源的角度信息,上报至战术指控中心解算后,即可获取干扰源的位置信息,再确定拦截概率最高的集成火力单元进行拦截抗击。
超视距拦截主要用于拦截敌方的超低空突防威胁目标。基于上级指挥所、友邻部队、目标指示网,战术指控中心获取来袭威胁目标信息,向各火力单元分发目指后,由于地球曲率的影响,各跟踪制导节点虽然无法发现威胁目标,但基于战术指控中心实时推送的目标信息,本级指控节点仍然可以完成射击诸元解算、导弹参数装订,发射导弹后,形成制导指令引导导弹拦截来袭目标,实现对目标的尽远拦截[10~11]。
接力制导主要用于对抗反辐射导弹攻击。当跟踪制导节点受敌方反辐射导弹攻击威胁时,火力单元发射地空导弹进行拦截、抗击,为提高本级跟踪制导节点生存概率,制导雷达处于静默状态,战术指控中心将拦截弹的跟踪制导权移交给其他火力单元,由其他火力单元的跟踪制导节点完成对拦截弹的接替跟踪、制导。
要地防空武器组网作战涉及到多个领域的关键技术,如雷达组网、高速数据传输、数据融合处理、多武器集中指控与决策等。本文重点讨论基于战术指控中心统一指挥的多武器指控与决策技术。
要地防空武器组网作战的导弹杀伤区定义为在该空域中防空导弹杀伤某一指定目标的概率不低于某一给定值。杀伤区通常受限于导弹攻击的最大航路捷径、雷达最大发现距离及最大制导距离。要地防空武器组网作战时,各火力单元目标指示、跟踪制导节点实现了协同探测、跟踪,以及多个制导节点的接力制导,大大增强了对低空及超低空目标的发现距离与制导距离,提高了导弹杀伤区的超低空特性。因此,要地防空武器组网作战时,必须重新构建杀伤区边界计算模型。
目标威胁评估贯穿于整个作战过程,是一个动态持续的过程。要地防空武器组网作战时的目标威胁评估应以构建指标体系和量化评估指标为重点。要地防空作战中,战术指控中心统一指挥多个火力单元保卫多个要地,防空武器部署阵地与被保卫的要地在地理位置上是分离的,防空武器一般部署于要地周围,或前出要地部署。因此,在指标体系构建过程中,必须充分考虑到各要地的相对价值对于目标威胁评估的影响。在量化评估指标过程中,要根据目标距离、数量、速度、高度等参数信息,基于目标威胁数据库信息,判断来袭威胁目标类型及其对要地可能造成的破坏,建立合理的量化模型,尽量减少主观因素的引入[12]。
要地防空武器组网作战突破了单个火力单元的限制,充分实现了火力资源优化分配与各火力单元的协同抗击。目标分配的确定过程,即是计算拦截概率最高的集成火力单元的过程。防空武器组网作战过程是一个信息高速交互的过程,各节点之间存在目标位置、控制、制导、状态等多种信息的交互。战术指控中心根据来袭威胁目标的参数信息,以及各火力单元的性能、状态、部署位置、弹药剩余等信息,由战术指控中心进行综合计算,确立最优集成火力单元,再优化与目标的匹配,形成“目标-发射节点-制导节点”三者的最优匹配。
要地防空武器组网作战,是海军要地防空未来发展的趋势,也是要地防空作战由平台站向网络战转型的必由之路。要地防空武器组网作战进一步优化了火力资源,各火力单元的反干扰、超视距拦截、抗饱和攻击以及超低空性能都将得到大幅提升,突破了导弹杀伤区受制于单个火力单元探测、跟踪、制导距离的限制,充分发挥了各火力单元的整体作战效能。