美国海军舰艇自防御系统发展及应用研究

邹念洋，李 楠，陈忠杰，邱 萍

(1.中国船舶集团有限公司第七一四研究所，北京 100101；2.中国船舶集团有限公司，北京 100097)

0 引 言

舰艇自防御系统（SSDS）由美国海军开发，集成了先进传感器，综合使用舰载电子战系统和硬杀伤武器设备来摧毁敌方来袭目标，具备对目标的快速发现能力、跟踪能力以及拦截能力。该系统主要装备于美国海军的两栖舰和航母等非“宙斯盾”舰上，提升了舰艇在现代海战中的生存能力。

1 发展历程

1.1 SSDS MK1研制发展

美国早期的两栖舰、航母等大型舰艇的雷达等探测设备和防空反导武器设备间相对独立，且在对反舰导弹等目标的探测和拦截过程中，需要较多的人工干预，因而当时舰艇自防御作战的自动化水平低、反应速度慢。

20世纪90年代初，美国海军启动了“快速反应作战能力”（QRCC）计划，旨在开发一种基于软件的指挥辅助决策系统，该系统能够充分利用舰上的传感器并综合使用武器，以实现对反舰导弹的快速反应、提高多目标自动化拦截能力。该系统以“拉姆”近程防空导弹武器系统（GMWS）、“密集阵”近程武器系统（CIWS）、AN/SLQ-32电子战（EW）系统和光电传感器作为硬件基础进行开发，是“舰艇自防御系统”（SSDS）的雏形。

1993年1 月，美国海军通过QRCC计划，演示了用于开发SSDS的技术；1993年6月，SSDS开发成功并在“惠特贝岛”号（LSD-41）船坞登陆舰上成功进行了一次海上演示，在此基础上美国海军形成了SSDS MK1；1997年5月，美国海军在“阿希兰”号（LSD-48）船坞登陆舰上进行了SSDS的战术评估测试；1997年10月，“阿希兰”号船坞登陆舰（LSD-48）正式成为美国第1艘装备SSDS MK1系统的舰艇[1]，标志着SSDS系统已获得完全作战能力。

最初的SSDS MK1系统集成了AN/SPS-49（V）对空警戒雷达、AN/SPS-67（V）对海搜索雷达、AN/SLQ-32（V）电子战系统、敌友识别防御系统（CIFFSD）、“纳尔卡”主动导弹诱饵系统、“密集阵”近程武器系统（CIWS）和“拉姆Block0”导弹[2]。

1.2 SSDS MK2研制发展

为使SSDS的探测系统、指控系统以及武器系统更好集成，大幅提升整个系统的协同作战能力，美国海军于 1998 年开始研发 SSDS MK2 Mod 0 系统。该系统仅装备在“尼米兹”级航母“尼米兹”号（CVN-68）上。在SSDS MK1原有技术和软件架构的基础上，增加了新的战术显示器，集成了AN/SLQ-32（V）电子战系统、AN/SPQ-9B火控雷达、“北约海麻雀”（RIM-7）导弹系统、“密集阵”近程武器系统（CIWS）、“拉姆Block0”导弹，加入了“协同作战能力”（CEC）设备、“先进作战指挥系统”（ACDS）的部分功能，以增强系统在编队协同作战方面的能力。

2003 年，美国海军开发出 SSDS MK2 MOD 1 系统，该系统首先装备“尼米兹”级航母“里根”号（CVN-76），后又装备于“卡尔文森”号（CVN-70）、“斯坦尼斯”号（CVN-74）等航母。SSDS MK2 MOD 1系统在原有软硬件设备基础上，集成了“拉姆Block1”导弹，并且完全集成了CEC设备、ACDS 系统和战术数据链[3-5]。

从2004年开始，美国海军致力于SSDS MK2 Mod2的开放式体系结构改造工作，该系统研制成功后装备于“圣·安东尼奥”级船坞运输舰。SSDS MK2 MOD 2系统集成了AN/ SLY-2舰载电子战系统、AN/SPQ-9B火控雷达、“改进型海麻雀”（ESSM）导弹[6]，“密集阵”近程武器系统（CIWS），“拉姆Block1”导弹，该版本同样完全集成了CEC设备、ACDS系统和战术数据链。

之后 SSDS MK2 又陆续发展出 MOD 3A，MOD 4B，MOD 5C 和 MOD 6B 等版本，改进后的 SSDS MK2采用开放式体系结构，基于全舰计算环境并集成了先进传感器和AN/ SLY-2舰载电子战系统、“拉姆Block2”导弹、“改进型海麻雀”（ESSM）导弹以及“密集阵”近程武器系统（CIWS）等先进武器系统。

目前SSDS MK2系统主要装备于美国海军的两栖舰和航母等非“ 宙斯盾”舰上，如表1所示。

表1 舰艇自防御系统（SSDS）各版本装备情况Tab.1 Application of different versions of shipborne self-defense system

2 系统架构

2.1 子系统

1）核心子系统

SSDS MK2舰艇自防御系统的核心子系统包括：控制模块、识别模块、跟踪模块与决策模块。该核心子系统基于贝叶斯置信网络理论[7]，能够克服传感器与武器资源的局限和制约，能够快速、自主地实现武器资源调度[8]，为SSDS MK2提供确定、可靠的策略。

2）探测系统

SSDS MK2的探测系统包括：TAS目标捕获系统、AN/SPG-60追踪火控雷达、AN/SPQ-9B 雷达以及红外传感器。

TAS目标捕获系统由1部D频段两坐标雷达，1部敌我识别器，1台UYK-20通用计算机和1部UYA-4显控台组成，能够自动探测、跟踪，敌我识别，以及进行威胁判断和目标指示，具备在严重杂波干扰环境中工作的能力。

AN/SPG-60追踪火控雷达是一款X波段单脉冲多普勒雷达，能够对目标进行探测、捕获与追踪，可在极端干扰环境下提供被动视觉跟踪。

AN/SPQ-9B雷达由AN/SPQ-9A雷达改进而来，是一种多波形、窄波束的X波段脉冲多普勒雷达，主要有对空、对海和信标应答3种工作模式。该雷达能够独立工作，也能作为SSDS MK2的一部分工作，能够支持对岸攻击、反舰战和防空战，还可以使水面舰艇很好地探测和跟踪掠海高速飞行、小雷达散射截面反舰导弹，该雷达一次扫描可提供多个目标实时高分辨率目标信息。

表2 SSDS MK2舰艇自防御系统所包含的子系统及特点Tab.2 Subsystems and characteristics of SSDS MK2

3）指控系统

SSDS MK2采用先进作战指挥系统ACDS，用来搜集、处理海战的战术情报数据、指挥海上战斗行动，其从原NTDS 海军战术数据系统改进而来，采用了新的硬件设备，更换了比NTDS 更高级的计算机程序。

4）武器系统

SSDS MK2的武器系统包括：AN/SLQ-32（V）电子战系统或AN/ SLY-2舰载电子战系统、“北约海麻雀”导弹系统或“改进型海麻雀”导弹系统、“拉姆Block0/1/2”导弹，以及“密集阵”近程武器系统。

2.2 软硬件架构

1）硬件配置

SSDS MK2的硬件体系按功能可以分为探测设备、控制设备和交战设备。探测设备包括：TAS目标捕获雷达、AN/SPQ-9B 雷达、AN/SPG-60追踪火控雷达以及红外传感器；控制设备包括：传感器和武器监控工作站、CEC定向天线；交战设备包括：“北约海麻雀”导弹系统或“改进型海麻雀”导弹系统以及“拉姆Block0/1/2”导弹；其中，“密集阵”近程武器系统与AN/SLQ-32（V）电子战系统或AN/ SLY-2舰载电子战系统既是探测设备又是交战设备。所有设备通过FDDI/ SAFENET光纤局域网连接，进行数据传输。

1）软件配置

SSDS MK2的软件体系主要由接口层和核心层构成。接口层中，指挥控制组的传感器监督员、战术执行官和武器监督员，以及战斗部队战术训练系统（BFTT）通过接入软件体系的AN/SYQ-20控制台进行指挥控制；核心层围绕通用基础设施，包括：传感器协调控制、系统控制管理、武器指挥控制、布局命令控制，以及校准、目标识别、航迹更新和复合航迹管理。

3 技术特点

3.1 采用开放式体系架构

SSDS MK2的开放式体系架构基于Intel x86平台，采用Lynx操作系统。开放架构为系统增添了更多的灵活性，使系统具备高可扩展性、高易用性以及高容错性，方便将新的传感器、武器装备纳入到系统中。

开放式体系架构的应用程序内核包括：系统跟踪管理器、系统跟踪ID、决策辅助工具，以及决策参与、武器调度和空中交通管制；该架构的常见应用程序服务包括：提供数据记录、导航与定位、地图生成器、图形库、报警管理器、显示数据服务器、显示过滤器和本地跟踪服务器；该架构的常见技术服务包括：提供持久性数据、数据提取、错误日志、消息工厂、节点管理、作用裁定，以及特定通信服务映射客户端、tcl/tk语言翻译等；该架构的中间件服务包括：提供标准时间码、网络时间协议、本地资源管理器、授时服务和数据分发服务（DDS）。

3.2 多层次自防御能力

针对不同范围、不同高度内的目标，SSDS MK2的电子对抗系统、诱骗系统、武器系统等各系统之间通过“高、中、低”搭配的方式进行组合，可有效拦截和摧毁来袭的飞机和反舰导弹，大幅缩短从探测、识别、跟踪到拦截和摧毁目标的时间。拦截范围“由近至远”依次为：“密集阵”近程武器系统、“拉姆Block0/1/2”导弹、“北约海麻雀”导弹系统或“改进型海麻雀”导弹系统、诱饵发射系统以及AN/SLQ-32（V）电子战系统或AN/ SLY-2舰载电子战系统。

图1 SSDS MK2 舰艇自防御系统硬件体系结构示意图Fig.1 SSDS MK2 hardware architecture

“密集阵”近程武器系统主要用于拦截1.5 km范围内反舰导弹、小型飞行器，以及摧毁水面水雷等；“拉姆Block0/1/2”导弹主要用于拦截9 km范围内的低空飞机、直升机及反舰导弹；“北约海麻雀”导弹系统主要用于拦截 1～22 km 范围内，飞行高度在 150～3 000 m的战斗机、直升机和反舰导弹；“改进型海麻雀”导弹系统可拦截技术先进的高速、低雷达截面的机动型反舰导弹，最大射程达30～50 km；SSDS MK2的多个诱饵发射系统，采用了先进的干扰技术，舰艇在受到敌方雷达或红外设备的探测和跟踪时可发射箔条诱饵弹、有源诱饵弹以及红外诱饵弹，从而提高其生存能力；AN/SLQ-32（V）电子战系统或AN/ SLY-2舰载电子战系统利用引诱、干扰、欺骗等电子战手段，分散敌方反舰导弹等目标的注意力，使其无法命中己方舰艇。

4 未来发展

自2011财年起，美国海军已开始研发SSDS MK2 ACB-16/TI-16新一代舰艇自防御系统，以更好地协调现有的防御武器和诱饵系统，使其更好地与其他平台进行整合。

新系统的硬件设备将得到升级，武器系统方面将集成SEWIP Block2舰载电子战系统、自动雷达指示诱饵发射装置、“密集阵”近程武器系统（CIWS）和AN/SPS-48G雷达系统，还将与MH-60R直升机集成；在互操作性方面，Link-16数据链的互操作性将得到提升，还将增加与新的“敌我识别”（IFF） Mode 5/S问讯系统的互操作性、与F-35“闪电-Ⅱ”联合攻击战斗机的互操作性；此外，全舰训练能力将得到提升，新系统可通过其包含的“综合海上网络和企业服务系统”（CANES）与“海军全球指挥控制系统”（GCCSM）交换数据。

5 结 语

舰艇自防御系统（SSDS）由美国海军开发，主要装备于美国海军的两栖舰和航母等非“宙斯盾”舰上，用于拦截低空飞机、直升机及反舰导弹等敌方目标。自20世纪90年代至今，该系统的发展经历了2个阶段：第1阶段的SSDS MK1系统具备对反舰导弹的快速反应能力，以及对多目标自动化拦截能力；第2阶段的SSDS MK2 系统前后发展出多个版本，最新版本的SSDS MK2 MOD 6B采用开放式体系结构，具备多层次自防御能力，大幅缩短了从探测、识别、跟踪到拦截和摧毁目标的时间，进一步提高了舰艇在现代海战中的生存能力。目前美国海军已开始研发新一代舰艇自防御系统SSDS MK2 ACB-16/TI-16，未来该系统将更科学地协调利用武器资源，更好地与其他平台进行整合。

图2 SSDS MK2 舰艇自防御系统的多层次自防御能力示意图Fig.2 Multilevel self-defense ability of SSDS MK2