马赛克战下的协同作战技术

郭建国，周 敏，郭宗易，周 军

(西北工业大学 精确制导与控制研究所，西安 710072)

0 引 言

和平和发展仍是当前世界环境的两大主题，而这并不代表不会出现局部战争或局部地域的“擦枪走火”。特别是随着高科技武器系统装备的不断涌现，传统的作战体系和作战理念都不能适应未来战争的战略需求，如何在未来战争中保持相对优势或绝对优势，成为未来战术的关键。如新一代隐身作战飞机[1-2]、新型高超声速导弹[3]、新型智能巡航导弹等武器系统陆续装备军队，不仅弥补了传统作战武器系统的缺陷，而且还具有隐身性强、作战空间大、作战效能高等优势，很容易形成不对称的战场态势。近年来中俄两国都针对性发展了相应的作战理念和武器装备，不断壮大“反介入/区域拒止”的能力[4]，逐渐削弱了美国作战理念及其武器系统相对于其他大国的非对称性优势[5]。于是，美国国防部高级研究计划局率先在2017年8月提出了马赛克战的作战概念[6]，以期重建美军的长期绝对优势。

与此同时，当前出现了分布式作战、多域战、网络中心战和融合战等多种作战理念和作战方式[7-9]，究其本质均可认为是一种协同作战。它涵盖了侦察、监视、情报、计算、通信、指挥、控制、杀伤的多个作战链条，从而实现“知己知彼，百战不殆”的作战协同。因此，未来战争将是一种态势感知、武器系统平台、指挥决策和效能评估的综合协同。

1 马赛克战的作战内涵

马赛克战是一种可快速拼装出复杂杀伤网的作战体系[10-11]，其思想来源于马赛克拼图，这种拼图通过接口简单一致、功能多样的碎片单元实现快速拼装。借助于这种理念，马赛克战就是将各种传感器、通信网络、指挥控制系统、武器系统或平台(视为马赛克碎片)通过网络信息系统链接起来，实现作战单元的快速拼装，形成一种具有高度弹性的自适应动态杀伤网，如图1所示[12]。

马赛克战作战概念如图2所示[6,13]。其中，战场的每一个作战节点按照其作战任务和自身性质，具备决策、感知、行动、指挥等四种作战要素中的一种或多种，这些作战节点基于规则和自身能力，相互链接成为一个分布式的马赛克网状作战体系。这种情形下，马赛克战作战体系快速做出反应，基于预定规则，各作战节点能够快速修复被敌方切断的信息链路，恢复打击环路，形成针对预定目标的多个“观察、判断、决策、行动(OODA)环”，在战斗过程中，确保作战任务不因敌方的攻击而间断。其中，图2 (a) 为交战双方的初始状态，各马赛克节点形成了相对固定的对敌目标打击环路，图2 (b) 为交战过程中，马赛克战下的部分作战阶段被击溃，导致信息链路被切断，原有的作战体系撕裂，需要马赛克战作战体系迅速反应，修复打击回路[13]。

图2 马赛克战作战概念示意图Fig.2 Concept diagram of mosaic warfare

总的来说，马赛克战具有以下特殊之处：

(1) 强化智能化决策作战：借助智能化决策，可以加快作战体系的构建，加快“OODA”循环，更快更高效地做出决策，提升作战效能[6,14-15]。

(2) 提高作战对抗强度和效能[7]：马赛克战将各种作战功能要素分散，通过动态组合、协同合作，将杀伤链拓展成杀伤网，可根据战场的实时情形，构建或改变作战的力量体系，给对手增加战场迷雾，提高“OODA”环中第二个“O”(判断)的难度，使对手产生决策困扰，丧失作战的主动权，从而在作战决策上战胜对手。

(3) 达到全域泛在和分布杀伤的目的：马赛克战将全域兵力马赛克化，基于泛在组网技术，整合空、天、地、海的作战领域和作战体系间的行动，使兵力高度分散，而火力高度集中，从而提升全域全天候作战的效能。

简单地说，马赛克战就是要给对手所感知的战场态势图附上一层“马赛克”，使其不能获知战场的真实意图，加重对手战场态势感知的负担，甚至直接阻断对手的态势感知能力，实现不对称的作战优势，从而掌控战场，达到设计战场和取得战争胜利的目的。

2 马赛克战下的协同作战技术

两个或两个以上不同资源或个体配合完成某项任务或实现某个目标的过程中，明确分工、相互配合的过程叫做协同[11]。而协同作战则是指两个或两个以上作战单元在完成某项作战任务或实现某个作战目标的过程中，作战单元之间分工合作的过程。协同作战是通过传感器的组网实现信息共享，最大限度提升传感器、武器平台和战场作战的效能，也使得不同作战单元在不同作战领域获得最大的收益。而在马赛克战的思想下，协同作战的理念得到了拓展与延伸。

马赛克战下的协同作战整合空、天、地、海多维作战兵力，将其分解为最小化的功能节点，基于无缝信息共享与智能化辅助决策平台将其构造为一张具有高度弹性和多条杀伤路径的网络，达到全天候、全空域、全天域、全地域和全海域的互联、互通、互操作[16-17]，从而实现跨界、跨域、跨军兵种的分布式融合协同作战能力。马赛克战下的协同作战，基于自主化与智能化的战场管理、任务规划技术，能够更好地把握战场全局，掌握战场上的主动性，快速响应多种场景的作战需求，重点摧毁敌方高价值目标，最大程度消灭敌方有生力量，达到非对称战争条件下的完胜，从而完成作战效能的最大化。

相比于传统作战体系，马赛克战将各种传感器、通信网络、指挥控制系统、武器系统或平台通过网络信息系统链接起来，完成作战单元的快速拼装，实现具有高度弹性的自适应动态杀伤网的协同作战。在马赛克战中，由人工智能决策支持技术赋能的指挥决策协同单元将利用战场实时态势感知协同网络，迅速获取战场实时综合信息，通过武器平台协同方式完成高度弹性化的自适应杀伤动态网，实现协同作战任务。然后，根据自身与目标的信息以及毁伤数据等对协同作战进行效能评估，不断迭代优化协同制导控制的方法，提高马赛克战下协同作战的效果。因此，马赛克战下的综合协同作战过程需要迅速实现四大功能协同：态势感知协同、武器平台协同、指挥决策协同和效能评估协同，如图3所示。

图3 马赛克战下的四大协同作战功能Fig.3 Four functions of cooperative combat in mosaic warfare

基于以上四大功能综合协同的协同作战技术实现则具体涉及以下五个方面：

(1) 信息协同。信息协同是实现马赛克战下协同作战的前提。通过空、天、地、海多域传感器展开协同探测，进而动态组网，组合多个传感器的测量信息进行信息融合与交互，提高探测与跟踪能力，使作战单元更快更早地获得超越自身传感器的全面战场信息，甚至作战单元无需配备传感器也可以通过协同网络获得战场信息，从而提升战场适应性与生存能力。马赛克战下，每一作战单元都可动态接入具有高度弹性的自适应动态杀伤网，自然也可根据战场实时态势形成具有高度弹性的自适应动态作战信息网，使得作战信息体系具备灵活性、自适应性和高度弹性的特征，最终实现作战信息空、天、地、海跨域的动态网状系统共享机制。

(2) 平台协同。平台协同是实现马赛克战下协同作战的基础。平台协同包含指挥平台和作战平台的统一协同，即将作战区域内各军兵种指挥体系整合并形成一体化的指挥平台以实现全域的协同指挥控制，以及将作战区域内各武器，如舰船、飞机、无人机、导弹等之间的战斗平台协同。马赛克战下杀伤网络的许多功能可分布在诸如无人机、无人船等廉价平台上，这些平台分散部署，且在数量上有着绝对优势，使整个系统具有较好的鲁棒性，同时将有人和无人机之间的协同推向极致。平台之间以灵活和自适应的方式进行协同合作，实现分布式协同作战，同时加快“OODA”环的循环速度，使系统的作战效能得到提升。通过先进的网络系统和数据链路，这种协同方式得以实现。

(3) 任务规划协同。任务规划协同是实现马赛克战下协同作战的预决策。在马赛克战下，预先制定的作战任务和作战计划无法满足高度弹性、动态化的作战需求。因此，马赛克战下，以分布式的作战管理取代集中式的指挥控制，指挥官可根据实时战场信息，在智能化决策工具的辅助下，快速规划构建不同的临时作战体系，配置资源，为不同的作战单位分配任务，制定战斗计划；并且分布式作战网络可以根据飞行中收集到的信息及时调整任务规划，从而形成多重自适应动态杀伤链。马赛克战下的协同作战面向任务与目标，自动生成和指派作战任务，形成作战任务自适应管理，实现灵活最优的任务规划协同。

(4) 航迹协同。航迹协同是实现任务规划协同的基础，是实现协同作战的路线途径。在马赛克战下，结合任务规划协同和自适应动态杀伤网的实现约束条件，同时考虑实时战场环境与突发情况，快速设计与优化协同的飞行航迹，提高作战效能。由于马赛克战作战体系的灵活性、自适应性和高度弹性，需要充分考虑实时战场态势感知下信息的时变性和不确定性，研究面向动态协同规划任务下避障碍、避探测、避拦截以及突发任务等复杂需求的马赛克战动态体系作战元素的航迹规划与航迹协同，是基于航迹预规划与在线重规划技术实现的飞行航迹在线快速设计与协同技术。

(5) 同构/异构体协同。同构/异构体协同是实现马赛克战下航迹协同的主体。同构体是指具有相同属性或功能的作战单元或武器系统；异构体是指具有不同属性或功能的作战单元或武器系统。在马赛克战下，根据战场实时态势和协同规划任务需求的动态变化，由若干个同构体或异构体形成的协同作战单元基于快速拼装的马赛克概念，通过组群、组网、组编队等方式，采用有中心或无中心的协同构型，实现航迹协同、任务规划协同，最终组成具有高度弹性的自适应动态杀伤网，完成马赛克战下的协同作战任务。

如图4所示，信息协同、平台协同、任务规划协同、航迹协同、同构/异构体协同这五大协同技术为马赛克战下的综合协同作战提供了实现前提、实现基础、实现预决策、路线途径和实现主体。五大协同技术之间互为基础、相互支撑。例如，信息协同能够为平台协同、任务规划协同、航迹协同以及同构/异构体协同提供信息依据；平台协同是任务规划协同的条件，是马赛克战下模块快速拼装的物理实现过程；任务规划协同是面向马赛克战作战任务的预规划，是航迹协同和同构/异构体协同的实现目标；同构/异构体协同是航迹规划协同的进一步深入和具体实现过程。

图4 马赛克战下协同作战的技术实现Fig.4 Technical realization of cooperative combat in mosaic warfare

3 马赛克战下协同制导技术的关键问题

马赛克战打破了传统的装备集成和集中式指挥等固有思想，对陆、海、空等作战域和兵力设计等方面都造成了重要的影响[18]，对未来战争提出了新的要求，涉及以下关键问题：

(1) 通信组网技术挑战。在信息时代，通信组网和数据链是多功能平台分解和分布式协同作战的基础。数据链是机器与机器间的通信手段，不兼容的数据链间无法实现实时信息共享，即使是美国同一家承包商制造的F-22和F-35战斗机，依旧采用不同的数据链。因此，如何确保复杂环境下的通信能力，如何利用数据链在异构的网络系统中传递信息，如何确保在海、陆、空、天中均能达到高容量的移动通信，以实现全域节点的组网通信是马赛克战下的协同作战必须要解决的问题。

(2) 指挥与控制问题。马赛克战下的指挥官将在智能决策工具的帮助下实现分布式的指挥控制。如何管理与使用数量剧增的信息？如何合理快速地将资源分配给相应的效应链去完成任务？如何进行作战人员与智能化系统之间的协同？解决这些问题的关键技术与系统平台尚在开发，上述问题的解决将促进马赛克战理念进一步发展。

(3) 原有军事体制的限制。马赛克战下的协同作战将颠覆原有军事体制，包括军事指挥系统、不同军兵种间的信息共享、后期保障体制、武器装备系统、军事编制以及军费分配等。马赛克战将打破原有利益格局，冲击既得利益者的利益，从而会受到质疑。以往美军也曾提出多域战和快速决定性战等一系列的作战理念，但都未取得预期效果，马赛克战要求将军兵种分解为最小化的功能节点，在效果未知的情况下，必将遭受更大阻力。

(4) 协同的时空一致性问题。时空一致性是实现武器平台信息协同的综合协同作战的关键技术。通过采用同构/异构体的多类型传感器信息协同，完成多传感器信息融合，支撑航迹协同和任务规划协同的实现，实现马赛克战下的实时动态任务。在多传感器信息融合系统中，每个传感器提供的观测数据都是在各自的参考框架之内，在融合这些信息前，必须先将它们变换到同一参考框架中，这个过程称为多传感器的时空一致[19]。因此，时空一致性包含了时间同步和空间对准两个层面，无论是数据级、特征级还是决策级的融合，都涉及到同构/异构体协同下的时间、空间基准标定技术。因此，时空一致性是马赛克战下协同制导技术的关键问题。

(5) 协同制导控制问题。协同制导控制是指同构/异构体以组群、组网、组编队等方式，通过有中心或无中心的协同构型实现当前马赛克战作战任务的环节。同构/异构体在空间运动的过程中，为完成协同作战任务，基于协同制导控制技术形成或保持一定的形状、编队、组群，其采用的编队控制可以实现多元化、多样性、多强度的协同作战。因此，协同制导控制涉及了任务规划协同、航迹协同和同构/异构体协同三个层面的协同技术，需要解决作战单元或武器系统在空间、时间、轨迹、姿态不同维度上的协同，具体表现为作战单元或武器系统的四种协同模式，分别为：三自由度空间轨迹协同、四自由度时空/轨迹协同、六自由度空间轨迹/姿态协同、七自由度时空/轨迹/姿态协同。如何实现马赛克战下，作战单元或武器系统时间、空间、轨迹、姿态不同维度上的协同制导控制也是实现马赛克战协同制导技术的关键问题。

当然马赛克战还存在着一些其他问题，例如前景未知、抗电磁干扰能力差等。为解决其所面临的问题，美国进行了一系列项目研发[20]：如开展普罗维登斯(Providence)项目以进行新型射频传感信号处理的研究；开展对抗环境下的通信(C2E)项目以增强通信系统的抗干扰性和环境适应性；开展空战演进项目(ACE)以解决人机协同中的交互信任问题等。其目标在于企图实现马赛克战下的协同作战所需要的技术体系。然而，马赛克战从理念变为现实依旧有着相当长的一段路要走。

4 结 束 语

马赛克战下的协同作战将传统的战场杀伤链升级为分布式自适应杀伤网，涵盖了“云、网、边、群”等未来智能网络体系架构,覆盖了网络中心战、多域战、云作战、融合战等一系列新型作战理念，是一种自主智能协同作战的新理念，将为未来协同信息网络体系下实现协同作战的侦察、通信、打击和评估一体化构建新的理论框架，成为未来战争信息化、智能化发展的主要方向。