基于“網絡中心戰”的彈道導彈防御系統

劉佳琪,王春莉

(試驗物理與計算數學國家級重點實驗室,北京 100076)

1 引言

以平臺為中心的戰爭轉向以網絡為中心的戰爭是新軍事領域中的一項根本性變革,它更強調了作戰系統與系統之間的對抗。網絡中心戰與平臺中心戰相比,“戰斗倍增器”的作用更加突出,它將信息優勢轉化為知識優勢、決策優勢,最終獲得全譜優勢,達到全面控制的目的[1]。面對網絡中心戰概念的逐漸完善和實踐的不斷推進,美國的彈道導彈防御系統(BMDS)也采取了相應的轉變,開始注重各防御系統的互操作,更加關注系統的網絡化建設,美國導彈防御局為適應在導彈防御中采用網絡化作戰思想的需要,提出了指揮控制、作戰管理和通信(C2BMC)項目,作為BMDS的一個新的組成部分,積極推進網絡中心戰建設,美國彈道導彈防御系統正在向網絡中心戰方向深入發展。

2 網絡中心戰的定義及其信息流[1-3,5]

“網絡中心戰”是指利用強大的計算機信息網絡將分布在廣闊區域內的所有傳感器、指揮控制中心和各種作戰平臺(武器系統)有機地組成一個網絡體系,使各級作戰人員及時實現戰場態勢、武器裝備、信息等作戰資源的共享和武器的高效使用。

網絡中心戰是一種獲取制信息權的軍事行動概念。這種作戰概念,通過傳感器、決策者和打擊武器的網絡化,獲取共享感知,增加指揮速度,加快作戰節奏,增大殺傷力,增強生存能力,提高自同步能力,從而達到作戰能力的提升。

2.1 網絡中心戰的邏輯模型

網絡中心戰的強大威力主要來自其網絡體系結構。該體系結構是以一體化的指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察系統(C4ISR)為支撐,由三個互相耦合的信息網絡、傳感器網絡和交戰網絡組成。其邏輯模型如圖1所示。

信息網絡是構成網絡中心戰的基礎。它將傳感器系統、指揮控制系統和武器系統聯系起來,是傳感器網絡和交戰網絡正常高效運行的基礎,指揮控制系統監控信息網絡的工作情況,協調通信流量,平衡通信負載,進行部分數據的分析、計算、融合、分發,調度各種通信資源,組織實施信息對抗,并進行信息網絡的管理和維護。

圖1 網絡中心戰的邏輯模型

傳感器網絡由空基、海基、陸基、天基和電磁空間的各種傳感器及其操作軟件構成。它從各個傳感器收集信息并迅速生成戰場感知,包括傳感器系統和指揮控制系統。傳感器系統為指揮控制系統提供信息,指揮控制系統根據任務需要對傳感器系統發出各種指令,實現傳感器間的分工配合。傳感器網絡進行全維戰場感知,獲取與作戰有關的所有信息,包括分布于陸海空天電多維戰場的各類傳感器、信息源,同時它將各種信息進行匯總,經過計算、分析等過程生成對作戰態勢的理解、判斷。

交戰網絡由空基、海基、陸基、天基和電磁空間的各個作戰單元構成,這里的作戰單元不僅僅是武器系統,而是廣義上能對敵方系統產生作用的一切系統。交戰網絡包括武器系統和指揮控制系統,它不但將各作戰單元聯網,還進行武器系統的行動分組、協同配合、火力規劃等優化,發揮其整體的最大戰斗力,并對作戰效果進行評估,為進一步行動提供依據。

全部網絡通過指揮控制程序進行管理。為了獲得需要的速度,采用了自動運行程序,由各級探測裝置獲得的實時目標信息可以直接傳輸到武器發射系統,使對目標進行打擊所需的反應時間大大縮短。

網絡中心戰指揮控制系統是網絡中心戰的核心,它連接著傳感器系統和武器系統,同時它也是傳感器網絡、交戰網絡和信息網絡的交集。

2.2 網絡中心戰模型的三個抽象域

網絡中心戰模型可以抽象為三個域,即物理域、信息域和認知域。

物理域是在陸地、海洋、空中和太空實施打擊、保護和機動的領域,是物理平臺和連接物理平臺的通信網絡存在的領域。相對而言物理域中的作戰要素最便于評估。

信息域是連接物理域和認知域的紐帶,是網絡中心戰中創造、處理并共享信息的領域,是作戰人員進行信息交流、傳送指揮控制信息和目標信息的領域。信息域的信息既可反映真實情況,也可能反映虛假的情況。戰場信息的交流都是通過信息域來完成的。

認知域是存在于作戰人員的思想中,包括人的知識、評斷、理解、決策等。它是通過對信息的正確理解、進而做出決策的領域。在網絡中心戰的實施過程中,信息共享只是第一步,緊接著還要在共享基礎上,實現對戰場態勢的一致理解。只有這樣,才能實現各單位作戰行動的協調同步。

網絡中心戰三個抽象域是環環相扣的,信息從物理域中來,經過信息域、認知域,再到物理域中去。物理域中主要包含傳感器網絡,通過傳感器網絡,獲取大量的戰場感知信息。到了信息域中,信息根據其內容和性質,主動分發給指揮員。在認知域里,各級指揮員可以形成高效、高質量的共享態勢感知,進行協同,形成作戰意圖的同步,信息回到物理域中,將各個作戰單元網格化,實現聯合火力打擊、同步作戰效能。在信息域對抗中形成對敵信息優勢,在認知域對抗中形成對敵知識和決策優勢,在物理域對抗中形成火力打擊優勢,最終形成對敵的全譜優勢。

3 全球信息柵格(GIG)

美軍網絡中心戰最終要使作戰部隊達成一體化的指揮控制、精確的火力打擊和實時的態勢感知和情報共享,而促使這種目標實現的方法就是全球信息柵格(GIG)。GIG是實現網絡中心戰的物質基礎,是贏得信息優勢的關鍵所在。GIG的目標就是獲取一體化水平及聯合程度更高的指揮、控制、通信和計算機能力(C4I)。GIG能使作戰人員在全球范圍內安全地獲取信息,可使得使用該柵格的人員更方便地獲取所要的信息,從過去自己到信息庫中獲取變為由系統自主檢索再返回所要的信息,從被動的信息獲取變成主動的態勢感知。這種變化是質的變化,是網絡中心戰中對信息優勢和決策優勢核心要求的物質基礎,是實現部隊聯合一體化的關鍵所在。GIG將通過形成可用的互操作的、安全的網絡集成來連接從傳感器和衛星到展開的陸、海、空、士兵等一切要素,能在全球各個運作點提供服務,并提供其它用戶及系統的接口。網絡中心戰的終極全景是將各類武器平臺通過全球信息柵格構成一個整體,在指揮中心,人們能夠看到一幅無縫連接的全球范圍內的敵我態勢圖。

4 “網絡中心戰”概念下的美國彈道導彈防御技術分析[4]

美國導彈防御系統是一個集預警、指示、制導、攔截和殺傷評估等功能于一體的作戰體系,隨著“網絡中心戰”作戰思想的提出,該作戰體系正逐步發展形成全球化的網絡中心戰導彈防御系統。

美國導彈防御系統發展的最終目標是,建立一個地基、海基、空基和天基多種攔截手段結合,可對不同射程彈道導彈實施助推段、上升段、中段和末段多層防御,覆蓋全球的一體化導彈防御體系。該體系包括攔截器系統、傳感器系統和網絡化中心三個方面,每個方面包括若干主要組成單元(Element),每個組成單元由若干功能部件(Component)組成。其中:目前正在研發的攔截器系統主要包括機載激光器系統(ABL)、動能攔截器系統(KEI)、“宙斯盾”導彈防御系統(Aegis BMD、SPY-1/2/3、SM-3/SM-2 Block IV)、地基中段防御系統(GMD/GBI)、末段高空區域防御系統(THAAD)和“愛國者-3”系統(PAC-3)等6個主要組成單元;傳感器系統作為導彈防御系統的一個組成單元,目前主要包括“國防支援計劃”預警衛星(DSP)、天基紅外系統(含SBIRS-H igh天基紅外高軌和STSS空間跟蹤與監視系統)以及改進型早期預警雷達(UEWR)、丹麥眼鏡蛇雷達(FPS-108)、地基X波段雷達(GBR/GBR-P)、海基X波段雷達(SBX)、前沿機動部署X波段雷達(FBX-T)等功能部件;網絡化中心即導彈防御指揮控制、作戰管理與通信中心(C2BMC),作為一個組成單元,主要對攔截器系統和探測器系統起計劃、協調、指示和控制作用。在最新的彈道導彈防御審議報告中,針對上升段防御,增加了空基無人機載紅外探測器、陸基“標準-3”攔截彈。

“網絡中心戰”是將傳感器系統、武器系統和決策者聯網,從而獲取戰略和戰場信息優勢、縮短決策時間、實現作戰能力大幅提高的一個作戰概念。美國戰略彈道導彈防御系統的前沿部署就是“網絡中心戰”的具體體現。早在2000年,美國就提出了在導彈防御系統中運用“網絡中心戰”思想的方案,即將戰區彈道導彈防御系統的探測器形成探測器柵格。之后一直運用“網絡中心戰”的概念發展其導彈防御系統,通過統一的指揮控制系統,將美國國內的、海外派出部隊的和聯盟的各類高級司令部,彈道導彈防御火力系統,探測系統聯結成一個整體,實現作戰能力的大幅度提高。布什政府上臺后提出發展的一體化多層防御體系,探測器聯網是其重要基礎。盡管實現探測器聯網是一個長期而艱巨的過程,但美國防部導彈防御局已經開始朝著這個方向努力。例如,導彈防御系統中的相關通信交換節點已聯入國家信息傳輸基礎設施;美國還計劃在今后的導彈防御飛行試驗中演示海上雷達的聯網;追求和實現地基、天基以及天基與地基探測器聯網。美國未來還可能進一步建立一體化的導彈防御網絡作戰系統。

目前,已建成的天基預警衛星、地基、海基雷達網絡開始運作,預計到2010年實現SBIRS-H IGH與預警雷達、FBX-T雷達與海基X波段雷達的聯網。指揮控制作戰管理和通信系統(C2BMC)現已聯結了17個時區的彈道導彈防御系統,預計2010年完成的美國防部統建的“網絡使能指揮控制”(NECC)系統,C2BMC將完全可以與之連通,其功能將最終由NECC來實施。彈道導彈防御通信網將逐步嵌入到全球信息柵格網絡基礎設施中,并通過采用IPv6技術,預計2010年實現信息生成-傳輸-用戶處理的全過程將小于或等于5s。近期發展的C2BMC系統,能夠實現當前的體系結構與未來的探測器系統、現役或在研的攔截武器的集成。開展的“早期攔截”研究,通過減少早期探測時間和縮短火控方案制定時間實現“早期攔截”。

在美國導彈防御系統網絡中心戰建設中,提出了建立“攔截網”(KillWeb),將探測器、武器系統聯網,通過統一的C2BMC系統,實現對來襲導彈構成無縫的一體化多層次導彈防御系統,如圖2所示。

圖2 美國彈道導彈防御系統“攔截網”(K illWeb)示意圖

“攔截網”有數條潛在路徑。每條路徑將不同的探測器、武器系統組合連成一體,共同組成一個“交戰序列組合”(ESG)并發揮作用。

ESG的概念用于描述每個Block產生的能力,也就是所部署的防御系統向作戰者交付的實際作戰能力及手段。例如,“基于AN/SPY-1的SM-3交戰”,將描述一個路徑,在該路徑中,SM-3攔截彈從“宙斯盾”軍艦上發射,使用來自同一平臺(即同一艘“宙斯盾”艦)的AN/SPY-1雷達探測器的跟蹤數據。而在多數情況下,“交戰序列組合”(ESG)涉及的探測器、攔截武器來自不同的防御單元的組成部分。例如,“基于AN/SPY-1的地基攔截彈(GBI)發射”,所描述的地基攔截彈(GBI)發射,其跟蹤引導數據由AN/SPY-1雷達提供,它來自一個完全分離的防御單元的組成部分(一艘前置的“宙斯盾”巡洋艦或驅逐艦)。又如美國新巡洋艦CG(X),在執行防御任務時,即使CG(X)的雷達首先探測到并跟蹤了來襲目標,也可能用別的平臺實施攔截。

美國導彈防御局經分析確認,至少有50種以上的ESG,都包括來自幾個不同的防御單元的組成部分,它們必須集成為一體,以便對來襲導彈彈頭進行成功攔截。

隨著越來越多的探測器和攔截武器的加入,ESG將變得相當復雜,它們依靠統一的指揮控制、作戰管理與通信系統(C2BMC)提供一個完全的一體化體系,對彈道導彈威脅形成“多重的、網絡驅動的”攔截鏈,而不僅僅是由彼此獨立的防御單元形成的單一攔截鏈,這樣有效提高了導彈防御系統的作戰能力。

5 結束語

網絡中心戰是通過各作戰單元的網絡化,把信息優勢變為作戰行動優勢,使各分散配置的部隊共同感知戰場態勢,從而自主地協調行動,發揮出最大整體作戰效能的作戰樣式,它使作戰重心由過去的平臺轉向網絡。網絡中心戰具有戰場態勢全維感知能力,作戰力量一體化,作戰行動實時性,部隊協調同步性等特點。美國一直致力于探索、發展和部署一體化、多層次、覆蓋全球的彈道導彈防御系統,以保護美國本土、海外駐軍和盟友免遭彈道導彈攻擊。隨著奧巴馬政府提出通過國際合作與交流方式,實現導彈防御系統的全球部署的政策,今后,美國將以多種手段推進導彈防御系統的全球化,并最終實現全球導彈防御系統的網絡化。美國導彈防御系統網絡中心戰將是未來世界格局中的一個新的制衡點。■

1 陳建,蔡洪.網絡中心戰的信息流及其作戰特點[J].計算機與信息技術,2007(15):312-313.

2 劉洪青,李陸冀,王文宏.美軍網絡中心戰指揮控制的特點[J].火力與指揮控制,2007,32(7):1-7.

3 陳帥,等.從綜合集成角度研究美軍“網絡中心戰”[J].國防技術基礎,2009(3):39-41.

4 M isssile Defense Agency Fiscal Year 2009(FY09)Budget Estimates Overview[EB/OL].http://www.mda.m il.

5 李耐和,王宇弘,黃鋒.網絡中心行動的基本原理及其質量[M].北京:國防工業出版社,2007.