多任務(wù)使命平臺上電子設(shè)備發(fā)展趨勢研究

王向暉，路軍杰，袁健全

（中國航天科工集團三院三部，北京 100074）

0 引言

美軍的《2010年聯(lián)合作戰(zhàn)框架》強調(diào)：全維作戰(zhàn)優(yōu)勢的取得依賴于信息優(yōu)勢，且各種不同的傳感系統(tǒng)與武器系統(tǒng)通過信息網(wǎng)絡(luò)有機連接在一起后，產(chǎn)生的總效能將遠遠大于各個獨立武器系統(tǒng)的軍事效能之和。俄軍認為建立偵察、對抗和打擊一體化武器系統(tǒng)是俄軍適應(yīng)高技術(shù)戰(zhàn)爭的重要標志。偵察、對抗和打擊一體化武器系統(tǒng)發(fā)展趨勢直接帶來的一個結(jié)果是越來越多的類型單一和功能單一的武器平臺被具有偵察、對抗、通信和打擊等多類任務(wù)使命的武器平臺所替代，并由此帶來了多任務(wù)平臺電子設(shè)備綜合集成化的發(fā)展趨勢［1－6］。

1 偵察、對抗和打擊一體化的特點

偵察、對抗和打擊一體化武器系統(tǒng)是運用以計算機為核心的自動化指揮與控制系統(tǒng)，實現(xiàn)先進的偵察子系統(tǒng)、對抗子系統(tǒng)以及高精度、大威力毀傷兵器系統(tǒng)的綜合，即通過多傳感器觀測信息的融合，取得打擊兵器所需要的正確的火力決策和實時、準確打擊目標的信息，能獨立完成戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)及其它復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)的武器裝備綜合體。偵察、對抗和打擊一體化框架如圖1所示。

圖1 偵察、對抗和打擊一體化框架

偵察、對抗和打擊一體化可分為縱向一體化和橫向一體化兩個方面。橫向一體化是將偵察兵器、對抗兵器與打擊兵器縱向鉸鏈，實現(xiàn)目標探測、跟蹤識別、指揮控制、火力打擊、戰(zhàn)場防護、作戰(zhàn)機動和毀傷評估等作戰(zhàn)功能的一體化，縮短從信息獲取向?qū)购痛驌舯鞯膫鬟f時間，釋放對抗和打擊兵器的戰(zhàn)斗力，提高對抗和打擊效果，以實現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)力；所謂縱向一體化即是突破信息、對抗和打擊的軍兵種以及不同作戰(zhàn)集群所需信息的局限，發(fā)展不同平臺間的信息和地、空、天偵察與目標跟蹤系統(tǒng)，建立機動性能良好的自動化偵察指揮所，達到陸、海、空、天、信等各作戰(zhàn)單元和作戰(zhàn)部隊的橫向互聯(lián)，最大限度地減少重復(fù)投入、發(fā)揮偵察信息的作用以及發(fā)揮對抗和打擊兵器的火力。

按分布和作戰(zhàn)使用特點，俄軍把偵察和打擊一體化武器系統(tǒng)分為空地偵察打擊一體化武器系統(tǒng)、地面?zhèn)刹齑驌粢惑w化武器系統(tǒng)和機載偵察打擊一體化武器系統(tǒng)，最終目標是實現(xiàn)三軍偵察打擊一體化武器系統(tǒng)。

2 單一平臺的多任務(wù)使命帶來的挑戰(zhàn)

打擊兵器威力越大，完成火力任務(wù)的自主性越強，它們的使用效率對偵察和對抗的依賴程度就越高，就越需要偵察數(shù)據(jù)具有及時性、可靠性、準確性和完整性。俄陸軍部副部長指出：打擊兵器作戰(zhàn)能力與偵察信息系統(tǒng)能力之間的失衡問題非常突出，產(chǎn)生這一問題的原因在于不斷完善打擊兵器的同時，對信息保障器材發(fā)展沒引起足夠的重視，最終導(dǎo)致打擊兵器的作戰(zhàn)效能發(fā)揮不超過25%～30%。

偵察打擊一體化中信息一體化不僅是單一平臺具備偵察、對抗等多信息的融合，更是將陸、海、空等各兵種的戰(zhàn)場監(jiān)視雷達、熱成像儀、激光指示儀、聲測站等偵察裝備以及偵察機、預(yù)警機和偵察衛(wèi)星等裝備獲取的信息進行融合，以克服不同兵種所獲信息的局限，實現(xiàn)全天候、全時空、不間斷地監(jiān)視著整個戰(zhàn)場，而使得戰(zhàn)場“單向透明”。

隨著作戰(zhàn)環(huán)境的日趨復(fù)雜，為提高作戰(zhàn)平臺的作戰(zhàn)效能和生存率，作戰(zhàn)平臺不得不配備越來越多的電子設(shè)備載荷，常規(guī)的做法是在飛行平臺上擇地分離設(shè)計安裝對抗、通信、制導(dǎo)等應(yīng)用電子載荷。以美國F－35飛機為例，需要安裝的雷達、導(dǎo)航、通信和電子戰(zhàn)等各種類型天線總數(shù)已超過70個，被戲稱為“天線農(nóng)場”。狹小的飛行平臺上安裝如此眾多的天線導(dǎo)致的問題是：設(shè)計復(fù)雜、制造困難、升阻比劣化、可靠性降低、電磁不兼容、目標特征顯著、造價昂貴、維修困難，而且改型或再設(shè)計投資龐大。

3 平臺多種電子載荷綜合集成研究

雷達偵察、通信偵察、衛(wèi)星偵察和光電偵察等多種偵察手段都有相似的射頻硬件組成結(jié)構(gòu)，通過擴展天線帶寬，合并一些電子載荷天線的功能，實現(xiàn)天線與飛行平臺的共形，利用軟件無線電技術(shù)和一體化設(shè)計方法，建立綜合一體化多手段信息偵察系統(tǒng)，實現(xiàn)硬件資源復(fù)用。共形相控陣可將多任務(wù)使命平臺上數(shù)量激增的電子設(shè)備收發(fā)天線，按頻段、功能、模式等分類成為有限的綜合孔徑，鑲嵌在飛行平臺上，極大緩和多任務(wù)使命平臺上天線數(shù)量的激增和飛行平臺表面積極其有限的這一矛盾，從而提高系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。偵察、告警、通信、對抗和導(dǎo)引一體化系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

圖2 偵察、告警、通信、對抗和導(dǎo)引的一體化系統(tǒng)組成

美國的第四代戰(zhàn)斗機、海軍的先進多功能射頻演示平臺等已開始將軍用平臺電子系統(tǒng)從軍事用途縱向劃分原則向電子資源橫向劃分、統(tǒng)一管理的原則轉(zhuǎn)變。雖然雷達與電子戰(zhàn)等設(shè)備的有效輻射功率、靈敏度、發(fā)射機和發(fā)射器件、接收機、信號波形以及信號處理等不盡相同，但偵察、告警、對抗等功能模塊，如天線、發(fā)射機、接收機和信號處理存在相似之處，可通過軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)不同部件的具體要求，如雷達頻譜擴展和干擾機的無源定位等功能。美 Wright Laboratory稱，近期對F－35飛機進行綜合孔徑設(shè)計的期望值是：減少結(jié)構(gòu)約65%，每機減重約1000磅，每機可節(jié)省造價約3百萬美元；飛機性能、隱身性能、航空電子設(shè)備性能和電子戰(zhàn)性能得到顯著提高。

由洛克希德·馬丁和麥道兩家公司各組成一個小組同時開展研究的“綜合傳感器系統(tǒng)（ISS）”計劃項目就是將通信導(dǎo)航識別、電子戰(zhàn)、雷達及各種光電探測器（EO），如紅外搜索與跟蹤（IRST）、前視紅外（FLIR）、激光雷達（LR）、電視跟蹤（TV）等各種獨立的傳感器，按射頻（RF）和光電（EO）兩個頻段進行綜合。ISS的結(jié)構(gòu)定義、接口規(guī)范和共用模塊設(shè)計是實現(xiàn)ISS的關(guān)鍵。

4 結(jié)束語

偵察、對抗和打擊一體化具有很多優(yōu)點，如資源共享、提高系統(tǒng)應(yīng)變能力和靈活性、 動態(tài)重構(gòu)能力、提高系統(tǒng)生存能力和整體效能等。外軍在這方面的研究，尤其是單平臺偵察、對抗和通信等多任務(wù)綜合集成的研究，具有重要意義，其關(guān)鍵是總體設(shè)計、系統(tǒng)定義、規(guī)范標準制訂、系統(tǒng)管理軟件和標準模塊的研制，這對總體研究和設(shè)計提出了更高的要求。

［1］王向暉，袁健全，路軍杰 .偵察對抗打擊一體化系統(tǒng)研究［J］.航天電子對抗，2007（2）：1－6.

［2］王量剛，梁德文 .外軍一體化聯(lián)合戰(zhàn)場情報、監(jiān)視與偵察系統(tǒng)的發(fā)展［J］.電訊技術(shù)，2004（2）：1－6.

［3］黃劍明，黃文韜，保錚 .基于“傳感器－射手”的一體化概念模型［J］.中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2007（5）：476－479.

［4］孫紹國，盛景泰 .艦載雷達與電子戰(zhàn)一體化的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.電訊技術(shù)，2005（6）：1－5.

［5］唐義平，李衛(wèi)，羅正發(fā) .多傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)［J］.上海航天，1997（4）：39－44.

［6］王保存 .外國軍隊信息化建設(shè)化建設(shè)的內(nèi)在規(guī)律［J］.現(xiàn)代軍事，2008（10）：56－60.