海上火力支援系統(tǒng)組成及其關(guān)鍵技術(shù)探討*

李 涌 孫亞東

(海軍駐鄭州地區(qū)軍事代表室 鄭州 450052)

?

海上火力支援系統(tǒng)組成及其關(guān)鍵技術(shù)探討*

李 涌 孫亞東

(海軍駐鄭州地區(qū)軍事代表室 鄭州 450052)

針對我海軍對水面艦艇實施精確對岸火力支援任務(wù)的需要,探討了基于無人平臺的精確快速海上火力支援作戰(zhàn)系統(tǒng)的組成,分析了實現(xiàn)該系統(tǒng)所涉及到的關(guān)鍵技術(shù),對新技術(shù)在構(gòu)建信息化作戰(zhàn)系統(tǒng)中的一種具體應(yīng)用進行了思考與展望。

海上火力支援; 系統(tǒng)組成; 無人平臺

Class Number TJ391

1 引言

在一個商業(yè)的時代,贏得海洋要比贏得陸地更為有利[1]。15世紀(jì)之后,葡萄牙、西班牙、荷蘭、英國、法國、美國、德國、日本和俄國等均是利用海洋發(fā)展為世界強國[2],更是有力地證明了“誰控制了海洋,即控制了貿(mào)易;誰控制了貿(mào)易,即控制了世界財富,因而控制了世界”的論斷[3]。為維護我國合法海洋權(quán)益與不斷擴大的海外利益,構(gòu)建由海軍水面艦艇承擔(dān)火力打擊作戰(zhàn)的精確、快速、有效的對岸火力支援系統(tǒng)正成為一種愈發(fā)重要的現(xiàn)實需求,而無人平臺、通信技術(shù)、新型探測設(shè)備的發(fā)展為構(gòu)建這樣的系統(tǒng)提供了技術(shù)支撐。

本文立足我海軍在對岸火力支援作戰(zhàn)的現(xiàn)實需要,結(jié)合信息技術(shù)的發(fā)展給新裝備的研發(fā)帶來的可能以及我海軍未來裝備發(fā)展的可能方向,對信息化條件下的對岸火力支援作戰(zhàn)樣式與流程進行了研究,首先對對岸火力支援作戰(zhàn)的系統(tǒng)構(gòu)成進行了設(shè)想,在此基礎(chǔ)上分析了實現(xiàn)該系統(tǒng)所涉及到的關(guān)鍵技術(shù),對新技術(shù)在構(gòu)建信息化作戰(zhàn)系統(tǒng)中的一種具體應(yīng)用進行了思考與展望。

2 對岸火力支援作戰(zhàn)的系統(tǒng)構(gòu)成

火力支援作戰(zhàn)可以視為火力支援的一種特殊形式,對傳統(tǒng)的火力支援作戰(zhàn)而言,目標(biāo)獲取的作業(yè)模式是以偵查人員配合地圖與觀測器材為主,存在觀察時間長、打擊不及時、探測距離近、信息精度低等問題,這不僅降低了火力支援作戰(zhàn)的時效性與準(zhǔn)確性,影響整個作戰(zhàn)意圖的實施,同時也有可能造成己方人員的誤傷,而信息技術(shù)的發(fā)展,帶來了改變這種現(xiàn)狀的可能[4～5]。

一種典型的作戰(zhàn)樣式是由特種作戰(zhàn)分隊攜帶具有高精度目標(biāo)獲取設(shè)備實施對岸上目標(biāo)的近距偵察,得到目標(biāo)的精確地理信息,通過便攜式終端傳遞目標(biāo)信息并引導(dǎo)艦載火力實施打擊。這要求目標(biāo)獲取設(shè)備具有輕便、易攜帶、易用易操作等特點。近年來發(fā)展迅猛的手持設(shè)備以及基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展,給實現(xiàn)具有高定位精度、易攜帶、易操作等特點的前線偵察設(shè)備提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

近岸島嶼戰(zhàn)斗,敵防御體系完備,地形較為復(fù)雜,我水上攻堅,難以隱蔽行動企圖和達成戰(zhàn)斗突然性,參戰(zhàn)力量多,指揮協(xié)調(diào)困難[6]。這要求對岸火力支援作戰(zhàn)必須具備快速反應(yīng)、精確打擊的能力,從這一要求出發(fā),構(gòu)成對岸火力支援系統(tǒng)的基本組成部分如圖1所示。

精確、快速、有效的火力支援作戰(zhàn),主要涉及三大處理過程:前線偵察;目標(biāo)獲取;火力籌劃。海上對岸火力支援系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 海上對岸火力支援系統(tǒng)組成

前線偵察是必然步驟,是構(gòu)成精確快速打擊火力鏈條的重要一環(huán),由搭載任務(wù)載荷的無人作戰(zhàn)平臺負(fù)責(zé)實現(xiàn)。其構(gòu)成為無人平臺、激光測距與指示設(shè)備、圖像探測設(shè)備、地理信息獲取設(shè)備以及無線通信傳輸設(shè)備。

前線偵察目的在于實現(xiàn)敵方目標(biāo)原始信息的獲取,作為一個子系統(tǒng),由探測與通訊裝備、計算資源、接口以及前線偵察人員組成,用于為火力支援打擊任務(wù)提供探測、定位以及提供目標(biāo)定位和作戰(zhàn)毀傷評估信息。其應(yīng)當(dāng)具備利用海軍各類探測資源、器材(包括衛(wèi)星、雷達、無人機等)的信息識別預(yù)先計劃打擊目標(biāo)的能力以及獲取前線部署的觀察人員獲得的目標(biāo)信息的能力。所有的作戰(zhàn)系統(tǒng)中的探測單元都可以視為目標(biāo)獲取單元的組成部分,其系統(tǒng)組成如圖2所示。

目標(biāo)獲取以前線偵察獲取的探測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行目標(biāo)的檢測、定位與跟蹤處理。涉及到圖像模式識別、特征提取以及視頻目標(biāo)檢測與跟蹤處理。

火力支援協(xié)同中心負(fù)責(zé)管理參與火力支援的武器狀態(tài)、目標(biāo)信息,根據(jù)作戰(zhàn)需求、武器作戰(zhàn)能力進行火力籌劃,生成火力支援協(xié)同輔助決策方案。涉及打擊火力即武器系統(tǒng)以及指揮控制系統(tǒng)兩部分,分別如圖3、圖4所示。

圖2 目標(biāo)捕獲系統(tǒng)組成

圖3 武器系統(tǒng)組成

圖4 指揮控制系統(tǒng)組成

就目前我海軍艦載武器而言,承擔(dān)對岸打擊任務(wù)的武器,以火炮與火箭炮為主,使用信息化彈藥的艦炮尤其是大口徑艦炮可承擔(dān)的打擊任務(wù)更加多樣。在未來,可以預(yù)見,搭載有精確制導(dǎo)炸彈等的察打一體化無人機將成為構(gòu)成武器系統(tǒng)的一個組成部分。

指揮控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對岸火力支援作戰(zhàn)任務(wù)的信息收集、處理、作戰(zhàn)計劃生成與分發(fā)、通信以及武器目標(biāo)分配與打擊控制等。

3 海上火力支援關(guān)鍵技術(shù)

傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,給構(gòu)建便攜式、精確化火力支援武器裝備提供了技術(shù)支撐[7]。實現(xiàn)快速、精確的火力支援,主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括:未知環(huán)境的探測平臺探索,目標(biāo)檢測、定位與跟蹤,編隊級火力籌劃與輔助決策生成。

1) 無人探測平臺未知環(huán)境探索

即基于無人平臺的即時定位與地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)問題。SLAM問題可以描述為:移動機器人在未知環(huán)境中運動時逐步構(gòu)建周圍環(huán)境的地圖,同時運用此地圖對機器人位置和姿態(tài)進行估計[8～10]。

就目前而言,SLAM問題已經(jīng)取得較多的成果,但在采用無人平臺搭載任務(wù)載荷進行位置作戰(zhàn)區(qū)域偵察時,要求能夠應(yīng)用多種傳感器在非結(jié)構(gòu)化的未知動態(tài)環(huán)境下進行未知區(qū)域的探測,獲取目標(biāo)的精確地理位置信息,這對現(xiàn)有的解決方案提出了更高的要求。

2) 基于圖像與點云數(shù)據(jù)的目標(biāo)檢測、定位與跟蹤

無人探測平臺搭載的探測設(shè)備主要為激光測距儀和攝像頭,獲得的數(shù)據(jù)為圖像數(shù)據(jù)和點云數(shù)據(jù),基于圖像數(shù)據(jù)和點云數(shù)據(jù)進行三維環(huán)境構(gòu)建的研究相對較多,但進行目標(biāo)檢測、定位與跟蹤的研究在公開的文獻中尚很少出現(xiàn),而通過圖像數(shù)據(jù)進行目標(biāo)檢測,配合點云數(shù)據(jù)所包含的準(zhǔn)確距離信息實現(xiàn)目標(biāo)的精確定位與跟蹤,具備較大的研究價值。

3) 編隊級火力籌劃與輔助決策生成

編隊級對岸火力支援,火力構(gòu)成復(fù)雜,對火力支援的實時性、精確性以及有效性要求高,需要作戰(zhàn)目的確定火力支援籌劃重心,根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢優(yōu)選火力支援打擊目標(biāo),結(jié)合作戰(zhàn)能力選取火力支援作戰(zhàn)平臺,涉及戰(zhàn)場態(tài)勢評估、目標(biāo)選擇、兵力(火力)需求分析以及火力優(yōu)化分配等處理過程,與傳統(tǒng)的武器目標(biāo)分配存在較大的區(qū)別。

4 結(jié)語

本文立足我海軍對岸火力支援作戰(zhàn)的現(xiàn)實需要以及信息技術(shù)水平,對適用于我海軍的基于無人平臺的前線偵察系統(tǒng)的功能需求進行了分析,并探討了其涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。開展該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),能夠?qū)⑿畔⒓夹g(shù)的最新成果融為一體,將理論方法變?yōu)楝F(xiàn)實,對海軍對岸火力支援、信息化建設(shè)以及裝備發(fā)展都能提供借鑒與參考,同時也能給探索信息技術(shù)日新月異的情況下的裝備發(fā)展規(guī)律提供研究探討的平臺,具有很大的理論研究、實踐意義以及軍事應(yīng)用價值。

[1] J.F.C傅勒.西洋世界軍事史[M].桂林:廣西師范大學(xué)出版社,2004:31.

[2] 楊金森.中國海洋戰(zhàn)略研究文集[M].北京:海洋出版社,2006:193.

[3] 叢勝利,李秀娟.英國海上力量:海權(quán)鼻祖[M].北京:海洋出版社,1999:1.

[4] 劉占榮.對岸火力支援超遠程火炮武器系統(tǒng)[J].情報指揮控制與仿真技術(shù),2003(6):5-9.

[5] 王大中,肖志明,于勤,等.登陸作戰(zhàn)中艦艇火力支援效能及分配模型[J].艦船電子工程,2010,30(2):32-35.

[6] 曾巍,李建軍,王宗虎.無人機保障艦炮對岸火力支援綜合效能評估[J].艦船電子工程,2009,29(8):6-9.

[7] 趙偉光.信息化艦炮武器系統(tǒng)對岸作戰(zhàn)流程仿真[J].指揮控制與仿真,2012,32(4):79-81,85.

[8] 李勇,付慶紅,田大新.陸軍精確化火力支援武器裝備體系及發(fā)展[J].兵工學(xué)報,2010,31(2):112-116.

[9] 王金梅,龐曉賓.地面無人作戰(zhàn)平臺武器系統(tǒng)技術(shù)分析及展望[J].兵工學(xué)報,2010,31(2):163-166.

[10] 郭劍輝,趙春霞.尺度Unscented變換在同時定位與地圖創(chuàng)建算法中的應(yīng)用研究[J].兵工學(xué)報,2008,29(7):859-863.

Composition and Key Technologies of Naval Surface Fire Support System

LI Yong SUN Yadong

(Navy Representative Office in Zhengzhou Region, Zhengzhou 450052)

Aiming at the need of precision naval surface fire support tasks, the composition of accurate and rapid naval surface fire support system based on unmanned platform has been discussed. The potential combat styles and corresponding process to each style that the system may bring are analyzed, and the key technologies involved to realize the system are proposed. It’s a reference that new technologies are used to construct information warfare system.

naval surface fire support, combat style, unmanned platform

2014年12月11日,

2015年1月26日

李涌,男,工程師,研究方向:艦炮武器系統(tǒng)及火力系統(tǒng)。孫亞東,男,碩士,研究方向:艦炮武器系統(tǒng)及火力系統(tǒng)。

TJ391

10.3969/j.issn1672-9730.2015.06.006