協(xié)同作戰(zhàn)能力的需求、內涵與應用＊

顧云濤

（海裝西安局 西安 710068）

協(xié)同作戰(zhàn)能力的需求、內涵與應用＊

顧云濤

（海裝西安局 西安 710068）

論文首先介紹了美軍協(xié)同作戰(zhàn)能力（CEC）的需求、內涵，分析了CEC在網(wǎng)絡中心戰(zhàn)中的地位和作用，即通過實時傳感器組網(wǎng)、復合跟蹤與識別，形成各節(jié)點精確、一致的單一集成空中圖像（SIAP），支持跨平臺的協(xié)同作戰(zhàn)。其次給出了CEC系統(tǒng)的組成、功能和戰(zhàn)術使用，以及CEC系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

協(xié)同作戰(zhàn)能力；網(wǎng)絡中心戰(zhàn)；數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)；協(xié)同作戰(zhàn)處理器；復合跟蹤與識別；單一集成空中圖像；協(xié)同交戰(zhàn)

Class NumberE837

1 引言

隨著高技術武器裝備的不斷涌現(xiàn)，尤其是以隱身作戰(zhàn)飛機、超音速反艦導彈、艦載無人機和電子戰(zhàn)飛機等為代表的新一代空中打擊武器，具有隱身性強、速度快、破壞威力大等特點，對海上航母、艦艇編隊以及沿海與內陸重點目標構成了嚴重威脅，依靠單平臺自身的武器裝備，由于受傳感器視距、抗干擾適應性差的限制，難以滿足對抗這種高強度武器打擊的需要，必須具有探測、跟蹤和摧毀這些武器的有效手段，發(fā)展以火控級傳感器信息共享為核心的多平臺協(xié)同作戰(zhàn)防空體系。

正是應對這一威脅，美國海軍于上世紀80年代提出了協(xié)同作戰(zhàn)能力（Cooperative Engagement Capability，CEC）的系統(tǒng)概念，該系統(tǒng)使海上戰(zhàn)斗群成為一個有機的交戰(zhàn)整體。CEC于1985年開始啟動，經歷了實驗室先期概念驗證后，1988年開始研制，1997年開始裝備。進行了11次外場試驗，解決了與本艦作戰(zhàn)系統(tǒng)在互操作方面的問題，歷經技術鑒定試驗、作戰(zhàn)鑒定試驗，以及產品小型化改造，目前已經裝備于航母、宙斯盾巡洋艦、驅逐艦等航母戰(zhàn)斗群護航艦艇（艦載設備（AN／USG－2A））、E－2C（D）艦載預警機（機載設備（AN／USG－3A）），海軍陸戰(zhàn)隊和陸軍愛國者導彈（地面設備（AN／USG－4A、AN／USG－5A））。該系統(tǒng)將戰(zhàn)場上的艦載和機載傳感器／武器鏈接起來，用前所未有的速度使戰(zhàn)斗群的艦艇和飛機共享傳感器數(shù)據(jù)，以產生并為整個戰(zhàn)斗群提供非常精確的單一集成空中圖像，允許艦艇與它本身傳感器作用距離以外的目標作戰(zhàn)。這種革新性的能力不需要添加雷達或武器，而是以現(xiàn)有系統(tǒng)共享信息（而獲得）。

2 CEC的需求、能力與內涵

2.1 CEC的需求

CEC項目是由美國海軍在20世紀80年代提出的，當時針對的目標主要是如何增強海軍水面兵力對抗敵人導彈和飛行器攻擊的有效性。海軍委托約翰一霍普金斯大學應用物理實驗室（APL）對這一目標進行了需求分析，主要概括為：

·武器平臺之間共享關于目標的信息；

·水面艦船借助預警機甚至衛(wèi)星的優(yōu)勢，擴大捕獲目標和攔截目標的范圍；

·共享信息是實時的；·共享信息是精確的；

·共享信息空中目標識別是一致的；

·共享信息分布處理且必須保持嚴格一致，生成單一集成空中圖像（SIAP）；

·共享的SIAP能夠直接地提供給本平臺上的武器系統(tǒng)和指控系統(tǒng)使用。

2.2 CEC的對抗優(yōu)勢

通過CEC獲得系統(tǒng)整體對抗的優(yōu)勢，主要包括：

·擴展戰(zhàn)場態(tài)勢感知，地面、海面和空間傳感器信息的共享擴大了探測范圍；

·CEC系統(tǒng)中通過對各類傳感器的信息融合可更早地發(fā)現(xiàn)目標；

·通過遠程探測／精確跟蹤，可更早做出發(fā)射決策；

·克服單平臺傳感器探測范圍的限制，擴大武器的有效使用范圍；

·具備從遠程傳感器提供的信息中進行打擊的能力；

·面向任務的傳感器重組。根據(jù)不同的作戰(zhàn)任務要求，可靈活方便地由其中部分信息感知功能系統(tǒng)臨時組成一個新的特定系統(tǒng)用以完成該特定的作戰(zhàn)任務；

·增強對作戰(zhàn)空間的一致性理解；

·縮短系統(tǒng)反應時間；

·提高攔截概率（通過選擇最優(yōu)的作戰(zhàn)幾何位置，可從地理上分散的武器中，選擇最佳的攻擊單元）；

·共享交戰(zhàn)控制，支持接力制導和超視距交戰(zhàn)；

·CEC的數(shù)據(jù)共享允許局部無線電靜默，分散的戰(zhàn)斗單位由于具有相同的態(tài)勢圖，可以從不同區(qū)域攔截突防目標；

·增強復雜電磁威脅環(huán)境下的防空能力，敵方實施干擾時，多傳感器的組合可維持戰(zhàn)場態(tài)勢圖。

2.3 CEC的技術內涵

CEC的技術實現(xiàn)內涵包括：

·所有的作戰(zhàn)單位是一體的；

·戰(zhàn)斗平臺信息傳遞、控制指揮等等是交互式的；

·系統(tǒng)具備作戰(zhàn)單位管理的層次性；

·可實現(xiàn)對威脅最優(yōu)化、最有效的攻擊方式；

·最佳攻擊應通過多方位、多平臺來實現(xiàn)；

·協(xié)同作戰(zhàn)的實現(xiàn)不應消弱作戰(zhàn)單元固有的能力和優(yōu)勢。

2.4 CEC的特點

·具有很高的數(shù)據(jù)率；

·抗干擾（定向窄波束、跳頻）；

·通過傳感器的組合得到最佳性能以改進跟蹤質量；

·用統(tǒng)一的識別規(guī)則實現(xiàn)復合識別；

·統(tǒng)一的跟蹤算法，加上共同的檢測數(shù)據(jù)形成統(tǒng)一的復合跟蹤態(tài)勢圖。

3 CEC與網(wǎng)絡中心戰(zhàn)

3.1 網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的體系構成

美軍提出的網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的作戰(zhàn)結構由三級可互操作的作戰(zhàn)網(wǎng)絡組成：第一級是聯(lián)合復合跟蹤網(wǎng)（JCTN），使用協(xié)同作戰(zhàn)能力（CEC）等系統(tǒng)，網(wǎng)絡用戶數(shù)量在24個之內，信息傳輸時間為亞秒級，信息精度達到武器控制質量。第二級為聯(lián)合戰(zhàn)術數(shù)據(jù)網(wǎng)（JDN），使用Link11、Link16等系統(tǒng)，網(wǎng)絡用戶數(shù)量在500個之內，主要用于傳送和顯示目標位置、航向、航速、目標識別數(shù)據(jù)和指揮命令等戰(zhàn)術數(shù)據(jù)，信息傳輸時間為秒級，精度達到部隊控制要求；第三級為聯(lián)合規(guī)劃網(wǎng)（JPN），是一個多媒體信息網(wǎng)絡，運用全球指揮控制系統(tǒng)（GCCS）等系統(tǒng)，網(wǎng)絡用戶數(shù)量在1000個之內，可提供連續(xù)的音頻、視頻、文本、圖形、圖象信息，信息傳輸時間為幾分鐘，精度達到決策制定和部隊協(xié)同要求。

3.2 CEC與網(wǎng)絡中心戰(zhàn)

CEC處于網(wǎng)絡中心戰(zhàn)中網(wǎng)絡結構的第三級（JCTN）——武器控制級，與其它兩級相比，其突出特點是提供了網(wǎng)絡化的復合跟蹤和異地打擊機制。CEC代表了在“網(wǎng)絡中心戰(zhàn)”方面的一個重要進展，它將為艦隊提供三個關鍵能力。首先，CEC將能使多個艦載的、機載的和岸基的傳感器系統(tǒng)對目標進行協(xié)同探測與識別，生成和共享一個一致的、精確的、可靠的空中威脅圖像。第二，它將使作戰(zhàn)系統(tǒng)的威脅應對決策能夠實時地在戰(zhàn)斗群的所有兵力中綜合協(xié)調使用多平臺的武器系統(tǒng)，實現(xiàn)對威脅目標火力打擊的協(xié)同控制。第三，CEC能在網(wǎng)絡上傳送火控質量的目標諸元信息，一旦有可能，兵力群中的某一艘艦船或飛機能夠在其本身的雷達并沒有掌握這些目標諸元數(shù)據(jù)的情況下對來襲飛機和導彈進行攔截。

圖1 網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的結構

4 CEC系統(tǒng)組成

4.1 CEC的基本構想與構成

各成員共享戰(zhàn)斗群所有傳感器的目標數(shù)據(jù)，并保持精度和實時性，使每個成員看到的信息像它自己產生的一樣，從而實現(xiàn)作戰(zhàn)區(qū)域擴展、武器運用最佳化。

它的最終結果是要使戰(zhàn)斗群內實現(xiàn)最佳的（目標）分配和（數(shù)據(jù)）交接。

CEC是一個分布式傳感器網(wǎng)絡，它由協(xié)同作戰(zhàn)處理器（CEP）、數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)（DDS）兩大部分構成。

圖2 CEC的組成與功能連接圖

4.2 數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)（DDS）

CEC首先需要有能夠在戰(zhàn)斗群各成員間快速傳送大量數(shù)據(jù)，以使所有成員都共享其它成員傳感數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)（Data Distribution System，DDS）。對DDS的要求一是傳輸?shù)木纫箓鞲衅鲾?shù)據(jù)精度不降低，二是傳輸時延要非常小，三是要足夠牢固，以使在與AN／SPY－1雷達規(guī)定的相同的干擾環(huán)境中，在戰(zhàn)斗群作戰(zhàn)成員各種分布的條件下保持連通性和低的傳輸差錯率。DDS采用的是定向波束天線，成對通信方式和自適應的網(wǎng)絡時序安排。為了滿足對DDS的要求，必須有高的數(shù)據(jù)速度，低的數(shù)據(jù)傳輸時延，以及保證傳輸可靠的強糾檢錯編碼、跳頻等信號措施，網(wǎng)絡是自組織的。

4.3 協(xié)同作戰(zhàn)處理器（CEP）

每個作戰(zhàn)單位都配置有一個CEP，CEP要有強大的處理能力，以同步地處理由DDS網(wǎng)傳來的數(shù)據(jù)和由本平臺傳感器提供的數(shù)據(jù)，以亞秒級的時延產生復合跟蹤畫面。由于戰(zhàn)斗群各作戰(zhàn)單位都幾乎同步地具有相同的傳感器數(shù)據(jù)，CEP的算法也相同，所以各作戰(zhàn)單位都能產生相同的空中畫面，即單一集成空中圖像（SIAP），SIAP包括海軍戰(zhàn)斗群狀態(tài)、目標威脅狀態(tài)、戰(zhàn)場作戰(zhàn)態(tài)勢及交戰(zhàn)狀態(tài)。

5 系統(tǒng)工作原理

在組成CEC網(wǎng)絡的各個節(jié)點中，必須預先設定其中之一為網(wǎng)絡控制單元（NCU），它一般設在負責指揮的作戰(zhàn)平臺上，負責網(wǎng)絡的啟動和關閉、多平臺內傳感器和通信資源的有效監(jiān)控和統(tǒng)一組織、網(wǎng)絡動態(tài)管理與時隙分配、傳感器的協(xié)同探測、傳感器交接、航跡質量監(jiān)視、通信網(wǎng)絡性能的監(jiān)視與控制。在組網(wǎng)和協(xié)同定位工作完成后，CEC協(xié)同作戰(zhàn)是利用多平臺傳感器數(shù)據(jù)和精確復合跟蹤的作戰(zhàn)系統(tǒng)，能直接服務于武器使其更容易尋找到自己要攻擊的目標。因此，MCE網(wǎng)絡是以武器控制級的精度和時延在編隊各節(jié)點間共享所有傳感器的測量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經過CEP的處理，產生滿足控制武器所需要的信息。

傳統(tǒng)的防空作戰(zhàn)主要依靠武器發(fā)射平臺的傳感器提供火控數(shù)據(jù)，通過這些火控數(shù)據(jù)對武器進行發(fā)射和制導。而在協(xié)同作戰(zhàn)中，火控功能可以不由武器發(fā)射平臺提供，照射平臺也可以從傳統(tǒng)作戰(zhàn)轉變?yōu)閰f(xié)同作戰(zhàn)。

協(xié)同作戰(zhàn)功能流程圖包括探測協(xié)同、武器發(fā)射協(xié)同、中段制導協(xié)同以及末端尋的協(xié)同全過程。必須指出的是：以上四個協(xié)同的控制是由協(xié)同作戰(zhàn)處理設備中的協(xié)同作戰(zhàn)控制器來實施的。該控制器也是被選擇的對象，因每一個協(xié)同作戰(zhàn)單元都有控制器，它授命于作戰(zhàn)指揮官的決策，作戰(zhàn)指揮官根據(jù)戰(zhàn)術態(tài)勢圖，及其威脅估計和武器分配等作戰(zhàn)方案，選擇相應的發(fā)射平臺，一旦發(fā)射平臺被選定，CE控制器也被選定，不被選定的CE控制器無權發(fā)布四個協(xié)同的控制命令，這是一條非常重要的準則。

探測功能塊包括探測和信息融合處理。用于監(jiān)視或在協(xié)同作戰(zhàn)控制器的指揮下直接支持協(xié)同作戰(zhàn)。作為武器分配的一部分，防空戰(zhàn)指揮可以決定協(xié)同作戰(zhàn)和傳統(tǒng)作戰(zhàn)方式哪個更好。

武器發(fā)射功能用以確保正確選擇武器并做好發(fā)射準備，保證得到并輸入武器發(fā)射所需要的火控數(shù)據(jù)，而且要將武器的標志和發(fā)射時間通知到參加協(xié)同作戰(zhàn)的各方。發(fā)射平臺還可以在發(fā)射后將武器制導數(shù)據(jù)傳送給武器。制導功能的執(zhí)行要確保目標航跡數(shù)據(jù)特性符合武器對發(fā)射前、飛行中和末段的制導要求，其中包括對目標航跡特性做何修改以及與傳感器平臺共同工作以獲得必要的數(shù)據(jù)。

6 CEC的戰(zhàn)術應用

6.1 復合跟蹤與識別

復合跟蹤功能在協(xié)同作戰(zhàn)中起關鍵作用，此功能的準確性和實時性，是協(xié)同作戰(zhàn)可用性的決定因素。通過對多平臺傳感器信息的綜合處理得到最佳性能，用更短的時間，在CEC網(wǎng)絡內形成打擊質量的、精確的、一致的“單一合成對空態(tài)勢圖（SIAP）”。同時CEC利用復合航跡、IFF和相應的復合識別原則綜合判斷目標的敵我屬性，改善了識別能力（降低了不確定性），這個態(tài)勢圖將用作指控系統(tǒng)和武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)依據(jù)。

6.2 精確的目標提示

精確的目標提示是CEC的又一項重要功能。其作用是如果某艦的雷達還未捕獲目標，如果目標航跡達到了該單元的威脅標準，該雷達可根據(jù)CEC網(wǎng)絡已形成的目標復合航跡，對準目標方向，快速截獲目標，快速開始交戰(zhàn)。CEC提示功能可以啟動一個雷達或者幾個雷達對目標跟蹤，雷達的數(shù)量與類型取決于跟蹤目標的雷達精度。

6.3 協(xié)同作戰(zhàn)

編隊中的任何成員都可以根據(jù)統(tǒng)一的空中態(tài)勢圖，對目標發(fā)動導彈攻擊，而不管它是否直接跟蹤目標，這就擴展了作戰(zhàn)空間，可實施最佳作戰(zhàn)方案。

協(xié)同作戰(zhàn)的方法是，對于一個來襲目標而言，CEC網(wǎng)絡中會有一個或一些成員相對來說，其所在的位置和裝備對目標進行交戰(zhàn)最合適，因此可以協(xié)同合作起來對目標進行交戰(zhàn)。

7 CEC能力擴展

隨著美軍“網(wǎng)絡中心戰(zhàn)”思想的深入，CEC的作戰(zhàn)理念也在向其它作戰(zhàn)領域擴展，其它軍兵種也在積極參與CEC項目，并在新研制的裝備中預留與CEC的接口，或者對已經在役的關鍵性武器進行改造，與CEC裝備集成，以便在將來的作戰(zhàn)中，與海軍戰(zhàn)斗群建立CEC網(wǎng)絡，提高聯(lián)合作戰(zhàn)效能。最有代表性的是協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)正合入聯(lián)合地面攻擊巡航導彈防御空中網(wǎng)絡化傳感器系統(tǒng)（JLENS）中，用于同時探測和攻擊巡航導彈、無人機和快速行駛的小型艦船。此外，CEC系統(tǒng)在裝艦后，仍在進行持續(xù)的改進，主要集中在以下幾個方面：1）將TCN（戰(zhàn)術組件網(wǎng)）技術合并入CEC軟件新版本，以降低對傳輸帶寬的需求，克服網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享存在一定的盲目性，以及交換數(shù)據(jù)類型單一導致的數(shù)據(jù)分發(fā)策略的單一性，擴大網(wǎng)絡規(guī)模，使系統(tǒng)具備更優(yōu)化的信息分發(fā)等能力。2）采用GPS實現(xiàn)更精確的測量。3）采用多波束天線將允許進行點對點的通信，數(shù)據(jù)率將增加到目前的2.5倍。4）研制小型化的CEC設備（P3I），采用單片式微波集成電路（MMIC）發(fā)射／接收模塊、專用集成電路（ASIC）以及商用高速處理器技術，減少設備的體積重量，提高系統(tǒng)處理能力。5）利用衛(wèi)星信道擴展CEC作用距離，這對于跟蹤戰(zhàn)區(qū)彈道導彈（TBM）是極其重要的，它能將完整的TBM作戰(zhàn)圖像送至遠方作戰(zhàn)單元，能有效增加對目標的攔截次數(shù)。6）將精確的電子偵察設備（ESM）綜合到CEC中。7）采用大功率和功率發(fā)射控制技術提高系統(tǒng)抗干擾能力。8）以CEC為基礎，進一步開展聯(lián)合的復合跟蹤網(wǎng)絡（JCTN）的研究，將CEC應用于戰(zhàn)區(qū)彈道導彈防御（TBMD）。

8 結語

1996年CEC已實現(xiàn)初步作戰(zhàn)能力（IOC），雷聲公司研發(fā)的Baseline2.1已完成與兩棲作戰(zhàn)艦艇所配備的艦艇自防御系統(tǒng)（SSDS）整合。洛克希德馬丁公司負責的Baseline2.2版本，完成與宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)、海軍區(qū)域導彈防御系統(tǒng)（NAD）的整合。目前系統(tǒng)還在完善之中，通過E－2C鷹眼2000支持水面艦艇艦空導彈的發(fā)射和超視距作戰(zhàn)，以實現(xiàn)全部作戰(zhàn)能力（FOC）。

CEC的產生來源于提高海岸和艦隊對空防御的需要，通過網(wǎng)絡，各單元都可以得到來自于整個戰(zhàn)斗群的傳感器的信息集合，而不再是只能得到本地傳感器的有限信息。通過復合跟蹤與識別，戰(zhàn)斗單元可以追蹤和打擊原本無法探測到的目標，作戰(zhàn)能力得到很大提高。CEC所起的效用絕對大于戰(zhàn)斗單元的簡單集合，CEC的出現(xiàn)使得新一代大規(guī)模的精確協(xié)同作戰(zhàn)成為可能。CEC對于戰(zhàn)區(qū)情況的精確認知和高度的協(xié)調操作能力被認為是開創(chuàng)了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的新紀元。

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Demand，Technical Connotation and Application of Cooperative Engagement Capability

GU Yuntao
（Xi'an Bureau of Military Equipment Department，Xi'an 710068）

This article firstly describes the demand and technical connotation of Cooperative Engagement Capability（CEC）.The effect and function of CEC in The Network Centric Warfare（NWC）are analyzed.It means that the Single Integrated Air Picture（SIAP）is formed by real－time sensor network and Composite Tracking and Identfication，the Coordinated cooperative engagement by multi－platform is achieved.Secondly the CEC system composition，function，tactics application，and future development are given.

CEC，NCW，DDS，CEP，composite tracking and identfication，SIAP，coordinated cooperative engagement

E837DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.005

2015年5月3日，

2015年6月29日

顧云濤，男，碩士，高級工程師，研究方向：雷達、導航、協(xié)同作戰(zhàn)等。