空空導彈網絡化協同制導作戰模式

王 君，芮同林，李 進，劉 曙

(1. 空軍工程大學 防空反導學院，西安 710051;2. 陜西黃河集團設計研究院，西安 710043)

0 引 言

面對未來戰場可能出現的異常復雜群體作戰環境，不僅要求導彈實現對自身的精確制導，還應配合其他導彈，完成多種作戰任務，使己方整體作戰效能最大化。如何將各個獨立作戰單元集成作戰體系，通過合理的資源分配和調度、信息資源的有效運用以及傳感器與發射裝置配對等，實現各作戰要素間戰場態勢感知共享，從而把信息優勢轉變為決策優勢和行動優勢，最大限度地發揮多枚導彈的整體作戰效能，不僅將極大地提高導彈的突防能力，還能夠完成單枚導彈不易完成的任務，如實現戰術隱身、增強電子對抗能力和對運動目標的識別搜捕能力等［1－2］。

多導彈協同作戰以調整作戰理念、適應未來作戰環境為目的，打破作戰過程中各導彈之間沒有任何聯系與合作的傳統思想，將參戰導彈構成一個作戰網絡，在網絡指控中心的調控和管理下，各導彈間互相通信、信息共享、取長補短，以取得整體的勝利為最終目的，能夠極大提升攔截作戰效率［1］，是未來導彈發展的方向之一。

協同制導作為協同作戰的關鍵技術之一，是實現網絡化條件下精確打擊的前提。論文將以未來空空導彈協同制導為背景，構建空空導彈協同制導體系與戰斗機編隊體系結構，提出協同作戰任務需求;通過探討接力制導、他機制導、遠程數據交戰、航跡合成、合成跟蹤等五種典型協同作戰模式，為空空導彈網絡化協同作戰效能的提高提供技術基礎。

1 協同作戰體系結構

考慮新型空空導彈在未來戰場上可能的作戰樣式、作戰目標和作戰環境，采用“網絡中心戰”思想，構建未來網絡化空戰體系結構，如圖1 所示［3］。該網絡化作戰系統，在空中預警指揮飛機和地面指揮中心的統一指揮控制和協調下運行，多個戰斗機編隊在電子戰飛機編隊的掩護下執行對敵空中目標協同攻擊任務。

圖1 網絡化空戰體系結構示意圖

為了保證網絡化空戰的有效實施，對于飛機和導彈之間采用雙向數據鏈的中遠程空空導彈，根據協同制導作戰使用模式，考慮彈載雙向數據鏈主要有如下功能:

(1)可提高末制導截獲概率，并滿足導彈在較遠距離攻擊隱身目標的需要，這對于攻擊隱身飛機和巡航導彈目標非常有意義。

采用彈載雙向數據鏈(可將導彈位置數據回傳)，同時在中制導采用慣性導航的情況下，空空導彈和發射載機可使用同一坐標基準，且彈載慣導的位置誤差基本可消除，這將大大提高末制導捕獲概率。由于導彈采用了彈載雙向數據鏈，先進戰斗機采用的有源相控陣雷達可以實現對導彈的應答式跟蹤，載機雷達可以實現對目標和導彈的同時跟蹤，并獲得高精度的相對角度信息，進而有利于提高導彈的中、末制導交班成功概率。

(2)可以在座艙顯示屏上顯示導彈的飛行軌跡，飛行員更易判斷空戰態勢。導彈導引頭捕獲目標后可把目標信息傳回載機，載機可視情況及早脫離，避免因過長時間使用機載雷達照射目標不能及時脫離而被對方擊落的危險，提高了載機的生存能力。

(3)導彈將目標的特性(包括目標反射特性、電子干擾特性)、目標的機動情況甚至命中目標的信息傳回發射導彈的載機，從而可提高導彈的抗干擾能力，并及時做出目標毀傷情況評估，避免對單個目標進行重復攻擊。

(4)可適應網絡化作戰的需要，便于將“提供目標指示”的功能轉交給己方其他飛機，以利于他機制導。

為實現協同制導，需要在載機上加裝協同制導處理器(Cooperative Guidance Processor，CGP)設備，CGP 是實現協同制導信息處理的關鍵設備，負責機載雷達的目標測量信息和狀態信息的綜合處理，使其在復雜戰場環境條件下滿足協同制導要求。利用CGP，可以接收網絡化作戰系統內所有傳感器的目標信息，負責數據的融合處理、協同定位、傳感器管理建議工作，進行目標數據融合，生成統一目標信息場。網絡化作戰系統中，CGP 提供來自多個信息源經過高精度協同制導處理后的目標數據，火控系統能夠利用這些數據進行指揮決策和制導信息的解算。

一個戰斗機編隊的體系結構如圖2 所示。在特殊情況下，長機的網絡化指控中心(網指中心)可以接替預警指揮飛機和地面指揮中心的部分指揮控制和協調的功能，網指中心負責多機之間的作戰協調和協同制導決策。網指中心可以位于任何一個長機中，作戰之前根據需要指定其中一個為網指中心，同時指定一個或多個僚機為網指中心備份節點，以實現接替指揮和動態重組。

圖2 戰斗機編隊體系結構示意圖

對于目標測量信息，CGP 完成以下處理任務:

(1)接收并處理每一個信息源的目標信息;

(2)進行目標測量數據的同一性識別，完成航跡關聯和數據融合處理;

(3)實時進行協同機載雷達間的系統誤差估計;

(4)對目標信息進行誤差補償，實現利用遠程數據進行導彈制導;

(5)利用多雷達的測量信息，實現分布式多傳感器集中濾波處理，并向機載雷達提供目標信息，使機載雷達利用該信息進行輔助跟蹤;

(6)在干擾、隱身等復雜戰場環境條件下，提出協同機載雷達資源調度輔助決策建議，供飛行員決策。

對于目標狀態信息，CGP 完成以下處理任務:

(1)對目標敵我屬性進行綜合處理，確定目標的敵我屬性;

(2)對目標類型屬性進行綜合處理，確定目標的類型屬性;

(3)在同一性識別和屬性綜合處理的基礎上，對目標批號進行統一管理，為飛行員提供準確一致的空情態勢;

(4)對系統航跡的質量進行綜合判斷(如是否滿足導彈制導要求)，為作戰決策提供依據。

2 協同作戰模式

結合空空導彈協同作戰結構特點，可有以下幾種典型作戰模式:

(1)接力制導模式

在空戰過程中，本機利用機載雷達跟蹤的目標信息對導彈進行參數裝訂，并發射導彈。當本機在中制導過程中受到敵方空空導彈的威脅或其他原因必須放棄制導時，可通過科學決策將中制導任務交接給網絡化作戰系統內的其他飛機(以下簡稱他機)，他機根據自身跟蹤的目標信息接替制導，繼續完成對指定目標的攻擊任務，這種作戰模式稱為“接力制導”。［4］

在接力制導作戰模式中，應在網絡化作戰系統指揮中心的統一指揮調度下，將目標－導彈在戰斗機之間進行交接。其關鍵是要解決他機的選擇和目標－導彈在機載雷達間的交接問題，可用實現目標－導彈數據順利交接的成功概率來評價接力制導作戰模式的處理結果。

該作戰模式適用于機載雷達對抗反輻射導彈攻擊時，將反輻射導彈來襲方向的目標－導彈轉移到其他火力單元，或受攻擊的機載雷達實施靜默時，也適用于在復雜戰場環境條件下對遠程目標的攔截。

對于目標信息的處理，接力制導處理模式與航跡合成處理模式相同，但接力制導處理模式增加了導彈信息處理，如圖3 所示。

圖3 接力制導處理模式的導彈通道信息處理流程

(2)他機制導模式

在空戰過程中，他機跟蹤的目標信息通過機間數據鏈傳輸給本機，本機利用他機跟蹤的目標信息進行解算，滿足發射條件時，給導彈裝訂目標參數、發射導彈，并將導彈的相關初始信息通過機間數據鏈傳遞給他機，由他機進行中制導，這種作戰模式稱為“他機制導”。［5］他機制導功能的實現需要機彈數據鏈滿足要求，而且對機間數據鏈也有一定的要求。

本機可大膽進入理想發射陣位，發射導彈后脫離，有利于提高本機和他機的生存性，且具有很大的戰術欺騙性。本機也可采用雷達靜默方式進入理想發射陣位，具有較好的隱蔽性。他機制導作戰模式的實施同樣應在網絡化作戰系統指揮中心的統一指揮調度下完成。其關鍵是要解決他機跟蹤目標信息的解算和導彈與他機間數據鏈的建立問題，可用實現他機順利截獲導彈的成功概率來評價他機制導作戰模式的處理結果。

采用他機制導方式可在空戰中實施協同作戰，實現隱蔽攻擊。戰時可由處于編隊后方的雷達探測、跟蹤空中目標，并通過高速數據鏈將目標信息傳遞給前方載機。當滿足發射條件后，載機發射空空導彈進行攻擊。導彈的中制導修正功能可由發射載機完成，也可由后方的飛機來完成。這種攻擊方式可使照射方向和攻擊方向分離，令敵方把雷達處于輻射狀態的飛機視為威脅，而忽視了前方雷達處于靜默狀態的飛機，從而增加了戰術的突然性，容易突襲得手。如果前方的飛機具有較高的隱身性能，這種空戰方式效果更佳。

(3)遠程數據交戰模式

本機自身不能跟蹤目標或跟蹤目標航跡質量不滿足制導要求，但具備較好的攔截目標條件，指控系統射擊諸元計算、導彈裝訂參數和制導指令形成采用CGP 產生的數據，直至完成攔截過程的作戰模式稱為“遠程數據交戰”，適用于對隱身目標或干擾目標進行攔截。

在遠程數據交戰模式下，至少要兩個或更多的戰斗機參與交戰，其實施同樣應在網絡化作戰系統指揮中心的統一指揮調度下完成。關鍵是機載雷達間相對系統誤差的消除和補償問題，可用“系統誤差補償水平”指標來評價遠程數據交戰作戰模式的處理結果。

相對系統誤差補償水平是在遠程數據交戰狀態，CGP 對支援目標信息與本機跟蹤同一目標真實目標之間的角度、距離測量相對系統誤差統計量，在典型空域內，用概率表示:

(4)航跡合成模式

本機在制導信息的形成過程中，利用多個獨立跟蹤的機載雷達測量信息，經融合處理，這種作戰模式稱“航跡合成”。［6－7］

在航跡合成作戰模式中，利用現有雷達的輸出信息實現目標信息的融合處理，該方式可實現在單部雷達處在兩維、三維或丟失目標的情況下，仍可通過數據分發系統得到其他雷達測量數據，實現高精度目標信息融合處理。機載雷達對目標的跟蹤處于自主控制狀態，當雷達丟失目標時，按照CGP 提供的目標指示信息重新進行搜索、截獲。該方式適用于對干擾目標進行攔截作戰等情形。

航跡合成信息處理的重點在于實現多傳感器、多目標信息的航跡融合。在CGP 中，航跡合成處理的結果用“連續航跡維持能力提高”指標來評價。該指標的定義:在特定的時間內，利用多個機載雷達對給定目標進行協同探測形成的系統航跡長度與本機機載雷達跟蹤航跡長度之比。

(5)合成跟蹤模式

本機在制導信息的形成過程中，利用多個他機的機載雷達測量信息進行集中式濾波處理，形成對本機機載雷達跟蹤目標的信息支持，從而使本機單部雷達能完成對確定目標的跟蹤和攔截，這種作戰模式稱為“合成跟蹤”。［8］

“集中式濾波”是指將選定的他機機載雷達所獲取的未經濾波的單次測量數據都傳送到本機CGP 進行統一濾波處理。在集中式濾波結構下，濾波器可以得到所有傳感器傳送來的原始量測數據，數據量最大、信息最完整，所以往往能夠提供最優的濾波性能。

合成跟蹤作戰模式中，通過對機載雷達的管理，在單部機載雷達丟失目標信息時，利用CGP提供的信息進行輔助跟蹤，從而維持對目標的探測和跟蹤。CGP 通過處理機載雷達未經濾波，但經過單站雷達補償的測量信息，實現分布式多傳感器集中濾波。該方式適用于對強背景干擾條件下制導信息的處理，也適用于對隱身飛機、小目標作戰時制導信息的處理，特別適用于對復雜對復雜環境下要害目標發射導彈的情況。

3 結 論

網絡中心戰是信息技術在軍事領域應用的必然結果，網絡化作戰是網絡中心戰的具體應用。本文以空空導彈網絡化作戰協同制導為背景，結合相關文獻，從協同作戰體系結構、任務需求、典型協同作戰模式等方面對空空導彈網絡化協同制導作戰模式進行闡述與分析，可作為相關技術發展參考。

［1］張克，劉永才，關世義. 體系作戰條件下飛航導彈突防與協同攻擊問題研究［J］. 戰術導彈技術，2005(2):1－7.

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［5］雷文太，王謙喆，周濱. 基于GPS 的空空導彈它機制導技術［J］. 彈箭與制導學報，2009，29(4):16－18.

［6］張艷紅，劉光斌，李琳琳. 航跡合成中的資源協同選擇策略［J］. 電光與控制，2012，19(10):13－16.

［7］宗華，宗成閣，朱榮花，等. 一種基于協同作戰能力的航跡合成方法［J］. 系統工程與電子技術，2007，29(11):1842－1846.

［8］張學義，鄭學合，卓志敏. 制導雷達網合成跟蹤性能仿真研究［J］. 現代防御技術，2009，37(6):91－95.