基于信息系統的水面艦艇分布式協同作戰研究

李進軍 申戰勝

(海軍大連艦艇學院，遼寧 大連116018)

1 引言

水面艦艇是海軍遂行聯合登島作戰、封鎖作戰、聯合火力打擊等作戰任務中的主戰兵力，可以遂行對海突擊、對陸攻擊和防空作戰等多種作戰任務。在未來基于信息系統的體系作戰中，水面艦艇平臺之間通信和信息交互范圍不斷增大、能力大幅增強，艦艇所組成的編隊隊形配置將更為疏散。同時，隨著各類艦載武器射程不斷增大、精度不斷提高，艦載武器的作戰運用也必將更加靈活，傳統以平臺為中心的作戰理念和組織方式已經難以滿足體系對抗的需求。在未來作戰過程中，水面艦艇的作戰使用必將打破嚴格依照任務區分組成編隊或戰術群的傳統模式，而是通過充分發揮信息系統的支撐保障作用，圍繞作戰任務要求，以作戰能力為中心，實現作戰組織過程的整體籌劃和組織［1］。本文針對未來信息化海戰的特點和需求，對基于信息系統的水面艦艇分布式協同作戰相關問題進行初步的研究和探討。

2 水面艦艇分布式協同作戰基本框架

2.1 水面艦艇分布式協同作戰基本思想

水面艦艇分布式協同作戰是指分散配置在一定范圍內的水面艦艇作戰平臺，在信息系統的支撐下，圍繞統一的任務要求，根據整體統籌和協調命令，對指定的目標協同打擊作戰。分布式協同作戰并非新概念，而是武器裝備和信息技術的發展對平臺和武器作戰運用提出的客觀要求。根據信息化條件下聯合作戰的需求和特點，美海軍率先提出了“網絡中心戰”“協同作戰能力”和“網絡中心作戰”等相關理論，其實質是利用信息網絡對分散配置的作戰單元實施一體化的指揮控制，實現充分利用各類傳感器信息實現火力的靈活指揮和運用［2］。水面艦艇分布式協同作戰的基本思想正是以作戰任務為需求，以提高打擊能力為目標進行指揮控制，在信息系統支撐下，圍繞綜合戰場態勢，通過統籌規劃，實現對火力資源和信息資源的協調分配與綜合利用，從而充分發揮每個作戰單元的優勢，實現整體作戰效能的提高，以滿足未來基于信息系統的體系對抗要求。

2.2 水面艦艇分布式協同作戰能力構成要素

為實現水面艦艇分布式協同作戰能力，必須在傳統水面艦艇作戰能力構成要素基礎上，針對分布式協同作戰的要求，進行必要的升級和改造。圍繞以作戰任務為中心作戰運用方式的要求，對水面艦艇分布式協同作戰能力構成要素分析如下。

(1)實時提供作戰空間綜合戰場態勢的信息系統。實時感知作戰任務空間整體戰場態勢是水面艦艇分布式協同作戰能力形成的基礎。為實現水面艦艇分布式協同作戰，戰場一體化信息系統必須具備強大的信息獲取、融合和處理能力，為作戰空間內的水面艦艇兵力提供實時準確的作戰空間整體戰場態勢信息，包括目標信息、環境信息和己方作戰平臺及武器裝備各種狀態信息等，為實現作戰空間內火力資源和信息資源的整體籌劃和綜合利用提供基本依據。

(2)科學智能決策的任務規劃系統。水面艦艇分布式協同作戰任務規劃系統的主要作用是在計算機技術和各類作戰輔助決策軟件支持下，完成戰場綜合態勢分析，在考慮作戰任務構成要素要求的基礎上，確定作戰空間分布的艦艇平臺之間協調一致共同執行任務的約束關系，并根據作戰任務規劃指標，在跨平臺信息融合的基礎上，為各個作戰平臺和火力單元進行任務協同調度與分配，并確定火力單元作戰所需信息通道組織方案。

(3)開放式信息化火力單元。各種艦載火力單元是水面艦艇分布式協同作戰的實施終端，為適應分布式協同作戰的要求，艦載火力單元需要進行相應的改造，進一步提高信息化水平。一是應具備開放式的數據接口，火力單元不局限于武器系統自身配套的觀測跟蹤器材提供目標數據支持，可以通過數據接口接收各級數據源發送的火控級目標數據完成火控解算;二是應具備開放式指揮控制方式，可以根據不同作戰方式設定武器的指揮權限，實現火力單元指揮控制方式的多樣化，從而有效提高指揮控制效率。

(4)高速可靠的通信網絡和數據管理系統。在分布式協同作戰過程中，協同作戰系統內各平臺信息交換、種類繁多，包括各類戰場態勢信息、作戰指揮信息、協同信息、武器共用信息、戰勤保障信息、航海保障信息、自由文電信息等。為保證分布式協同作戰的順利實施，必須依照作戰行動對各類信息使用權限、時限和精度的要求，科學完成數據的管理、分發和傳輸，保證任務規劃方案和各種作戰行動的順利實施。

圖1 水面艦艇分布式協同作戰體系構架示意圖

2.3 水面艦艇分布式協同作戰體系框架

水面艦艇分布式協同作戰是以高速可靠的信息共享和信息交互網絡為基礎，在戰場綜合信息系統的支持下，依據戰場態勢和作戰任務要求，實現分布的信息和火力資源的科學運用，從而達成最佳的作戰效果，依據水面艦艇分布式協同作戰基本思想，構建水面艦艇分布式協同作戰體系框架如圖1 所示。

水面艦艇分布式協同作戰體系構架以綜合信息系統為基礎，以協同作戰任務規劃系統為核心，綜合偵察衛星、岸基雷達、技偵、預警、引導通報以及各艦艇艦載傳感探測設備的探測信息形成局部戰場統一態勢，圍繞作戰任務和武器作戰使用的要求，優化分配傳感器、武器及數據通信等資源，形成科學合理的指揮控制協同命令，協調分散配置的水面艦艇兵力協同高效完成作戰任務。

3 水面艦艇分布式協同作戰模式及指揮方式

3.1 水面艦艇分布式協同作戰基本模式

依據水面艦艇分布式協同作戰基本框架，在通信網絡和數據管理系統的支持下，分布式配置的艦艇平臺之間實現可靠的互聯互通，并為各作戰單元提供互操作能力，從而可以將各種作戰資源構成有機整體，根據作戰任務進行柔性重組，實時、靈活地調度傳感器和火力資源，在最短時間內形成最佳的系統結構［3］。在分布式協同作戰體系框架下，作戰模式也更加靈活多樣。

(1)精確目指提示交戰模式。精確目指提示交戰是指艦載武器系統在綜合信息系統的支持下，為各艦艇艦載武器跟蹤傳感器提供精確目標指示，使其能在較遠的距離快速捕獲目標，從而擴大傳感器捕獲范圍，增加預警時間，提高武器系統反應速度。

(2)跨平臺傳感器火力單元協同共用交戰模式。跨平臺傳感器火力單元協同共用是指根據作戰平臺位置狀態信息與目標的分布情況，根據協同作戰任務規劃結果，優選對指定目標觀測跟蹤效果較好的火控觀測設備為處于其他作戰平臺的火力單元提供目標、環境和偏差量等火控級數據信息，實現跨平臺的傳感器和火力單元協同共用。在分布式協同作戰條件下，本平臺的觀測跟蹤器材可以為其他平臺的火力單元提供目標數據，本平臺的火力單元也可以通過接收其他平臺火控觀測跟蹤設備所傳輸的參數完成作戰，從而有效提高了武器裝備的使用效率，特別是在激烈對抗條件下持續作戰的冗余性。

(3)多平臺利用傳感器網絡火控數據協同作戰。分布式協同作戰信息系統依照艦載武器作戰需要，提供高速率火控質量目標數據、制導、偏差量觀測等信息，各作戰平臺的火力單元可以通過所在平臺的協同作戰接口獲取所需數據，完成對預定目標的火力運用和射擊校正。該作戰模式下，分散配置的水面艦艇信息資源和火力資源可以在協同作戰任務規劃系統的統一管理和調度下，實現整體作戰效能的提升。

3.2 水面艦艇分布式作戰指揮方式

水面艦艇分布式協同作戰體系框架實現了分散配置的信息資源和火力資源的融合，各平臺可以通過分享協同作戰框架內的傳感器、決策和交戰數據，從而達成充分發揮系統作戰效率和武器裝備性能的目的。在分布式協同作戰框架內，作戰指揮方式也將發生相應的變化［4］。

(1)自主交戰指揮。在精確目指提示交戰模式下，水面艦艇作戰指揮采用自主交戰指揮方式。精確目指提示交戰模式僅通過信息共享和融合提高目標指示的精度和范圍，并未改變艦載武器系統和傳感器的指揮控制權限，水面艦艇通過本艦指控系統，完成對本艦信息資源和火力資源的控制與指揮。

(2)自主協同交戰指揮。根據協同作戰任務，通過水面艦艇本艦指控系統對分布式艦載傳感器和火力資源進行間接的控制，達到協同探測和協同交戰目的的一種指揮方式。分布式協同作戰指揮節點制定具體的協同探測和武器協同共用方案，包括協同探測區劃定、投入探測傳感器資源的類型和數量、頻段使用要求、各傳感器使用時機及規則、隊形及協同模式等。然后下發至各艦的本指，由各艦本指對方案進行分解并形成具體控制命令實施具體控制。

(3)分布式協同交戰指揮。由分布式協同作戰指揮節點直接對各平臺參加協同的傳感器和火力資源實施直接的指揮控制，各平臺對本艦參與作戰的傳感器和火力資源狀態實施監控。該指揮方式下，分布式協同作戰指揮節點依據作戰任務和戰場統一態勢，完成態勢分析、威脅判斷，并形成分布式傳感器資源和火力資源使用的決策和任務分配，通過各艦分布式協同作戰系統向傳感器和火力資源下達相關指令，同時將控制狀態通知各平臺。

4 水面艦艇分布式協同作戰實現關鍵技術需求

水面艦艇分布式協同作戰的實現是一項十分復雜的系統工程，包含水面艦艇作戰指揮關系和指揮流程改革、艦載軟硬火力單元與傳感器裝備改進、作戰指揮控制裝備及配套建設等諸多內容。依據分布式協同作戰框架和能力構成要素分析的結果，分布式協同作戰實現所需突破的關鍵技術主要牽涉到戰場信息綜合處理、分布式協同作戰任務規劃、數據通信、火力單元與傳感器單元技術改進等多個方面，對需要重點研究和改進的關鍵技術需求分析如下。

4.1 戰場信息綜合處理技術

重點解決分布式協同作戰過程中戰場統一態勢生成與態勢分析的需求，保證分布式協同作戰平臺對目標的跟蹤精度、信息處理質量、信息連續性和一致性的要求，其中需要解決的關鍵技術主要包括以下兩個方面。

(1)分布式協同作戰平臺戰場綜合態勢生成技術。主要解決不同平臺各類傳感器戰場態勢信息的綜合處理和統一態勢生成。具體包括分布式點跡數據處理與融合、時空校準、航跡關聯、誤差估計與修正等理論方法及工程模型。

(2)戰場綜合態勢分析與處理技術。主要解決分布式協同作戰對戰場綜合態勢的分析判斷和處理。主要包括目標復合跟蹤與識別、威脅等級判斷與排序、協同交戰態勢處理、實時交戰態勢監控判斷等理論方法及工程模型。

4.2 協同作戰任務規劃技術

重點解決針對分布式協同作戰中依據平臺武器信息、目標信息、目標狀態和任務要求完成傳感器資源與火力資源的合理調度、組織、分配與協調控制，形成分布式協同作戰相關優化決策和應用規劃所需要的相關規則、模型和方法等技術支撐。

(1)傳感器與火力單元應用規劃。主要解決分布式協同作戰的不同模式下，在不同時域對不同目標水面艦艇軟硬火力單元的分配使用以及各武器所需目標信息保障資源的組織與協調。包括協同作戰火力通道組織、多源復合跟蹤數據與火力單元適配選擇、武器協同共用、制導接力、火力交接等理論、方法、規則與模型。

(2)協同作戰探測組織管理規劃。主要解決分布式協同作戰中各平臺傳感器資源協同完成各類目標探測跟蹤的組織與管理。包括傳感器資源協同探測模式選擇、不同協同模式下空域時域的分配、跨平臺精確捕獲提示、跨平臺傳感器互引導等規則與模型。

(3)協同作戰決策優化。主要解決基于效果的分布式協同作戰規劃優化及交戰任務的分解和執行。包括協同交戰效果評估、方案優化、臨機交戰決策、跨平臺軟硬武器使用時序和時機優選等規則與模型。

4.3 數據通信技術

重點結合分布式協同作戰需要，解決各作戰平臺節點之間數據分發、傳輸的實時性、可靠性和抗干擾性的要求。主要包括通信資源管理控制、動態網絡規劃與組網、動態時隙分配規劃、多鏈路管理、資源動態調整等數據通信技術，以保證情報級與火控級數據實時共享、傳感器單元協同控制、火力單元協同共用信息的實時傳輸和交換。

5 結束語

隨著武器裝備信息化程度的提高，在信息系統和網絡技術的支持下，未來水面艦艇使用方式和方法將更加靈活化和科學化。本文針對信息化條件下體系對抗的要求，對艦載武器分布式協同作戰基本框架和作戰指揮控制方式開展初步的研究，旨在為信息化條件下水面艦艇作戰基礎理論和艦載武器作戰使用相關領域研究人員提供參考和啟發。依據水面分布式協同作戰的基本思想和作戰模式，對不同模式下作戰組織流程及相關模型算法等具體問題，將另文進行研究和探討。

［1］ 李進軍，梁小平，王龍濤.基于信息系統的驅護艦編隊對岸作戰方式探討［J］.海軍大連艦艇學院學報，2013，36(2):4 -7.

［2］ 李進軍，王龍濤，郝紅芳.艦載武器分布式協同作戰問題初探［C］//海軍大連艦艇學院.第十一屆水面艦艇作戰理論研討會，2012.

［3］ 李進軍.基于武器協同共用的艦炮遠程打擊作戰研究［C］//瞿勤.多樣化軍事任務與軍事系統工程. 北京:海潮出版社，2009.

［4］ 鞠照群，張友華，侯琳.基于信息系統體系作戰指揮方式構想［J］.重慶通信學院學報，2011，30(5):54 -55.