基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標檢查性搜索方法

叢紅日，周海亮，于吉紅

（海軍航空工程學院a.指揮系；b.研究生管理大隊，山東煙臺264001）

基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標檢查性搜索方法

叢紅日a，周海亮b，于吉紅a

（海軍航空工程學院a.指揮系；b.研究生管理大隊，山東煙臺264001）

在分析總結網絡化航空搜潛體系的基本構成以及基于網絡化航空搜潛體系的搜索方法的基礎上，對基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標作戰使用問題進行了系統研究，提出了以“統一指揮、整體布設、集中監聽”為核心的作戰方法，并通過建立模型，對所提出的作戰使用方法的作戰能力進行了分析計算，通過與平臺反潛作戰條件下作戰能力的比較，驗證了所提出的作戰使用方法的合理性。

聲納浮標；作戰使用；網絡化反潛；體系對抗；作戰能力評估

聲納浮標是反潛直升機、反潛巡邏機乃至反潛無人機等航空反潛作戰平臺普遍裝備的搜潛器材，其作戰效能的發揮，對于航空反潛的搜索效能具有重要影響[1-5]。在傳統的基于平臺的作戰條件下，聲納浮標由某一平臺布設并負責監聽，其作戰效能的發揮受到較大局限。本文對基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標作戰使用問題進行探討，并對其作戰能力進行分析評估。

1 網絡化航空搜潛體系

1.1網絡化航空反潛體系

隨著信息技術的快速發展，戰爭越來越呈現出體系與體系之間的對抗[6]。網絡化航空反潛體系是航空反潛適應體系對抗的必然選擇，是建立在網絡化體系作戰基礎上的航空反潛作戰體系。其實質就是利用信息網絡對分散的航空搜潛、攻潛武器實施一體化的指揮和控制；其核心是利用網絡把各種探測器、武器系統、指控系統聯系在一起，實現信息共享，實時掌握戰場態勢，縮短決策時間，提高指揮速度和協同作戰能力[7]。

1.2網絡化航空搜潛體系的基本構成

網絡化航空搜潛作戰體系是網絡化航空反潛作戰體系的重要組成部分，由信息網絡、指揮控制中心、信息處理中心、反潛作戰平臺、傳感器等部分組成。其中，信息網絡是網絡化航空搜潛體系的基礎，負責將其他部分連接為一個有機整體，進行信息共享[8]，包括數據傳輸網絡和作戰指揮網絡兩部分。數據傳輸網絡的主要任務是對傳感器探測到的信息進行數據融合并有效分發信息[9]；反潛作戰指揮網絡能夠全面掌握戰場態勢，對兵力進行合理配置、科學調度，從而實施動態指揮、精確指揮。網絡化航空搜潛作戰體系的結構如圖1所示。

圖1 網絡化航空搜潛作戰體系結構Fig.1 Networked aviation antisubmarine search system structure

1）指揮控制中心。通常是岸基指控中心，其主要作用是在接收到信息中心判讀處理的敵潛艇情報后，根據戰場情況及任務需要，形成戰斗決策，對搜潛平臺進行指揮。

2）信息處理中心。其主要作用是對各傳感器、搜潛作戰平臺接收和中轉的信息進行最后的判讀，實時將判讀結果發送到指控中心，為指控中心進行戰斗決策提供依據。信息中心通常應該設置在岸上，此時，受海洋、氣象、敵方進攻或電磁干擾的影響較小，信息判讀的準確率高，能夠提高判讀效能，為作戰指揮提供跟精確的情報。

3）搜潛平臺。主要由反潛巡邏機、反潛直升機和反潛無人機等組成。航空搜潛平臺具有機動性能好的特點，能夠根據任務需要快速前往任務海域，提高搜潛效能；搜潛平臺還負責對傳感器的布設與控制，根據指控中心的統籌安排，對目標海域進行搜索；同時，對傳感器返回的信號進行接收和中轉，將信息轉發至信息中心進行判讀；搜潛平臺還可完成信息的初步處理過程，可將部分錯誤的信息剔除，降低信息中心工作強度，提高搜索效能。

4）傳感器。網絡化航空反潛作戰體系中的傳感器主要包括搜潛雷達、紅外搜索設備、磁探儀、吊放聲納和聲納浮標等，主要完成對目標海域的水面、水下的敵潛艇信息進行收集的任務。

2 基于網絡化航空搜潛體系的搜索方法

2.1基本作戰方法

基于網絡化航空搜潛體系的搜潛作戰是以統一指揮、整體布設、集中監聽和信息共享為核心的作戰過程，如圖2所示。

圖2 網絡化航空反潛體系作戰流程圖Fig.2 Network aviation antisubmarine combat system flow chart

1）統一指揮。指所有作戰平臺在指揮控制中心的統一指揮下執行作戰任務。統一指揮是基于網絡化航空搜潛體系的對潛搜索中其他作戰過程的根本。

2）整體布設。指基于網絡化航空搜潛體系的傳感器布設，傳感器主要包括吊放聲納、聲納浮標、搜索雷達、磁探儀、紅外探測儀、廢氣探測儀等，每個傳感器都是網絡中的一個節點，所有的節點都是在指揮控制中心的統一指揮下，根據具體的任務需要及戰場態勢進行布設。

3）集中監聽。集中監聽包括2個方面，一是由反潛作戰平臺對接收到的各傳感器探測的信號進行初步判讀，并對處理后的信息進行中轉，發送到信息中心；二是由設在地面的信息中心對各反潛作戰平臺中轉傳送來的信息進行集中判讀，特別是由訓練有素的聲納監聽人員對聲納探測到的噪聲信號進行集中監聽。

4）信息共享。信息網絡是網絡化航空搜潛體系的基礎和核心，依托信息網絡，航空搜潛體系的各構成要素（指揮控制、信息處理、作戰平臺等）之間就能夠充分共享信息，從而把各組成要素粘合成為一個有機整體，提高作戰效能。

2.2作戰流程

基于網絡化航空搜反潛體系的搜潛作戰流程大致可分為3個階段：傳感器布設、信息接收和中轉、信息判讀。而這3個階段是在統一的指揮控制下開展的。其作戰流程如圖3所示。

圖3 網絡化航空反潛作戰體系下的作戰流程圖Fig.3 Operational flow chartunder the networked aviation antisubmarine search system

3 基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標搜潛方法

主要以檢查性反潛為例探討基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標搜潛方法。

3.1統一規劃布設聲納浮標陣

1）基于平臺的航空搜潛作戰時聲納浮標陣布設方法。檢查性反潛時，為保證指定作戰海域內我方兵力免受敵潛艇威脅，各航空反潛平臺在指揮中心的統一指揮下，開展區域協同，各航空反潛平臺在各自負責的區域內單獨布設聲納浮標陣[10]。如圖4所示。

圖4 基于平臺的航空搜潛作戰聲納浮標陣布設方法示意圖Fig.4 Aviation antisubmarine combatsonobuoy array layoutmethod sketchmap based on platform

2）基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標陣布設方法。指揮控制中心根據海區面積、兵力情況，對聲納浮標陣的布設進行統一的規劃，確定聲納浮標陣陣型，并指定各反潛機的布設路徑，對整個搜索區域進行整體布設，各反潛平臺在指揮控制中心的統一指揮下，按照各自的布設任務進行布設。

例如，在檢查性反潛作戰區域內，浮標陣的陣型為“回”型陣，如圖5所示。布設方法為在指揮中心的指揮下統一布陣，所有作戰平臺進行協同布設。

圖5“回”型浮標陣陣型示意圖Fig.5 The sketchmap of“回”type sonobuoy array

3.2集中進行信息接收和中轉

在傳統的基于平臺的搜潛作戰中，各航空反潛平臺在所負責的區域布設完聲納浮標陣后，均繼續負責監聽[11]。

而在基于網絡化航空搜潛體系的作戰條件下，聲納浮標陣的布設與監聽是相互獨立的。監聽任務主要由岸上信息處理中心的專職聲納監聽人員負責，反潛機則主要負責對聲納浮標陣內各聲納浮標的信號進行接收和中轉。因此，聲納浮標陣布設完成后，指揮中心可以指揮參與布設的部分（例如其中的1架）反潛機負責對整個聲納浮標陣進行信息的接收和中轉，或指派另外的反潛機承擔信息的接收和中轉任務。

3.3集中監聽

岸上信息處理中心接收到反潛機中轉來的信息（聲納噪聲信號）后，由專門的長期接受訓練的聲納員集中進行監聽，對噪聲信號進行判讀。由于負責監聽的聲納員訓練有素，且聲納員的數量更加有保證，再加上設在岸上的信息處理中心的監聽條件比較理想，因而與平臺監聽相比，監聽效果能得到大幅提升。

3.4統一指揮

集中監聽得到的信息可即時進入信息網絡，由信息處理系統對戰場態勢進行綜合評估，確定敵潛艇的準確信息，形成共享的態勢感知；再將信息匯總上報到指揮控制中心，由指揮控制中心在輔助決策系統的支持下形成作戰命令；最后，通過指揮網絡共享戰場態勢并下達作戰命令，進行統一指揮[12]。

4 基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標搜潛作戰能力分析

反潛機使用聲納浮標搜索時的搜潛作戰能力主要可以用搜索概率、兵力需求和搜索效率等指標來表示，以下著重從搜索概率和所需要的總留空作戰時間（兵力需求計算的基礎）2個方面建立模型，并使用聲

納浮標進行檢查性搜索為例，對基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標搜潛作戰能力進行分析。

4.1搜索概率

1）搜索概率的計算。聲納浮標陣要能夠搜索到敵潛艇，必須同時具備3個條件：一是敵潛艇進入到了所布設的聲納浮標陣的有效搜索范圍，二是聲納浮標能可靠工作；三是當敵潛艇進入到聲納浮標陣的有效搜索范圍時，能監聽到敵潛艇[13]。

設：敵潛艇進入聲納浮標陣有效搜索范圍的概率為P進入，聲納浮標的可靠性為P可靠，當敵潛艇已經進入到聲納浮標陣有效搜索范圍之內且聲納浮標能可靠工作時，能夠監聽到敵潛艇的概率為P監聽，則

假設聲納浮標的工作狀態是可靠的，即P可靠=1，則

因使用聲納浮標搜索時，所采用的聲納浮標陣陣型對搜潛概率有重要影響[10]，在此引入浮標陣陣型影響因子k。所以，搜索概率的計算公式為

設整個搜索區內聲納浮標陣由n枚聲納浮標組成。聲納浮標陣能夠搜索到敵潛艇的先決條件是敵潛艇進入聲納浮標陣的有效搜索范圍，也就是進入組成聲納浮標陣的至少一枚聲納浮標的有效搜索范圍。設敵潛艇進入聲納浮標陣內任意一枚聲納浮標有效搜索范圍的概率為P進入i，對于檢查性反潛來講，由于相鄰聲納浮標之間的間距通常較大，敵潛艇能同時進入兩枚甚至多枚聲納浮標有效搜索范圍的概率很小，可以忽略不計，即每一枚聲納浮標的P進入i是獨立的（即使存在敵潛艇同時進入兩枚甚至多枚聲納浮標有效搜索范圍的情況，也可以計算出獨立的P進入i），因此：

式（4）中，由于敵潛艇進入整個聲納浮標陣的概率（即P進入）不可能大于1，因此：

對于檢查性搜索來講，敵潛艇的位置、航向可以認為服從均勻分布。因此，對于某一聲納浮標陣內的所有浮標，可以認為其P進入i是相等的，均為P進入單。因此：

P監聽則主要取決于監聽能力和監聽時間。監聽能力主要取決于裝備水平、監聽方法和監聽人員的訓練水平，在具體作戰時，可以認為是一定的；另一方面，對于某一具體的聲納浮標陣，P監聽是監聽時間的不減函數，在監聽時間一定的情況下，P監聽是一定的[14]，可以作為一個常量來處理。因此，在監聽時間一定的情況下：

在平臺反潛的情況下，通常把整個搜索區域分配給不同的反潛平臺，由各反潛平臺在各自的搜索子區域內獨立進行搜索，進行區域協同搜索。設子搜索區域的數量為m，由于各子搜索區域的搜索是相互獨立的，因而，

式（8）中：kj表示各子搜索區域中所布設的聲納浮標陣對搜潛概率的影響因子；nj表示各子搜索區域中聲納浮標的數量，

在基于網絡化航空搜潛體系的作戰條件下，對整個檢查性搜索區域進行統一規劃，聲納浮標陣進行整體布設，因而整個搜索區域的聲納浮標陣為一個統一的浮標陣，其搜索效能為

2）想定條件。為了比較基于平臺的檢查性搜潛與基于網絡化航空搜潛體系下的檢查性搜潛的搜索概率大小，應當在相同的搜索區域、相同的的監聽時間、相同的聲納浮標數量條件下進行比較。

在平臺反潛情況下，設定把整個搜索區域劃分為3個子搜索區。具體想定條件見表1。

表1 想定條件Tab.1 Scenario conditions

說明：在網絡化反潛條件下，由于采用集中監聽的方法，監聽條件較好。因此，在相同的監聽時間內，監聽能力較強，監聽概率較高（網絡化反潛條件下的0.95對平臺反潛條件下的0.85）；在網絡化反潛條件下，更有條件對聲納浮標陣的陣型進行優化，且布設統一的浮標陣陣型。因此，陣型影響因子可取較大值（網絡化反潛條件下的0.9對平臺反潛條件下的0.9、0.8、0.8）。

3）計算結果。平臺反潛下P搜索=0.63；網絡化反潛下P搜索=0.77。由此可以看出，在同等作戰條件下，基于網絡化航空搜潛體系的搜索概率高于基于平臺的搜索概率。這主要是因為在網絡化反潛條件下，能夠有較高的監聽能力，且聲納浮標陣的陣型較優。

4.2所需的總留空作戰時間

1）所需的總留空作戰時間計算。反潛機使用聲納浮標進行搜索時，包括布設聲納浮標陣和對聲納浮標陣進行監聽2個相對獨立的過程[15]，設反潛機使用聲納浮標搜索時所需要的總留空作戰時間為T總，則

顯然，T總是反潛機使用聲納浮標進行搜索時進行兵力需求計算的基礎。

T布設為布設聲納浮標陣所需的總時間。設n為所需布設的聲納浮標的數量，D浮間為相鄰聲納浮標之間的間距，v布設為反潛機布設聲納浮標的速度，則

T監聽為所有參與監聽的反潛機用于監聽聲納浮標陣所需要的總時間。設：m監聽為參與監聽的反潛機的數量，t監聽i為參與監聽的某架反潛機的監聽時間，則

綜上：

2）想定條件。想定條件見表2。

表2 想定條件Tab.2 Scenario conditions

說明：在網絡化反潛條件下，監聽時反潛機主要是接收各聲納浮標的信息并轉發到信息中心進行集中監聽判讀，因此，與平臺反潛相比，所需兵力較少（網絡化反潛的1架對平臺化反潛的3架）。

3）計算結果。平臺反潛下所需的總留空作戰時間為7.5 h；網絡化反潛下所需的總留空作戰時間為3.5 h。由此可見，與平臺反潛相比，網絡化反潛時所需要的總留空作戰時間大幅降低，相應地就減少了兵力需求。

5 結束語

基于信息系統的網絡化體系作戰是信息化戰爭條件下作戰的主要發展方向。本文對基于網絡化航空搜潛體系的聲納浮標作戰使用問題進行了了系統研究，提出了以“統一指揮、整體布設、集中監聽”為核心的作戰方法，并通過建立模型，對所提出的作戰使用方法的作戰能力進行了分析計算，通過與平臺反潛作戰條件下作戰能力的比較，驗證了所提出的作戰使用方法的合理性。

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Sonobuoy Checking Search Method Baesed on Ne t worked Aviation Anti-Submarine Search System

CONGHongria,ZHOUHailiangb,YU Jihonga

（NavalAeronauticaland AstronauticalUniversity a.DepartmentofCommand; b.Graduate Students’Brigade,YantaiShandong 264001,China）

The basic structure of the network aviation antisubmarine search system and the searchmethods based on net?work aviation antisubmarine search system were analzsed.On this basis,the operation application of sonobuoy based on network aviation antisubmarine search system is studied in detail,and the operation methods whose core was“uniform command,holistic array,concentrativemonitor”were put forward.The capability of the operationmethodswas calculated bymodeling,and compared with the operation capability of antisubmarine based on platform,the rationality of the opera?tionmethods put forward abovewas validated.

sonobuoy;operation application;networked anti-submarine;operation based systems;operation capability evaluation

E843

A

1673-1522（2016）02-0195-06

10.7682/j.issn.1673-1522.2016.02.019

2015-12-31；

2016-02-25

叢紅日（1966-），男，副教授，博士。