美軍宙斯盾“基線7.1”系統深度剖析

文/壁千刃 杜為民

宙斯盾戰斗系統的不同搭配被稱為“基線”。迄今為止，宙斯盾戰斗系統已有8種不同的“基線”型號。歷經實戰和高強度全球巡航的檢驗，美海軍在舊版宙斯盾系統的基礎上，升級開發了宙斯盾“基線7.1”系統。從2008年開始，美國海軍以每年3艘的進度對宙斯盾戰斗系統進行現代化改造，加裝“基線7.1”系統。

日本金剛級宙斯盾導彈驅逐艦

目前，美國在亞太地區的盟友中，日本、韓國、澳大利亞等國海軍都已經裝備加裝宙斯盾“基線7.1”系統的驅逐艦，遍布太平洋、印度洋和大西洋，憑借各國宙斯盾艦之間強大的協同作戰能力，美國及其盟友在全球海上制海制空權將愈加牢固。

系統組成

宙斯盾“基線7.1”系統是一個開放式、全分布、自適應的艦載作戰系統，由預警探測系統、多功能操作顯控系統、雷達信息處理系統、信息傳輸存儲系統、數據計算處理系統、防空反導作戰系統等構成，具備搜索探測、跟蹤、武器分配和發射、殺傷和戰后評估等功能。

（一）預警探測系統

AN/SPY-1D(V)相控陣雷達是宙斯盾的主要探測系統，由相控陣天線、信號處理機、發射機、接收機和雷達控制及輔助設備組成，具備全空域快速搜索、自動目標探測和多目標跟蹤能力。最新版本宙斯盾“基線7.1”系統(日本愛宕級驅逐艦、韓國世宗大王級驅逐艦以及澳大利亞霍巴特級驅逐艦均裝備該版宙斯盾系統)，性能比宙斯盾“基線5.3”系統改進型系統高一個檔次。與舊版宙斯盾系統相比，宙斯盾“基線7.1”的最大特點是大量采用商業標準件，升級方便、擴展功能靈活，能夠整合其他作戰子系統。AN/SPY-1D(V)相控陣雷達安裝4塊八角面板天線，與歐洲的艦載有源相控陣雷達相比，AN/SPY-1D(V)除技術上稍遜色外，在探測距離、多目標跟蹤、抗干擾能力、持續開機時間等關鍵性能方面均有過之而無不及。AN/SPY-1D(V)能同時探測450KM內的400個空中目標，并對其中100個進行跟蹤，具有高速跟蹤和垂直搜索/跟蹤目標能力，提高了探測低空掠海目標和瀕海環境中操作時濾除海面雜波的能力，并增加了協同作戰能力；該型雷達具備自動的自適應雷達模式控制能力和更強的抗電子干擾能力，其可靠性更非其他艦載相控陣雷達可比。與AN/SPY-1D相比，AN/SPY-1D(V)的最大改進之處是具備探測到射程較遠、速度較快的中遠程彈道導彈能力。

安裝了“宙斯盾”系統的美日韓驅逐艦編隊

宙斯盾戰斗系統的不同搭配被稱為“基線”。圖中顯示出了“基線9”和“基線9c”的系統構成

宙斯盾“基線7.1”系統對海及對低空搜索雷達仍沿用AN/SPS-67(V)3雷達。作為AN/SPY-1D(V)相控陣雷達的有力補充者，AN/SPS-67(V)3工作在G/H波段，采用可靠性極高的天線和標準電子模塊，能夠對水面目標和低空目標進行高精度探測與跟蹤，并能用于艦艇的導航，作用距離35海里（1海里約等于1.852千米）。

（二）多功能操作顯控系統

ANUYQ-70綜合顯示系統，該系統界面友好且功能強大

宙斯盾“基線7.1”系統的顯控系統采用美制AN/UYQ-70多功能操作顯控系統。該系統不但能自動處理圖像，還可輔助作戰指揮決策。AN/UYQ-70系統內含HP PA-RISC處理器、64MB內存、巴克公司的CX4100模塊化圖形顯示處理器、OA-9481/9482嵌入式處理系統(ESPG)、CY-8874關鍵任務設備(MCE)、MEV等運算系統以及數十個64位數據總線插槽(VME)，可根據不同需求選用不同形式的VME處理卡，以滿足不同的運算需求。由于硬件能力大增，宙斯盾“基線7.1”系統的戰情室中配備8個多功能操作顯控工作臺，每個顯控臺都內建運算處理單元，并配備兩個21寸大型平面顯示器，各探測器的信息能以匯總處理后的戰場圖像方式輸出，功能較以往更強大且一目了然。

另外，該系統加裝了兩個戰術顯控臺，以及一個顯示整體戰場態勢的大型平面顯示器。該艦載指控系統可根據使用者角色的不同呈現不同的操作界面，人機交互界面包括2臺分辨率為1280 x 1024的彩色顯示器，1臺分辨率為440 x 480的彩色觸摸屏以及鍵盤、摸球等。各顯控臺的狀態信息數據匯總到系統操作員顯控臺上，操作員可通過該顯控臺對各器內部各部件的工作狀態進行實時監控，并進行遠程開關機，以便進行故障維護。

（三）雷達信息處理系統

宙斯盾“基線7.1”系統有4臺信息處理服務器，除了數據庫記錄器外，其余3臺直接與艦船外部系統相連接。來自外部系統的原始數據通過這3臺信息處理服務器的融合和計算后，通過高速以太網送給各顯控臺和數據庫記錄器。雷達信息處理器主要是向各顯控臺提供艦載對空、對海、導航等雷達提供處理后的數字式雷達源信息，以便在數個顯控臺上，用不同的距離比例尺同時顯示每一個雷達的數字式雷達源信息；按導航雷達發來的雷達源信號數據，自動截獲和自動跟蹤水面目標，并計算出目標的即時位置和運動參數，以便將目標換算成以自動方式和半自動方式進行自動跟蹤。

圖中這個六邊形的物體就是宙斯盾系統中的的ANSPY-1D（V）相控陣雷達

停泊在珍珠港的日本愛宕級驅逐艦“愛宕”號，安裝了ANSPY-1D（V）相控陣雷達

安裝有宙斯盾“基線7.1”系統的韓國世宗大王級驅逐艦

（四）信息傳輸存儲系統

宙斯盾“基線7.1”系統通信裝置利用軟件無線電實現在高頻、甚高頻及特高頻波段上信息的傳輸及接收，支持11號及16號數據鏈的數據通信能力。艦上配備先進衛星通信中地面基礎設施系統的海上通信單元終端，該終端同時支持X和Ka波段，是阿斯特里姆公司的艦載衛星通信終端超高頻衛星通信系統的改進版。數據庫記錄器負責復制和記錄各服務器的工作狀態，記錄雷達、海圖信息服務器的工作狀態，控制雷達和二次信息制成文件的再現與存儲；將記錄信息以鏡像的方式存儲在器內部的RAID模塊中；保障對空、對海雷達的目指信息與艦載火控系統進行數據交換；保證主用和備用以太網協同工作。

（五）數據計算處理系統

數據計算處理器實現艦上裝備傳來的各種形式信息與指控系統需要的信息形式進行相互轉換；多來源信息的融合、計算。數據計算處理器分別于艦上不同的裝備相連接，硬件配置不完全相同。火控計算機可以完成火控算題的解算，并可訪問分布在系統設備中的系統數據庫，完成有關數據的提取和調用，同時處理的目標最大數量達1000個。該系統通用化程度較高，主要體現在標準顯控臺和火控計算機可實現完全互換，可以保證完成接收、處理和顯示來自所有雷達探測設備的初始目標指示信息，以及來自光電探測設備的目標圖像指示信息。

（六）防空反導作戰系統

MK-29導彈發射系統發射“海麻雀”導彈的瞬間

MK15 Block1B“密集陣”近防系統

宙斯盾“基線7.1”系統配套防空反導作戰系統，擁有遠程、中程、近程三層防空武器。遠程防空任務由“標準”-6防空導彈負責，其最大飛行速度馬赫數3.5，最大射程370千米，主要針對中高空和中低飛行高度飛行目標，以及截掠海飛行、超聲速反艦導彈等目標。中程防空任務由改進型“海麻雀”導彈承擔，其最大飛行速度馬赫數4，最大射程50KM，主要對付超聲速、超低空反艦導彈。最后一道防線由1座MK15 Block1B“密集陣”近防武器系統和2套“臺風”MK25 Mod2型艦炮系統承擔。MK15 B1ock1B“密集陣”系統最大射速為每分鐘4500發，有效射程3600米，主要應對空中小目標;“臺風”輕型艦炮口徑25毫米，射速每分鐘200發，有效射程1000米，由以色列研制，采用先進的光電瞄準系統，能夠全天候搜索、跟蹤海上和空中目標，可以遙控射擊、精度高。“標準”-6和改進型“海麻雀”均使用M K41垂直發射系統發射，擁有48個發射單元，每個單元可以安裝1枚“標準”-6型導彈或4枚改進型“海麻雀”導彈。“標準”SM-3仍由美國雷聲公司研制，是“標準”SM-2ER Block IV導彈的改進型，屬于高空彈道導彈防御武器。在“標準”SM-2ERBlock IV項目撤銷后，“標準”SM-3就成為唯一的海基攔截彈。

（七）開放式體系架構

隨著防空武器系統的不斷完善和升級，冗余信息傳輸和處理任務愈加繁重，認為必須將宙斯盾系統的集成作戰系統轉變為開放式體系結構，因此宙斯盾“基線7.1”系統采用了“開放式體系架構”。該系統采用了商用標準，將基礎設施的各層都松散地進行耦合，提供易于連接的、可互操作的部件，使得其應用系統能夠在海軍和聯合部隊中復用作戰應用程序，而建立在通用/分布式服務模型之上的各種作戰應用程序能夠相互兼容，從而能有效而安全地共享信息。

作戰運用

宙斯盾“基線7.1”系統主要裝備于巡洋艦、驅逐艦以及護衛艦。該系統是一個集傳感器、武器系統、計算機、軟件和顯示系統為一體的綜合海上作戰系統，裝備了該作戰系統的艦船，可組織指揮如防空、反導、反艦、反潛等多種作戰任務。

（一）基本作戰流程

裝備了宙斯盾“基線7.1”系統的澳大利亞霍巴特級驅逐艦

宙斯盾“基線7.1”系統的作戰流程，從受計算機控制的多功能相控陣雷達開始，同時完成目標搜索、識別、捕獲、跟蹤、引導和制導等多種功能，尤其是能在嚴重的雜波和各種干擾環境下，通過雷達工作參數的迅速變換，自適應地搜索、檢測和跟蹤空中、水面以及擦掠海面飛行的上百批目標，并能立即將目標信息傳送給指揮與決策系統。不僅處理來自雷達的目標信息，同時也接收來自艦載直升機、火控雷達、聲吶系統、電子戰系統、電子保密系統、數據鏈等平臺或系統的目標信息。隨時通過顯示系統顯示出來，然后進行敵我識別、威脅估算、分配攔截武器，并將結果數據迅速輸入武器控制系統。武器控制系統從指揮與決策系統接收武器分配命令和特殊的威脅準則，從雷達接收跟蹤數據。這些輸入經過處理從而決定對目標攻擊的可能性，然后根據自動編制的攔截程序，通過發射系統將數據信息送入導彈。

（二）顯示戰場綜合態勢

宙斯盾“基線7.1”系統采取多傳感器集成算法，在原始信號等級上集成本艦雷達、電子戰、數據鏈等各種傳感器資源，生成綜合態勢圖像，自動進行威脅判斷，并按照標準的交戰原則進行目標分配。宙斯盾“基線7.1”系統能夠接收顯示雷達、二次信息、航海圖信息；接收艦載攝像系統提供的視頻信息；顯示以圖像和符號形式表示的特種信息；由操作員用多功能控制臺的信息輸入裝置輸入的符號信息和圖像信息以及控制指令等。該型艦載指控系統協調信息源設備的使用，使其形成統一的目標態勢圖像，使用任意一個信息源的信息用于保障艦艇武器系統及設備的作戰使用。該系統從艦艇編隊、岸基指揮所和航空電子偵察設備接收目標信息，對其進行處理后用于艦載武器系統；對來自所有艦艇信息源的信息進行綜合處理、融合，并形成統一編批的目標態勢單一圖像；評估所探測到目標的危險程度。這將顯著提高信息源設備的工作效能，尤其是在有強烈干擾條件下。

（三）輔助作戰指揮決策

作戰決策和管理包括威脅評估、制定正確有效的作戰方案、組織實施作戰行動、統一調度作戰資源以及保證作戰目的的實現。現代海上作戰具有突發性、隱蔽性及戰爭過程的快速性等特點，而艦載設備與系統接口關系復雜，信息量和控制量十分龐大，這就要求指揮員在最短的時間內做出導彈攻擊準確的判斷。宙斯盾“基線7.1”系統的整體效能與自動化程度比舊型號大幅增加，能同時匯總不同雷達的偵察探測信息，進行整體跟蹤以往空中水面目標追蹤的人工作業部分都改為自動化，從目標、決策運算到火控接戰的整體反應時間大幅縮短。宙斯盾“基線7.1”系統指揮與決策系統是全艦的指揮控制中心，利用數據鏈接收并處理來自艦上和艦外的傳感器信息，以及來自電子戰系統的數據，并進行目標識別和分類、威脅評估，確定目標優先順序和分配火力，然后指揮武器控制系統遂行接戰，可完成對空、對海、對潛和反導的作戰指揮，并能指揮協調與友艦的協同作戰。另外，在戰術群協同航行的條件下，該系統可保證完成艦艇的戰術機動控制和保證避開相近目標的任務。

裝備了宙斯盾系統的美國海軍阿利·伯克級驅逐艦“賈森·鄧漢”號

（三）防空反導作戰指揮控制

宙斯盾“基線7.1”系統可以顯示、處理來自艦上各傳感器的信息，做出敵我識別、威脅判斷、指定口標優先順序和分配火力，協調和控制整個作戰系統的運行，完成所有對空導彈系統的火力控制任務，并最終完成所有對空導彈射擊控制任務，使對空導彈系統只保留射擊控制功能。

例如，對于“密集陣”系統而言，就是要合理地取消指揮模塊，并保證從艦艇集成指控系統直接控制戰斗模塊。在防空反導作戰中，宙斯盾“基線7.1”系統監控對空防御武器及探測設備的技術狀態及戰斗準備程度；使用對空防御武器時艦艇編隊的安全保障；參照操作員設定的工況來評估空中目標的危險程度(威脅評估)；自由地分配目標，同時參照設定的對空防御武器工況，準備接收需打擊危險目標的目指信息，保證最有效地完成艦艇自身防御和艦艇編隊掩護作戰任務；統計每一型對空防御武器的戰技特性、技術狀態、工作扇區、彈藥儲備情況及禁射區；根據自動選擇的最精確的信息源數據，向對空防御武器輸出目標指示；檢查目標指示的執行情況；分析戰術態勢并重新瞄準更危險目標；在探測設備上顯示被打擊目標，以及直升機及其他信息源探測到的目標；輸出電子戰設備使用指令；檢查所有操作員的決策，并將其廢除或修正；規劃直升機的作戰使用，用以完成相關的對空防御任務。

朱姆沃爾特驅逐艦進行導彈發射的想象圖。據信該型驅逐艦裝備S+X雙波段雷達，可實現以往艦上6至10部雷達的功能

（四）反艦作戰指揮控制

在執行反艦作戰控制時，宙斯盾“基線7.1”系統規劃使用反艦導彈、反艦魚雷和艦炮打擊水面目標；計算目標可能出現區域；在使用反艦導彈、艦炮及反艦魚雷時確定目標的武器射程；評估使用反艦導彈、艦炮及反艦魚雷的可能性和合理性；確定武器使用陣位；在保障本艦航行安全前提下，計算本艦占據有利射擊陣位的機動參數；生成并輸出使用武器的目指信息；在使用武器時保障艦艇編隊的安全；計算齊射后武器射向目標的運動軌線；評估所選定的反艦導彈、艦炮和反艦魚雷使用方案的效果；顯示反艦導彈、艦炮和反艦魚雷控制任務的完成結果。

（五）反潛作戰指揮控制

在執行反潛防御任務時，宙斯盾“基線7.1”系統根據艦用聲吶和艦載直升機聲吶數據對敵潛艇進行搜索跟蹤；利用艦用聲吶計算探潛區域；計算當前時刻敵潛艇可能所處位置及使用反潛力量的開始時間；在使用艦艇反潛武器時確定武器的射程；計算與敵潛艇保持接觸的時間；計算本艦在搜索、跟蹤、轉場、恢復與潛艇接觸及使用反潛武器時的機動參數，用以占據本艦聲吶探潛及使用反潛武器的有利陣位；擬定反潛防御方案，包括確定所使用的反潛導彈、反潛魚雷及反潛深彈的齊射組元，以及反潛武器齊射組元的優化方案；計算齊射反潛魚雷的數目及反潛魚雷自導系統的目標發現概率；計算在使用不同組元反潛武器進行齊射時的潛艇殺傷概率；在使用反潛武器時保障艦艇編隊的安全；控制反潛武器的使用，并根據艦載聲吶和直升機聲吶數據輸出使用反潛武器的目標指示；計算反潛蛇形機動參數；顯示反潛武器使用建議及控制指令。

美海軍艦載作戰系統發展趨勢

（一）向一體化方向發展

未來，美海軍艦載作戰系統將進一步整合雷達、通信、電子偵察等系統，實現一體化設計。據報道，DDG1000級驅逐艦裝備S+X雙波段雷達，可實現以往艦上6至10部雷達的功能，能夠完成態勢感知、空中控制、跟蹤識別、炮位探測和著艦引導等多種任務。Mk41垂直發射系統可發射“標準”“海麻雀”“戰斧”和“阿斯洛克”等多型導彈，具有發射率高、儲彈量大、全方位發射、通用性好、生存力強等優點，提升了履行多任務的作戰能力。同時，其垂直發射系統和導彈布設在甲板下，便于艦艇提升隱身性能和生存能力。Mk41垂直發射系統已經與十余種不同級別的艦艇，以及十余種武器進行了一體化設計，成為最廣泛應用的通用垂直發射系統；DDG1000的MK-57“先進垂直發射系統”有以下優勢:開放式結構，易于新導彈上艦;具有發射大型、重型導彈能力;大量采用電子模塊;廢氣管理系統先進;系統安裝在DDG1000級艦的舷側周邊，可以降低系統遭攻擊后對本艦的危害。

MK41 垂直發射系統

(二)向開放式方向發展

DDG1000級驅逐艦作戰系統采用開放式體系結構作為技術架構進行集成,將軟件從硬件中分離易系統升級，預警探測、武器發射控制、指揮控制、通信、電子戰、導航、武器、動力、管理、損管等均由整合在一起的同一個計算機網絡負責，實現探測、指揮控制、交戰集成在指揮中心的相應臺位完成，形成全艦運算環境，提升任務系統集成能力和自動化水平，以減少人員配置。

（三）向自動化方向發展

發射中的“戰斧”導彈

美海軍艦載作戰系統將采用多傳感器集成算法，在原始信號等級上和集成本艦雷達、電子戰、數據鏈等各種傳感器資源，生成綜合態勢圖像，自動進行威脅判斷，并按照標準的交戰原則進行目標分配，指揮控制飛機和艦載武器完成對敵方目標的攔截，從而將作戰過程最初的任務計劃編制到最后任務的執行(包括戰斗損失評估)都納入指揮控制中，達到了指揮控制本艦各種資源，消除通信、雷達、敵我識別,電子戰、紅外及光電等方面沖突，資源、武器分配優化，實現實時資源與交戰管理等要求。