美國海軍艦艇自防御系統發展及應用研究

鄒念洋，李 楠，陳忠杰，邱 萍

(1.中國船舶集團有限公司第七一四研究所，北京 100101；2.中國船舶集團有限公司，北京 100097)

0 引 言

艦艇自防御系統（SSDS）由美國海軍開發，集成了先進傳感器，綜合使用艦載電子戰系統和硬殺傷武器設備來摧毀敵方來襲目標，具備對目標的快速發現能力、跟蹤能力以及攔截能力。該系統主要裝備于美國海軍的兩棲艦和航母等非“宙斯盾”艦上，提升了艦艇在現代海戰中的生存能力。

1 發展歷程

1.1 SSDS MK1研制發展

美國早期的兩棲艦、航母等大型艦艇的雷達等探測設備和防空反導武器設備間相對獨立，且在對反艦導彈等目標的探測和攔截過程中，需要較多的人工干預，因而當時艦艇自防御作戰的自動化水平低、反應速度慢。

20世紀90年代初，美國海軍啟動了“快速反應作戰能力”（QRCC）計劃，旨在開發一種基于軟件的指揮輔助決策系統，該系統能夠充分利用艦上的傳感器并綜合使用武器，以實現對反艦導彈的快速反應、提高多目標自動化攔截能力。該系統以“拉姆”近程防空導彈武器系統（GMWS）、“密集陣”近程武器系統（CIWS）、AN/SLQ-32電子戰（EW）系統和光電傳感器作為硬件基礎進行開發，是“艦艇自防御系統”（SSDS）的雛形。

1993年1 月，美國海軍通過QRCC計劃，演示了用于開發SSDS的技術；1993年6月，SSDS開發成功并在“惠特貝島”號（LSD-41）船塢登陸艦上成功進行了一次海上演示，在此基礎上美國海軍形成了SSDS MK1；1997年5月，美國海軍在“阿希蘭”號（LSD-48）船塢登陸艦上進行了SSDS的戰術評估測試；1997年10月，“阿希蘭”號船塢登陸艦（LSD-48）正式成為美國第1艘裝備SSDS MK1系統的艦艇[1]，標志著SSDS系統已獲得完全作戰能力。

最初的SSDS MK1系統集成了AN/SPS-49（V）對空警戒雷達、AN/SPS-67（V）對海搜索雷達、AN/SLQ-32（V）電子戰系統、敵友識別防御系統（CIFFSD）、“納爾卡”主動導彈誘餌系統、“密集陣”近程武器系統（CIWS）和“拉姆Block0”導彈[2]。

1.2 SSDS MK2研制發展

為使SSDS的探測系統、指控系統以及武器系統更好集成，大幅提升整個系統的協同作戰能力，美國海軍于 1998 年開始研發 SSDS MK2 Mod 0 系統。該系統僅裝備在“尼米茲”級航母“尼米茲”號（CVN-68）上。在SSDS MK1原有技術和軟件架構的基礎上，增加了新的戰術顯示器，集成了AN/SLQ-32（V）電子戰系統、AN/SPQ-9B火控雷達、“北約海麻雀”（RIM-7）導彈系統、“密集陣”近程武器系統（CIWS）、“拉姆Block0”導彈，加入了“協同作戰能力”（CEC）設備、“先進作戰指揮系統”（ACDS）的部分功能，以增強系統在編隊協同作戰方面的能力。

2003 年，美國海軍開發出 SSDS MK2 MOD 1 系統，該系統首先裝備“尼米茲”級航母“里根”號（CVN-76），后又裝備于“卡爾文森”號（CVN-70）、“斯坦尼斯”號（CVN-74）等航母。SSDS MK2 MOD 1系統在原有軟硬件設備基礎上，集成了“拉姆Block1”導彈，并且完全集成了CEC設備、ACDS 系統和戰術數據鏈[3-5]。

從2004年開始，美國海軍致力于SSDS MK2 Mod2的開放式體系結構改造工作，該系統研制成功后裝備于“圣·安東尼奧”級船塢運輸艦。SSDS MK2 MOD 2系統集成了AN/ SLY-2艦載電子戰系統、AN/SPQ-9B火控雷達、“改進型海麻雀”（ESSM）導彈[6]，“密集陣”近程武器系統（CIWS），“拉姆Block1”導彈，該版本同樣完全集成了CEC設備、ACDS系統和戰術數據鏈。

之后 SSDS MK2 又陸續發展出 MOD 3A，MOD 4B，MOD 5C 和 MOD 6B 等版本，改進后的 SSDS MK2采用開放式體系結構，基于全艦計算環境并集成了先進傳感器和AN/ SLY-2艦載電子戰系統、“拉姆Block2”導彈、“改進型海麻雀”（ESSM）導彈以及“密集陣”近程武器系統（CIWS）等先進武器系統。

目前SSDS MK2系統主要裝備于美國海軍的兩棲艦和航母等非“ 宙斯盾”艦上，如表1所示。

表1 艦艇自防御系統（SSDS）各版本裝備情況Tab.1 Application of different versions of shipborne self-defense system

2 系統架構

2.1 子系統

1）核心子系統

SSDS MK2艦艇自防御系統的核心子系統包括：控制模塊、識別模塊、跟蹤模塊與決策模塊。該核心子系統基于貝葉斯置信網絡理論[7]，能夠克服傳感器與武器資源的局限和制約，能夠快速、自主地實現武器資源調度[8]，為SSDS MK2提供確定、可靠的策略。

2）探測系統

SSDS MK2的探測系統包括：TAS目標捕獲系統、AN/SPG-60追蹤火控雷達、AN/SPQ-9B 雷達以及紅外傳感器。

TAS目標捕獲系統由1部D頻段兩坐標雷達，1部敵我識別器，1臺UYK-20通用計算機和1部UYA-4顯控臺組成，能夠自動探測、跟蹤，敵我識別，以及進行威脅判斷和目標指示，具備在嚴重雜波干擾環境中工作的能力。

AN/SPG-60追蹤火控雷達是一款X波段單脈沖多普勒雷達，能夠對目標進行探測、捕獲與追蹤，可在極端干擾環境下提供被動視覺跟蹤。

AN/SPQ-9B雷達由AN/SPQ-9A雷達改進而來，是一種多波形、窄波束的X波段脈沖多普勒雷達，主要有對空、對海和信標應答3種工作模式。該雷達能夠獨立工作，也能作為SSDS MK2的一部分工作，能夠支持對岸攻擊、反艦戰和防空戰，還可以使水面艦艇很好地探測和跟蹤掠海高速飛行、小雷達散射截面反艦導彈，該雷達一次掃描可提供多個目標實時高分辨率目標信息。

表2 SSDS MK2艦艇自防御系統所包含的子系統及特點Tab.2 Subsystems and characteristics of SSDS MK2

3）指控系統

SSDS MK2采用先進作戰指揮系統ACDS，用來搜集、處理海戰的戰術情報數據、指揮海上戰斗行動，其從原NTDS 海軍戰術數據系統改進而來，采用了新的硬件設備，更換了比NTDS 更高級的計算機程序。

4）武器系統

SSDS MK2的武器系統包括：AN/SLQ-32（V）電子戰系統或AN/ SLY-2艦載電子戰系統、“北約海麻雀”導彈系統或“改進型海麻雀”導彈系統、“拉姆Block0/1/2”導彈，以及“密集陣”近程武器系統。

2.2 軟硬件架構

1）硬件配置

SSDS MK2的硬件體系按功能可以分為探測設備、控制設備和交戰設備。探測設備包括：TAS目標捕獲雷達、AN/SPQ-9B 雷達、AN/SPG-60追蹤火控雷達以及紅外傳感器；控制設備包括：傳感器和武器監控工作站、CEC定向天線；交戰設備包括：“北約海麻雀”導彈系統或“改進型海麻雀”導彈系統以及“拉姆Block0/1/2”導彈；其中，“密集陣”近程武器系統與AN/SLQ-32（V）電子戰系統或AN/ SLY-2艦載電子戰系統既是探測設備又是交戰設備。所有設備通過FDDI/ SAFENET光纖局域網連接，進行數據傳輸。

1）軟件配置

SSDS MK2的軟件體系主要由接口層和核心層構成。接口層中，指揮控制組的傳感器監督員、戰術執行官和武器監督員，以及戰斗部隊戰術訓練系統（BFTT）通過接入軟件體系的AN/SYQ-20控制臺進行指揮控制；核心層圍繞通用基礎設施，包括：傳感器協調控制、系統控制管理、武器指揮控制、布局命令控制，以及校準、目標識別、航跡更新和復合航跡管理。

3 技術特點

3.1 采用開放式體系架構

SSDS MK2的開放式體系架構基于Intel x86平臺，采用Lynx操作系統。開放架構為系統增添了更多的靈活性，使系統具備高可擴展性、高易用性以及高容錯性，方便將新的傳感器、武器裝備納入到系統中。

開放式體系架構的應用程序內核包括：系統跟蹤管理器、系統跟蹤ID、決策輔助工具，以及決策參與、武器調度和空中交通管制；該架構的常見應用程序服務包括：提供數據記錄、導航與定位、地圖生成器、圖形庫、報警管理器、顯示數據服務器、顯示過濾器和本地跟蹤服務器；該架構的常見技術服務包括：提供持久性數據、數據提取、錯誤日志、消息工廠、節點管理、作用裁定，以及特定通信服務映射客戶端、tcl/tk語言翻譯等；該架構的中間件服務包括：提供標準時間碼、網絡時間協議、本地資源管理器、授時服務和數據分發服務（DDS）。

3.2 多層次自防御能力

針對不同范圍、不同高度內的目標，SSDS MK2的電子對抗系統、誘騙系統、武器系統等各系統之間通過“高、中、低”搭配的方式進行組合，可有效攔截和摧毀來襲的飛機和反艦導彈，大幅縮短從探測、識別、跟蹤到攔截和摧毀目標的時間。攔截范圍“由近至遠”依次為：“密集陣”近程武器系統、“拉姆Block0/1/2”導彈、“北約海麻雀”導彈系統或“改進型海麻雀”導彈系統、誘餌發射系統以及AN/SLQ-32（V）電子戰系統或AN/ SLY-2艦載電子戰系統。

圖1 SSDS MK2 艦艇自防御系統硬件體系結構示意圖Fig.1 SSDS MK2 hardware architecture

“密集陣”近程武器系統主要用于攔截1.5 km范圍內反艦導彈、小型飛行器，以及摧毀水面水雷等；“拉姆Block0/1/2”導彈主要用于攔截9 km范圍內的低空飛機、直升機及反艦導彈；“北約海麻雀”導彈系統主要用于攔截 1～22 km 范圍內，飛行高度在 150～3 000 m的戰斗機、直升機和反艦導彈；“改進型海麻雀”導彈系統可攔截技術先進的高速、低雷達截面的機動型反艦導彈，最大射程達30～50 km；SSDS MK2的多個誘餌發射系統，采用了先進的干擾技術，艦艇在受到敵方雷達或紅外設備的探測和跟蹤時可發射箔條誘餌彈、有源誘餌彈以及紅外誘餌彈，從而提高其生存能力；AN/SLQ-32（V）電子戰系統或AN/ SLY-2艦載電子戰系統利用引誘、干擾、欺騙等電子戰手段，分散敵方反艦導彈等目標的注意力，使其無法命中己方艦艇。

4 未來發展

自2011財年起，美國海軍已開始研發SSDS MK2 ACB-16/TI-16新一代艦艇自防御系統，以更好地協調現有的防御武器和誘餌系統，使其更好地與其他平臺進行整合。

新系統的硬件設備將得到升級，武器系統方面將集成SEWIP Block2艦載電子戰系統、自動雷達指示誘餌發射裝置、“密集陣”近程武器系統（CIWS）和AN/SPS-48G雷達系統，還將與MH-60R直升機集成；在互操作性方面，Link-16數據鏈的互操作性將得到提升，還將增加與新的“敵我識別”（IFF） Mode 5/S問訊系統的互操作性、與F-35“閃電-Ⅱ”聯合攻擊戰斗機的互操作性；此外，全艦訓練能力將得到提升，新系統可通過其包含的“綜合海上網絡和企業服務系統”（CANES）與“海軍全球指揮控制系統”（GCCSM）交換數據。

5 結 語

艦艇自防御系統（SSDS）由美國海軍開發，主要裝備于美國海軍的兩棲艦和航母等非“宙斯盾”艦上，用于攔截低空飛機、直升機及反艦導彈等敵方目標。自20世紀90年代至今，該系統的發展經歷了2個階段：第1階段的SSDS MK1系統具備對反艦導彈的快速反應能力，以及對多目標自動化攔截能力；第2階段的SSDS MK2 系統前后發展出多個版本，最新版本的SSDS MK2 MOD 6B采用開放式體系結構，具備多層次自防御能力，大幅縮短了從探測、識別、跟蹤到攔截和摧毀目標的時間，進一步提高了艦艇在現代海戰中的生存能力。目前美國海軍已開始研發新一代艦艇自防御系統SSDS MK2 ACB-16/TI-16，未來該系統將更科學地協調利用武器資源，更好地與其他平臺進行整合。

圖2 SSDS MK2 艦艇自防御系統的多層次自防御能力示意圖Fig.2 Multilevel self-defense ability of SSDS MK2