馬賽克戰下的協同作戰技術

郭建國，周 敏，郭宗易，周 軍

(西北工業大學 精確制導與控制研究所，西安 710072)

0 引 言

和平和發展仍是當前世界環境的兩大主題，而這并不代表不會出現局部戰爭或局部地域的“擦槍走火”。特別是隨著高科技武器系統裝備的不斷涌現，傳統的作戰體系和作戰理念都不能適應未來戰爭的戰略需求，如何在未來戰爭中保持相對優勢或絕對優勢，成為未來戰術的關鍵。如新一代隱身作戰飛機[1-2]、新型高超聲速導彈[3]、新型智能巡航導彈等武器系統陸續裝備軍隊，不僅彌補了傳統作戰武器系統的缺陷，而且還具有隱身性強、作戰空間大、作戰效能高等優勢，很容易形成不對稱的戰場態勢。近年來中俄兩國都針對性發展了相應的作戰理念和武器裝備，不斷壯大“反介入/區域拒止”的能力[4]，逐漸削弱了美國作戰理念及其武器系統相對于其他大國的非對稱性優勢[5]。于是，美國國防部高級研究計劃局率先在2017年8月提出了馬賽克戰的作戰概念[6]，以期重建美軍的長期絕對優勢。

與此同時，當前出現了分布式作戰、多域戰、網絡中心戰和融合戰等多種作戰理念和作戰方式[7-9]，究其本質均可認為是一種協同作戰。它涵蓋了偵察、監視、情報、計算、通信、指揮、控制、殺傷的多個作戰鏈條，從而實現“知己知彼，百戰不殆”的作戰協同。因此，未來戰爭將是一種態勢感知、武器系統平臺、指揮決策和效能評估的綜合協同。

1 馬賽克戰的作戰內涵

馬賽克戰是一種可快速拼裝出復雜殺傷網的作戰體系[10-11]，其思想來源于馬賽克拼圖，這種拼圖通過接口簡單一致、功能多樣的碎片單元實現快速拼裝。借助于這種理念，馬賽克戰就是將各種傳感器、通信網絡、指揮控制系統、武器系統或平臺(視為馬賽克碎片)通過網絡信息系統鏈接起來，實現作戰單元的快速拼裝，形成一種具有高度彈性的自適應動態殺傷網，如圖1所示[12]。

馬賽克戰作戰概念如圖2所示[6,13]。其中，戰場的每一個作戰節點按照其作戰任務和自身性質，具備決策、感知、行動、指揮等四種作戰要素中的一種或多種，這些作戰節點基于規則和自身能力，相互鏈接成為一個分布式的馬賽克網狀作戰體系。這種情形下，馬賽克戰作戰體系快速做出反應，基于預定規則，各作戰節點能夠快速修復被敵方切斷的信息鏈路，恢復打擊環路，形成針對預定目標的多個“觀察、判斷、決策、行動(OODA)環”，在戰斗過程中，確保作戰任務不因敵方的攻擊而間斷。其中，圖2 (a) 為交戰雙方的初始狀態，各馬賽克節點形成了相對固定的對敵目標打擊環路，圖2 (b) 為交戰過程中，馬賽克戰下的部分作戰階段被擊潰，導致信息鏈路被切斷，原有的作戰體系撕裂，需要馬賽克戰作戰體系迅速反應，修復打擊回路[13]。

圖2 馬賽克戰作戰概念示意圖Fig.2 Concept diagram of mosaic warfare

總的來說，馬賽克戰具有以下特殊之處：

(1) 強化智能化決策作戰：借助智能化決策，可以加快作戰體系的構建，加快“OODA”循環，更快更高效地做出決策，提升作戰效能[6,14-15]。

(2) 提高作戰對抗強度和效能[7]：馬賽克戰將各種作戰功能要素分散，通過動態組合、協同合作，將殺傷鏈拓展成殺傷網，可根據戰場的實時情形，構建或改變作戰的力量體系，給對手增加戰場迷霧，提高“OODA”環中第二個“O”(判斷)的難度，使對手產生決策困擾，喪失作戰的主動權，從而在作戰決策上戰勝對手。

(3) 達到全域泛在和分布殺傷的目的：馬賽克戰將全域兵力馬賽克化，基于泛在組網技術，整合空、天、地、海的作戰領域和作戰體系間的行動，使兵力高度分散，而火力高度集中，從而提升全域全天候作戰的效能。

簡單地說，馬賽克戰就是要給對手所感知的戰場態勢圖附上一層“馬賽克”，使其不能獲知戰場的真實意圖，加重對手戰場態勢感知的負擔，甚至直接阻斷對手的態勢感知能力，實現不對稱的作戰優勢，從而掌控戰場，達到設計戰場和取得戰爭勝利的目的。

2 馬賽克戰下的協同作戰技術

兩個或兩個以上不同資源或個體配合完成某項任務或實現某個目標的過程中，明確分工、相互配合的過程叫做協同[11]。而協同作戰則是指兩個或兩個以上作戰單元在完成某項作戰任務或實現某個作戰目標的過程中，作戰單元之間分工合作的過程。協同作戰是通過傳感器的組網實現信息共享，最大限度提升傳感器、武器平臺和戰場作戰的效能，也使得不同作戰單元在不同作戰領域獲得最大的收益。而在馬賽克戰的思想下，協同作戰的理念得到了拓展與延伸。

馬賽克戰下的協同作戰整合空、天、地、海多維作戰兵力，將其分解為最小化的功能節點，基于無縫信息共享與智能化輔助決策平臺將其構造為一張具有高度彈性和多條殺傷路徑的網絡，達到全天候、全空域、全天域、全地域和全海域的互聯、互通、互操作[16-17]，從而實現跨界、跨域、跨軍兵種的分布式融合協同作戰能力。馬賽克戰下的協同作戰，基于自主化與智能化的戰場管理、任務規劃技術，能夠更好地把握戰場全局，掌握戰場上的主動性，快速響應多種場景的作戰需求，重點摧毀敵方高價值目標，最大程度消滅敵方有生力量，達到非對稱戰爭條件下的完勝，從而完成作戰效能的最大化。

相比于傳統作戰體系，馬賽克戰將各種傳感器、通信網絡、指揮控制系統、武器系統或平臺通過網絡信息系統鏈接起來，完成作戰單元的快速拼裝，實現具有高度彈性的自適應動態殺傷網的協同作戰。在馬賽克戰中，由人工智能決策支持技術賦能的指揮決策協同單元將利用戰場實時態勢感知協同網絡，迅速獲取戰場實時綜合信息，通過武器平臺協同方式完成高度彈性化的自適應殺傷動態網，實現協同作戰任務。然后，根據自身與目標的信息以及毀傷數據等對協同作戰進行效能評估，不斷迭代優化協同制導控制的方法，提高馬賽克戰下協同作戰的效果。因此，馬賽克戰下的綜合協同作戰過程需要迅速實現四大功能協同：態勢感知協同、武器平臺協同、指揮決策協同和效能評估協同，如圖3所示。

圖3 馬賽克戰下的四大協同作戰功能Fig.3 Four functions of cooperative combat in mosaic warfare

基于以上四大功能綜合協同的協同作戰技術實現則具體涉及以下五個方面：

(1) 信息協同。信息協同是實現馬賽克戰下協同作戰的前提。通過空、天、地、海多域傳感器展開協同探測，進而動態組網，組合多個傳感器的測量信息進行信息融合與交互，提高探測與跟蹤能力，使作戰單元更快更早地獲得超越自身傳感器的全面戰場信息，甚至作戰單元無需配備傳感器也可以通過協同網絡獲得戰場信息，從而提升戰場適應性與生存能力。馬賽克戰下，每一作戰單元都可動態接入具有高度彈性的自適應動態殺傷網，自然也可根據戰場實時態勢形成具有高度彈性的自適應動態作戰信息網，使得作戰信息體系具備靈活性、自適應性和高度彈性的特征，最終實現作戰信息空、天、地、海跨域的動態網狀系統共享機制。

(2) 平臺協同。平臺協同是實現馬賽克戰下協同作戰的基礎。平臺協同包含指揮平臺和作戰平臺的統一協同，即將作戰區域內各軍兵種指揮體系整合并形成一體化的指揮平臺以實現全域的協同指揮控制，以及將作戰區域內各武器，如艦船、飛機、無人機、導彈等之間的戰斗平臺協同。馬賽克戰下殺傷網絡的許多功能可分布在諸如無人機、無人船等廉價平臺上，這些平臺分散部署，且在數量上有著絕對優勢，使整個系統具有較好的魯棒性，同時將有人和無人機之間的協同推向極致。平臺之間以靈活和自適應的方式進行協同合作，實現分布式協同作戰，同時加快“OODA”環的循環速度，使系統的作戰效能得到提升。通過先進的網絡系統和數據鏈路，這種協同方式得以實現。

(3) 任務規劃協同。任務規劃協同是實現馬賽克戰下協同作戰的預決策。在馬賽克戰下，預先制定的作戰任務和作戰計劃無法滿足高度彈性、動態化的作戰需求。因此，馬賽克戰下，以分布式的作戰管理取代集中式的指揮控制，指揮官可根據實時戰場信息，在智能化決策工具的輔助下，快速規劃構建不同的臨時作戰體系，配置資源，為不同的作戰單位分配任務，制定戰斗計劃；并且分布式作戰網絡可以根據飛行中收集到的信息及時調整任務規劃，從而形成多重自適應動態殺傷鏈。馬賽克戰下的協同作戰面向任務與目標，自動生成和指派作戰任務，形成作戰任務自適應管理，實現靈活最優的任務規劃協同。

(4) 航跡協同。航跡協同是實現任務規劃協同的基礎，是實現協同作戰的路線途徑。在馬賽克戰下，結合任務規劃協同和自適應動態殺傷網的實現約束條件，同時考慮實時戰場環境與突發情況，快速設計與優化協同的飛行航跡，提高作戰效能。由于馬賽克戰作戰體系的靈活性、自適應性和高度彈性，需要充分考慮實時戰場態勢感知下信息的時變性和不確定性，研究面向動態協同規劃任務下避障礙、避探測、避攔截以及突發任務等復雜需求的馬賽克戰動態體系作戰元素的航跡規劃與航跡協同，是基于航跡預規劃與在線重規劃技術實現的飛行航跡在線快速設計與協同技術。

(5) 同構/異構體協同。同構/異構體協同是實現馬賽克戰下航跡協同的主體。同構體是指具有相同屬性或功能的作戰單元或武器系統；異構體是指具有不同屬性或功能的作戰單元或武器系統。在馬賽克戰下，根據戰場實時態勢和協同規劃任務需求的動態變化，由若干個同構體或異構體形成的協同作戰單元基于快速拼裝的馬賽克概念，通過組群、組網、組編隊等方式，采用有中心或無中心的協同構型，實現航跡協同、任務規劃協同，最終組成具有高度彈性的自適應動態殺傷網，完成馬賽克戰下的協同作戰任務。

如圖4所示，信息協同、平臺協同、任務規劃協同、航跡協同、同構/異構體協同這五大協同技術為馬賽克戰下的綜合協同作戰提供了實現前提、實現基礎、實現預決策、路線途徑和實現主體。五大協同技術之間互為基礎、相互支撐。例如，信息協同能夠為平臺協同、任務規劃協同、航跡協同以及同構/異構體協同提供信息依據；平臺協同是任務規劃協同的條件，是馬賽克戰下模塊快速拼裝的物理實現過程；任務規劃協同是面向馬賽克戰作戰任務的預規劃，是航跡協同和同構/異構體協同的實現目標；同構/異構體協同是航跡規劃協同的進一步深入和具體實現過程。

圖4 馬賽克戰下協同作戰的技術實現Fig.4 Technical realization of cooperative combat in mosaic warfare

3 馬賽克戰下協同制導技術的關鍵問題

馬賽克戰打破了傳統的裝備集成和集中式指揮等固有思想，對陸、海、空等作戰域和兵力設計等方面都造成了重要的影響[18]，對未來戰爭提出了新的要求，涉及以下關鍵問題：

(1) 通信組網技術挑戰。在信息時代，通信組網和數據鏈是多功能平臺分解和分布式協同作戰的基礎。數據鏈是機器與機器間的通信手段，不兼容的數據鏈間無法實現實時信息共享，即使是美國同一家承包商制造的F-22和F-35戰斗機，依舊采用不同的數據鏈。因此，如何確保復雜環境下的通信能力，如何利用數據鏈在異構的網絡系統中傳遞信息，如何確保在海、陸、空、天中均能達到高容量的移動通信，以實現全域節點的組網通信是馬賽克戰下的協同作戰必須要解決的問題。

(2) 指揮與控制問題。馬賽克戰下的指揮官將在智能決策工具的幫助下實現分布式的指揮控制。如何管理與使用數量劇增的信息？如何合理快速地將資源分配給相應的效應鏈去完成任務？如何進行作戰人員與智能化系統之間的協同？解決這些問題的關鍵技術與系統平臺尚在開發，上述問題的解決將促進馬賽克戰理念進一步發展。

(3) 原有軍事體制的限制。馬賽克戰下的協同作戰將顛覆原有軍事體制，包括軍事指揮系統、不同軍兵種間的信息共享、后期保障體制、武器裝備系統、軍事編制以及軍費分配等。馬賽克戰將打破原有利益格局，沖擊既得利益者的利益，從而會受到質疑。以往美軍也曾提出多域戰和快速決定性戰等一系列的作戰理念，但都未取得預期效果，馬賽克戰要求將軍兵種分解為最小化的功能節點，在效果未知的情況下，必將遭受更大阻力。

(4) 協同的時空一致性問題。時空一致性是實現武器平臺信息協同的綜合協同作戰的關鍵技術。通過采用同構/異構體的多類型傳感器信息協同，完成多傳感器信息融合，支撐航跡協同和任務規劃協同的實現，實現馬賽克戰下的實時動態任務。在多傳感器信息融合系統中，每個傳感器提供的觀測數據都是在各自的參考框架之內，在融合這些信息前，必須先將它們變換到同一參考框架中，這個過程稱為多傳感器的時空一致[19]。因此，時空一致性包含了時間同步和空間對準兩個層面，無論是數據級、特征級還是決策級的融合，都涉及到同構/異構體協同下的時間、空間基準標定技術。因此，時空一致性是馬賽克戰下協同制導技術的關鍵問題。

(5) 協同制導控制問題。協同制導控制是指同構/異構體以組群、組網、組編隊等方式，通過有中心或無中心的協同構型實現當前馬賽克戰作戰任務的環節。同構/異構體在空間運動的過程中，為完成協同作戰任務，基于協同制導控制技術形成或保持一定的形狀、編隊、組群，其采用的編隊控制可以實現多元化、多樣性、多強度的協同作戰。因此，協同制導控制涉及了任務規劃協同、航跡協同和同構/異構體協同三個層面的協同技術，需要解決作戰單元或武器系統在空間、時間、軌跡、姿態不同維度上的協同，具體表現為作戰單元或武器系統的四種協同模式，分別為：三自由度空間軌跡協同、四自由度時空/軌跡協同、六自由度空間軌跡/姿態協同、七自由度時空/軌跡/姿態協同。如何實現馬賽克戰下，作戰單元或武器系統時間、空間、軌跡、姿態不同維度上的協同制導控制也是實現馬賽克戰協同制導技術的關鍵問題。

當然馬賽克戰還存在著一些其他問題，例如前景未知、抗電磁干擾能力差等。為解決其所面臨的問題，美國進行了一系列項目研發[20]：如開展普羅維登斯(Providence)項目以進行新型射頻傳感信號處理的研究；開展對抗環境下的通信(C2E)項目以增強通信系統的抗干擾性和環境適應性；開展空戰演進項目(ACE)以解決人機協同中的交互信任問題等。其目標在于企圖實現馬賽克戰下的協同作戰所需要的技術體系。然而，馬賽克戰從理念變為現實依舊有著相當長的一段路要走。

4 結 束 語

馬賽克戰下的協同作戰將傳統的戰場殺傷鏈升級為分布式自適應殺傷網，涵蓋了“云、網、邊、群”等未來智能網絡體系架構,覆蓋了網絡中心戰、多域戰、云作戰、融合戰等一系列新型作戰理念，是一種自主智能協同作戰的新理念，將為未來協同信息網絡體系下實現協同作戰的偵察、通信、打擊和評估一體化構建新的理論框架，成為未來戰爭信息化、智能化發展的主要方向。