海战场联合火控系统发展研究

BAIYi，WANGHai-chuan（JiangsuAutomationResearchInstitute，Lianyungang222061，China）Abstract：InordertoimprovethecooperativeEngagementcapabilitybasedontheinformationsystem，thispaperbringsforwardthedevelopmentimaginationoftheCooperativeFireControlSystemwhichtakestheseabattlefieldtobethemainregionfromthepointofshipbornefirecontrolsystem，studysthebasicconcept、characteristicandcompositionofCooperativeFireControlSystem，thekeytechnologyofthesystemanalyzed，andinthelasttheevolutionsuggestionofthesystemispreferred.cooperativecombat，cooperativefirecontrolsystem，firepowercooperationKeywords：军兵种武器的作战能力。在海战场联合作战中，所涉及的可用作战资源众多，从空间位置来分，包括陆上、海上、空中和空间资源；从所涉及的军兵种来看，将涉及到陆军、空军、火箭军、海军等所有的军兵种。由于具备联合作战能力的作战平台和武器种类众多，为了在海战场联合作战中充分发挥火力优势，就必须消除各军兵种武器使用控制的界限。由于导弹、火炮等武器均是由各作战平台的火控系统（或称武控系统）所控制，因此，就可以通过对诸军兵种具有远战能力的武器平台的火控系统进行适应性改进和集成设计，根据作战任务和可用作战资源等动态构成多个具有区域性和方面作战特征的联合火力控制系统（简称联合火控系统），在火力控制层面实现对诸军兵种联合作战武器的优化选用及联合火力打击通道的动态构建，实施对诸军兵种多种联合作战武器资源的综合管理和灵活、快速的0引言现代战争最显著的特点是多军兵种联合作战。从近期局部战争和未来战争发展趋势来看，联合作战能力突出表现为对远战火力的指挥控制能力，并反映出作战样式的新变化：兵力优势让位于火力优势，“集中火力而非集中兵力”已成为联合作战行动的一个基本准则。联合作战中，参战力量大范围部署，信息化兵器广泛运用，各种作战行动复杂交织，对火力控制的合理性、精确性和最优性提出了更高的要求。在未来以海战场为主要作战区域的三军联合作战中，能否完成作战任务和实现作战目的，关键在于能否集中打击兵器，形成强大的火力突击能力。由于联合火力打击与一般的火力运用相比，打击威力更加集中，打击时间更加集中，打击目标更加集中，因此，在联合火力打击中必须进行及时、精确地火力协调，以充分发挥在海战场广泛分布的诸收稿日期：2016-05-05作者简介：白修回日期：2016-07-06奕（1979-），女，内蒙古赤峰人，高工。研究方向：舰炮武器系统。·6·白奕，等：海战场联合火控系统发展研究（总第42-1117）分配调度，从而实现对联合作战火力的优化选用和综合控制。为此，应开展海战场联合火控系统相关概念和技术的研究，为实现海战场联合作战火力的精确控制，有效提高基于信息系统的体系作战能力提供技术支撑。1国外联合火力控制技术发展情况美军在联合火力控制技术的研究方面处于领先地位。随着作战对象的改变和新型远程精确打击武器的装备，美军更加注重提高军兵种间的联合作战能力，出现了如联合火力网（JFN）、美陆军的网络化火力（NetForces）等支持多军兵种联合火力作战的研发项目和装备，英国也开展了联合效应目标定位系统（JETTS）的研制。JFN计划是由美国海军独自开始实施的，目的是实现侦察打击一体化，把与目标交战时间由数小时压缩到几分钟，具体由战术利用系统（TES）、全球指挥控制系统（GCCS）和联合作战图像处理系统JSIPS）组成。联合火力网有助于加快收集、处理及融合图像和来自战略和战术传感器的其他情报的速度，舰艇或飞机上的操作员就可以迅速分析信息，并把它转换成控制武器所用的目标诸元，识别和攻击目标的时间从2h减少到10min左右。NetForces发展项目中，由先进野战炮兵战术数据系统（AFATDS）和火力支援平台上的火控系统组成联合火力指挥控制系统，可综合利用包括侦察直升机、无人侦察机、联合监视与目标攻击雷达系统等的火力支援情报侦察系统提供的信息，实现对野战火炮、近距离空中支援、海军舰炮、攻击直升机等火力支援武器的自动化计划、协调与控制。JETTS是一种以软件为基础的指挥控制系统，主要装备应用于师、旅和营级地面，供指挥员最大限度地发挥各种目标捕获能力和武器系统的效能。该系统通过对配属的联合打击及情报监视、目标捕获和侦察资源的协调、同步和综合利用，迅速控制地面作战空间，根据地面指挥员的机动作战计划发挥效能，以使作战节奏达到最佳化，并避免造成误伤。通过总结分析国外联合火力控制系统的研制情况，可以看出其发展趋势为：（1）更加注重信息系统和武器系统的集成。美军在C4ISR的基础上提出了C4KISR概念，其最终目标是将武器系统与C4ISR系统一体化，实现从传感器到射手的实时响应。（2）构建联合火力网或研制联合火力指挥控制系统，通过实施对诸军兵种联合火力的优化运用和精确控制，充分发挥诸军兵种武器各自的优势，提高联合作战的综合作战效能。（3）开始构建如美海军网这种具有高度适应性的分布式网络，可基于特定的威胁或使命任务进行作战资源的动态分配和配置，从而实现分布式网络化作战。2海战场联合火控系统设想2.1海战场联合火控系统的构成设想联合火力是为达到同一目标而协调一致地运用两个或两个以上军种所属时所形成的火力。海战场联合火控系统是在以海战场为主要作战区域的联合作战行动中，对所涉及的多军兵种武器系统或武器打击或防御火力实施调度和综合控制的功能系统。海战场联合火控系统依托全军一体化信息基础设施，通过数据链、短波通信、卫星通信网、岸基有线通信网等多种通信手段的组合应用，将诸军兵种分布于不同地域、隶属于不同的具有联合打击能力的武器单元、平台或作战实体中的火控系统或武器控制系统网络化，与诸军兵种的主战武器共同构成一体化联合火力打击体系。系统的组成构想如图1所示，主要组成如下：①火控系统（分布在各武器平台上，包含其所属的跟踪传感器）；②联合火力协调中心（固定或机动式）；③通信系统（共用基础设施）。图1海战场联合火控系统构成组成示意图根据任务情况，联合火控系统可以由联合火力协调中心和地域上分散武器平台上的若干火控系统组成，每个火控系统节点由作战人员、跟踪传感器、火控设备和通信设备等组成。在基于任务动态构成的联合火控系统中，可在联合作战指挥系统中设置固定或机动式联合火力协调中心，也可指定其中某个火控系统节点担任联·7·（（总第42-1118）火力与指挥控制2017年第7期合火力协调中心角色，负责组织、指挥和协调联合火控系统中各节点，共同完成所分配的火力打击任务。联合火力协调中心根据战场态势和上级授权情况下，具备对联合火控系统监控的能力，根据战场态势、网络信息等实施分析判断，辅助联合作战指挥员进行联合火控系统可用作战资源的分配和动态调度，动态地调整作战平台的加入和退出等。海战场联合火控系统其主要特点如下：①支持分布式网络化作战。通过火控系统与武器的直接连接，可方便地实现分布式网络化作战。②火控级信息充分共享。联合火控系统之间信息可充分共享，可使用其他平台联合火控系统的目标跟踪处理数据等组织作战。③联合打击火力优化运用。在考虑武器系统状态、火力兼容和火力禁区等条件的基础上，可从地理上分散的武器中挑选最佳的武器。④）联合打击火力精确协制。可在武器控制层次实现联合火力在作战空间的动态控制和精确协调。⑤具有时敏打击能力。可以构成从传感器到射手的直接传输通道，减少了传输层次，火控信息的交互更加快速、高效，具有对时敏目标的打击能力。2.2海战场联合火控系统带来的能力提升基于武器作战平台的传统舰载火控系统主要实施单一平台火力的实时控制，主要依据本舰艇平台指控系统分配的目标，使用本系统的跟踪传感器完成对目标的捕获跟踪、武器射击（发射）诸元解算和射击控制，其功能流程如图2所示。基于指挥自动化系统的联合火力打击可实现基于预定作战计划的联合火力协同。主要依据预先制定的作战计划，向相关作战平台发布作战命令、目标指示引导数据和火力协同打击计划，作战平台的火控系统据此完成火力协同控制任务，从而图2基于武器作战平台的传统火控系统功能流程图实现对联合火力的协同。由于指挥自动化系统向作战平台发送的目标信息通常为几秒钟或更长时间更新一次，由于数据率低、延迟大而不能直接用于控制武器。其功能流程如图3所示。海战场联合火控系统则主要依据上级指控系统作战计划、分配的打击目标和可用作战资源，进行火力优化分配和通信信道组织，制定火力协同打击方案并实时下发给相关火控系统进行实施。在作战过程中，加强观察组织，实时监控打击进程和对打击效果进行评估，并对火力打击方案进行及时的调整。其功能流程如下页图4所示。与基于指挥自动化系统的联合火力控制相比，海战场联合火控系统对联合作战能力的提升主要表现在以下几个方面：（1）可有效提升基于信息系统的体系作战能力指挥自动化系统主要侧重于依据预先制定的作战计划，将作战任务、首长决心和意图，以及指示引导数据下发给作战或平台，主要实现基于预定作战计划的联合火力协同，属于战略、战役、战术指挥层次的联合火力控制。海战场联合火控系统通过从地理上分散的不同军兵种武器中选择最合适武器，并控制火力实现精准、集中打击，可在武器装备功能和性能不变情况下，大幅提升基于信息系统体系作战能力。（2）可有效提高联合火力精确协制能力指挥自动化系统可实现基于预定作战计划的图3基于指挥自动化系统的联合火力控制功能流程图·8·白奕，等：海战场联合火控系统发展研究（总第42-1119）图4海战场联合火控系统的联合火力打击功能流程图联合火力静态配置管理，难以深入到具体武器火力计划制定和实时控制、联合火力打击进程的监控、实时动态协调和效果的评估等具体过程。海战场联合火控系统可依据所分配打击的目标特性和所控制武器的地理位置、战术性能、弹药储备、射击区域等因素，由火力协调中心在火力控制层面实现联合火力的实时动态协调与控制，以提高对目标的总体毁伤效果，减少冗余发射，降低弹药消耗。（3）可有效提高时敏目标打击能力在基于指挥自动化系统的联合作战行动中，火控系统只能接收来自于指挥自动化系统提供的经融合后的目标信息，不能直接接收和利用来自传感器的目标跟踪信息，难以形成从传感器到射手的快速反应能力。海战场联合火控系统可以通过火控系统之间火控处理信息的充分共享，方便地实现使用其他作战平台火控系统的目标探测与跟踪处理数据，解算所控制武器的射击/发射诸元，构成从传感器到射手的信息直接传输通道，减少传输层次，能够有效提高对时敏目标的打击能力。（2）基于任务和可用资源的联合火力通道动态构建和联合火力优化分配技术研究适应不同目标特性的多军兵种传感器和火力动态优化分配技术，提出适应火控信息实时、低延迟和可靠传输要求的通信链路动态、灵活组织方法和信息分级、分类优先传输控制协议与控制方法，建立联合作战火力动态优化分配模型，以实现针对所分配打击目标从战场空间广泛分布的多军兵种作战资源中选择最合适的传感器和武器，实现联合作战中的软、硬杀伤武器火力动态优化分配、指挥和协制。（3）联合火力控制信息内容和数据描述格式针对现役各军兵种武器系统相互隔离，火控信息不能共享和在火力控制层不具有互操作能力等问题，为实现各军兵种武器系统之间以及与传感器、指控系统之间的互连、互通、互操作，开展实现联合火力控制所需共享和交互的信息内容和数据描述格式等基础性研究工作。（4）适应无线网络传输特性的联合火控算法针对海战场联合火控系统主要使用无线传输网络通信带宽有限、数据传输率低、延迟时间不确定和时空不一致等特点，开展适应无线网络传输数据特性网络化火控算法研究，以实现传感器和武器平台数据时空对准和跨平台火控分布式实时解算，满足武器精确控制的火控解算精度要求。3海战场联合火控系统的主要关键技术针对海战场联合火力打击的需求，研制海战场联合火控系统所涉及的主要关键技术主要有：（1）联合火控合成态势图生成技术联合火控合成态势图是建立在共用作战图和共用战术图的基础上，根据联合火力指挥、控制与协调的特点而生成的。在联合火力打击中，在火控合成态势图中必须列出打击目标和禁止打击目标，以及进行火力协调所需信息。4海战场联合火控系统的发展建议研制海战场联合火控系统，对提升基于信息系统的体系作战能力具有重大意义。为顺利开展海战场联合火控系统的研制，必须注重以下几个方面：（下转第15页）·9·费顺超，等：宽带噪声环境中FH-FDM/TDMA信号性能分析［2］张乾，王崇军.TDMA/FDMA船载动中通卫星通信系统的设计与应用［J］.信息通信，2016（7）：198-199.［3］陈槟，尹亚兰，陈冰清.TDMA战术数据链混合时隙分配建模仿真［J］.兵器装备工程学报，2016，37（2）：135-139.［4］KLEIDERJE，GIFFORDS，CHUPRUNS.PreambleandembeddedsynchronizationforRFcarrierfrequencyhoppedOFDM［J］.IEEEJournalonSelectedAreasinCommunica-tions，2005，23（5）：920-931.［5］吴博，郝学坤.一种优化的MF-TDMA卫星通信分析［J］.无线电通信技术，2013，39（1）：19-21.［6］YEONAMH，JOHNJS.Astochasticanalysisofaniterativesemi-blindbeamformerforTDMAsystems［J］.SignalProcessing，2009，（7）：1347-1358.［7］FARROKHIFR，LOZANOA，FOSCHINIGJ，etal.SpectralefficiencyofFDMA/TDMAwirelesssystemswithtransmitandreceiveantennaarrays［C］//IEEETransactionsonWirelessCommunications，2002，4（1）：591-599.［8］MEYSRP，BOUKERROUMF.Broadbandnoisesystemal-lowsmeasurementsaccordingtobothstandardmethods［C］//IEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement.2011，4（60）：1316-1327.［9］税利，张冲，王博，等.GNSS接收机抗干扰效能评估方法［J］.全球定位系统，2016，41（1）：44-57.（总第42-1125）［10］AMIRHOSSEINE，ABOLFAZLF.Frequencyhoppingspreadspectrumsecurityimprovementwithencryptedspreadingcodesinapartialbandnoisejammingenvironment［J］.JournalofInformationSecurity，2013，4（1）：1-6.［11］高铟璐，高梓贺.跳频通信系统干扰性能仿真研究［D］.北京：北京电子工程总体研究所，2009.［12］KIMJW，WANGC，ORRAM.PerformanceanalysisofSDPSKand1-BitdifferentialGMSKmodemsforFFH-FD-MAsatellitecommunicationsunderjamming［C］//GlobalTelecommunicationsConference，2009：1-6.［13］张永顺，贾鑫，朱卫纲.扩频通信抗干扰技术研究综述［J］.四川兵工学报，2015，36（8）：136-140.［14］王雯婷.扩频通信系统中的抗窄带干扰技术的研究［D］.西安：西安邮电大学，2015.［15］张容，何明浩，王振华.通信干扰误码率分析与仿真［J］.舰船电子对抗，2008，31（4）：73-76.［16］白燕，卢晓春，王瑾，等.一种新的卫星导航宽带干扰抑制方法［J］.导航定位学报，2015，3（1）：61-65.［17］HUSHD，PAWLEYN，MYERSK，etal.Acomparisonofmethodsforestimatingbroadbandnoiseinthefrequencydomain［C］//2011ConferenceRecordoftheFortyFifthAsilomarConferenceonSignals，SystemsandComputers.2011：316-32.（上接第9页）（1）从功能结构着眼建设武器装备体系着眼于从功能结构上建设武器装备体系，实现从全军高度组合各种作战力量，如侦察预警功能系统、联合火控功能系统等，各功能系统在全军指挥控制系统的统一协调下，形成感知敏锐、行动协调、打击有力的有机整体。（2）进一步提高海战场信息互联、互通能力要构建联合火控系统，关键在于实现武器系统平台的信息化和智能化，为此要在信息化基础条件发展的基础上，加强信息能力建设，通过在各种武器平台之间建立统一的数据信息接口，切实提高各军兵种火控系统的互联、互通能力，形成海战场分布式的信息化能力网络。（3）重视加强顶层设计和统筹协调海战场联合作战中的任何一项能力都不是孤立存在的，而任何一项能力也不是一两件装备所能承担的。因此，需要有由上及下统一协调的建设思路规划、作战模式规划，甚至联合作战演练规划，才能最终促进联合火控能力的实现，促进联合作战效能的实现。5结论本文研究分析海战场联合作战需求和国外联合火力控制技术发展情况，提出在现有多军兵种武器火控系统的基础上，通过火控系统层面的综合集成构建海战场联合火控系统的发展构想。海战场联合火控系统通过火控系统之间的信息共享、联合作战火力的优化分配和武器的实时动态调度控制，可充分发挥海战场多军兵种武器的作战能力，有效提高基于信息系统的体系作战能力。还提出海战场联合火控系统的主要关键技术及发展思路，可为提升海战场联合作战能力提供了技术借鉴。参考文献：［1］《现代舰艇火控系统》编委会.现代舰艇火控系统［M］.北京：国防工业出版，2008.［2］李明海.加强一体化联合作战陆空协同探析［J］.国防大学学报，2007，208（12）：38-39.［3］孟宪峰.建设我军信息化武器装备体系总体要求与对策［J］.国防技术基础，2009（6）：47-51.［4］HEBERTAJ.Compressingthekillchain.［J］.AIRFORECMagazine，2003（3）：50-54.·15·