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構建時敏目標跨域殺傷網

2023-04-28 03:41韓光松
艦船電子工程 2023年9期
關鍵詞:跨域戰場分布式

王 忠 韓光松

(1.火箭軍工程大學 西安 710025)(2.國防大學聯合作戰學院 石家莊 050084)

1 引言

在網絡信息體系的支撐下,多域力量編成由“組合”轉變為“融合”,形成空間分散部署、時間協調一致、能量多維一體的彈性結構。根據戰場態勢和情況變化,作戰活動以網絡信息體系為紐帶,將殺傷鏈鏈接成殺傷網[1~2]。

1.1 殺傷鏈

1996年,美國空軍參謀長羅納德·福格爾曼提出“殺傷鏈”概念,即“發現—定位—跟蹤—瞄準—交戰—評估”各環節構成相互依賴的有序鏈條。經歷近幾場高技術局部戰爭的檢驗和優化,美軍以作戰需求為牽引,不斷增加各戰場要素互聯互通互操作的程度,實現作戰能力持續升級[3~4]。美軍利用自主目標識別系統、全球信息網絡、超聲速導彈以及多無人機協同等技術,建立了相對完善的時敏目標殺傷鏈,形成了典型的指揮控制模式,將時敏目標的打擊時間從海灣戰爭的100min 縮短至利比亞戰爭的5min 以內,基本實現了“發現即摧毀”的打擊效果[5]。這種傳統的殺傷鏈具有明顯的脆弱性,任何一個節點失效或被摧毀,整個殺傷鏈喪失作戰能力,將導致打擊任務失敗。

2015年,美國空軍提出分布式“云殺傷鏈”概念,打破了傳感器、武器系統之間的硬連接,以松耦合方式構建“探測—跟蹤—決策—打擊—評估”的云殺傷鏈[6],通過高效管控戰場資源、實時處理與分發共享目標數據,在云端完成目標探測跟蹤、數據融合、目標指示、火力分配、火控制導、毀傷評估等,從而對超視距目標實現“先敵發現、先敵攻擊、先敵摧毀”,將時敏目標的打擊時間縮短至2min 以內。

2020年8月至9月,美國陸軍舉行“項目融合-2020”演習[7]。美國陸軍利用“星鏈”衛星搭載的傳感器探測目標,將數據發送至地面站進行智能決策,自主選擇打擊武器并摧毀目標,大幅度縮短了“偵察—指揮—行動”殺傷鏈的響應時間,從發現目標到將其摧毀不到20s。2021年10~11月,美國陸軍舉行“項目融合-2021”演習,海軍、海軍陸戰隊、空軍等軍兵種參加,聚焦西太平洋地區第一島鏈與第二島鏈之間的戰場環境,演練了聯合全域火力打擊作戰殺傷鏈[8],測試了偵察鏈、打擊鏈、保障鏈等多種類型作戰鏈條在復雜對抗環境中的效能。

1.2 殺傷網

美軍認為,相對作戰對手美軍軍事優勢被削弱,主要體現在難以保持殺傷鏈優勢。2018年,美國國防部高級研究計劃局提出“殺傷網”概念,旨在消除各軍兵種打擊體系“煙囪林立”的情況。該概念強調整合各領域情報獲取、指揮控制與武器系統,超越了靜態殺傷鏈結構,形成眾多節點構成的網狀拓撲結構,凸顯了跨域協同性。在“全域作戰”頂層概念指導下,美軍基于新興技術構建打擊體系,從單向、二維的鏈狀結構逐步調整為復雜、多維的網狀拓撲結構,作戰平臺異構且可迅速升級,對動態變化的威脅和環境具備強大的自適應能力,為跨域協同作戰提供了基礎支撐[9~10]。

2 時敏目標主要特征

時敏目標,是指那些對己方部隊造成或即將造成危害,需要立即做出反應的目標;或者具有極高打擊價值、稍縱即逝的目標。時敏目標具有時間敏感性強、偵察探測難、破壞威脅大等特征,指揮處置不當可能造成嚴重影響[12~13]。

2.1 強時效性

信息化聯合作戰的戰場態勢瞬息萬變,各目標的地位和作用隨時間發生顯著變化,導致其時效性顯著增強。根據時敏目標的定義,主要包括三類。一是高速來襲時敏目標。這類目標處于高速飛行狀態,正在或很快將對己方造成重大危害,打擊機會稍縱即逝,也稱危急目標,如來襲導彈、轟炸機、偵察機等。二是慢速移動時敏目標。這類目標價值高、位置隨時間變化,如潛艇、水面艦艇、機動雷達等機動式武器平臺。三是固定時敏目標。這類目標即將在戰場發揮重要作用,如敵方首腦進入的辦公樓、敵方車輛即將通過的橋梁、正在搶修的機場跑道、即將使用的導彈陣地、駐停高價值飛機的機庫等。這類目標屬于復合目標,通過打擊目標經過或駐停的地方,毀傷其內部的高價值目標,具有明確的打擊時限要求。

2.2 高價值性

時敏目標的價值主要體現在兩個方面。一是敵方作戰體系的重要節點。這些目標具有極高的軍事價值,如隱身飛機、察打一體無人機、地空導彈系統、大中型水面艦艇、機動雷達等,對其實施打擊可破擊敵方作戰體系,制約作戰體系效能發揮。二是有限時間內發揮重要作用的目標。隨著戰爭進程、戰場態勢和目標狀態等因素的變化,一些目標的軍事價值或破壞性顯著增強,如進入指揮所的敵方首腦、即將發射導彈的陣地、準備射擊的火炮集群等,這些目標將對己方造成重大損失或在敵方作戰體系中發揮重要作用,打擊時間非常短暫,一旦錯過時間窗口將難以打擊或者失去打擊價值。

3 人工智能賦能跨域殺傷網

以人工智能技術為核心,智能化武器裝備平臺為支撐,從而引發從偵察、決策再到交戰的系統性變化,促進跨域殺傷網的形成??缬驓W構建流程包括分析作戰需求、調配作戰力量、匹配信息資源和聚合要素資源?;谙冗M數據鏈、自主協同等技術,將所有作戰平臺鏈接成殺傷網,傳統的鏈式結構變成云端結構,自動分配打擊目標,實時評估打擊效果,快速執行補充打擊任務[14~15]。

3.1 架構全維多向的戰場情報網絡

分布式跨域殺傷網需要建立“縱向貫通、橫向聯通、按需推送”的情報保障體系,提升實時、智能、分布式數據處理能力,實現多元情報相互印證、智能算法快速處理、情報信息直通保障,以適應瞬息萬變的信息化戰場。

3.1.1 構建集中統一戰場傳感器網

為實現全天時全天候全譜系的實時偵察監視能力,及時發現可疑目標,識別目標屬性并掌握目標運動狀態。一是構建立體化偵察網系。按照高中低搭配、遠中近相結合方式,小衛星、高空長航時無人機、高超聲速偵察機、無人飛艇等新質作戰力量組網,具有分布式、低成本、抗毀傷等特性,在時域、空域、頻域上形成立體多維和功能互補的偵察網系,提高跨域偵察、識別、定位和跟蹤目標的精確度與時效性。二是完善先進數據鏈系統。數據鏈系統作為一種網絡化戰術信息系統,在傳感器平臺、武器平臺、指揮控制系統之間實時傳輸信息。態勢生成與共享能力是未來戰爭的顯著特征,借助數據鏈系統不斷升級偵察系統的軟硬件實力,以最快速度完成態勢生成、跨域分發共享,贏得體系對抗優勢。

①2耕土:灰褐色,濕,飽和,流~可塑,主要為粘粒、粉粒和粉細砂,夾含少量植物根須(莖)及有機質,灰褐色淤泥質粉質粘土及小碎石,稍有嗅味。

3.1.2 建立重要時敏目標數據庫

基于分布式跨域感知體系,全面搜集敵方力量部署、武器平臺、通信用頻等情報數據,掌握敵方高價值目標信息,構建時敏目標數據庫,主要包括目標的散射、電磁、紅外、水聲等特征參數及部署時間、活動規律,對敵方重點目標實現精準“畫像”,有利于實時掌握并確認戰場態勢與遠洋、深空敵情戰略動向。戰時,一旦發現可疑目標,通過戰場傳感器網進一步搜集目標信息,進行對比印證與綜合識別,確認時敏目標身份。

3.1.3 建立分布式信息處理系統

利用多傳感器情報融合、人工智能等先進技術,完善偵察情報融合共享平臺。通過分節點融合處理,綜合分析多源異構偵察情報信息,依托大數據處理技術,生成統一、可視化、分級共享的戰場綜合態勢圖?;诎?、海、空多點目標指示信息分發網絡,向戰區前沿無人自主系統精準推送所需情報信息,實現一點感知、全網共享與跨域目標指示,有效縮短殺傷網的反應時間。

3.2 構建立體敏捷的指揮控制系統

隨著作戰雙方對抗烈度加劇,殺傷網節點廣泛分布在陸、海、空、天等多域戰場空間,為確保在有限時間窗口內完成打擊任務,需構建立體敏捷的指揮控制系統,實現全域指揮控制智能化。

3.2.1 構建網絡化指揮控制體系

綜合運用雷達站、觀通站、短波、衛星、數據鏈、干線等指揮通信手段,構建陸基、對海、對空、對潛、天基指揮網,形成梯次配置、遠近銜接的指揮控制體系。加強情報鏈路、通信鏈路、指揮鏈路等基礎設施冗余設計,增強網絡化指揮控制體系的互聯互通互操作性,確保在復雜電磁環境中及時有效的指揮控制打擊時敏目標的行動。

3.2.2 打造智能化輔助決策系統

運用人工智能、大數據等先進技術,打造智能化輔助決策系統?;谏疃葘W習、遷移學習等智能算法,解決復雜對抗環境中自主識別目標問題,對目標信息和威脅程度進行實時處理和顯示,輔助指揮員快速定位、識別目標并判斷其威脅程度。針對時敏目標的特點,運用認知智能技術解決戰場情況的不確定性,搭建作戰情況數據庫,建立作戰情況處置模型,尋求隨機應變的智能方案。根據戰場態勢變化和目標威脅程度,快速分配武器系統,自適應構建完成作戰任務的殺傷網,實現武器裝備和時敏目標的最佳匹配,以確保指揮員和操作員可以比對手更快、更好地做出決策。

3.3 構建全域多維的分布式殺傷網

分布式殺傷網的武器越多,鏈接方式以幾何倍數增長,可為打擊時敏目標提供更多選擇方案,創造盡可能多的打擊窗口,一旦時敏目標進入殺傷網便難以逃離。

3.3.1 全域多維配置武器裝備

通過分散布設大量打擊節點,創建廣域火力殺傷網,可避免集中式部署降低打擊靈活性,提升應對敵方攻擊的生存能力與彈性。著眼應對高端戰爭,構建“無人機打擊為主、有人機突防為輔、防區外大面積覆蓋”的分布式殺傷網,在打擊手段上突出自由組合式打擊,由傳統火力毀傷拓展到電磁攻擊、網絡攻擊、高能激光打擊、無人自主系統打擊,由地理空間拓展到太空空間、無形空間等。

3.3.2 基于殺傷網實現“云發射”

指揮要素節點向相關偵察要素節點、行動要素節點下達跨域任務指令。充分利用特定空間領域的資源和能力,通過殺傷網完成云共享,具備多平臺接替制導與臨機更改打擊目標的能力,形成“誰有利誰發射、誰合適誰制導”的“云發射”打擊新方式,大幅度提升殺傷網對時敏目標的打擊能力,確??焖倬_打擊時敏目標。

3.4 分類制定打擊時敏目標的預案

作戰籌劃時,對可預見的時敏目標,明確指揮模式、打擊方法、打擊手段、保障方式等,精心預置多批量目標的諸元參數。各作戰域指揮要素節點之間同步、動態、實時交互信息,對各分域行動方案進行跨域協同,查找和消除沖突點,最后整合生成跨域行動方案。

3.4.1 分區攔截高速來襲時敏目標

高速時敏目標的位置隨時間快速變化,來襲方向比較明確。針對來襲巡航導彈、戰略轟炸機、預警機、偵察機等的特點,在大區域防空反導體系支撐下,各防空分區分層配置防空反導武器、空中待戰飛機等,制定詳細的打擊計劃與打擊方法,確保有效攔截來襲時敏目標。

3.4.2 預先籌劃追擊慢速時敏目標

慢速時敏目標的位置不確定,但其活動區域相對固定,如攻擊型核潛艇、水面艦艇、機動雷達等。針對每個目標的活動規律、活動陣位、特征參數等,預設多個伏擊區,組織空軍航空兵或常規導彈突擊兵力保持高戒備值班狀態,一旦發現時敏目標進入伏擊區,突擊兵力進行快打火力規劃,及時發起火力打擊行動,確保有效摧毀時敏目標。

3.4.3 密切監視伏擊固定時敏目標

固定時敏目標的位置不變,關鍵是目標在或不在固定位置,對打擊時機非常敏感,如機庫飛機、駐泊艦船等。通常采用“定點待戰設伏打”戰法,平時擬制目標打擊方案,將時敏目標駐停的機庫、港口、陣地等優選為打擊瞄準點,形成多套火力預案,并預置發射單元火力卡片。戰時,采用發射單元交替待機方式,導彈發射車處于垂直熱待發狀態,一旦發現時敏目標出現在特定位置,立即發起火力打擊行動。

4 武器裝備智能化發展趨勢

目前,武器裝備正朝體系化方向發展,在不斷提升精確打擊能力的同時,應該注重人工智能技術對武器裝備體系的推動作用。充分借鑒國內外軍事智能化技術,結合自身發展的實際情況,研制滿足分布式作戰需求的智能化武器系統,提高武器裝備的作戰能力和競爭力。人工智能融入武器裝備系統之中已是必然趨勢,高端戰爭將廣泛運用智能化無人自主系統。

4.1 偵察預警裝備智能化

運用人工智能技術的最新成果,研制多型智能化偵察預警裝備,構建基于網絡信息體系的全維戰場智能感知體系。美國國防部高級研究計劃局研制出一些低成本自主地面傳感器,這些傳感器可以迅速布設在戰場上,并與衛星、飛機、水面艦艇、戰車上的傳感器有機融合,形成全時域全空域全頻域的偵察監視體系,廣泛獲取戰場信息。

運用“物聯網+”與先進網絡通信技術,構建全天候立體化的戰場信息傳輸體系,使各類平臺、彈藥具備偵察與入網能力,成為傳感器和情報源。戰場萬物互聯,最大限度感知廣域戰場的情況,實時融合生成戰場綜合態勢圖。例如,研制具備偵察與信息回傳能力的精確制導武器,可實現戰場“全維可視”“全程可視”,提高戰場透明度,即時發現作戰窗口,有利于掌握戰場主動權。

4.2 指揮控制系統智能化

依托大數據、云計算、知識提取、知識挖掘等新興技術,研制下一代具備自主學習能力的指揮信息系統,及時聚合作戰資源,快速融合處理多源異構情報數據,提升指揮信息系統對時敏目標殺傷網的分布式數據處理能力。加速研發戰場推理軟件,運用深度學習技術訓練具有邏輯分析能力的機器,發揮機器的速度和理性優勢,提供態勢評估、建議甚至決策等服務。

平時,基于指揮信息系統獲取、積累各種作戰信息與數據,自主研究戰場態勢、分析敵我特點并制定作戰方案。戰時,在有限人工介入和關鍵權限控制下,以指揮員為中心,指揮信息系統支撐輔助指揮決策智能化、參與行動控制自動化與生成作戰方案高效化,有效加快“觀察—判斷—決策—行動”循環速度,提高輔助決策水平與指揮控制效率。

4.3 跨域打擊武器智能化

聚焦軍事理論創新牽引發展、各類軍事力量差異發展、戰爭需求與作戰行動推動發展,加快推進人工智能技術向武器裝備系統和無人作戰體系的轉化進程,引入到分布式智能化跨域殺傷網,提升對時敏目標的打擊效能。在人工智能、大數據、云計算、傳感器等新興技術的牽引下,加快發展智能化精確打擊武器,有助于實施即時作戰行動。

首先,發展半自主智能化無人作戰平臺,如無人作戰飛機、無人作戰艦艇、無人潛航器等,通過與有人平臺互聯互通互操作,實現兩類平臺一體化編組與協同作戰。隨著人工智能技術逐步發展成熟,研制能自主發現、自主決策、自主協同、自主打擊的智能化作戰平臺與武器裝備,能夠根據作戰任務與戰場態勢變化,實現跨域協同、自主行動與集群攻擊,提升在多域空間跨域打擊時敏目標的能力。

5 結語

信息化聯合作戰進程顯著加快,在人工智能技術的支撐下構建全域多維的分布式殺傷網以應對時敏目標,實現先敵發現、先敵決策、先敵打擊,以提高信息化戰場的綜合控制權優勢。偵察預警裝備、指揮控制系統、跨域打擊武器等方面的智能化是構建人工智能賦能的全域多維分布式殺傷網的重要智能化發展方向。

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