基于“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)

劉佳琪,王春莉

(試驗物理與計算數(shù)學(xué)國家級重點實驗室,北京 100076)

1 引言

以平臺為中心的戰(zhàn)爭轉(zhuǎn)向以網(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭是新軍事領(lǐng)域中的一項根本性變革,它更強調(diào)了作戰(zhàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的對抗。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)與平臺中心戰(zhàn)相比,“戰(zhàn)斗倍增器”的作用更加突出,它將信息優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為知識優(yōu)勢、決策優(yōu)勢,最終獲得全譜優(yōu)勢,達到全面控制的目的[1]。面對網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)概念的逐漸完善和實踐的不斷推進,美國的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)(BMDS)也采取了相應(yīng)的轉(zhuǎn)變,開始注重各防御系統(tǒng)的互操作,更加關(guān)注系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè),美國導(dǎo)彈防御局為適應(yīng)在導(dǎo)彈防御中采用網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)思想的需要,提出了指揮控制、作戰(zhàn)管理和通信(C2BMC)項目,作為BMDS的一個新的組成部分,積極推進網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)建設(shè),美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)正在向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)方向深入發(fā)展。

2 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的定義及其信息流[1-3,5]

“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”是指利用強大的計算機信息網(wǎng)絡(luò)將分布在廣闊區(qū)域內(nèi)的所有傳感器、指揮控制中心和各種作戰(zhàn)平臺(武器系統(tǒng))有機地組成一個網(wǎng)絡(luò)體系,使各級作戰(zhàn)人員及時實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢、武器裝備、信息等作戰(zhàn)資源的共享和武器的高效使用。

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)是一種獲取制信息權(quán)的軍事行動概念。這種作戰(zhàn)概念,通過傳感器、決策者和打擊武器的網(wǎng)絡(luò)化,獲取共享感知,增加指揮速度,加快作戰(zhàn)節(jié)奏,增大殺傷力,增強生存能力,提高自同步能力,從而達到作戰(zhàn)能力的提升。

2.1 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的邏輯模型

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的強大威力主要來自其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)是以一體化的指揮、控制、通信、計算機、情報、監(jiān)視和偵察系統(tǒng)(C4ISR)為支撐,由三個互相耦合的信息網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)和交戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)組成。其邏輯模型如圖1所示。

信息網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的基礎(chǔ)。它將傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和武器系統(tǒng)聯(lián)系起來,是傳感器網(wǎng)絡(luò)和交戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)正常高效運行的基礎(chǔ),指揮控制系統(tǒng)監(jiān)控信息網(wǎng)絡(luò)的工作情況,協(xié)調(diào)通信流量,平衡通信負載,進行部分?jǐn)?shù)據(jù)的分析、計算、融合、分發(fā),調(diào)度各種通信資源,組織實施信息對抗,并進行信息網(wǎng)絡(luò)的管理和維護。

圖1 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的邏輯模型

傳感器網(wǎng)絡(luò)由空基、海基、陸基、天基和電磁空間的各種傳感器及其操作軟件構(gòu)成。它從各個傳感器收集信息并迅速生成戰(zhàn)場感知,包括傳感器系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)。傳感器系統(tǒng)為指揮控制系統(tǒng)提供信息,指揮控制系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)需要對傳感器系統(tǒng)發(fā)出各種指令,實現(xiàn)傳感器間的分工配合。傳感器網(wǎng)絡(luò)進行全維戰(zhàn)場感知,獲取與作戰(zhàn)有關(guān)的所有信息,包括分布于陸海空天電多維戰(zhàn)場的各類傳感器、信息源,同時它將各種信息進行匯總,經(jīng)過計算、分析等過程生成對作戰(zhàn)態(tài)勢的理解、判斷。

交戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)由空基、?；?、陸基、天基和電磁空間的各個作戰(zhàn)單元構(gòu)成,這里的作戰(zhàn)單元不僅僅是武器系統(tǒng),而是廣義上能對敵方系統(tǒng)產(chǎn)生作用的一切系統(tǒng)。交戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)包括武器系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng),它不但將各作戰(zhàn)單元聯(lián)網(wǎng),還進行武器系統(tǒng)的行動分組、協(xié)同配合、火力規(guī)劃等優(yōu)化,發(fā)揮其整體的最大戰(zhàn)斗力,并對作戰(zhàn)效果進行評估,為進一步行動提供依據(jù)。

全部網(wǎng)絡(luò)通過指揮控制程序進行管理。為了獲得需要的速度,采用了自動運行程序,由各級探測裝置獲得的實時目標(biāo)信息可以直接傳輸?shù)轿淦靼l(fā)射系統(tǒng),使對目標(biāo)進行打擊所需的反應(yīng)時間大大縮短。

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的核心,它連接著傳感器系統(tǒng)和武器系統(tǒng),同時它也是傳感器網(wǎng)絡(luò)、交戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的交集。

2.2 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)模型的三個抽象域

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)模型可以抽象為三個域,即物理域、信息域和認知域。

物理域是在陸地、海洋、空中和太空實施打擊、保護和機動的領(lǐng)域,是物理平臺和連接物理平臺的通信網(wǎng)絡(luò)存在的領(lǐng)域。相對而言物理域中的作戰(zhàn)要素最便于評估。

信息域是連接物理域和認知域的紐帶,是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)中創(chuàng)造、處理并共享信息的領(lǐng)域,是作戰(zhàn)人員進行信息交流、傳送指揮控制信息和目標(biāo)信息的領(lǐng)域。信息域的信息既可反映真實情況,也可能反映虛假的情況。戰(zhàn)場信息的交流都是通過信息域來完成的。

認知域是存在于作戰(zhàn)人員的思想中,包括人的知識、評斷、理解、決策等。它是通過對信息的正確理解、進而做出決策的領(lǐng)域。在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的實施過程中,信息共享只是第一步,緊接著還要在共享基礎(chǔ)上,實現(xiàn)對戰(zhàn)場態(tài)勢的一致理解。只有這樣,才能實現(xiàn)各單位作戰(zhàn)行動的協(xié)調(diào)同步。

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)三個抽象域是環(huán)環(huán)相扣的,信息從物理域中來,經(jīng)過信息域、認知域,再到物理域中去。物理域中主要包含傳感器網(wǎng)絡(luò),通過傳感器網(wǎng)絡(luò),獲取大量的戰(zhàn)場感知信息。到了信息域中,信息根據(jù)其內(nèi)容和性質(zhì),主動分發(fā)給指揮員。在認知域里,各級指揮員可以形成高效、高質(zhì)量的共享態(tài)勢感知,進行協(xié)同,形成作戰(zhàn)意圖的同步,信息回到物理域中,將各個作戰(zhàn)單元網(wǎng)格化,實現(xiàn)聯(lián)合火力打擊、同步作戰(zhàn)效能。在信息域?qū)怪行纬蓪承畔?yōu)勢,在認知域?qū)怪行纬蓪持R和決策優(yōu)勢,在物理域?qū)怪行纬苫鹆Υ驌魞?yōu)勢,最終形成對敵的全譜優(yōu)勢。

3 全球信息柵格(GIG)

美軍網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)最終要使作戰(zhàn)部隊達成一體化的指揮控制、精確的火力打擊和實時的態(tài)勢感知和情報共享,而促使這種目標(biāo)實現(xiàn)的方法就是全球信息柵格(GIG)。GIG是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的物質(zhì)基礎(chǔ),是贏得信息優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。GIG的目標(biāo)就是獲取一體化水平及聯(lián)合程度更高的指揮、控制、通信和計算機能力(C4I)。GIG能使作戰(zhàn)人員在全球范圍內(nèi)安全地獲取信息,可使得使用該柵格的人員更方便地獲取所要的信息,從過去自己到信息庫中獲取變?yōu)橛上到y(tǒng)自主檢索再返回所要的信息,從被動的信息獲取變成主動的態(tài)勢感知。這種變化是質(zhì)的變化,是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)中對信息優(yōu)勢和決策優(yōu)勢核心要求的物質(zhì)基礎(chǔ),是實現(xiàn)部隊聯(lián)合一體化的關(guān)鍵所在。GIG將通過形成可用的互操作的、安全的網(wǎng)絡(luò)集成來連接從傳感器和衛(wèi)星到展開的陸、海、空、士兵等一切要素,能在全球各個運作點提供服務(wù),并提供其它用戶及系統(tǒng)的接口。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的終極全景是將各類武器平臺通過全球信息柵格構(gòu)成一個整體,在指揮中心,人們能夠看到一幅無縫連接的全球范圍內(nèi)的敵我態(tài)勢圖。

4 “網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”概念下的美國彈道導(dǎo)彈防御技術(shù)分析[4]

美國導(dǎo)彈防御系統(tǒng)是一個集預(yù)警、指示、制導(dǎo)、攔截和殺傷評估等功能于一體的作戰(zhàn)體系,隨著“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”作戰(zhàn)思想的提出,該作戰(zhàn)體系正逐步發(fā)展形成全球化的網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。

美國導(dǎo)彈防御系統(tǒng)發(fā)展的最終目標(biāo)是,建立一個地基、?；⒖栈吞旎喾N攔截手段結(jié)合,可對不同射程彈道導(dǎo)彈實施助推段、上升段、中段和末段多層防御,覆蓋全球的一體化導(dǎo)彈防御體系。該體系包括攔截器系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化中心三個方面,每個方面包括若干主要組成單元(Element),每個組成單元由若干功能部件(Component)組成。其中:目前正在研發(fā)的攔截器系統(tǒng)主要包括機載激光器系統(tǒng)(ABL)、動能攔截器系統(tǒng)(KEI)、“宙斯盾”導(dǎo)彈防御系統(tǒng)(Aegis BMD、SPY-1/2/3、SM-3/SM-2 Block IV)、地基中段防御系統(tǒng)(GMD/GBI)、末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)(THAAD)和“愛國者-3”系統(tǒng)(PAC-3)等6個主要組成單元;傳感器系統(tǒng)作為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的一個組成單元,目前主要包括“國防支援計劃”預(yù)警衛(wèi)星(DSP)、天基紅外系統(tǒng)(含SBIRS-H igh天基紅外高軌和STSS空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng))以及改進型早期預(yù)警雷達(UEWR)、丹麥眼鏡蛇雷達(FPS-108)、地基X波段雷達(GBR/GBR-P)、?；鵛波段雷達(SBX)、前沿機動部署X波段雷達(FBX-T)等功能部件;網(wǎng)絡(luò)化中心即導(dǎo)彈防御指揮控制、作戰(zhàn)管理與通信中心(C2BMC),作為一個組成單元,主要對攔截器系統(tǒng)和探測器系統(tǒng)起計劃、協(xié)調(diào)、指示和控制作用。在最新的彈道導(dǎo)彈防御審議報告中,針對上升段防御,增加了空基無人機載紅外探測器、陸基“標(biāo)準(zhǔn)-3”攔截彈。

“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”是將傳感器系統(tǒng)、武器系統(tǒng)和決策者聯(lián)網(wǎng),從而獲取戰(zhàn)略和戰(zhàn)場信息優(yōu)勢、縮短決策時間、實現(xiàn)作戰(zhàn)能力大幅提高的一個作戰(zhàn)概念。美國戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的前沿部署就是“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”的具體體現(xiàn)。早在2000年,美國就提出了在導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中運用“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”思想的方案,即將戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的探測器形成探測器柵格。之后一直運用“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”的概念發(fā)展其導(dǎo)彈防御系統(tǒng),通過統(tǒng)一的指揮控制系統(tǒng),將美國國內(nèi)的、海外派出部隊的和聯(lián)盟的各類高級司令部,彈道導(dǎo)彈防御火力系統(tǒng),探測系統(tǒng)聯(lián)結(jié)成一個整體,實現(xiàn)作戰(zhàn)能力的大幅度提高。布什政府上臺后提出發(fā)展的一體化多層防御體系,探測器聯(lián)網(wǎng)是其重要基礎(chǔ)。盡管實現(xiàn)探測器聯(lián)網(wǎng)是一個長期而艱巨的過程,但美國防部導(dǎo)彈防御局已經(jīng)開始朝著這個方向努力。例如,導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中的相關(guān)通信交換節(jié)點已聯(lián)入國家信息傳輸基礎(chǔ)設(shè)施;美國還計劃在今后的導(dǎo)彈防御飛行試驗中演示海上雷達的聯(lián)網(wǎng);追求和實現(xiàn)地基、天基以及天基與地基探測器聯(lián)網(wǎng)。美國未來還可能進一步建立一體化的導(dǎo)彈防御網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)系統(tǒng)。

目前,已建成的天基預(yù)警衛(wèi)星、地基、?；走_網(wǎng)絡(luò)開始運作,預(yù)計到2010年實現(xiàn)SBIRS-H IGH與預(yù)警雷達、FBX-T雷達與海基X波段雷達的聯(lián)網(wǎng)。指揮控制作戰(zhàn)管理和通信系統(tǒng)(C2BMC)現(xiàn)已聯(lián)結(jié)了17個時區(qū)的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng),預(yù)計2010年完成的美國防部統(tǒng)建的“網(wǎng)絡(luò)使能指揮控制”(NECC)系統(tǒng),C2BMC將完全可以與之連通,其功能將最終由NECC來實施。彈道導(dǎo)彈防御通信網(wǎng)將逐步嵌入到全球信息柵格網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中,并通過采用IPv6技術(shù),預(yù)計2010年實現(xiàn)信息生成-傳輸-用戶處理的全過程將小于或等于5s。近期發(fā)展的C2BMC系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前的體系結(jié)構(gòu)與未來的探測器系統(tǒng)、現(xiàn)役或在研的攔截武器的集成。開展的“早期攔截”研究,通過減少早期探測時間和縮短火控方案制定時間實現(xiàn)“早期攔截”。

在美國導(dǎo)彈防御系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)建設(shè)中,提出了建立“攔截網(wǎng)”(KillWeb),將探測器、武器系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),通過統(tǒng)一的C2BMC系統(tǒng),實現(xiàn)對來襲導(dǎo)彈構(gòu)成無縫的一體化多層次導(dǎo)彈防御系統(tǒng),如圖2所示。

圖2 美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)“攔截網(wǎng)”(K illWeb)示意圖

“攔截網(wǎng)”有數(shù)條潛在路徑。每條路徑將不同的探測器、武器系統(tǒng)組合連成一體,共同組成一個“交戰(zhàn)序列組合”(ESG)并發(fā)揮作用。

ESG的概念用于描述每個Block產(chǎn)生的能力,也就是所部署的防御系統(tǒng)向作戰(zhàn)者交付的實際作戰(zhàn)能力及手段。例如,“基于AN/SPY-1的SM-3交戰(zhàn)”,將描述一個路徑,在該路徑中,SM-3攔截彈從“宙斯盾”軍艦上發(fā)射,使用來自同一平臺(即同一艘“宙斯盾”艦)的AN/SPY-1雷達探測器的跟蹤數(shù)據(jù)。而在多數(shù)情況下,“交戰(zhàn)序列組合”(ESG)涉及的探測器、攔截武器來自不同的防御單元的組成部分。例如,“基于AN/SPY-1的地基攔截彈(GBI)發(fā)射”,所描述的地基攔截彈(GBI)發(fā)射,其跟蹤引導(dǎo)數(shù)據(jù)由AN/SPY-1雷達提供,它來自一個完全分離的防御單元的組成部分(一艘前置的“宙斯盾”巡洋艦或驅(qū)逐艦)。又如美國新巡洋艦CG(X),在執(zhí)行防御任務(wù)時,即使CG(X)的雷達首先探測到并跟蹤了來襲目標(biāo),也可能用別的平臺實施攔截。

美國導(dǎo)彈防御局經(jīng)分析確認,至少有50種以上的ESG,都包括來自幾個不同的防御單元的組成部分,它們必須集成為一體,以便對來襲導(dǎo)彈彈頭進行成功攔截。

隨著越來越多的探測器和攔截武器的加入,ESG將變得相當(dāng)復(fù)雜,它們依靠統(tǒng)一的指揮控制、作戰(zhàn)管理與通信系統(tǒng)(C2BMC)提供一個完全的一體化體系,對彈道導(dǎo)彈威脅形成“多重的、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的”攔截鏈,而不僅僅是由彼此獨立的防御單元形成的單一攔截鏈,這樣有效提高了導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力。

5 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)是通過各作戰(zhàn)單元的網(wǎng)絡(luò)化,把信息優(yōu)勢變?yōu)樽鲬?zhàn)行動優(yōu)勢,使各分散配置的部隊共同感知戰(zhàn)場態(tài)勢,從而自主地協(xié)調(diào)行動,發(fā)揮出最大整體作戰(zhàn)效能的作戰(zhàn)樣式,它使作戰(zhàn)重心由過去的平臺轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)具有戰(zhàn)場態(tài)勢全維感知能力,作戰(zhàn)力量一體化,作戰(zhàn)行動實時性,部隊協(xié)調(diào)同步性等特點。美國一直致力于探索、發(fā)展和部署一體化、多層次、覆蓋全球的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng),以保護美國本土、海外駐軍和盟友免遭彈道導(dǎo)彈攻擊。隨著奧巴馬政府提出通過國際合作與交流方式,實現(xiàn)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的全球部署的政策,今后,美國將以多種手段推進導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的全球化,并最終實現(xiàn)全球?qū)椃烙到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。美國導(dǎo)彈防御系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)將是未來世界格局中的一個新的制衡點?！?/p>

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2 劉洪青,李陸冀,王文宏.美軍網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)指揮控制的特點[J].火力與指揮控制,2007,32(7):1-7.

3 陳帥,等.從綜合集成角度研究美軍“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”[J].國防技術(shù)基礎(chǔ),2009(3):39-41.

4 M isssile Defense Agency Fiscal Year 2009(FY09)Budget Estimates Overview[EB/OL].http://www.mda.m il.

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