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浅谈美军网络信息装备体系

2019-12-09武世勇齐和平王学文侯海宏雷建栋

火力与指挥控制 2019年2期
关键词:预警雷达传感器

武世勇,齐和平,王学文,侯海宏,雷建栋

(北方自动控制技术研究所,太原 030006)

0 引言

新的世界军事革命极大地推动了战争理论、军事学说、作战样式的发展。1997年4月,美国海军作战部长约翰逊首先提出:“网络中心战是200年来军事领域最重要的革命,从平台中心战转变为网络中心战是一个根本性的改变。”网络中心化部队的作战能力将有大幅度的提高。美军网络中心战的作战能力蕴涵在物理域、信息域、认知域和社会域中,巨大的作战能力通过传感器栅格、信息栅格和交战栅格发挥出来。

1 网络中心战的概念

网络中心战(Network Centric Warfare,NCW)可定义为部队在战争背景下通过部队网络化而实现的军事行动[1]。网络中心战不仅是新的作战行动,还是美军新的军事学说、新的作战理论和新的作战样式,已成为美国国防部正在进行的以网络中心战为主要理论的军事转型,期望使美军的作战能力成数量级地提高。具体地讲,“网络中心战”就是将军队的所有情报、侦察、监视(ISR)系统、通信、指挥系统和武器系统,组成一个以计算机为中心的“无缝隙”连接信息网络体系,各级作战人员利用该网络体系了解战场态势、交流作战信息、指挥与实施作战行动的作战样式[2]。

网络信息体系是集情报侦察监视、通信、指挥决策、武器控制和综合保障等功能为一体的网络化信息化电子系统集合。其实质是以网络为中心,以信息为主导,整合战斗力诸要素。其目的是实现实时的态势感知,提高信息共享水平,加快指挥决策速度,达到作战自主协同,增强生存和响应能力,跃升体系作战效能[3-9]。

2 美军网络信息装备体系

2.1 全军共用信息网络

全军共用信息网络要求信息网络的覆盖范围包括国家信息网络和全球信息网络,为此,美军着手建设了国防信息基础设施和全球信息栅格。

2.1.1 国防信息基础设施(Defense Information Infrastructure,DII)

1993年1月,美国国防部开始实施DII。DII是用于满足美国国防部用户在各种军事作战范围内对信息处理及传输需求的集通信网、计算机、软件、数据库、应用程序、武器系统接口、数据、安全服务和其他服务于一体的信息网络。

2.1.2 全球信息栅格(Global Information Grid,GIG)

GIG是为搜集、处理、存储、传播和管理信息以支持战斗人员、决策者和支持人员的全球互连、端对端的信息能力、相关过程和人员的集合,将构建先进的指挥控制信息基础设施,提高联合部队各单元之间和联合部队与盟国、联军之间的信息共享水平,从而增强指挥员共享态势感知和形成、分发作战意图的能力,实现灵活、自适应的兵力与传感器的协调,提高指挥员的联合作战指挥控制能力。

2.2 全军共用传感器网络

全军共用传感器是部队作战信息主要的获取手段。全军共用传感器网络包括国家情报侦察网络、国家战略预警网络、国家空间监视网络、国家海洋监视网络和其他国家级传感器网络。

2.2.1 国家情报侦察网络

国家情报侦察网络的主要任务是搜集有关国家、集团和地区的情况、相关国际环境及其变化对国家安全和战争进程的影响等重要情报,重点查明敌方战争的直接准备程度、重点集结情况、主要作战方向、作战行动开始时间及方式、核生化武器和导弹武器的配置情况等。

1)天基战略情报侦察传感器网络

天基战略情报侦察传感器网络包括:光学照相侦察卫星、雷达合成孔径天线成像卫星和电子侦察卫星等。其主要用于探测伪装和埋置结构目标,监测地下核爆炸或其他地下设施;进行全天候和全天时的军事图像侦察,且不受云、雨、雾和夜间的影响;侦收敌方各种军事无线电信息,截获机载通信、雷达、其他电子系统的无线电信号和截获远程通信情报信息。

2)空中和临空战略情报侦察传感器网络

空中(高度在20 km~30 km以下)战略情报侦察传感器网络包括有人战略情报侦察机、无人战略情报侦察机和高空气球及飞艇等,通常装备机载照相机、电视摄像机、激光扫描相机和无线电技术侦察设备等,通过拍照侦察、搜集附近的战略情报。

美国和俄罗斯竞先研制飞行在临空(高度在20 km~100 km之间)的高超声速武器,包括高超声速战略侦察机、高超声速巡航导弹、高超声速弹道导弹滑翔弹头等。他们正努力使高超声速武器在2020年之前装备部队,其中包括飞行在临空的高超声速战略侦察机,这样高超声速战略侦察机搜集战略情报将更加及时。

2.2.2 国家战略预警网络

战略预警网络的主要任务包括实时搜索、发现、跟踪、探测和识别来袭目标,给来袭目标防御系统、民防系统和进攻武器系统及时提供来袭目标信息,利用天基预警卫星提供敌国核爆炸信息。

1)防空预警探测系统

美国目前的防空预警探测系统主要由远程对空警戒三坐标雷达(AN/FPS-117)、无人值守近程补盲雷达(AN/FPS-124)、后散射超视距雷达(AN/FPS-118)、联邦航空局的民航航路监视雷达(ARSR-4)、气球载雷达(TARS)、预警指挥机(AWACS)等组成,分别用于防空远程警戒、近程低空补盲、战略轰炸机和巡航导弹探测、地平线以下的空中和地海面目标观测、美国国内的防空预警、中低空飞机和巡航导弹监视、空气动力目标(飞机、巡航导弹等)探测等。

2)美国弹道导弹预警系统

美国弹道导弹预警系统包括陆基、海基和天基预警系统。

陆基弹道导弹预警系统包括两大部分:弹道导弹早期预警系统和美国大陆潜射弹道导弹预警系统。弹道导弹早期预警系统是为了对苏联弹道导弹进攻美国提供15 min的预警时间而建设,其主要由AN/FPS-50搜索雷达、AN/FPS-49跟踪雷达、AN/FPS-92跟踪雷达和AN/FPS-115相控阵预警雷达组成;大陆潜射弹道导弹预警系统主要用于对潜射战略弹道导弹的预警任务,主要由AN/FPS-115相控阵预警雷达、AN/FPS-108相控阵雷达和周边搜索雷达(PAR)组成。

美军还没有专门的海基弹道导弹预警雷达,现利用有预警能力的X波段雷达(XBR)在没有地基预警雷达的地区,担负弹道导弹预警任务;安装在经改装的钻井平台上的海基X波段雷达称为SBX-1雷达,可以在海上移动,可提供弹道导弹的跟踪信息和目标及对抗手段的鉴别信息,可评估来袭导弹种类和拦截结果。

天基预警系统主要包括同步预警卫星、大椭圆轨道预警卫星和低轨道预警卫星,可提供30 min以上的预警时间。美国目前比较典型的天基弹道导弹预警卫星系统为:美国国防支援计划(Defense Support Program,DSP)预警卫星和天基红外系统(Space Based Infrared System,SBIRS)。DSP预警卫星使用红外检测器在地球背景中发现导弹等火焰的热辐射,以实时发现和告警导弹发射以及核爆炸等。SBIRS计划是为美国今后20年~30年空间红外监视需求而设计的全球卫星系统,其主要任务是导弹预警、导弹防御、技术情报和获取作战空间特征。

2.2.3 国家空间监视网络

美军现在的空间监视系统称为空间监视网(Space Surveillance Network,SSN)。美军空间监视网使用3大类传感器:美国空间司令部所属的专用空间监视传感器(1部大型相控阵雷达AN/FPS-85、1套连续波雷达跟踪系统、12部光电望远镜、机械跟踪雷达和监视卫星等)、美国空间司令部所属的兼用空间监视传感器(5部改进型相控阵弹道导弹预警雷达和4部机械跟踪雷达)及非美国空间司令部所有、借用的空间监视传感器(7部远程机械跟踪雷达,其中有TRADEX、ALTAIR和Haystack等远程精密跟踪和识别雷达)。美国空间监视网的信息主要由夏延山空军站、北美空天防御司令部、空军空间控制中心和海军空间控制中心搜集、处理、分发。空军空间控制中心是美国空间控制的主要作战指挥控制中心,海军空间控制中心作为空军空间控制中心的备用手段。

美军于2002年开始了新的天基空间监视系统的研制。该系统是支持地面基础设施以改善美国探测和跟踪地球轨道在轨目标空间态势感知能力的可见光传感器卫星星座,可观测同步轨道卫星、低轨道卫星和碎片,不分昼夜和气象,同时配备指挥、控制、通信和计算机设备,用于美国国防部空间控制作战和美国航天局为国际空间站及航天飞机防撞计算提供信息。

2.2.4 国家海洋监视网络

海洋监视卫星系统主要用于发现、跟踪、定位和识别水面、水下和空中目标,特别是战略导弹核潜艇、航母编队、飞机和导弹等目标;利用对敌方舰船及飞机的雷达信号和通信信号的战场掌握敌方目标的活动情况和企图;使用星载设备和仪器测量海流速度、海浪高度、海水温度、海面风速、海平面高度及浅海危险物等水文信息。

美国海军海洋监视系统在1995年之前主要发展“白云”海军海洋监视系统,1995年后开始发展海军天基广域监视系统。

2.2.5 其他国家级传感器网络

其他国家级传感器网络主要指军民两用的国家传感器网络,其中最主要的是GPS全球定位系统。GPS的最大优点是作用范围大(可达全球)和定位精度高,由数百米提高到数十米,经过差分可获得更高的定位精度。

目前,美军正在抓紧第三代GPS-Ⅲ卫星的开发,其主要特点如下:

1)传输速率将是现在的GPS卫星的500倍,抗干扰能力也有较大提高;

2)定位精度能够达到1m,而现在是10m左右;

3)功率有很大的提高,同时增加两个民用的新频段:1 227.60 MHz和 1 176.45 MHz;

4)采用32颗卫星,将提高定位服务质量。

2.3 作战部队网络中心化作战网络

各作战部队(各军兵种和各战区)在全军共用网络中心化作战网络的支持下,根据本作战部队作战的需要和特点,建设各作战部队专用的网络中心化作战网络。为实现多军兵种联合作战,要求各作战部队网络中心化作战网络之间具有互操作能力,以实现联合作战部队网络中心化作战网络。

2.3.1 空军网络中心化作战网络

指挥控制星座(C2Constellation)是在美国国家级网络中心栅格支持下的空军专用网络中心栅格,包括空军专用的指挥控制、传感器、信息栅格(信息和传输等)和武器等。C2星座计划是帮助美国空军建立网络中心的基于对等的大系统。这个大系统可以在无缝和完全互操作的框架下运行。C2星座的主要任务是按网络中心战的方式搜集、处理、存储及分发各种作战信息,进行作战决策,指挥控制武器装备,进行各种空中和空间网络中心作战。

一个C2星座的作用半径约为500 km,需要建设几个C2星座才能覆盖美国,并将这些C2星座联网,构成更大的C2星座网。美国空军计划投资400~500亿美元,到2020年建成C2星座网。

2.3.2 陆军网络中心化作战网络

美军陆战网比较典型的有未来作战系统(Future Combat System,FCS)和战术级作战人员信息网(Warfighter Information Network-Tactical,WIN-T)。

未来作战系统的功能包括:指挥控制通信功能、固定和非固定侦察监视截获信息功能、传感器功能、步兵运兵功能、直瞄火力功能和非直瞄火力功能等。它包括18个子系统:1种无人值守地面传感器、2种无人值守弹药、3种无人驾驶地面车辆、4种建制无人机和8种有人驾驶地面车辆,所有系统都用强大的网络加以连接。

战术级作战人员信息网设计用来作为战区级、军级到营级战术网主干,为各级提供不间断的全面移动通信能力,能为所有指挥所提供地面、空中和空间三层架构的联合话音和数据服务。

2.3.3 海军网络中心化作战网络

美国海军部队网是美国海军信息时代海战的作战模式和体系框架,把作战人员、传感器、网络、指挥控制、平台和武器集成为一个网络化的、分布式的作战力量,适用于从海底到太空、从海上到陆上各种冲突。

美国海军部队网由两部分组成:一是可部署的基础设施,指美国海军海上的21世纪信息技术网和海军陆战队特遣部队“战术数据网”;二是固定的地面设施,指美国本土“海军-海军陆战队内部网”和本土以外的岸基网,即“基地级信息基础设施”。

3 我军发展网络信息装备体系应采取的策略

3.1 强化网络信息作战需求及理论论证

1)强化各军兵种网络信息作战需求论证,研制新的装备,提出新的战法;

2)根据世界新军事变革的学说和网络中心化联合作战体系的需要,对军兵种体制进行调整,以更加有利于作战能力的发挥;

3)借鉴外军成功经验,结合我军现有武器装备条件,建立具有我军特色的网络信息装备体系理论;

4)组建国家级信息网络、指挥控制网络、传感器网络、综合保障网络和武器管控网络等总体论证单位,总体规划,避免重复建设,建设全军共用的网络信息装备体系;

5)分别组建军兵种级信息网络、指挥控制网络、传感器网络、综合保障网络和武器管控网络等总体论证单位,负责各军兵种网络中心化作战网络的需求论证、系统仿真、总体方案要求、建设总体及国家测试等;

6)各军兵种应强化作战需求论证的工作,深度研究外军的最新情报,深化需求研究,从而促进新的作战需求和战法的研究和革新;

7)进行广泛的学术交流和研讨活动。

3.2 加快我军武器装备信息化建设的步伐

1)加快装备信息化改造步伐,提高武器装备系统信息化功能,建设一定规模的与网络中心化作战网络体系相适应的我军作战指挥信息系统;

2)引进先进的信息技术,充分借鉴国内外最先进的军用或民用信息技术,直接运用到我军新研武器装备的开发过程中,实现新研武器装备系统的信息化;

3)重点研制一批具有较高网络信息化水平的武器装备系统,特别是信息化的飞机、坦克、舰艇等打击装备,以及具有远程侦察和探测能力的信息作战武器装备,其能够针对美俄等军事强国的软肋,在一定程度上震慑对手,以此提升我军武器装备信息系统的整体水平。

3.3 加紧专业技术人才培养

1)在建立具有我军特色的网络中心战学科体系的基础上,在高等院校,特别是军事院校设立网络中心战研究机构和实验室,开设网络信息对抗专业,培养多层次的网络信息作战和科研人才;

2)在广大官兵中不断普及日新月异的现代科学、高新技术和最新装备的理论和用途,提高广大官兵的科技素质;

3)重点培养广大官兵单项作战、联合作战、特种作战等方面的作战能力,培养和提高广大官兵的综合素质;

4)对指挥人员进行特殊培养,培养其作战过程中执行上级任务进而单独进行作战指挥的能力;

5)通过实践锻炼,造就一批具有丰富网络信息作战实战经验的指挥与技术人才。

3.4 加快我军编制体制的扁平化改革

1)对我军过去的指挥体制进行革新,由纵向的“树”状模式逐步向横向的“网”状模式转变;

2)建设高效的战术部队,如空中突击部队、特种作战部队等,提高合成程度,增强独立遂行任务的能力;

3)提高机动能力,使其能够更加适应复杂多变的战场环境。

3.5 提高我军武器装备信息系统的建设标准和质量

1)制定和完善各种法规,保证我军网络信息体系与全军信息系统的建设、管理和运用有章可循、有法可依;

2)建立全军统一的技术标准体系,保证我军网络信息体系与全军信息系统的规范性和统一性;

3)信息系统研究和建设管理部门应全面加强信息系统体系结构建设的管理,为提高我军网络信息体系与全军信息系统的质量打好坚实的基础。

3.6 确保国家信息网络系统的安全

1)构筑可靠的网络安全体系,在建设我军网络信息基础设施的初期就充分考虑安全性问题;

2)对网络信息设备的安全事故能够提前做好预案,做到一旦发生事故,能够在最短的时间内进行补救,将损失降到最低;

3)国家信息产业部门和军队应切实做好安全教育培训计划,提高相关人员的防护能力。

3.7 加强我军网络中心化作战训练

1)突出新知识、新技能、新装备、新战法的学习和训练,加大训练难度和强度,形成新的训练内容体系;

2)改进训练方法和手段,积极推进基地化、模拟化、网络化训练,建立适应不同作战训练要求的战术训练基地;

3)完善训练管理机制,实施正规化训练,适应国家、军队改革调整出现的新形势,加强和改进训练的组织领导与管理。

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