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TUhjnbcbe - 2022/3/15 13:48:00
导读:美国正在加快推动导弹的网络化、协同、自主能力的构建与提升进程,以使不同类型的导弹能够实现实时交互与自主协同作战,提升导弹的决策效率与作战效能。本文主要从美*主力导弹的信息化/智能化能力升级、网络化武器协同打击系统的最新测试以及未来导弹协同作战模式探索三个方面进行梳理,以期对美*导弹协同作战能力及未来作战模式进行探索。美*主力导弹的信息化/智能化能力升级美*多年来注重导弹的态势感知、信息融合、任务规划以及协同作战效能评估等能力的研究与提升,而这些能力则是满足导弹协同作战需求的关键所在。现阶段,美*一方面致力于构建、提升单一类型导弹的态势感知、信息融合等关键作战能力,另一方面则从GOLDENHORDE等项目入手,通过融入网络化协同自主技术,实现导弹与导弹协同,或者导弹与其他武器类型的协同作战能力。在此,将美*较为典型的“战斧”BlockⅣ对地打击巡航导弹、先进的LRASM远程反舰导弹以及“标准-6”(SM-6)的信息化/智能化作战能力进行梳理如下表所示,以期对美*导弹的态势感知、任务规划等能力的构建特点有所了解。图表:美*主力导弹信息化/智能化作战能力梳理型号信息化/智能化能力描述“战斧”BlockⅣ巡航导弹态势感知能力基于所装备的双向卫星与视频数据两条数据传输线,可通过卫星、预警机、无人机及岸基通信设备等传感器与后方控制平台实现双向传输,可根据战场的实际情况盘旋待机目标毁伤评估能力能够获取目标状况及战场环境信息,对目标以及战场的毁伤情况作出评估任务规划能力实时接收控制平台的新目标指令与数据,对新目标实施打击,并能够快速进行二次目标打击任务的规划LRASM反舰导弹态势感知与信息融合能力采用了先进的多传感器弹载集成、多传感器信息融合弹载高性能数据处理技术自主规划路径能力融入复杂战场环境下目标识别与人工智能技术,能够完成目标探测与识别、自主规划路径以及自主选择打击预定目标“标准-6”导弹

态势感知能力

信息融合能力

毁伤效果评估能力采用了先进复合制导与双向武器数据链技术以及先进的处理器,基于美海*“一体化火控-防空系统”(NIFC-CA系统)的支持,可灵活控制制导,融合多平台传感器信息,实时完成毁伤效果评估由上表可知:

作为美*主力巡航导弹的“战斧”巡航导弹基于双向数据链,具备较优的态势感知、战场毁伤评估能力;

LRASM采用了集成了被动雷达接收机、主动雷达、红外成像传感器、数据链、抗干扰数字GPS和新型人工智能软件的先进导引头/制导组件,可利用数据链终端与舰艇、通信卫星、电子战飞机、无人机建立双向通信链路,与指控中心、舰艇、飞机、导弹形成网络化协同作战体系;

SM-6导弹则采用了弹载数据链技术、CEC协同作战技术、中段指令修正技术以及主动/半主动制导技术,具备网络作战能力。

综上可知,美*主要通过为导弹加装先进数据链、传感器以及抗干扰导引头,甚至融入人工智能技术以提升导弹的态势感知能力、目标规划以及作战评估能力,尤其LRASM已经具备一定的组网协同能力,具备实现多弹协同攻击的潜力。尽管现阶段美*单一类型导弹已然具备较优的相关能力,但有关多弹协同的态势感知、毁伤效果评估等方面的研究仍有待深入。

美*网络化武器协同打击系统的最新测试

美国空*研究实验室(AFRL)于年3月提出了“GOLDENHORDE”自主协同攻击弹药项目,旨在使多型武器之间能够共享数据,实现实时交互与自主协同作战,以提升美*空射导弹等武器的作战效能。该项目融入了“灰狼”项目的网络自主协同技术成果,在初始阶段以对现有库存武器进行改进,并进行演示试验为主要研究内容。“GOLDENHORDE”现阶段的研究尚未融入人工智能与机器学习,所采用的武器仅通过预先设定的作战规程,根据战场实时态势选择相应作战措施,即仅响应符合预装算法中的规定。美国空*自年12月起已经完成了三次飞行演示测试,现阶段主要将小直径炸弹作为项目初始演示武器。试验中的CSDB为GBU-39B炸弹的改进型,其本身具有可伸展的机翼,可滑翔超过75公里到达目标,在首次测试中就已经升级了一个传感器用于探测、搜索GPS干扰器,以及一个与算法驱动的协作系统相结合的通信系统。图表:网络化武器协同打击系统测试情况时间测试内容测试结果年12月由F-16战斗机挂载4枚经过特殊设置的小直径炸弹(CSDB),进行首次协同飞行演示测试投放的两枚CSDB迅速建立了通信链接,探测到所设定的GPS干扰器目标,并准确判断了两个最高优先级目标,发起攻击,但武器系统软件加载异常使得协同制导指令未能及时发送到武器系统的导航系统中,导致未击中目标年2月由F-16战斗机挂载4枚(CSDB)进行第二次飞行演示测试投放的4枚CSDB弹药成功建立了通信链接,并按照预设的作战规则,成功识别了一个最高优先级的目标,共同评估且分配了对多个目标的打击任务,最终完成了对4个目标的同步打击年5月两架F-16战斗机分别挂载4枚与2枚CSDB弹药,进行了第三次飞行演示实验6枚CSDB同时被发射,并使用L3HarrisBanshee2无线电网络迅速建立起了彼此间的通信链接,利用该次测试中所增加的地面站(与CSDB进行通信)提供CSDB飞行中的目标更新(IFTU),实现了对更新后的高优先级目标的打击通过梳理相关测试情况可知:

首次飞行测试之后,美*对相关武器软件进行了更改以进一步提高集成系统性能,并在硬件在环仿真中验证了新软件,解决了首次飞行测试中的软件问题;

在第二次与第三次飞行演示试验中,美*均是利用同步打击目标(STOT)算法使得F-16所发射的CSDB同时击中了目标,第三次实验更是实现了不同CSDB对同一目标的打击;

“GOLDENHORDE”第二次飞行演示测试

第三次试验中的地面站提供IFTU消息,并指示武器群追击另一个目标,展示了“GOLDENHORDE”武器与联合全域指挥和控制网络(JADC2)交互的能力,而该项能力将是未来实现网络自主协同作战的关键所在。

美空*现阶段进行测试的CSDB所装备的处理器仍在研究阶段,未来技术成熟之后,预装协同作战算法的处理器所生成的数据将会被传至用于控制导弹等武器飞行的导航系统上,以最终实现各型武器间的网络化自主协同作战。梳理可知,美空*已经在三次演示试验中对网络化自主协同武器系统相关技术进行了验证,并展示了扩大完成任务所需节点数量的能力,但相关技术的成熟度有限,尤其“弹联网”技术的稳定性等关键问题仍有待深入探究。后续美*还将分阶段验证单一型号与不同型号机载武器的自主协同能力,以为进一步将网络化自主协同技术集成到美*多种武器系统奠定基础,并将实现利用两个武器对单个目标位置执行同步准时(STOT)攻击作为最终测试目标。美*未来导弹协同作战模式探索自主协同作战能力探索第二次飞行试验之后,AFRL已经宣布,将下一阶段CMALD弹药飞行演示试验和CSDB弹药与CMALD弹药集成飞行演示试验取消,转而在下一阶段的“罗马竞技场”(Colosseum)项目中,将融入数字孪生技术,基于实况-虚拟-构造仿真(LVC)技术建设测试和演示环境,以在其中快速整合、开发、测试、演示验证和改进,同时应用数字工程、硬件在环仿真和模拟器技术等,加速美空*武器向合作式自主组网技术转型,以更好地应对未来作战。美空*导弹等自主协同作战构想图ShieldAI公司还于年9月被选中参加“GOLDENHORDE”的现场与虚拟竞争阶段。该公司具备在战斗环境中部署AI与自主性的经验,并且已经将强化学习(RL)应用于陆*计划下的空中效应新行为。由此可知,ShieldAI公司等的加入,将有助于加速AI、强化学习在“罗马竞技场”(Colosseum)项目中应用于可扩展模拟所产生的战术和行为的进程,也预示着美*未来有可能通过引入AI进一步提升导弹等武器的自主协同能力。美国空*现阶段并未透露任何将CSDB本身作为作战武器部署的计划,但CSDB正在试验的相关技术的进一步发展将有望应用于AGM-联合空对地防区外导弹(JASSM)与ADM-微型空射诱饵。因此,未来利用导弹之间,或导弹与其他武器之间等的网络化自主协同将有望成为美*未来导弹协同作战的新模式。弹弹协同作战能力提升未来美*将可能为导弹加装GPS干扰源主动寻的导引头、软件定义无线电系统以及协同算法处理器,以实现战场态势信息采集,武器系统间通信,提升导弹的网络、协作与自治能力,由此有望使导弹实现网络化协同或集群作战。

参与作战的导弹分别执行信息传输、制导和侦察行动,以及打击目标的任务;

多枚导弹可在发射后建立安全的弹弹间通信链路互联,实现实时交互;

多枚导弹能够基于预设的交战规则,确定目标的优先级,共同评估、分配多个目标的打击任务,并实现同步打击。

此外,美*还可在未确定任何特定目标之前发射大量导弹,而导弹协同作战编队能够按照指令或预设算法自行搜索目标与发起攻击,从而能够极大提升发射平台的生存率与作战效能。导弹与不同类型武器间多层次协同作战能力提升空射诱饵,包括电子战干扰器等,均可以与导弹进行组合,使得美*能够基于不同类型的精确制导武器,实现更具灵活性的多手段突击能力,在进一步对对手造成威胁、破坏的同时,能够更好地保护载机平台。导弹、空射诱饵等协同作战构想图如,可利用具备反辐射能力的ADM-“微型空射诱饵”作为假目标使对手的监控雷达达到饱和,有效破坏其防空火力,再由AGM-导弹实施对于防区外高价值目标的精确打击,从而可使美*通过不同类型精确制导武器的多种组合,进行多层次协同作战,对于对手的防御系统造成极大威胁。未来,美*正在研究的网络化自主协同技术一旦成熟,将有望能够使包括导弹在内的多型精确制导武器具有实时感知能力,还将可能使得导弹等武器能够基于武器间的通信网络,根据打击目标的具体情况,调整不同导弹等参与最终打击行动的数量,并在目标被摧毁后及时终止后续的打击行动,以使余下的武器重新寻的,从而提升空射武器的决策与任务执行效率。加上该项目所研发的武器还能够由美国空*的战斗机、轰炸机等携带,将成为未来美国空*杀伤网的重要组成部分,对于高效分配导弹等武器进行定点清除,优化对地精确打击模式等也将大有裨益。导弹与导弹、多平台、指控中心等的协同作战能力提升未来,导弹还可能通过先进的数据链与其他导弹、指控中心、多作战平台等构建协同作战体系。如:装备了先进的数据链、被动射频与威胁告警接收机、主动雷达、红外成像传感器、抗干扰GPS以及人工智能软件的LRASM反舰导弹,本身就具备较为强大的态势感知、目标识别与自主决策能力,具备与导弹、多作战平台等共同构建网络化协同作战体系的潜力。LRASM作战流程示意图未来,LRASM将有可能实现与导弹、指控中心、各种作战平台等协同作战。

LRASM基于先进的复合制导系统、数据链以及弹载目标数据库,不仅能够对目标分类、识别,还能够确定目标的优先级,能够为指控中心提供较为精确的目标分类、识别与相关参数信息以及战场实时数据,通过信息融合,提升指控中心的战场态势感知能力,从而能够为实时远程控制导弹群的协同攻击提供支持;

美*的反舰战“战术云”能够实时感知战场态势,对于导弹攻击目标的毁伤情况进行多维度验证,作出准确评估与决策,高效进行目标分配与目标消息修正,指控中心、卫星、舰艇等发送的目标更新信息则将通过先进的数据链等发送给LARSM,使其能够灵活机动地对于新目标进行攻击,以适应战场打击需求;

LRASM基于其自身的智能化目标识别能力,还能够自主制定智能化突防策略,自主规划能够规避防空反导系统威胁的路径,提升突防概率。

总之,导弹协同作战将是精确制导作战领域的重要发展方向之一,只是无论是弹弹协同、导弹与其他武器的协同,或是导弹与导弹、指控中心、多作战平台的网络化协同作战,均仍处于技术探索阶段,未来“弹联网”、智能任务分配、实时通信互联等技术仍面临诸多挑战。小结:美*一方面通过为导弹加装先进的数据链、传感器、抗干扰导引头等,并融入人工智能技术对“战斧”BlockⅣ、SM-6等主力导弹的信息化/智能化作战能力进行升级,以提升导弹的态势感知、目标规划以及毁伤能力评估等能力;另一方面对于网络化武器协同打击系统进行了深入研究与测试,武器系统软件已经得以成功验证,但“弹联网”技术的稳定性等关键问题仍面临诸多挑战。未来,美*将融入数字孪生技术,还可能引入AI技术以加快导弹等武器的网络化自主协同作战能力实现的进程,并将对弹弹协同、导弹与其他类型武器协同以及导弹与导弹、指控中心、多作战平台等导弹协同作战模式进行探索。(北京蓝德信息科技有限公司研究员姜林林)主要参考文献1Air-LaunchedWeapons-Smaller,Smarter,Further..2AFRLdemosdigitaltwincapabilitywithGrayWolfswarmingweaponsystem..3Surviveandprojectindirectfires..thFLTS,AFRLtests“GrayWolf”prototypecruisemissile..4thFLTS,AFRLtests“GrayWolf”prototypecruisemissile..5AFRL
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