天基信息支援在殺傷鏈中的應用研究

天基系統(tǒng)憑借其在戰(zhàn)場上的絕對高位優(yōu)勢，展現(xiàn)出覆蓋范圍廣泛、突破區(qū)域邊界限制及不依賴制空制海權的特點。由此生成或中繼的支援信息，已成為現(xiàn)代殺傷網(wǎng)體系不可或缺的關鍵組成部分。得益于天基系統(tǒng)信息支援的跨域殺傷網(wǎng)，遠海遠域的精準與敏捷殺傷才能得以實現(xiàn)。

目前，美軍在聯(lián)合全域指揮與控制(JADC2)理念指導下，致力于發(fā)展多種聯(lián)合全域作戰(zhàn)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的目標包括：一是強化軍種內(nèi)部各傳感器與武器平臺間的互聯(lián)互通;二是促進跨域跨軍種間的有機協(xié)同與指揮控制能力;三是在頂層系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃下，構建形成體系化的跨域殺傷網(wǎng)。

遠域偵察發(fā)現(xiàn)和目標指示

天基偵察信息對于縮短遠域時敏目標的發(fā)現(xiàn)時間、加速目標指示信息的生成，有著至關重要的作用，并且為殺傷網(wǎng)的構建以及殺傷鏈的動態(tài)調(diào)整奠定了跨域協(xié)同作業(yè)所需的情報信息基礎。首先，天基戰(zhàn)術情報偵察展現(xiàn)出對戰(zhàn)場邊緣及遠海遠域地區(qū)敵方作戰(zhàn)力量部署與機動情況的顯著調(diào)查優(yōu)勢。另外，在超視距目標的持續(xù)跟蹤監(jiān)視、精準標定以及運動軌跡生成方面，其效果也極為顯著。

海灣戰(zhàn)爭期間，美軍首次大規(guī)模調(diào)動在軌偵察衛(wèi)星連續(xù)不斷的監(jiān)視海灣地區(qū)的軍事動向，但只能為一線指戰(zhàn)員提供目標的大致定位信息。到伊拉克戰(zhàn)爭時期，美軍共投入100多顆衛(wèi)星基本實現(xiàn)了戰(zhàn)場近實時指揮控制，但也只能對目標進行概略偵察。在以上局部戰(zhàn)爭中，美軍天基系統(tǒng)的信息支援受限于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式，無法支持對時敏目標的殺傷鏈閉合。因此美軍曾在21世紀初提出“作戰(zhàn)響應空間”(ORS)概念，保證殺傷鏈環(huán)路中每個環(huán)節(jié)都能在天基系統(tǒng)支援信息的保障下完成，例如將天基ISR信息直接提供給前線武器平臺，引導其實施有效的打擊行動;或地面接收站接收天基系統(tǒng)信息，融合處理多源戰(zhàn)場態(tài)勢信息，然后分發(fā)給戰(zhàn)場各單位，支持其構建殺傷鏈。目前搭載天基通用數(shù)據(jù)鏈(CDL)的ORS試驗星已接入美軍全球網(wǎng)絡信息柵格(GIG)，戰(zhàn)術用戶從提出需求到接收下傳數(shù)據(jù)，整個過程的時間能縮減到6.5min。

基于天基通用數(shù)據(jù)鏈的ORS-1戰(zhàn)術支援衛(wèi)星系統(tǒng)架構

目前美國太空發(fā)展局(SDA)主導開發(fā)的“擴散型作戰(zhàn)人員太空架構”(PWSA)設計了跟蹤層(Tracking Layer)和監(jiān)視層(Custody Layer)低軌衛(wèi)星星座，據(jù)稱能夠提供對時敏目標及導彈威脅的實時跟蹤與目標指示，其天基支援信息可以直接參與OODA殺傷鏈閉合，預計建成后將極大增強美軍精準敏捷作戰(zhàn)能力。

SDA主導建設的PWSA太空架構

數(shù)據(jù)通信傳輸

衛(wèi)星通信是作戰(zhàn)人員大量使用的戰(zhàn)術通信手段，也是作戰(zhàn)管理指令分發(fā)的重要途徑，更是偵察成像衛(wèi)星數(shù)據(jù)回傳的重要中繼節(jié)點。當前現(xiàn)代化戰(zhàn)爭向跨域協(xié)同演進，遠海作戰(zhàn)域和前沿邊緣戰(zhàn)場對OODA閉環(huán)周期的需求呈現(xiàn)指數(shù)級提升，傳統(tǒng)基于地面控制站多級傳輸、依托通信衛(wèi)星實施中繼的數(shù)據(jù)傳輸模式，已顯現(xiàn)出時延過長、鏈路可靠性不足等固有缺陷。同時高烈度對抗區(qū)域內(nèi)用于生成目標參數(shù)指示的傳感器生存概率急劇下降。雖然美軍曾開發(fā)的天基通用數(shù)據(jù)鏈(Space CDL)旨在縮短戰(zhàn)術行動中直接獲取ISR支援信息的周期，但天基CDL存在功能單一、用途受限、上行帶寬過低等問題。

基于上述挑戰(zhàn)，美軍正大力推進Link16數(shù)據(jù)鏈的天基化部署，旨在突破傳統(tǒng)戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈視距傳播的物理限制。在PWSA傳輸層規(guī)劃中，近地軌道衛(wèi)星集群通過集成Link 16載荷實現(xiàn)四大功能躍升：一是作為天基通信轉發(fā)器，直接接收地面Link 16終端信息并向全域用戶實施廣播;二是依托L頻段構建天基聯(lián)合網(wǎng)絡，實現(xiàn)各作戰(zhàn)要素與任務指控中心的雙向信息交換;三是通過Ka頻段寬帶交互系統(tǒng)，完成大容量Link 16數(shù)據(jù)的星地鏈路中繼和星上緩存;四是利用激光通信網(wǎng)絡，在星座內(nèi)構建超低時延、超大帶寬的Link 16數(shù)據(jù)高速公路。

天基Link 16的星座化部署對遠海遠域殺傷鏈閉合具有革命性價值：戰(zhàn)術終端可實時接收天基平臺分發(fā)的ISR數(shù)據(jù)流，形成全天域戰(zhàn)場感知態(tài)勢圖;火控系統(tǒng)可直接獲取數(shù)據(jù)鏈傳發(fā)的目標參數(shù)修正，實現(xiàn)“傳感器-射手”鏈路的毫秒級響應。這種直連式戰(zhàn)術數(shù)據(jù)交換架構不僅大幅縮短OODA的作戰(zhàn)周期，更使全域火力單元具備接續(xù)打擊移動目標的動態(tài)修正能力，顯著提升復雜電磁環(huán)境下精確打擊的魯棒性。

Link 16數(shù)據(jù)鏈上星和星間鏈路技術結合，實現(xiàn)大范圍全域通聯(lián)

作戰(zhàn)管理

作戰(zhàn)管理指揮控制作為殺傷鏈閉合的核心中樞，其效能直接決定了OODA環(huán)路的運轉效率，例如在區(qū)域防空反導作戰(zhàn)中，這一環(huán)節(jié)耗時往往占整個殺傷鏈周期的60%以上。對于高超聲速防御這類需要快響應的作戰(zhàn)場景，目標跟蹤數(shù)據(jù)基本完全依靠天基紅外系統(tǒng)生成，必須突破傳統(tǒng)“地面站處理-指控中心決策-通信衛(wèi)星回傳”的級聯(lián)架構，轉而構建星上實時數(shù)據(jù)處理、威脅自主計算評估及作戰(zhàn)方案天基動態(tài)規(guī)劃的模式。目前美軍正大力推進星上處理、存儲硬件設備和嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展，開展星上智能數(shù)據(jù)處理架構、集成機器學習算法、天基自主任務規(guī)劃系統(tǒng)等軟件算法方面的研究，使衛(wèi)星具備在軌重構觀測策略、動態(tài)調(diào)整任務優(yōu)先級和跨星協(xié)同計算的能力，并且已經(jīng)在多顆衛(wèi)星上開展了在軌數(shù)據(jù)處理的試驗。

導航定位和授時

導航定位衛(wèi)星在軍事行動中發(fā)揮著至關重要的作用，一方面能夠為戰(zhàn)術行動統(tǒng)一授時，達成戰(zhàn)術級毫秒精度的同步效果，確保指揮控制系統(tǒng)(C4ISR)與各作戰(zhàn)單元的數(shù)據(jù)鏈在時間軸上保持一致;另一方面使得指揮機構可以精準掌握己方作戰(zhàn)力量的導航與位置信息，進而在指揮協(xié)調(diào)超視距多兵種聯(lián)合行動時，合理安排行動時序。

導航定位衛(wèi)星也是戰(zhàn)場全域態(tài)勢感知的基石，既能為戰(zhàn)場動態(tài)跟蹤系統(tǒng)提供三維地理空間坐標系，又能夠支撐作戰(zhàn)單元進行實時定位報告，從而構建起態(tài)勢動態(tài)疊加圖，為殺傷鏈中的目標解算與火力分配提供有力支撐。

導航定位衛(wèi)星還是打擊鏈精準閉合的關鍵要素，能夠為遠程武器提供持續(xù)的航向修正，并支持冗余制導;即便在GPS拒止區(qū)域，也可憑借星間鏈路維持區(qū)域?qū)Ш叫盘枴?/p>

美軍目前建設的導航定位衛(wèi)星GPS-3系統(tǒng)大幅提升了戰(zhàn)術應用潛力，除了增強抗干擾和自主運行能力外，還開放空間導航服務能力，以保障高彈道武器、空天飛行器等新質(zhì)裝備的高精度導航需要。PWSA所構建的導航層(Navigation Layer)架構是采用另一種多模態(tài)技術路線，在無法依賴GPS的拒止戰(zhàn)場環(huán)境內(nèi)，為作戰(zhàn)單位和打擊鏈路中的精確制導武器提供導航自主權，保障殺傷鏈的閉合效能。

美軍太空部隊增強GPS系統(tǒng)的導航戰(zhàn)對抗能力

綜合而言，天基系統(tǒng)具備陸基、海基及空基平臺不可比擬的作戰(zhàn)效能優(yōu)勢，隨著技術的發(fā)展和星座的建設，可為遠域殺傷鏈提供全天時和全天候的信息支援服務。可以預見的是，天基系統(tǒng)將逐步演進為制勝未來戰(zhàn)場的關鍵基礎設施，深度嵌入殺傷鏈/網(wǎng)的多層架構之中。在全面參與殺傷鏈網(wǎng)構建之前，天基系統(tǒng)仍面臨多重技術突破的挑戰(zhàn)：需攻克持續(xù)亞米級目標軌跡預測難題，確保監(jiān)視跟蹤數(shù)據(jù)的精度連續(xù)性;強化星間鏈路網(wǎng)絡互聯(lián)，提升星座協(xié)同響應能力;突破星上多源異構數(shù)據(jù)智能融合技術，賦能天基系統(tǒng)自主態(tài)勢生成;構建星載智能決策框架，實現(xiàn)戰(zhàn)術規(guī)劃和動態(tài)任務分配的最優(yōu)化;同時須突破抗干擾通信瓶頸，實現(xiàn)全域作戰(zhàn)域的衛(wèi)星直連帶寬倍增。(北京藍德信息科技有限公司)

主要參考資料：

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