對岸火力支援前沿偵察系統(tǒng)關鍵技術與作戰(zhàn)樣式

吳中紅，石章松

(海軍工程大學 電子工程學院，湖北 武漢430033)

摘要：針對我海軍對水面艦艇實施精確對岸火力支援任務的需要，介紹了美國海軍對岸火力支援系統(tǒng)以及支撐該系統(tǒng)運轉的袖珍式前線接入設備的系統(tǒng)組成與功能，以此為借鑒，探討了適用于我海軍火力支援作戰(zhàn)的便攜式前線偵察系統(tǒng)的功能需求，分析了其系統(tǒng)組成，對該系統(tǒng)從設計到實現(xiàn)的發(fā)展路線進行了規(guī)劃；并對該系統(tǒng)可能帶來的作戰(zhàn)樣式及其流程進行了想定，為我海軍裝備發(fā)展規(guī)劃提供借鑒。

關鍵詞：海軍水面火力支援；袖珍式前方輸入裝置；便攜式設備

中圖分類號：TJ391 文獻標志碼： A

收稿日期：2014-02-18；修回日期： 2014-11-24

基金項目：中國博士后科學基金資助項目2012M521891

作者簡介：吳中紅(1988-)，男，博士研究生，主要從事新型艦炮武器系統(tǒng)研究。E-mail：lunwentougao2014@163.com

The Key Technology and Operational Mode of Naval Surface

Fire Support Forward Observer System

WU Zhonghong， SHI Zhangsong

(College of Electronic and Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan430033, Hubei, China)

Abstract:Aimed at the requirements of naval surface fire support combat mission, the system composition and function of American Naval Surface Fire Support System(NSFS) and the pocket-sized forward input device which was used to keep NSFS operation were introduced. Using it as a reference, the function requirements and system consists of the forward observe portable device which is suitable to China naval surface fire support operation was analyzed, the development route of the system from design to realization was planned, and the operational mode and flow process that may be caused by the system were assumed, which can provide re-ference for the development of navy equipment.

Key words：naval surface fire support; pocket-sized forward input device; portable device

隨著海軍從“近海防御”到“近海防御與遠海防衛(wèi)”的戰(zhàn)略轉變以及我國海外利益的不斷擴大，由海軍水面艦艇承擔火力打擊作戰(zhàn)的對岸火力支援作戰(zhàn)任務必將成為一種愈發(fā)重要的現(xiàn)實需求。為實現(xiàn)對岸上目標的精確打擊，獲取目標的準確位置信息是關鍵。

對岸火力支援作戰(zhàn)可以視為火力支援的一種特殊形式，對傳統(tǒng)的火力支援作戰(zhàn)而言，目標獲取的作業(yè)模式是以偵查人員配合地圖與觀測器材為主，存在觀察時間長、打擊不及時、探測距離近、信息精度低等問題，這不僅降低了火力支援作戰(zhàn)的時效性與準確性，影響整個作戰(zhàn)意圖的實施，同時也有可能造成己方人員的誤傷，而信息技術的發(fā)展，帶來了改變這種現(xiàn)狀的可能。

一種典型的作戰(zhàn)樣式是由特種作戰(zhàn)分隊攜帶具有高精度目標獲取設備實施對岸上目標的近距偵察，得到目標的精確地理信息，通過便攜式終端傳遞目標信息并引導艦載火力實施打擊。這要求目標獲取設備具有輕便、易攜帶、易用、易操作等特點。近年來，手持設備以及基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)、信息處理技術等的發(fā)展，給實現(xiàn)具有高定位精度、易攜帶、易操作等特點的前線偵察設備提供了技術基礎。該類裝備已經(jīng)于2004年左右在美軍陸軍、海軍中投入使用，并且版本性能正在逐步地提高，而我國在這一方面尚屬空白。

對于海軍對岸火力支援的研究，目前可見的文獻多集中于艦炮武器發(fā)展、無人機保障、新型信息化彈藥以及作戰(zhàn)效能分析等方面。文獻[1]介紹了對岸火力支援超遠程火炮系統(tǒng)以及信息化彈藥技術的發(fā)展概況，文獻[2]探討了登陸作戰(zhàn)中艦艇火力支援效能及分配模型問題，文獻[3]、[4]論述了無人機在對岸火力支援探測與打擊中的應用與效能評估問題，文獻[5]則探討了信息化艦炮武器系統(tǒng)對岸作戰(zhàn)流程并進行了仿真驗證，文獻[6]、[7]研究了新型彈藥的發(fā)展及供彈方法，文獻[8]分析了艦炮武器系統(tǒng)綜合保障的問題。這些文獻針對對岸火力支援的某些具體問題進行了深入研究，給相關領域的研究提供了參考。遺憾的是，對于對岸火力支援，從傳感器到打擊火力的完整作戰(zhàn)系統(tǒng)的組成以及面對復雜島嶼、岸上戰(zhàn)場環(huán)境獲取精確目標時信息技術、通信技術等的應用，卻鮮有提及。

針對這一現(xiàn)狀，筆者首先介紹美軍用于支撐其海軍水面火力支援系統(tǒng)(Naval Surface Fire Support，NSFS)前線偵察任務的袖珍式前線輸入設備(Pocket-sized Forward Entry Device，PFED)的組成與功能，以此為借鑒，分析了適用于我海軍火力支援作戰(zhàn)前線偵察的便攜式設備的功能需求與系統(tǒng)構成，并對開發(fā)實現(xiàn)該設備的技術路線與關鍵技術進行了展望與規(guī)劃。

1美軍NSFS與PFED簡介

為適應美軍21世紀的“瀕?！睉?zhàn)略，同時將發(fā)展迅猛的信息技術的最新成果應用于軍事之中，美海軍于1992年提出了構建NSFS的計劃，構建該系統(tǒng)的目的在于：一是提高艦載精確打擊武器在對岸火力支援作戰(zhàn)中的打擊精度；二是提高對岸目標打擊時從傳感器到射手的反應速度。該系統(tǒng)計劃于2001年具備初步的戰(zhàn)斗力，其組成如圖1所示。

嵌入式系統(tǒng)、通信技術與觸屏技術等信息領域技術的發(fā)展給NSFS系統(tǒng)的研發(fā)帶來了沖擊，因此預定的TLDHS升級為TLDHS Ⅱ，至2009年，歷經(jīng)了3個版本型號改進，被稱之為PFED的前線偵察終端研制成功并投入使用，從此，NSFS具有了真正意義上的即時、精確的目標偵察、火力引導與快速打擊能力。PFED的系統(tǒng)組成與設備實體如圖2所示。

目前版本的前線偵察系統(tǒng)由加固式手持智能設備(R-PDA)、配備了TACT3-Q型三腳架的Vector 21B型手持式目標捕獲系統(tǒng)、AN/PRC-119通信接入設備和激光指示器等設備組成，該系統(tǒng)的完整使用流程可用圖3表示。

限于當時的軟件與硬件技術水平，美軍裝備的PFED設備在以下兩個方面存在顯著地缺點：硬件較為落后，處理能力差，體積較大，待機時間短；系統(tǒng)軟件落后，功能軟件少。美軍PFED設備的這些缺點，給我軍研制更為先進的類似設備實現(xiàn)技術上的超越提供了機遇，同時也在裝備發(fā)展規(guī)劃上給我們以啟示。但也要注意到美軍的裝備已經(jīng)投入實戰(zhàn)，其在技術上、實際應用上都積累了大量的實踐經(jīng)驗，這是我們所不具備的。事實上，鑒于當前信息技術、傳感器技術和軟硬件等的飛速發(fā)展，同時考慮到裝備從需求產(chǎn)生到最終裝備部隊投入實戰(zhàn)需要經(jīng)歷的較長周期，這種信息化程度很高的設備在軟硬件技術水平上低于當前主流設備水平是一種必然，滿足作戰(zhàn)需求是第一位的，不需要過分強調硬件性能。

2適用于我海軍的便攜式前線偵察系統(tǒng)

兩棲登陸作戰(zhàn)、對島嶼作戰(zhàn)，敵方固定目標隱蔽、工事堅固、地形復雜，給高空探測、艦載雷達探測帶來不便，導致火力支援的準確性、突然性難以達成[9]，基于便攜式探測與通信終端的前線偵察系統(tǒng)能夠很好地改觀這種情況。

火力支援作戰(zhàn)中，前線偵察是必然步驟，是構成精確快速打擊火力鏈條的重要一環(huán)。隨著信息技術的快速發(fā)展，使得在以往技術條件下所不具備的能力成為可能，這使得傳統(tǒng)的依靠紙質地圖標定、望遠鏡與語音通話機的前線偵察設備與作業(yè)模式，以現(xiàn)在的技術水平眼光來看存在以下問題：

1)傳統(tǒng)觀測與通信器材定位操作復雜、精度差。

2)信息傳遞延時大、不可復讀、傳遞中誤傳漏傳概率大。

3)探測器材與通信器材相互獨立、不具備系統(tǒng)作戰(zhàn)能力。

4)前線觀察人員設備對運動目標的偵察能力差、不具備準確的信息處理能力。

5)現(xiàn)有作戰(zhàn)過程可復現(xiàn)性有限，自動化、信息化程度低。

從以快速響應、精確打擊為目標，同時服務于海軍乃至全軍信息化建設的角度出發(fā)，立足現(xiàn)在信息技術水平與發(fā)展趨勢，考慮未來海軍信息化建設的需要，適用于我海軍水面火力支援的便攜式前線偵察系統(tǒng)應當滿足如圖4所示的功能需求。

從功能需求出發(fā)，以便攜式設備為載體的前線偵察系統(tǒng)基本組成如圖5所示。

3便攜式前線偵察系統(tǒng)關鍵技術與作戰(zhàn)樣式想定

傳感器技術、信息處理技術、通信技術的發(fā)展，給構建便攜式、精確化火力支援武器裝備提供了技術支撐[10]。

3.1　構建前線偵察系統(tǒng)的關鍵技術

立足對岸火力支援作戰(zhàn)需要，依托信息技術，便攜式前線偵察系統(tǒng)的功能特點是軟件硬件結合、人機結合、前方后方結合。從技術發(fā)展的角度，又要求軟件與硬件分離；從物理與地理的角度，則是操作人員與設備分離，前方偵察與后方打擊火力分離；從裝備發(fā)展的規(guī)律以及海軍裝備發(fā)展規(guī)劃出發(fā)，其涉及的基本關鍵技術包括以下幾個方面。

3.1.1脫離硬件平臺限制的嵌入式操作系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

硬件的發(fā)展日新月異，小型化、微型化、超高性能，未來會否發(fā)生質變猶未可知，從滿足作戰(zhàn)需求同時兼顧先進性的角度出發(fā)，雖然不需要追求硬件性能的極致，但是考慮到操作系統(tǒng)的重要性以及硬件發(fā)展的不可預測性，操作系統(tǒng)需要能夠脫離硬件平臺的限制，而立足現(xiàn)有硬件進行操作系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)已經(jīng)屬于重大的系統(tǒng)工程，脫離硬件平臺限制的操作系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)難度更大。

3.1.2開放而又定制的硬件平臺設計與實現(xiàn)

如上所述，硬件的發(fā)展之迅速不可預測，這一點上樹莓派的誕生與風靡即是典型例子。而從滿足作戰(zhàn)需要的角度出發(fā)，不需要追求過于高端的硬件，需要的是一方面滿足需求，即定制性；另一方面，滿足對軟件的更新升級，即開放性，這是一對矛盾。軟件硬件相互升級更新?lián)Q代過程要統(tǒng)一，不能出現(xiàn)新的硬件用不了現(xiàn)有的軟件或者新的軟件不能運行在現(xiàn)有的硬件上的情況。

3.1.3基于激光測距信息的目標定位與狀態(tài)估計

激光測距儀獲得的目標信息的數(shù)據(jù)形式與傳統(tǒng)雷達數(shù)據(jù)不同，以“點云”的形式存在，處理方式為圖像化，但又異于傳統(tǒng)意義上的圖像數(shù)據(jù)。這使得點云數(shù)據(jù)的處理過程與理論方法有其特殊的特點，而這又是能否獲取準確目標位置、狀態(tài)的關鍵，需要進行重點攻關。

3.1.4偵察信息的同步管理

為保證信息存儲與傳遞的一致性，需要對信息進行格式化的本地存儲管理，同時考慮通信帶寬的限制，要對作戰(zhàn)必需信息進行同步處理，以減低通信帶寬的占用，同時手持設備上的目標標定信息同樣需要進行同步更新以保證火力指引的目標與實際打擊的目標的一致性。

3.1.5基于北斗系統(tǒng)的全球位置信息的抗干擾與加密接收

前線偵察定位的原點為手持終端接收的地理位置信息，在受到干擾乃至無線注入與欺騙時，對目標的定位與狀態(tài)估計存在偏差甚至得到錯誤信息[11]，因此必須保證地理位置信息接收的暢通與安全，要對抗干擾與加密處理重點關注。目前我國“北斗”導航系統(tǒng)的發(fā)展為獲取精確地理位置信息提供了可能。

3.2　我海軍對岸火力支援前沿偵察系統(tǒng)的發(fā)展思路

實現(xiàn)前線偵察系統(tǒng)從無到有，從設想到現(xiàn)實，必然要經(jīng)歷基礎理論方法仿真與試驗驗證、原理樣機研制與試驗改進、初級版本試用與優(yōu)化的階段，同時在該過程中，基礎理論、軟硬件技術都在發(fā)展，需要考慮新理論新方法的引入，因此階段式發(fā)展、螺旋式上升是一個可行的技術路線，主要可以分為三個階段。

3.2.1原理驗證階段

任務：構建原理研究與仿真驗證試驗室，完成基本原理與方法的論證、研究仿真驗證。

主要工作內容：根據(jù)對岸火力支援作戰(zhàn)的需要，分析作戰(zhàn)樣式與流程，梳理從傳感器到射手的數(shù)據(jù)流，分析各個傳遞節(jié)點間所涉及的數(shù)據(jù)處理與管理需求，對所涉及的理論方法進行研究、仿真與試驗室的試驗驗證。

該階段的成果包括：原理試驗室、完整的對岸火力支援打擊流程仿真模擬(軟件)、數(shù)據(jù)傳遞涉及的管理與處理方法、算法理論、仿真與試驗驗證。

3.2.2系統(tǒng)原理樣機研發(fā)階段

任務：以原理驗證階段的理論算法為依托，結合當前軟件技術與硬件平臺，進行原理樣機的設計與實現(xiàn)。

主要工作內容：根據(jù)數(shù)據(jù)獲取、處理、傳遞的過程與要求，進行探測設備、終端設備、通信設備與方式的選型，軟件開發(fā)工具的確定，將原理論證階段的算法實現(xiàn)并整合進選定的平臺中，搭建起完整的對岸火力打擊前線偵察系統(tǒng)原理樣機。

該階段的成果包括：具備一定探測能力與數(shù)據(jù)傳輸能力的激光測距儀；滿足數(shù)據(jù)處理、存儲與通信功能需求的硬件終端以及相關的通信配件，整個系統(tǒng)應具備能夠實際仿真出從傳感器數(shù)據(jù)獲取的打擊任務分配的完整火力支援流程。

3.2.3前線偵察系統(tǒng)初級版本的研發(fā)階段

任務：立足我海軍現(xiàn)有的通信數(shù)據(jù)鏈與衛(wèi)星定位系統(tǒng)，研制滿足前文所述的功能需求的前線偵察系統(tǒng)的初級版本。

主要工作內容：激光探測設備選型、基于嵌入式硬件系統(tǒng)的二次開發(fā)(實現(xiàn)激光探測數(shù)據(jù)的處理與傳遞)；基于移動PDA的系統(tǒng)定制、相關軟件開發(fā)。

該階段主要成果：這一階段實際上是裝備的實際研發(fā)階段了，成果形式應當是試驗型的完整的便攜式前線偵察系統(tǒng)。

一型裝備的發(fā)展規(guī)劃需要考慮兩方面的因素，一是海軍信息化建設正在不斷加強；二是信息技術在不斷發(fā)展。而作為主要依托信息技術的前線偵察系統(tǒng)而言，必然應當采取開放式的設計思路，給后續(xù)的升級更新提供便利，給接入海軍信息化的大系統(tǒng)留好接口。

3.3　基于前沿偵察系統(tǒng)的火力支援作戰(zhàn)樣式想定

通過水面火力支援作戰(zhàn)系統(tǒng)各個組成子系統(tǒng)的協(xié)調運用，可以快速高效地實現(xiàn)對岸上目標的精確打擊，基于水面火力支援作戰(zhàn)系統(tǒng)，可預見的對岸打擊樣式有三種。

3.3.1對岸打擊樣式一

該樣式如圖6所示，該樣式的參與主體包括：前線偵察系統(tǒng)、水上火力支援鏈協(xié)調中心(以編隊指揮艦指揮中心為載體)、對岸火力支援作戰(zhàn)控制系統(tǒng)(水面艦艇)和艦載武器系統(tǒng)。

在該種樣式下，由編隊指揮中心擔任支援鏈協(xié)同中心(Supporting Arms Coordination Center，SACC)，與岸上前沿觀察單元(Forward Observer，F(xiàn)O)聯(lián)合實施目標偵察、捕獲與火力打擊。前沿觀察與火力支援分隊通過數(shù)字或語音聯(lián)通SACC請求預先計劃或即時待命任務，SACC根據(jù)當前編隊內各武器平臺(包括水面、空中與岸上武器平臺)裝備的狀態(tài)，將任務分配給相應的武器系統(tǒng)。位于海軍水面火力支援系統(tǒng)水面艦艇上的NWCS系統(tǒng)根據(jù)接收到的由SACC生成的任務需求與分配方案、計劃、時間表，將特定的作戰(zhàn)任務下發(fā)給可用的艦載武器。

3.3.2對岸打擊樣式二

該樣式如圖7所示，該樣式的參與主體包括：前線偵察系統(tǒng)、岸上火力支援協(xié)同中心/火力支援要素(Fire Support Coordination Center, FSCC)、對岸火力支援作戰(zhàn)控制系統(tǒng)(水面艦艇)、艦載武器系統(tǒng)。

在該種樣式下，由FSCC與FO以及海上火力打擊單元共同實現(xiàn)對目標的捕獲與打擊。這種情況可以視為兩棲作戰(zhàn)中的登陸之后、占領之前，無水上火力支援鏈協(xié)調中心存在的情況。此時登陸部隊在岸上建立FSCC單元，SACC的功能由FSCC承擔，前沿移動觀察單元(即FO)將目標信息與任務需求發(fā)送給FSCC，F(xiàn)SCC執(zhí)行SACC的職能，將相關指令傳遞給水面艦艇，進而實施對岸打擊作戰(zhàn)任務。

3.3.3對岸打擊樣式三

該樣式屬于一種所限樣式，或者說是一種特種作戰(zhàn)形式，如圖8所示，參與主體包括：前線偵察系統(tǒng)、位于支援艦上的NWCS以及武器系統(tǒng)。

該樣式下，既沒有來自編隊指揮艦的SACC，也沒有岸上的FSCC，特種作戰(zhàn)部隊(Special Opera-tions Forces，SOF)通過攜帶的前線偵察系統(tǒng)實現(xiàn)對目標的捕獲，并直接將任務需求發(fā)送給水面火力打擊單元，由高一級火力支援艦艇上的NWCS進行任務計劃、分配與武器選擇，進而實施火力支援打擊作戰(zhàn)。

4結束語

海軍戰(zhàn)略的轉變在對岸火力支援作戰(zhàn)中有了新的需求，需要有一套先進的前線偵察系統(tǒng)提供精確及時的前線岸上目標位置狀態(tài)信息以實現(xiàn)艦載火力的快速精確打擊，而信息技術的發(fā)展給設計開發(fā)這樣一套系統(tǒng)提供了技術基礎。

筆者結合美海軍的對岸火力支援系統(tǒng)以及支撐其運轉的袖珍式前線接入系統(tǒng)的系統(tǒng)組成，立足我海軍對岸火力支援作戰(zhàn)的現(xiàn)實需要以及信息技術水平，對適用于我海軍的基于便攜式設備的前線偵察系統(tǒng)的功能需求進行了分析，探討了其涉及到的關鍵技術；并對該系統(tǒng)可能帶來的作戰(zhàn)樣式及其流程進行了想定。開展該系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，能夠將信息技術的最新成果融為一體，將理論方法變?yōu)楝F(xiàn)實，對海軍對岸火力支援、信息化建設以及裝備發(fā)展都能提供借鑒與參考，同時也能給在探索信息技術日新月異的情況下的裝備發(fā)展規(guī)律提供研究探討的平臺，具有一定的理論研究、實踐意義以及軍事應用價值。

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