各国未来士兵系统发展概览

2019-08-30 00:27 来源:未知

美国陆军报告表明,在2003年伊拉克战争中出现的“友军误伤”事故要比公开报道的数量多1/3。本文主要介绍作战识别概念以及美英进展情况。

Development of the IFF System and Its Reveal to Us海军航空工程学院 曲东才摘要:介绍了雷达敌我识别系统涵义、分类及其工作原理,阐述了雷达敌我识别系统现状和发展趋势,提出了几点对策。关键词:目标识别系统 趋势对策一、目标识别系统涵义、分类和工作原理所谓目标识别是指对目标敌我属性、类型的判别。在指挥自动化系统中,目标识别通常需要基于各种探测传感器获取的战场环境、目标参数、目标特征等数据,并综合有关战场通报等信息,对所探测的目标属性和目标类型进行综合判断,从而判定出目标属性和类型。按是否辐射电磁波信号,自动目标识别系统主要分为有源、无源识别两大类。有源识别技术是指通过发射电磁信号对目标进行探测识别,主要包括无线电应答识别技术、雷达成像目标识别技术等。无源探测识别是通过监听目标平台上的导航雷达、火控雷达等各种电子装置发出的各种电磁辐射信号来进行识别。雷达敌我识别系统主要用于在较远距离上对飞机、导弹等高速运动目标的识别。按装载位置和识别对象不同,雷达敌我识别系统可分为三类:地面识别系统。主要用于对飞机、舰艇的识别和坦克之间的识别;舰载识别系统。主要用于舰艇之间的识别和对空中目标的识别;机载识别系统。主要用于飞机之间的识别和对地面、水面目标的识别。目前的雷达敌我识别系统均由询问机和应答机两部分组成(据实际需要,询问机和应答机可分开/合在一起配置),通过询问机和应答机的对应关系,获取敌我识别信息。在敌我识别系统工作时需要与协同的雷达配合工作,其简要工作原理是:当雷达发现目标后,即控制询问机向目标发出一组密码询问信号,如属己方目标,其应答机对询问信号进行解码,自动发回密码应答信号。询问机对应答信号进行解码后,输出一识别标志给雷达显示器或数据总线,与该目标回波同时显示,从而确认为己方或友方目标,如图1中A处所示。如属敌方目标或非合作目标(指没有装备本系统应答机的目标),则解不出密码,雷达显示器上只有目标回波而没有识别标志,如图1中B处所示。询问机除能判定目标的敌我属性外,还能分辩己方目标的编号、呼救信号和高度等有关信息。二、雷达敌我识别系统现状1939年,第一部敌我识别系统首先由英国研制成功,经过多次改进,又发展了Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ等型号,并在第二次世界大战期间成为英、美等国的主要敌我识别装备,在战争中发挥了作用。基于英国Ⅴ型敌我识别系统,美国研制了军民两用体制的X型雷达敌我识别系统,在20世纪60年代后,解决了"窜扰"、"混扰"等干扰问题,并通过采用计算机和单脉冲等新技术,提高了雷达敌我识别系统的保密性、自动化程度及目标方位分辨率等性能。70年代中期,北约通过了新的NIS敌我识别系统的军事要求,但80年代后期才装备美国研制的Mk12型敌我识别系统。1985年5月,美国空军开始研制Mk15型新一代敌我识别系统,该系统针对前苏联和华约各国特定的强干扰环境而设计,仍采用D波段,但应用了新型密码处理机和应答系统,采用扩展频谱、误码纠错和检测等先进技术,具有较强的抗干扰能力和可靠性,该系统于1991年开始小批量生产。海湾战争后,美军在其"21世纪战场数字化系统"计划中,重点开展了陆军武器、空地武器之间的敌我识别技术开发工作,如"徒步式单兵作战识别系统"、"陆地武士作战识别系统"、"武装直升机对单兵识别系统"等,美军装甲部队的毫米波应答式"战场战斗识别系统"目前也正在逐步装备部队。三、雷达敌我识别系统发展趋势1.进一步提高现有敌我识别系统性能目前的敌我识别系统由于采用了口令式密码技术,容易被破解泄密,固定的询问、应答频率,容易遭到敌方的干扰和欺骗,其可靠性较差。因此需要进一步提高现有敌我识别系统的抗破译、防欺骗、反干扰能力,发展在密集多目标背景下的识别能力和目标的分辨力等性能。2.研制陆军地面部队自动敌我识别系统针对大部分陆军作战武器尤其是单兵作战武器缺乏相应的自动敌我识别器的现状,研制陆军地面部队的敌我识别系统迫在眉睫。如美军开展的"徒步式单兵作战识别系统",既是美军数字化"陆地勇士"系统的敌我识别分系统,也可以独立使用。其技术措施是依靠"多用途激光交战系统"发出识别询问编码,通过L波段无线电进行应答,并能与装甲兵的"战场战斗识别系统"实现互联。该系统由加挂在M16步枪、火箭筒等单兵武器上MILES激光器、AN/PAQ-4C红外指示器以及士兵佩戴的专用头盔组成,系统交互识别应答过程可在1s内自动完成,整套系统仅重0.9kg,在晴天时有效作用距离为1.1km,远远优于人员分辩目标的能力。3.研究非协同目标识别所谓非协同目标识别就是完全不依靠应答过程的目标识别,又称为非预期目标识别技术。该技术利用目标平台的固有特性,可对友军和非友军平台进行可靠识别,与应答式目标识别技术相比,具有较可靠的识别效果,并提高了识别雷达反射面积较小的目标或隐身目标的能力。4.研制技术先进的综合识别系统综合利用雷达、被动电子侦测装置、通信装置和敌我识别器等多种设备,研制技术先进的综合识别系统,不仅提高各种设备利用率,而且还可达到更为正确和可靠的识别效果。5.提高敌我识别系统与C4I系统的融合度C4I系统已经成为现代战争中不可或缺的重要作战系统,如果将目标敌我识别系统融入该系统,无疑会减少了误伤,还可进一步增强部队对战场态势的感知能力、反应能力。美军已经初步确定了21世纪三军联合敌我识别构想,该构想可向三军武器系统提供完善的敌我识别能力,其核心措施就是将敌我识别纳入C4I系统中。6.利用多传感器信息融合技术,研制先进的敌我识别系统基于该技术的敌我识别系统将兼有有源和无源两类技术优点,有效克服应答式识别技术的缺点。目前,美军针对敌我识别系统,已经制订了"多传感器目标识别系统"研制计划,其主要指标是:同时处理超过1000个目标,准确指出其中5种重大威胁类型,错误率必须低于1%。四、启示及对策1.积极开展敌我识别系统关键技术的预研工作,做好技术跟踪和技术储备敌我识别系统是现代战争中避免误伤的一种极其重要的作战系统,同时又是一种高新技术武器装备,已经受到各国军方高度重视,研究和装备适应未来战争需要的敌我识别系统已迫在眉睫。我们必须自力更生,发奋图强,积极开展有关关键技术的预研工作,不断跟踪国外的先进技术,做好技术储备。2.研制敌我识别系统模拟器,开展战前练兵在现代立体战争中,对己方和敌方战斗目标进行准确识别,特别是准确无误地识别高速运动的空中目标,不仅是一项很高的技术,而且是一种高难度的战斗技艺,需要战前进行大量的训练。因此,如能采用敌我识别系统模拟器让各类战斗人员对各类典型目标进行战前模拟识别训练,可以提高作战人员的这种战斗技艺。3.在提高敌我识别系统性能的同时兼顾系统复杂性和可靠性现代高技术武器的显著特点是在大幅提高武器系统作战效能的同时,也使系统的复杂性大幅提高。从控制论来说,系统复杂程度越高,其可靠性越差。就敌我雷达识别系统来说,需要提高识别的快速性、简单性、可操行等性能,同时要降低系统的复杂性。4.积极开展基于多传感器信息融合技术的自动敌我目标识别系统研究利用多传感器信息融和技术,可以将海、陆、空、天各种平台上传感器构成庞大的探测体系,对探测的大量目标信息进行数据融合,对目标实施及时准确的搜索、跟踪、定位和识别。该技术具有诸多优点:识别速度快,识别域大;战场信息利用率高,可靠性、抗干扰性高;虚报率、虚警率低;系统生存率高。美、俄等西方军事发达国家,对该技术非常重视,并已经开展了大量研究工作。我国对多传感器信息融和技术也早就进行了技术跟踪、理论和工程研究,在传感器系统、信息融合算法、高速计算机研制等基础研究方面具备一定技术基础,因此,应该充分利用这些优势,广泛进行有关实验,攻克关键技术。如开展利用D-S证据理论、贝叶斯估计理论等不确定性推理理论进行多传感器信息融合算法、决策理论和工程应用方面的研究工作,以期尽早研制出基于多传感器信息融和技术的先进敌我识别系统。

在地面作战条令与技术的发展中,最显著的趋势之一无疑是所谓"未来士兵系统"项目的出现。对灵活、可快速部署的高备战部队的日益重视,要求士兵依靠信息优势安全地进行定位、识别、跟踪和与敌军部队交战。于是,在美国的带领下,许多发达国家都在开展士兵现代化项目,为徒步士兵配备各种可能的光电态势感知增强组件。尽管这些项目根据各自对高新技术的依赖程度有明显不同,但目的都是为实现单兵与网络中心或网络化战场的融合做准备。

美国和英国是作战识别(Combat Identification, CID)领域的先知先行者。英国国防部在2002年的《作战识别》报告中称:历史经验表明,友军误伤似乎是战争中不可避免的风险。英国审计署2006年发布的《国防部作战识别进展》报告披露:在2003年3月18日~5月1日的伊拉克战争中,英军阵亡的33人当中有6人是死于友军误伤。1991年的海湾战争中,美军阵亡147人,其中35人是死于友军误伤。美国陆军报告表明,在2003年伊拉克战争中出现的“友军误伤”事故要比公开报道的数量多1/3。2004年4月23日,美国前橄榄球明星蒂尔曼在阿富汗服役期间的一次战斗中不幸被“自己人”误射身亡,成为了阵亡军人中知名度最高的公众人物。难怪当时的美国海军陆战队司令曾说,友军误伤是伊拉克战争中“最令人失望的事情”。

美国"陆地勇士"及其后续项目

如何防止友军误伤已成为当务之急。美、英等军事强国非常重视作战识别能力的提高,将其作为减少友军误伤的重要手段。

"陆地勇士"使士兵能够在尽可能减少友军误伤的情况下攻击和摧毁敌军目标。系统采用模块化结构,可以根据任务需求调整配置,将作战负荷降至最低,并便于维护。"陆地勇士"可以进行指挥、控制和信息共享,通过在作战条件下使用的直观的兼容性接口,可提供"完全的战场透明度"和集成到数字化战场中。

一、作战识别的基本概念

该系统集成了以前诸如防护服、通信、传感器和能源等独立部件,以在不增加重量的前提下增强能力。这些部件被集成到一个可以使徒步作战士兵具有杀伤力、生存力和信息获取能力的系统中。战场中的每名士兵都可以通过语音、视频和文本数据与班组中的其他士兵进行便捷、清晰地通信。士兵无论何时何地都总能够知道他们的位置、任务计划以及友军和敌军的位置。他们能够从掩体中、白天或夜间甚至拐角处准确攻击目标,同时还不使自己暴露在敌军火力下。

什么是作战识别

项目历史和现有结构

按照美国国防部的定义,作战识别是对战场上的友方、敌方和中立方进行鉴别,以减少因敌方行动和友军误伤而引起的整体伤亡,同时实现作战效能与任务效能最大化的过程。英国国防部给出的定义则更加具体:作战识别是综合运用态势感知、目标识别以及战术法则、技术规范,提高武器系统作战效能并降低友军伤亡的过程。

十几年前,美国陆军将"陆地勇士"设想为第一种集成士兵战斗系统,旨在赋予徒步士兵信息时代的技术。"陆地勇士"的一种早期型号于1996年展出,但到1998年,该系统在各种试验中屡次失败,并且预算超支,美军认为其组件(包括最特别的背负式计算机组件)太重,无法真正投入战场使用。

还有一种提法是:作战识别是在联合作战空间内自信而及时地获得被探测目标准确特征的过程。有了作战识别,即使敌方利用类似的识别设备、采取电子对抗手段或者穿着与友军类似的服装,也都会现出原形。实际上,作战识别是应用各种态势感知和目标识别手段才得以实现的,而且必须符合部队的作战条令、战术法则、技术规范及迎战规则。

2000年,陆军开始转向与商业公司合作,并与计算机科学应用公司和Pemstar太平洋咨询公司签订协议,将尖端技术应用到"陆地勇士"中,这些技术大部分都基于民用产品。这一新的型号被正式命名为"陆地勇士初始能力"型,原计划2004年10月开始装备部队。

如果作战识别能力差,可能会将友方误认为敌方而向其开火,造成的结果是误伤友军、损坏友军设备、使中立人员或平民伤亡、损害民用财产与设施等;也可能会将敌方误认为友方而没有向其开火,造成的结果是降低作战效能、限制作战程序等。总的结果是影响部队士气、因友军误伤而放慢作战节奏、给联军行动带来压力。

然而,美国陆军"游骑兵"部队在2002年11月~2003年2月对LW-IC进行了发展试验,试验清楚的表明:虽然这些技术可以使用,但在用于军事用途时却不够成熟。尤其是,LW-IC缺乏足够的持久力,不能满足158h的平均故障时间要求。而且,通信系统的数据传输能力有限,电池的性能不佳。

作战识别的相关概念

于是,美国陆军于2003年3月再次重新改组了该项目。取消了原定于4月份进行的作战试验,LW-IC所有的技术方案都被搁置,并代之以新的战略。新战略的重点是改进"陆地勇士"系统,以使其能够装备斯特赖克旅。除了解决可靠性问题,新的"斯特赖克兼容性"战略包括许多方面,例如士兵能够在车辆上为电池充电,能够从车载计算机下载战场信息,能够利用车载计算机接入陆军战术互联网。未来的新特征包括单兵作战识别系统,以减少友军误伤;重量和能源需求降低;能够实现向未来战斗系统互操作性的转变;从未来部队勇士项目或其他资源提供技术插入途径。

态势感知(Situational Awareness)是指在计算机显示屏上显示或在地图上标绘友方、中立方以及未知部队。态势感知信息一般显示在指挥所的通用作战图上,用于指挥控制;或者显示在战车、飞机、士兵平台的指挥控制/态势感知显示器上,用于指挥控制和作战识别。

通用动力公司决策系统分部成为该项目新的主承包商,获得了价值6000万美元的合同,负责系统开发和集成,该项目现在被称为陆地勇士-斯特赖克互操作。罗克韦尔·柯林斯公司负责提供头盔显示器和昼用视频传感器。新的"陆地勇士"项目团队在2003年7月底对系统进行了初步设计审查,陆军当时希望在2004年10月交付初始的LW-SI,以供特种作战部队和"游骑兵"营进行作战试验。但目前这一时间已经推迟到2005年,作战试验则推迟到2006财年。计划2006年8月开始小批量生产,2007年6月到达首批装备部队的里程碑。陆军到2015年可能购买34000套,项目总成本估计为80亿美元。

目标识别(Target Identification)是指确定作战环境中位于某交火点的被探测目标的隶属关系,并直接支持“射击/不射击”决策。

"陆地勇士"将供5种步兵使用:"游骑兵"部队、空降兵、空中突击部队、轻型和机械化步兵。所有连级及其一下步兵都有望装备"陆地勇士"系统。

作战效能是指通过对作战空间内的目标进行迅速而准确的分类和定性,在避免友军和中立方部队误伤和附带损害的前提下,及时对敌方部队和目标实施摧毁、压制、抑制或破坏。

受阿富汗和伊拉克战争经验的影响,项目的整体方案已经在进一步变化。尽管项目的初衷是将"陆地勇士"作为一套"从头到脚"的系统部署,但现在已经改变为螺旋式发展,这样,系统的一些关键部分一旦发展成熟,就可以立即配发作战部队。例如先进的防弹衣、新的轻型头盔和指挥员数字化助理,后者可以提供态势感知和任务规划能力。

作战识别技术

作战识别技术通常可以分为以下6类:①用户无源信标,包括红外涂料、红外标识带、识别面板、烟雾发生器;②用户有源信标,包括红外信标、化学光源、反射信标;③询问/响应系统,包括射频识别、雷达航标、战场目标识别设备、单兵作战识别设备、光学作战识别设备、敌我识别/二次监视雷达系统、基于无线电的作战识别、广播式自动相关监视;④态势感知系统,包括蓝军跟踪、联合蓝军态势感知、战场指挥支援系统、增强型位置定位报告系统/态势感知数据链路;⑤识别训练系统,包括Insight仿真训练软件、战车识别、作战识别训练系统;⑥新兴技术,包括可视化、图像识别、微机电系统、纳米技术、仿生技术等。

二、协同/非协同目标识别

根据目标识别过程中识别方与被识别方的协同关系,目标识别可以分为“协同目标识别”和“非协同目标识别”两类。

协同目标识别

协同目标识别包括射手或传感器询问潜在目标、潜在目标及时回应的方法或系统。空-空系统和空-地系统利用敌我识别作为区分空域实体的手段。在不久的将来,地-地系统可能将使用“战场目标识别设备”和“基于无线电的作战识别”协同识别系统。BTID装备在友军平台上,可以在不到1秒的时间内,与3英里远的友军平台相互发送信号、建立联系、进行识别。RBCI装备在友军的直升机与地面平台上,可以识别视距以外的友军部队,防止错误地对其发动空对地攻击;观察员利用RBCI确定目标并识别目标周围的部队,一旦确定是敌军,还可以通过RBCI呼叫空中支援。

非协同目标识别

非协同目标识别包括利用作战空间内各实体的物理特征来帮助识别、确定目标隶属关系的方法或系统,它不要求目标做出响应或回答。非协同目标识别系统包括:光学设备,如前视红外仪、热瞄准具、夜视仪以及合成孔径雷达/辅助目标识别;车辆和人员标识系统,如“联合作战识别标识系统”。JCIMS符合北约战场和作战区域内陆军识别标准,由作战识别面板、红外信标以及士兵作战识别标识组成。JCIMS与前视红外仪、热瞄准具、夜视仪一起使用,完成对战场目标的识别。

作战识别面板是地面部队主要的地-地标识设备;热识别面板则是主要的空-地标识设备,为固定翼飞机和直升机提供地面友军平台的位置。使用夜视仪等像增强技术设备,能够看见红外信标发出的连续信号。车辆上的红外信标由驾驶员使用,使车辆可以被感知。对于配备夜视镜的徒步士兵,红外信标还可以作为标识光源。当作战识别面板、热识别面板以及红外信标与适当的作战条令、战术法则、技术规范及迎战规则一起使用时,可以大大减少友军误伤的机率。

JCIMS自1995年开始服役,美国陆军和海军陆战队迄今装备了8万余部,用在“艾布拉姆斯”主战坦克、“斯特赖克”装甲车以及高机动多用途轮式车上。目前,美国陆军正在机动旅作战队的车辆上装备JCIMS,海军陆战队也要求其远征部队的所有战车都装备JCIMS。装备JCIMS的工作持续到2011财年,计划有8~12个旅战斗队配备;接下来装备JCIMS的将是“联合轻型战术车”。

协同目标识别中的问题

从“沙漠风暴”行动以来,协同目标识别技术备受重视。但BTID和RBCI两项协同目标识别技术仍无法完全填补作战识别的空白:BTID只能用于平台(如M1“艾布拉姆斯”、M2/M3“布雷德利”、“斯特赖克”战车以及“远程先进侦察监视系统”)之间的协同识别,而RBCI用于地-地和空-地协同识别,它们都不能直接用于平台-士兵及士兵-士兵协同识别。

无论使用什么样的协同目标识别技术,作战人员都必须通过独立判断做出是否与未知部队进行交火的决定。一旦做出决定,作战人员还必须在“射击/不射击”决策中遵循迎战规则的标准和限制,同时通过视觉识别来判断未知部队是否为合法的军事目标。

实际上,目前并没有识别友军还是敌军的技术,“敌我识别”的说法属于用词不当。这是因为,任何协同目标识别技术都只能区分出是“友方”还是“未知方”——前者回答问询;后者不回答问询,可能是敌方或中立方。考虑到协同目标识别技术的机械/电子特性,以及敌方行动可能使其失效,因此,协同目标识别技术不应当作为是否与未知方交战的唯一标准,否则可能会导致友军误伤或贻误战机。

三、美、英在作战识别领域的进展

由于“战争迷雾”和人为因素的存在,友军误伤事件不可能完全避免,对此恐怕没有灵丹妙药。为了尽可能减少友军误伤,一方面应该积极发展态势感知和目标识别技术,为作战人员提供各种任务领域的目标识别技术装备;另一方面应该提高士兵训练水平、改进作战条令,综合提高作战识别能力。

作战识别技术装备的进展

英国审计署的《国防部作战识别进展》报告中,分析了英军敌我识别的案例和教训,并介绍了敌我识别装备计划及其进展情况。在目标识别装备中,属于战场空域识别的有“后继型敌我识别”系统;属于地面机动识别的有“战场目标识别系统”。在态势感知装备中,属于情报、监视、目标获取与侦察的有“协同作战能力”系统和“机载防区外雷达”;属于指挥、控制与信息基础设施的有Link 16数据链、“弓箭手”系统,以及“数字化战场空间-作战、基础设施及平台战场信息系统应用”;属于战场空域感知的有“陆基防空”第一阶段/“空中提供陆地环境图像”;属于地面机动感知的有未来一体化士兵技术。

阿富汗战争和伊拉克战争爆发以来,美英联军的作战识别能力取得一定进展。“21世纪旅及旅以下作战指挥系统”、联合作战指挥平台、光学设备、第二代/第三代前视红外设备以及JCIMS等装备的改进缩短了“传感器-射手杀伤链”,地-地协同目标识别技术装备也提高了作战识别能力。未来协同目标识别技术与系统将用于空-地任务领域,同时将尽可能多地应用于其他领域,以填补当前的作战识别空白。

士兵作战技能和战术条令的改进

为了保持打击的致命性并保护部队免受误伤攻击,射击技能和“肌肉记忆”的训练是必不可少的。现在的城市作战环境要求所有的士兵都具有目标识别技能,士兵在射击前必须搞清:目标是否肯定就是敌方?自己和友军是否处于致命危险之中?如果勾动扳机,更坏的结果将是什么?按照条令的严格训练将使士兵具备交火时的判断能力。随着未来作战装备和条令的改进,加上各种训练设施、模拟器以及实战训练的完善,士兵在向未知方发起攻击时的决策能力将不断提高。

此外,还应当重视改进作战条令、战术法则、技术规范及迎战规则,使其更有利于避免友军误伤;同时应该加强部队的协同训练。只有着眼全局,加强各个作战识别环节(从态势感知、目标识别、战术训练,到作战条令、战术法则、技术规范及迎战规则),才能全面提高作战识别能力,最大程度地避免友军误伤事件的发生。

译者: cyber-china 原作者:Maj Edward Ospital and Maj Adam Wojack

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