构建时敏目标跨域杀伤网.pdf

总第351期1引言在网络信息体系的支撑下，多域力量编成由“组合”转变为“融合”，形成空间分散部署、时间协调一致、能量多维一体的弹性结构。根据战场态势和情况变化，作战活动以网络信息体系为纽带，将杀伤链链接成杀伤网12。1.1杀伤链1996年，美国空军参谋长罗纳德福格尔曼提出“杀伤链”概念，即“发现定位跟踪瞄准交战评估”各环节构成相互依赖的有序链条。经历近几场高技术局部战争的检验和优化，美军以作战需求为牵引，不断增加各战场要素互联互通互操作的程度，实现作战能力持续升级34。美军利用自主目标识别系统、全球信息网络、超声速导弹以及多无人机协同等技术，建立了相对完善的时敏目标杀伤链，形成了典型的指挥控制模式，将时敏目标的打击时间从海湾战争的100min缩短至利比亚战争的5min以内，基本实现了“发现即摧毁”的打击效果5。这种传统的杀伤链具有明显的脆弱性，任何一个节点失效或被摧毁，整个杀伤链丧失作战能力，将导致打击任务失败。2015年，美国空军提出分布式“云杀伤链”概念，打破了传感器、武器系统之间的硬连接，以松耦合方式构建“探测跟踪决策打击评估”的云杀伤链6，通过高效管控战场资源、实时处理与收稿日期：2023年3月11日，修回日期：2023年4月23日基金项目：国家自然科学基金项目（编号：61703411，62003363）资助。作者简介：王忠，男，博士，副教授，研究方向：多智能体网络、智能电网。韩光松，男，博士，讲师，研究方向：指挥控制、多智能体网络。构建时敏目标跨域杀伤网王忠1韩光松2（1.火箭军工程大学西安710025）（2.国防大学联合作战学院石家庄050084）摘要信息化联合作战进程显著加快，时敏目标在时间与空间上的分布密度急剧增大，战时需要临时应对与处置的时敏目标大幅度增加。基于人工智能构建跨域杀伤网，对时敏目标实现先敌发现、先敌决策、先敌打击，对于赢得高端战争的战场综合控制权具有重要意义。关键词时敏目标；跨域；杀伤网；人工智能中图分类号E92DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2023.09.024Constructing Cross Domain Kill Networks for Time SensitiveTargetsWANG Zhong1HAN Guangsong2（1.Engineering University of Rocket Force，Xian710025）（2.College of Joint Operations，National Defense University，Shijiazhuang050084）AbstractWith the remarkable acceleration of the process of information-based joint operations，the distribution density oftime sensitive targets in time and space has dramatically increased，and the number of time sensitive targets that need temporary response and disposal in wartime has greatly increased.Constructing a cross domain kill networks on artificial intelligence to realizethe first enemy detection，decision-making and strike against time sensitive targets is of great significance for winning the comprehensive control of the modern information battlefield.Key Wordstime sensitive target，cross domain，kill network，artificial intelligenceClass NumberE92舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 351 期2023 年第 9 期Vol.43 No.9116舰 船 电 子 工 程2023 年第 9 期分发共享目标数据，在云端完成目标探测跟踪、数据融合、目标指示、火力分配、火控制导、毁伤评估等，从而对超视距目标实现“先敌发现、先敌攻击、先敌摧毁”，将时敏目标的打击时间缩短至2min以内。2020 年 8 月至 9 月，美国陆军举行“项目融合-2020”演习7。美国陆军利用“星链”卫星搭载的传感器探测目标，将数据发送至地面站进行智能决策，自主选择打击武器并摧毁目标，大幅度缩短了“侦察指挥行动”杀伤链的响应时间，从发现目标到将其摧毁不到20s。2021年1011月，美国陆军举行“项目融合-2021”演习，海军、海军陆战队、空军等军兵种参加，聚焦西太平洋地区第一岛链与第二岛链之间的战场环境，演练了联合全域火力打击作战杀伤链8，测试了侦察链、打击链、保障链等多种类型作战链条在复杂对抗环境中的效能。1.2杀伤网美军认为，相对作战对手美军军事优势被削弱，主要体现在难以保持杀伤链优势。2018年，美国国防部高级研究计划局提出“杀伤网”概念，旨在消除各军兵种打击体系“烟囱林立”的情况。该概念强调整合各领域情报获取、指挥控制与武器系统，超越了静态杀伤链结构，形成众多节点构成的网状拓扑结构，凸显了跨域协同性。在“全域作战”顶层概念指导下，美军基于新兴技术构建打击体系，从单向、二维的链状结构逐步调整为复杂、多维的网状拓扑结构，作战平台异构且可迅速升级，对动态变化的威胁和环境具备强大的自适应能力，为跨域协同作战提供了基础支撑910。杀伤网，是将少量、集成、多功能的作战单元分解为数量众多、规模更小、功能简单的作战单元，通过网络化融合多域分布的传感器平台、指控平台、武器平台等，有效构建动态杀伤链。杀伤网具有高效、灵活、生存能力强等优势，是一种自组织、自适应、自恢复、可重组的杀伤链。在体系对抗过程中，单个平台的价值远远低于由平台构成的广域杀伤网，即使部分节点失能或被摧毁，对杀伤网作战效能的影响较小11。2时敏目标主要特征时敏目标，是指那些对己方部队造成或即将造成危害，需要立即做出反应的目标；或者具有极高打击价值、稍纵即逝的目标。时敏目标具有时间敏感性强、侦察探测难、破坏威胁大等特征，指挥处置不当可能造成严重影响1213。2.1强时效性信息化联合作战的战场态势瞬息万变，各目标的地位和作用随时间发生显著变化，导致其时效性显著增强。根据时敏目标的定义，主要包括三类。一是高速来袭时敏目标。这类目标处于高速飞行状态，正在或很快将对己方造成重大危害，打击机会稍纵即逝，也称危急目标，如来袭导弹、轰炸机、侦察机等。二是慢速移动时敏目标。这类目标价值高、位置随时间变化，如潜艇、水面舰艇、机动雷达等机动式武器平台。三是固定时敏目标。这类目标即将在战场发挥重要作用，如敌方首脑进入的办公楼、敌方车辆即将通过的桥梁、正在抢修的机场跑道、即将使用的导弹阵地、驻停高价值飞机的机库等。这类目标属于复合目标，通过打击目标经过或驻停的地方，毁伤其内部的高价值目标，具有明确的打击时限要求。2.2高价值性时敏目标的价值主要体现在两个方面。一是敌方作战体系的重要节点。这些目标具有极高的军事价值，如隐身飞机、察打一体无人机、地空导弹系统、大中型水面舰艇、机动雷达等，对其实施打击可破击敌方作战体系，制约作战体系效能发挥。二是有限时间内发挥重要作用的目标。随着战争进程、战场态势和目标状态等因素的变化，一些目标的军事价值或破坏性显著增强，如进入指挥所的敌方首脑、即将发射导弹的阵地、准备射击的火炮集群等，这些目标将对己方造成重大损失或在敌方作战体系中发挥重要作用，打击时间非常短暂，一旦错过时间窗口将难以打击或者失去打击价值。3人工智能赋能跨域杀伤网以人工智能技术为核心，智能化武器装备平台为支撑，从而引发从侦察、决策再到交战的系统性变化，促进跨域杀伤网的形成。跨域杀伤网构建流程包括分析作战需求、调配作战力量、匹配信息资源和聚合要素资源。基于先进数据链、自主协同等技术，将所有作战平台链接成杀伤网，传统的链式结构变成云端结构，自动分配打击目标，实时评估打击效果，快速执行补充打击任务1415。3.1架构全维多向的战场情报网络分布式跨域杀伤网需要建立“纵向贯通、横向联通、按需推送”的情报保障体系，提升实时、智能、分布式数据处理能力，实现多元情报相互印证、智能算法快速处理、情报信息直通保障，以适应瞬息万变的信息化战场。117总第351期3.1.1构建集中统一战场传感器网为实现全天时全天候全谱系的实时侦察监视能力，及时发现可疑目标，识别目标属性并掌握目标运动状态。一是构建立体化侦察网系。按照高中低搭配、远中近相结合方式，小卫星、高空长航时无人机、高超声速侦察机、无人飞艇等新质作战力量组网，具有分布式、低成本、抗毁伤等特性，在时域、空域、频域上形成立体多维和功能互补的侦察网系，提高跨域侦察、识别、定位和跟踪目标的精确度与时效性。二是完善先进数据链系统。数据链系统作为一种网络化战术信息系统，在传感器平台、武器平台、指挥控制系统之间实时传输信息。态势生成与共享能力是未来战争的显著特征，借助数据链系统不断升级侦察系统的软硬件实力，以最快速度完成态势生成、跨域分发共享，赢得体系对抗优势。3.1.2建立重要时敏目标数据库基于分布式跨域感知体系，全面搜集敌方力量部署、武器平台、通信用频等情报数据，掌握敌方高价值目标信息，构建时敏目标数据库，主要包括目标的散射、电磁、红外、水声等特征参数及部署时间、活动规律，对敌方重点目标实现精准“画像”，有利于实时掌握并确认战场态势与远洋、深空敌情战略动向。战时，一旦发现可疑目标，通过战场传感器网进一步搜集目标信息，进行对比印证与综合识别，确认时敏目标身份。3.1.3建立分布式信息处理系统利用多传感器情报融合、人工智能等先进技术，完善侦察情报融合共享平台。通过分节点融合处理，综合分析多源异构侦察情报信息，依托大数据处理技术，生成统一、可视化、分级共享的战场综合态势图。基于岸、海、空多点目标指示信息分发网络，向战区前沿无人自主系统精准推送所需情报信息，实现一点感知、全网共享与跨域目标指示，有效缩短杀伤网的反应时间。3.2构建立体敏捷的指挥控制系统随着作战双方对抗烈度加剧，杀伤网节点广泛分布在陆、海、空、天等多域战场空间，为确保在有限时间窗口内完成打击任务，需构建立体敏捷的指挥控制系统，实现全域指挥控制智能化。3.2.1构建网络化指挥控制体系综合运用雷达站、观通站、短波、卫星、数据链、干线等指挥通信手段，构建陆基、对海、对空、对潜、天基指挥网，形成梯次配置、远近衔接的指挥控制体系。加强情报链路、通信链路、指挥链路等基础设施冗余设计，增强网络化指挥控制体系的互联互通互操作性，确保在复杂电磁环境中及时有效的指挥控制打击时敏目标的行动。3.2.2打造智能化辅助决策系统运用人工智能、大数据等先进技术，打造智能化辅助决策系统。基于深度学习、迁移学习等智能算法，解决复杂对抗环境中自主识别目标问题，对目标信息和威胁程度进行实时处理和显示，辅助指挥员快速定位、识别目标并判断其威胁程度。针对时敏目标的特点，运用认知智能技术解决战场情况的不确定性，搭建作战情况数据库，建立作战情况处置模型，寻求随机应变的智能方案。根据战场态势变化和目标威胁程度，快速分配武器系统，自适应构建完成作战任务的杀伤网，实现武器装备和时敏目标的最佳匹配，以确保指挥员和操作员可以比对手更快、更好地做出决策。3.3构建全域多维的分布式杀伤网分布式杀伤网的武器越多，链接方式以几何倍数增长，可为打击时敏目标提供更多选择方案，创造尽可能多的打击窗口，一旦时敏目标进入杀伤网便难以逃离。3.3.1全域多维配置武器装备通过分散布设大量打击节点，创建广域火力杀伤网，可避免集中式部署降低打击灵活性，提升应对敌方攻击的生存能力与弹性。着眼应对高端战争，构建“无人机打击为主、有人机突防为辅、防区外大面积覆盖”的分布式杀伤网，在打击手段上突出自由组合式打击，由传统火力毁伤拓展到电磁攻击、网络攻击、高能激光打击、无人自主系统打击，由地理空间拓展到太空空间、无形空间等。3.3.2基于杀伤网实现“云发射”指挥要素节点向相关侦察要素节点、行动要素节点下达跨域任务指令。充分利用特定空间领域的资源和能力，通过杀伤网完成云共享，具备多平台接替制导与临机更改打击目标的能力，形成“谁有利谁发射、谁合适谁制导”的“云发射”打击新方式，大幅度提升杀伤网对时敏目标的打击能力，确保快速精确打击时敏目标。3.4分类制定打击时敏目标的预案作战筹划时，对可预见的时敏目标，明确指挥模式、打击方法、打击手段、保障方式等，精心预置多批量目标的诸元参数。各作战域指挥要素节点之间同步、动态、实时交互信息，对各分域行动方案进行跨域协同，查找和消除冲突点，最后整合生成跨域行动方案。王忠等：构建时敏目标跨域杀伤网118舰 船 电 子 工 程2023 年第 9 期3.4.1分区拦截高速来袭时敏目标高速时敏目标的位置随时间快速变化，来袭方向比较明确。针对来袭巡航导弹、战略轰炸机、预警机、侦察机等的特点，在大区域防空反导体系支撑下，各防空分区分层配置防空反导武器、空中待战飞机等，制定详细的打击计划与打击方法，确保有效拦截来袭时敏目标。3.4.2预先筹划追击慢速时敏目标慢速时敏目标的位置不确定，但其活动区域相对固定，如攻击型核潜艇、水面舰艇、机动雷达等。针对每个目标的活动规律、活动阵位、特征参数等，预设多个伏击区，组织空军航空兵或常规导弹突击兵力保持高戒备值班状态，一旦发现时敏目标进入伏击区，突击兵力进行快打火力规划，及时发起火力打击行动，确保有效摧毁时敏目标。3.4.3密切监视伏击固定时敏目标固定时敏目标的位置不变，关键是目标在或不在固定位置，对打击时机非常敏感，如机库飞机、驻泊舰船等。通常采用“定点待战设伏打”战法，平时拟制目标打击方案，将时敏目标驻停的机库、港口、阵地等优选为打击瞄准点，形成多套火力预案，并预置发射单元火力卡片。战时，采用发射单元交替待机方式，导弹发射车处于垂直热待发状态，一旦发现时敏目标出现在特定位置，立即发起火力打击行动。4武器装备智能化发展趋势目前，武器装备正朝体系化方向发展，在不断提升精确打击能力的同时，应该注重人工智能技术对武器装备体系的推动作用。充分借鉴国内外军事智能化技术，结合自身发展的实际情况，研制满足分布式作战需求的智能化武器系统，提高武器装备的作战能力和竞争力。人工智能融入武器装备系统之中已是必然趋势，高端战争将广泛运用智能化无人自主系统。4.1侦察预警装备智能化运用人工智能技术的最新成果，研制多型智能化侦察预警装备，构建基于网络信息体系的全维战场智能感知体系。美国国防部高级研究计划局研制出一些低成本自主地面传感器，这些传感器可以迅速布设在战场上，并与卫星、飞机、水面舰艇、战车上的传感器有机融合，形成全时域全空域全频域的侦察监视体系，广泛获取战场信息。运用“物联网”与先进网络通信技术，构建全天候立体化的战场信息传输体系，使各类平台、弹药具备侦察与入网能力，成为传感器和情报源。战场万物互联，最大限度感知广域战场的情况，实时融合生成战场综合态势图。例如，研制具备侦察与信息回传能力的精确制导武器，可实现战场“全维可视”“全程可视”，提高战场透明度，即时发现作战窗口，有利于掌握战场主动权。4.2指挥控制系统智能化依托大数据、云计算、知识提取、知识挖掘等新兴技术，研制下一代具备自主学习能力的指挥信息系统，及时聚合作战资源，快速融合处理多源异构情报数据，提升指挥信息系统对时敏目标杀伤网的分布式数据处理能力。加速研发战场推理软件，运用深度学习技术训练具有逻辑分析能力的机器，发挥机器的速度和理性优势，提供态势评估、建议甚至决策等服务。平时，基于指挥信息系统获取、积累各种作战信息与数据，自主研究战场态势、分析敌我特点并制定作战方案。战时，在有限人工介入和关键权限控制下，以指挥员为中心，指挥信息系统支撑辅助指挥决策智能化、参与行动控制自动化与生成作战方案高效化，有效加快“观察判断决策行动”循环速度，提高辅助决策水平与指挥控制效率。4.3跨域打击武器智能化聚焦军事理论创新牵引发展、各类军事力量差异发展、战争需求与作战行动推动发展，加快推进人工智能技术向武器装备系统和无人作战体系的转化进程，引入到分布式智能化跨域杀伤网，提升对时敏目标的打击效能。在人工智能、大数据、云计算、传感器等新兴技术的牵引下，加快发展智能化精确打击武器，有助于实施即时作战行动。首先，发展半自主智能化无人作战平台，如无人作战飞机、无人作战舰艇、无人潜航器等，通过与有人平台互联互通互操作，实现两类平台一体化编组与协同作战。随着人工智能技术逐步发展成熟，研制能自主发现、自主决策、自主协同、自主打击的智能化作战平台与武器装备，能够根据作战任务与战场态势变化，实现跨域协同、自主行动与集群攻击，提升在多域空间跨域打击时敏目标的能力。5结语信息化联合作战进程显著加快，在人工智能技术的支撑下构建全域多维的分布式杀伤网以应对时敏目标，实现先敌发现、先敌决策、先敌打击，以提高信息化战场的综合控制权优势。侦察预警装备、指挥控制系统、跨域打击武器等方面的智能化119总第351期是构建人工智能赋能的全域多维分布式杀伤网的重要智能化发展方向。参 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