无线组网技术在舰艇防空反导武器系统中的应用文档格式.docx

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提出了网络化的舰空导弹系统两层“混合式”协同体系结构，并对该结构的协同机制进行了研究。

关键词：

区域防空；

网络化作战；

体系结构；

组网技术

1.网络化防空概况

网络技术给传统的战争概念和军队组织结构带来的冲击是前所未有的。

1997年美国海军作战部长约翰逊在海军学会第123次年会上称“从平台中心战法转向网络中心战法，是一个根本性转变”，并称“网络中心战”是两百年来军事领域里最重要的变革。

现在，“网络中心战”思想已经引起了军事理念的创新、军事空间的拓展、军事进程的加快、军事效能的提高等多方面的革命性变化。

1.1舰艇编队的防御概况

舰艇编队面临来自各种平台（飞机、舰艇和潜艇）上发射的反舰导弹的严重威胁。

上世纪90年代前，反舰导弹的“低空隐蔽突防”和“饱和攻击”战术，要求海上舰艇编队建立远、中、近程和高、中、低空的“分层防御”反导作战体系。

上世纪90年代之后，海上空袭作战的主要模式逐渐演变为在预警机指挥下，空袭飞机从舰艇编队防区外发射反舰导弹，采用远距离发射、低空突防、航路规划和饱和攻击的战术方法，以对付舰艇编队分层防御体系。

另外，海湾战争以后，濒海作战作为现代海上的主要作战模式，沿岸崎岖地形和隐藏在海岸背景下敌电子战系统，将降低舰艇编队传感器的灵敏度和作用距离，增加了对导弹目标识别和探测的复杂性，从而使舰艇编队面临掠海反舰导弹快速近程袭击。

海上防空反导作战的新变化，要求舰艇编队将其多个舰空导弹系统组建成网络化的舰空导弹系统，实现超视距反导作战体系和能力，如下页表1和图1所示。

表1舰艇编队反导作战体系演变历程

图1舰艇编队超视距协同反导作战体系不意图

2.区域防空网络化组网作战需求分析

对于防空作战而言，未来防空体系面临的是由多种空袭武器及其伴随的电磁干扰组成的复杂多变的一体化的空袭体系。

因此，未来的空防对抗不是平台与平台之间的对抗，而是体系与体系、系统与系统之间的对抗，为了适应这种整体对抗，必须打破传统的防空作战样式，综合集成各种防空作战资源，实现防空体系内的各种作战要素之间的信息共享和综合运用，以形成一个体系配套、多武器协调的良好的防御体系。

2.1网络化舰空导弹系统

网络中心战理论认为：

只有在高度分解和逻辑上解耦（独立）的情况下，系统中可利用的资源才可以被完全使用。

例如．如果一个传感器（例如，跟踪雷达）在逻辑上与武器系统（例如，舰空导弹）分离，那么，武器系统和传感器都可以被独立控制，并且可以被其他作战平台有效共享，充分发挥其效能。

在网络化舰空导弹系统反导防御体系中，可利用的作战资源，如传感器（Sensor）、指控系统（c）、武器系统（Shooter）等，必须在逻辑上与自身平台分离。

它们在协同作战网格中是以节点的形式组织的，协同作战网格使所有节点的信息可以共享，可以对所有节点实施控制。

这样，平台上的作战资源可以独立于平台之外使用，便得到了崭新的作战能力。

例如，可以动态组建“集成火控系统（IntegratedFire

ControlSystem）”，将不同平台的传感器、指挥控制系统和武器系统联合起来协同工作，完成防空反导作战任务，如图2所示。

图2协同作战网格和集成火控系统（IFCS）示意图

3.无线组网技术在舰艇防空反导中的应用

舰艇区域防空网络化作战不仅引起了未来防空作战形态和作战样式的革命性变化，也对防空体系综合化、一体化、网络化建设提出了更高的要求。

3.1全维探测预警系统

天基、空基、地（海）基预警网必须进行合理配置，统一部署，形成多维的、立体的有机整体，形成从远到近，从高到低，全空域、大范围、多层次的探测网，并通过网内信息获取资源的有效管理和对所获取信息的有效处理，对空袭目标进行区域内全程跟踪，为拦截打击系统提供尽可能多的预警时间和尽可能精确的目标诸元。

3.2分布式指挥控制系统

建立一个区域分布式、网络化防空作战指挥控制系统，减少指挥层次，形成适应性强、抗毁性高、适于灵活重组的分布扁平作战指挥体系结构，实现区域防空C4I系统内部和与区域C4I系统之间的互连、互通、互操作，实现区域防空战场信息共享，形成具备联合作战能力的信息共享型网络化体系结构。

3.3一体化拦截打击武器系统

未来的空袭手段多样，要求区域防空体系从功能上应具备抗击各种空袭兵器和对抗各种电磁手段的能力。

但是任何单一军兵种、防空武器都将难以完成未来的防空任务，必须综合运用各种防区内不同功能、不同性能、不同成本的防空武器和各种信息对抗手段，建立网络化拦截打击武器系统，利用信息共享和协同交战，充分发挥拦截武器系统的自身潜能和组合后的系统潜能，使未来的防空体系成为反飞机、各类战术弹道导弹一体化的防空反导体系。

通过对21世纪末发生的几场局部战争的形态和作战方式进行分析，就不难看出：

信息网络技术的发展是防空作战向网络化转化的催化剂，防空作战的网络化已经势在必行。

深入研究网络化防空的作战需求，建立与网络化防空作战相适应的防空作战体系结构，是现代高技术条件下防空体系对抗的必

然要求和有效手段，是世界各国防空体系建设面临的紧迫课题。

4.网络化舰空导弹系统的协同结构

对防空反导作战任务，网络化舰空导弹协同反导作战系统可通过传感器、指控系统、武器系统等作战资源之间的相互协同，组建集成火控系统（IFCS）来完成。

利用多智能体的协同原理，研究舰艇编队反导作战系统的协同机制。

4.1智能体（Agent）概述

智能体（Agent）概念最早由美国Minsky教授在《SoeietyofMind》中提出的，用它来描述一个具有自适应、自治能力的硬件、软件或其它实体，日标是认识与模拟人类智能行为。

作为促进人工智能发展的新概念，Hewitt认为定义Agent与定义什·

么是智能一样困难。

大多数研究者普遍认可和接受这样一种说法，将智能体看成作用于某一特定环境，具有一定生命周期的计算实体，它具备自身的特性，能够感知周围的环境，自治的运行，并能够影响和改变环境。

1987年Bratmna提出一种描述智能体基本特性的BDI模型，他认为一个智能体包含有三种基本状态:

信念（Belieo，期望（Desire）和意图（Intention），分别代表其拥有的知识、能力和要达到的目标。

所有智能体的自主行为，都是基于它的三个基木精神状态而通过与环境之间以及智能体相互之间的交互来完成。

4.1.1智能体的特性

图3给出了一个智能体的抽象视图。

在这个框图中，可以看到智能体为了影响其环境而产生动作输出。

在复杂性适度的环境中，智能体不能完全控制自己的环境，最多只能部分地控制，即对环境产生影响。

从智能体的视图角度来说，这意味着在相同的环境中同一个动作执行两次可能会出现完全不同的效果。

智能体作为独立的智能实体，必须具有广泛的智能品质，其行为显著的反映其智能特性，处在特定环境下的智能体应该具备如下儿个特性:

图3环境中的智能体，智能体接受从环境中感知的输入，产

生输出动作作用于环境，这种交互通常是一个连续不断的过程

（1）自主性，一个智能体应具有独立的局部于自身的知识和知识处理方法，在自身的有限计算资源和行为控制机制下，能够在没有人类和其它智能体的直接干涉和指导的情况下持续运行，以特定的方式响应环境的要求和变化。

并能根据其内部状态和感知到的环境信息自主决定和控制自身的状态和行为。

自主性是智能体区别于其它如过程、对象等抽象概念的一个重要特征。

（2）反应性，智能体在感知环境，响应环境的同时，并不只是简单被动的对环境的变化作出反应，它可以表现出受目标驱动的自发行为。

智能体的行为是为了实现自身内在的目标，在某些情况下，智能体能够采取主动的行为，对周围的环境进行改变，以达到自身目标的实现。

（3）社会性，智能体往往不是独立存在的，如同现实世界中的生物群体一样，在环境中经常有很多智能体同时生存，形成一个社会性的群体。

智能体不光能够自主运行，同时应该具有和外部环境中其它智能体相互协作的能力，而且在遇到冲突时能够通过协调进行冲突消解。

（4）进化性，智能体应具有开放的性质，能够在交互过程中逐步适应环境，自主学习，自主进化。

能够随着环境的变化不断扩充自身的知识和能力，提高整个系统的智能化和可靠性。

4.2作战资源的智能体（Agent）特性

如图2所示，舰艇编队中的传感器、指控系统、武器系统等作战资源通过一种“软件智能体”连接到协同作战网格中。

这种软件智能体实质上是软件模块，嵌入在传感器、指控系统、武器等系统软件的应用层中，从而形成了传感器、指控、武器等3种智能体，并具备下列功能：

①能在特定的环境下连续自发地实现功能；

②具有一定的自主性和推断能力；

③能与系统中其他智能体通信交互；

④能对周围的环境做出反应；

⑤能完成一个或者多个功能目标。

可见，网络化的舰空导弹系统中的传感器、指控、武器等3种智能体，对任务的分配可通过智能体之间的相互协商来确定，对自身的任务具有管理能力，对与其他网络节点的数据通讯进行控制，具有了系统的自治性、对环境的反应性、与其他系统的协同性、地理位置的分散性、系统设计的异构性等智能体（Agent）的基本特性。

4.3多智能体（Multi—Agent）系统的协同结构

针对多智能体（Multi—Agent）的协同结构而言，主要有集中式、分散式和混合式3种结构形式。

在网络化的舰空导弹系统中，预警机上的指控系统作为全局指挥中心，集中指挥舰艇编队协同反导作战。

将反导作战任务，分配发送给能独立完成任务的一个或几个“集成火控系统（IFCS）”。

动态组成的“集成火控系统（IFCS）”中的指控系统作为局部指挥中心，协调传感器和武器系统工作，完成赋予的反导作战任务。

这样，可以把网络化的舰空导弹系统看作是由两个层次构成的“混合式”多智能体（Multi—Agent）协同结构，如图4所示。

实现这种结构的机制就是“混合式”多智能体的协同机制。

图4“混合式”多智能体示意图

4.4网络化舰空导弹系统的协同机制

网络化的舰空导弹系统的协同机制，遵循“混合式”多智能体（Multi—Agent）的协商策略，具体描述如下：

①预警机上指控系统是网络化的舰空导弹系统的全局指挥中心，各个集成火控系统（IFCS）的指控系统是局部指挥中心；

②全局指挥中心负责动态组建集成火控系统（IFCS），调度作战资源完成舰艇编队反导防空作战任务，具有较高层次的战术决策能力；

③局部指挥中心负责调度其传感器和武器系统等作战资源，发挥最大能力执行全局指挥中心下达的命令要求，具有较低层次的战斗指挥能力；

④全局指挥中心预测舰艇编队防空作战态势，分析编队中作战资源运行情况，确定它们完成给定反导防御作战任务的可行性，给出来袭方向上组建IFCS的数量，并将反导作战任务发送给动态组成的IFCS，以保证动态组建IFCS能完成赋予的作战任务；

⑤局部指挥中心将全局指挥中心分配的任务转换为一组按时间排列的作战命令，调度IFCS中的传感器和武器系统，完成赋予的反导作战任务；

同时，实时评估IFCS负载能力，并通过协同作战网格报告全局指挥中心，或与其他IFCS进行协商，协同完成赋予的反导作战任务。

⑥动态组成的IFCS协同反导作战过程，一直持续到全局指挥中心发出下一组反导作战任务，或者直到接到“任务结束”命令后IFCS解体为止。

4.5区域防空武器系统网络

区域防空武器系统资源主要包括各种拦截飞机、地空导弹、高炮、弹炮结合系统，还包括各类“主动”进攻和“被动”防御综合电子信息系统、具有破坏敌方进一步空袭能力的反击兵器（远程打击编队、战术导弹等）。

单纯就防御武器系统资源而言，防空武器系统网络化作战模式如图）所示：

1.主战兵器和辅助兵器通过协调中心进行统一指挥、协调交战，是主要防空作战方式；

2.主战兵器直接为辅助兵器提供信息，并管理、协调指挥辅助兵器网络，是辅助防空作战方式。

图5武器系统网络图

5结束语

从“混合式”多智能体（Multi—Agent）的协商策略可以看出，局部指挥中心拥有IFCS的运行性能模型，实时监控传感器和武器系统的运行状态，实时评估IFCS负载能力，与其他IFCS进行协商完成反导作战任务．从而降低了全局指挥中心与局部指挥中心的关联性，提高了动态组建IFCS的灵活性。

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