网络化弹药

1网络化弹药摘要：智能自修复雷场系统是为了满足未来对区域封锁的要求而提出的一种全新的概念设计，该系统利用无线自组网弹药技术，能够判断敌人对雷场的攻击并实现自我修复以保持区域封锁系统的完整性。快速布置、自组织和容错能力等特性使之非常适合未来战争信息化和网络化的发展需要。组网和定位技术是无线自组网弹药系统的一项关键技术，涉及到多方面的内容。论文对智能自修复雷场进行了系统分析，确定了其作战模式，阐述了其中的关键技术；对各种无线网络通讯方案进行了研究和比较，论证了MANET网络作为无线自组网弹药系统的组网方式的可行性，并分析了其结构；在详细研究了定位技术的基础上，提出了基于跳数测距法的绝对定位方案，实现了雷群网络节点间的定位。还介绍了无自组网的通讯模块和网络模拟软件，为以后的研究打下基础。2目录1．基本概念...................................................31.1网络中心战...................................................31.2网络化弹药...................................................51.2.1网络赋能制导弹药.......................................51.2.2巡飞弹.................................................61.2.3地面网络化弹药.........................................82．工作过程...................................................93．关键技术..................................................103.1自组网技术..................................................103.2自定位技术..................................................133.2.1获取节点间距离........................................143.3目标分配方法...........................................183.4自修复技术..................................................204.典型弹药与发展.............................................234.1第一阶段....................................................234.2第二阶段....................................................254.3猛禽智能战斗警戒系统........................................254.4自行修复智能雷场............................................264.5智能弹药系统（IMS）.........................................264.6我国的发展..................................................2731基本概念1.1网络中心战网络中心战现多称网络中心行动（network-centricoperations）是一种美国国防部所创的新军事指导原则，以求化资讯优势为战争优势。其做法是用极可靠的网络联络在地面上分隔开但资讯充足的部队，这样就可以发展新的组织及战斗方法。这种网络容许人们分享更多资讯、合作及情境意识，以致理论上可以令各部一致，指挥更快，行动更有效。这套理论假设用极可靠的网络联系的部队更能分享资讯；资讯分享会提升资讯质素及情境意识；分享情境意识容许合作和自发配合，这些假设大大增加行动的效率。通过战场各个作战单元的网络化，把信息优势变为作战优势，使各分散配置的部队共同感知战场态势，协调行动，从而发挥最大作战效能的作战样式。网络中心战是美军推进新军事革命的重要研究成果，其目的在于改进信息和指挥控制能力，以增强联合火力和对付目标所需要的能力。网络中心战是一种基于全新概念的战争，它与过去的消耗型战争有着本质上的不同，指挥行动的快速性和部队间的自同步使之成为快速有效的战争。图1网络中心战概念图14网络中心战的实质是利用计算机信息网络对处于各地的部队或士兵实施一体化指挥和控制，其核心是利用网络让所有作战力量实现信息共享，实时掌握战场态势，缩短决策时间，提高打击速度与精度。在网络中心战中，各级指挥官甚至普通士兵都可利用网络交换大量图文信息，并及时、迅速地交换意见，制定作战计划，解决各种问题，从而对敌人实施快速、精确及连续的打击。以往作战行动主要是围绕武器平台（如坦克、军舰、飞机等）进行的，在行动过程中，各平台自行获取战场信息，然后指挥火力系统进行作战任务，平台自身的机动性有助于实施灵活的独立作战，但同时也限制了平台间信息的交流与共享能力，从而影响整体作战效能。正是由于计算机网络的出现，使平台与平台之间的信息交流与共享成为可能，从而使战场传感器、指挥中心与火力打击单元构成一个有机整体，实现真正意义上的联合作战，所以这种以网络为核心和纽带的网络中心战又可称为基于网络的战争。所以说，网络中心战的基本思想就是充分利用网络平台的网络优势，获取和巩固己方的信息优势，并且将这种信息优势转化为决策优势。与传统相比，网络中心战具有三个非常重要的优势：一是通过集结火力对共同目标同时交战；二是通过资源提高兵力保护；三是可形成更有效的、更迅速的“发现—控制”交战顺序。图2网络中心战概念图2网络中心战基本要点：1、强调作战的中心将由传统的平台转向网络；52、突出“信息就是战斗力，而且是战斗力的倍增器”；3、明确作战单元的网络化可产出高效的协调，即自我协调；4、增强作战的灵活性和适应性，为指挥人员提供更多的指挥作战方式。1.2网络化弹药网络化弹药是将多个弹药通过组网通信，实现子弹药间的网络化信息共享，并且可以完成智能探测、目标识别、协同打击和毁伤评估等作战功能的新概念武器弹药。1.2.1网络赋能制导弹药欧洲“流星”空空导弹、美国“先进中程空空导弹”和“增程型防区外对陆攻击导弹”（SLAM-ER）等网络赋能制导弹药已经开始装备部队。目前，国外中远程空空导弹通常加装单向数据链，只能实现制导信息的传输。而“流星”与AIM-120D是世界上率先加装双向数据链的空空导弹。其上行链路用于导弹制导指令的更新，同时支持第三方信息；下行数据链用于发送导弹的工作和运动状态信息，报告导引头的截获、自动寻的转换以及可实现的杀伤概率。AIM—120D还能通过战场信息共享网络。利用地面探测器截获目标信息。SLAM—ER则已具备真正意义的网络赋能能力，有不同的使用模式，可对付多种目标。在对付移动目标时，该导弹接收目标更新信息以用于中段制导，自动计算目标速度。实验论证：实验一：一架美国海军的F/A-18B战机在12000米的高度向距离150海里（277.8公里）外的一机动靶舰发射了一枚SLAM-ER导弹。导弹在发射后两次接收了修正后的目标信息并修正了其航向，直接命中了靶标。6图3SLAM-ER外观图实验二：在S-3B飞机上进行的试射中，SB-3在4500米的高度向距离100海里（185公里）的导弹发射设施模拟目标发射了SLAM-ER导弹，它成功地接收了目标修正信息，并成功地在目标1.8米处爆炸。1.2.2巡飞弹巡飞弹是一种利用现有武器投放，能在目标区进行巡逻飞行，可承担监视.侦察.战斗毁伤评估.空中无线中继及攻击目标等单一或多项任务的弹药（或子弹药）。它由战斗部.制导装置.推进系统.控制装置（含弹翼）.稳定装置（含尾翼或降落伞）等组成美国已成为该类弹药发展的先导者，这必将引起其他国家武器发展者的高度重视，成为未来弹药领域发展的一个重要趋势。主要特点①以各种形式投放，既可单独投放，也可作为炮弹携带的子弹药投放，且无需对武器平台进行改进。当由火炮(如榴弹炮、迫击炮、坦克炮、火箭炮、舰炮等)发射时，巡飞弹经弹道上升段到达弹道顶点后，滑翔至目标区巡逻飞行；若由母弹在一定高度布放，则滑翔至目标区巡逻飞行；甚至可由无人机、布撒器等载体同时多枚投放。②采用GPS/INS制导或自主式末制导，圆概率误差小于50m。③用固体推进器和小型涡轮喷气发动机推进。④采用单一或多功能战斗部，可搭载彩色电视摄像机、化学或生物探测传感器、气象仪器、非致命性装置和杀伤战斗部等载荷，具有目标搜索、目标监视与定位、战斗毁伤评估、空中无线中继以及攻击目标等多种能力，增加了对付目标的灵活性。7⑤可由地面站或地面操作人员遥控，采用双路通信链路或实时图像进行战术信息传递，利用遥控或预装定方式，弹丸在飞行中可改变飞行状态并进行任务再分配。图4巡飞弹巡飞弹是多种高新技术集成的产物，涉及的主要关键技术是：小型低推力长航时动力技术巡飞弹的低速长航时飞行对动力装置和电源系统提出了严格要求。动力装置一般是微小型涡轮喷气发动机，涡扇发动机、脉动发动机以及新型推进剂发动机是未来的主要动力装置，弹载设备的电力主要由锂电池供应，银锌电池、燃料电池以及太阳能电源装置是弹载电源研制的主要方向，要求它们要能够承受10万倍的的重力加速度。图5巡飞弹作战图8远距离抗干扰双路通信链路技术巡飞弹的射程可达几百千米，而弹体长度一般在1米左右，这对信息传输装置提出了更高的要求。为了获得远距离、高数据率、高质量的通信，必须研究高功率的数据发送机，要采用图像压缩技术以降低对宽带的要求，要在信号处理过程中进行加密，以实施保密通信，要采用双路通信链路传递和接收信息，必要时还要建立通信中继站。总体设计技术主要指弹体外形结构的优化设计、弹体功能模块的优化匹配。弹体设计要综合考虑空气动力学和隐身性能，包括弹体形状、材料以及涂层等。弹药功能模块的匹配，要综合考虑制导控制、动力、有效载荷等各部分的尺寸、重量等。例如弹翼、尾翼结构形状及控制方式的选取，根据巡飞时间确定动力装置的指标，根据任务要求确定有效载荷的大小等。多模式战斗部技术多模式战斗部是指根据目标类型而自动选择不同作用模式的战斗部，它可以根据不同的目标选择最佳的起爆方式、达成最大的战果。目前多采用平盘状药形罩的多模式爆炸成型战斗部，这种战斗部可以采用多种作战模式：如形成分段／长杆式射流，用于侵彻重型装甲，形成爆炸成型弹丸(EFP)，用于对付装甲车辆薄弱的顶部装甲，形成破片，杀伤人员及无装甲目标。如LAM巡飞攻击弹药、“洛卡斯”巡飞子弹药等都采用了多模式战斗部。1.2.3地面网络化弹药智能能雷场是智能地雷发展的第二个阶段，他借助于逐渐发展成熟的无线网络通信技术对单个智能地雷组网，自组织成一个智能雷场。雷场能够使用无线定位技术确定雷场中各个单雷的相对或绝对坐标位置，并可以通过单雷的随动机构调整相互之间的位置，实现自主移动，组成既定结构的单元。并在网络的协调下实现各个单元协同作战。雷场还可以定时自动检测地雷爆炸后形成的缺口，自动调整现有地雷的位置，以有限的地雷，保证智能雷场的完整性。9图6智能雷场概念图2．工作过程智能弹药能够确定自身的相对或者绝对坐标位置；能够与其它弹药组网通讯；能够自主地与其它弹药协同判决，实时自主移动，实现高效率的作战效果。这种网络化的智能弹药，具有自组织（self-configuring）和自修复（self-healing）的性能。该系统的作用过程可以分为以下五个部分:（1）布撒。布撒可以是通过飞机、地－地导弹或火箭弹等进行远程布撒。（2）调整姿态，快速组网。（3）通信定位。（4）攻击目标。（5）自修复:起爆或自毁。智能弹药的主要功能：（1）探测目标。能自