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美国国家导弹防御系统中的“中枢神经系统”
 

  1 系统概述

  作战管理/指挥、控制与通信系统(BM/C3)是美国国家导弹防御(NMD)系统的一个组成部分,起着国家导弹防御系统的“中枢神经系统”的作用。

  国家导弹防御系统由地基拦截弹(GBI)、X波段雷达(XBR)、改进的预警雷达(UEWR)、作战管理/指挥、控制与通信(BM/C3)系统、天基红外系统(SBIRS)卫星等五个部分组成。按照设想,它的作战过程是:首先由预警卫星及时探测敌方导弹的发射升空,向系统发出警报,同时引导预警雷达搜索和探测敌方导弹,BM/C3开始制定交战方案;当导弹进入地基预警雷达的探测范围内,地基预警雷达确认预警卫星的预警之后,进行更精确的导弹跟踪,并将数据传送给BM/C3;X波段雷达探测、跟踪、识别导弹弹头,并将数据传送给BM/C3,确定导弹的飞行弹道;BM/C3依据这些数据,制定出作战计划,指定实施拦截作战的地基拦截弹,为其装订目标数据,下达发射命令;发射拦截弹后,X波段雷达继续跟踪敌方导弹,同时也跟踪拦截弹,BM/C3继续处理接收到的数据,为拦截弹提供信息,让其针对目标,修正航向,足够地接近目标;最后通过直接碰撞摧毁敌方导弹。拦截结束后,BM/C3进行目标杀伤评估,确定拦截是否成功,若没有拦截到目标且有足够的时间,可再次发射地基拦截弹。BM/C3将国家导弹防御系统的各个部分联系起来,集成为一个协调行动的整体,并为北美防空司令部/美国航天司令部的首席指挥官提供了在战斗中集成国家导弹防御系统的控制能力。

  NMD BM/C3项目是一项技术支持计划,它是根据国家导弹防御系统在设计、开发、集成、测试、部署和维护等方面的要求而规划的。根据美国RDT&E Project 1460 NMD BM/C3中的表述,BM/C3项目就是利用已有的和规划中的指挥与控制结构将国家导弹防御系统的资源集成在一起,达到一个军事有效的系统。BM/C3项目的目标如下:(1)为满足论证BM/C3作战能力的需要,开发研制进程、步骤和实用软/硬件,集成作战管理、指挥、控制与通信,融合NMD各个部分及相互之间的传感器数据,让NMD系统具有支持外部系统和外部中心的能力;(2)根据用户的要求,开发人参与控制的决策支持能力和相关的信息系统能力;(3)适应紧急部署的要求,开发BM/C3技术,减小风险,降低成本,缩短从部署到投入战斗的时间;(4)支持成熟的作战需求的开发和作战概念的拟定,确保部署的国家导弹防御系统具有端到端的形态;(5)确保与其它国防部系统的互操作性。

  2 系统组成和功能

  作战管理/指挥、控制与通信系统能够接收、处理和融合各种传感器获取的目标数据,为作战指挥控制提供关键数据,为人参与控制的决策提供决策辅助,制定防御作战交战计划,下达发射拦截弹的命令,通过通信系统把整个系统联结成一个协调工作的整体,与夏延山北美航空作战指挥中心保持联系。BM/C3的建设,不仅有许多硬件设备,还要开发大量的软件。它包括硬件、软件和规划、指令与控制国家导弹防御系统时必需的通信系统,可分为以下五个子系统:

  作战管理/指挥与控制(BM/C2)

  BM/C2为导弹防御作战的计划、评估、指令、调整、监视和全方位控制提供了手段,是国家导弹防御系统的“头脑”。它能够计划、选择、修正作战方案,提供广泛的决策支持能力、战场管理显示、态势感知信息,还具有战术武器系统控制,国家导弹防御系统管理,作战预备、系统监视与维护的集中点的作用。到目前为止,该子系统依据联合技术结构(JTA)已成功地完成了对BM/C2软件的作战实验,它完全遵守将与夏延山作战中心(CMOC)系统实现互操作的基础结构。

  BM/C2位于夏延山指挥中心内部,与国家导弹防御系统其它组成部分之间主要由光缆连接。BM/C2的操作形式类似于一般办公室。该子系统24小时全天候工作。

  NMD通信网

  该子系统主要为国家导弹防御系统各部分之间提供通信链接,它还提供了国家导弹防御系统各基站之间的通信能力、网络管理、与外部系统的信息交换能力。

  飞行中拦截器通信系统(IFICS)

  飞行中拦截器系统为飞向目标的地基拦截弹提供了通信链路,在大气层外拦截弹 (EKV)与BM/C2之间传递信息,具有飞行目标数据修正、目标对象图显示、武器态势信息告知等功能。

  该子系统由分散分布的地面站组成,每个地面站由一台无线电发射机/接收机构成,封装在直径5.8米的可扩充式天线罩中,与支持设备相邻,全部设施占地约4000平方米。每个地区需要配置2套IFICS,整个国家导弹防御系统至少需要7对(14套)IFICS。

  外部接口系统(EIS)

  通过该子系统,作战管理/指挥、控制与通信系统与夏延山作战中心(CMOC)之间能够实现通信链接。

  试验训练器(Tex)

  该子系统是一个软件开发工具,相当于对BM/C3测试条款进行作战实验的框架,有助于软件功能的测试与集成。

  系统技术

  BM/C3系统的技术主要涉及算法技术、数据处理技术、分布式系统、通信、操作手控制台与显示器等五大项:

  算法技术

  包括跟踪有响应或机动威胁目标的算法、探测器和数据融合算法、识别算法、杀伤/命中目标的效果评估算法、作战评价算法、资源管理和分配、决策支援(包括作战计划方案)、容错和误差控制等。

  算法技术重点强调实时性和自适应容错能力。

  数据处理与分布式系统技术

  此项技术包括高速容错可靠实时的分布式数据库、分布式数据库的同步和控制、分布式计算和网络系统、大规模并行处理机、Tera-Ops吞吐量的处理机、数据压缩技术等。

  数据处理技术主要指高吞吐量、高可靠性的大规模并行处理机技术,分布式系统是指依靠大量共享的数据库运行的一体化的实时的广域网和局域网。

  通信与显示技术

  此项技术包括每秒几千兆比特的传输速度、激光和光纤、图象传输、面向人的形象化技术、可供选择的三维立体阐明与显示技术、分布式与合作式的决策技术等。

  通信强调是可靠的、高速的、保密的通信,操作手控制台与显示器强调标准化的、直观的决策支持。

  研制与经费

  BMC3的研制采用“开发一点,实验一点”的方法,用实验来验证开发设想,并修正下一步的目标。BMC3研制至今,已进行了一系列的实验。

  该项目由美国弹道导弹防御局(BMDO)主持,TRW公司是主承包商,其它承包商有Boeing公司、Sparta系统公司。目前处于样机开发阶段。

  主要研制情况及预测进度:

  1995年:

  与TRW公司签订作战管理/指挥、控制与通信/系统工程与集成(BM/C3/SE&I)的合同。BMC3准备状态样机系统(RPS)是其样机开发的结果。

  1996年:

  开发BM/C3的通信组件样机,开发飞行中拦截器通信系统的最初阶段的样机。

  1997年:

  完成BM/C3的第二、第三增加部分的开发。

  1998年:

  * 与Boeing公司签订合同,以完成NMD计划的指挥系统集成器,包括BM/C3。

  * BM/C3的第三增加部分开发完成,并与BM/C3的所有其他部分和各种外部系统集成

  1999年:

  * 与Sparta系统公司签订合同,为NMD指挥系统集成器计划以及NMD武器系统元素和BM/C3相关产品的独立评估做准备。

  * 在联合国家试验中心的BM/C3单元实验室中进行了99-5作战计划演习(BPEx—5)。其基本目的是判别BM/C3的作战缺陷,在未来的系统建设中加以改进。

  * 完成 BM/C3的第四、第五增加部分的开发与集成。

  * 夸贾林导弹靶场安装飞行拦截器通信系统样机。

  2000—01年:

  开发与测试改进的预警雷达。初步改善了目标检测能力和BM/C3精度。

  2004—06年:

  暂定在线系统完成。

  BM/C3支持已进行的各次国家导弹防御系统的集成地面试验(IGT)和综合飞行试验(IFT)。

  美国国防部为NMD BM/C3系统的研究、开发、试验和评估提供了充足的经费。