联合战术空域管制技术

**章综述
　　1.1概述
　　信息技术的迅速发展和广泛应用，极大地推动了武器装备的发展和作战样式的演变，促进了军事理论的不断创新和军队体制编制的变革，联合作战已成为现代战争的主要作战样式，作战空间主导权对作战胜负的影响越来越大。信息化战争形态下，作战空间广、空中对抗力量多，需要多种作战平台协同快速完成多种任务，局部空域复杂程度越来越高，传统的空域使用方法已经无法满足信息化条件下体系对抗的要求，战术空域管制作为信息化战争夺取制空权的关键，其是否有效实施已成为能否夺取战争胜利的一个重要因素。
　　1．战术空域管制的任务
　　联合作战要求各军兵种使用多种先进的武器装备，在有限空域资源条件下协同作战，空域必将出现繁杂的局面，同一交战空域内的活动物体大致可以分为七类：固定翼航空器、旋转翼航空器、无翼航空器、无人机、炮弹、导弹、电磁信号，如果全部活动，在一个作战单元时间内，估计空中将有上万个互相交叉的物体。如何协调任务部队以及其他用户对空域的使用需求，充分利用空域资源，**限度地发挥作战效能，是实施联合作战需要解决的重要问题。
　　战术空域管制的任务是根据联合作战任务需求、作战资源信息、空域基础数据等，进行空域规划、分析评估和优化，发现冲突，发现违规，及时调整，提高空域使用效率、安全性和机动性，减少对己方使用空域的限制，增强联合作战效能。战术空域管制研究主要是针对战术空域面临的复杂形势，建立空域规划设计、冲突检测与排解、动态调配、航迹规划的模型和方法，实现有限作战区域内各类用户空域的合理配置与充分利用，根据作战任务，协调空域使用需求，实现可控航空器航迹的临机调整和不可控航空器的计划协调，为战术空域管制程序的制定和系统设计提供支持。
　　2．战术空域管制的必要性
　　战术空域管制可**限度地发挥联合作战效能。空域是敌我双方实施作战行动的战场空间，是一种重要的作战资源，作战资源优化配置，是提升联合作战效能的基础。在作战行动中，必须根据敌我双方的空域态势，对空域资源进行管理和控制，实现空域用户的密切协同，避免误伤和贻误战机。通过战术空域管制，指挥员能够综合考虑任务计划、敌方部署以及环境条件等多种因素，科学地配置空域资源，及时发现并处理空域冲突，将联合作战中的空域使用限制降到最低，保证各军兵种在有限的空域内协调一致地实施作战行动，从而**限度地发挥联合作战效能。
　　战术空域管控系统是实施战术空域管制的核心。参与联合作战的空域用户种类多、数量大、空域态势时变性强，对空域资源进行一体化规划和临机调配是提高空域使用效率的最佳选择。为此，可构建一个能有效支撑空域资源规划管理的信息系统，与指挥控制系统、军航空管系统、数据链系统等有机结合，使之发挥战场空域资源“调度器”的作用。
　　战术空域管控系统建设是加快联合作战能力生成的重要途径。战术空域管控系统是跨越军兵种界限的信息系统，通过统一设计管制程序、活动模型和运行规则，实现与各用户信息系统互联、互通、互操作。因此，战术空域管控系统的建设将减少和消弭信息系统的“烟囱”和用户“篱笆”，有利于加强空域用户的信息交联，加快联合作战能力的生成。
　　3．战术空域管制的重要性
　　战术空域是联合作战的主战场。空中力量对信息化战争的结果有决定性的影响，空中行动在联合作战中的地位越来越突出，战术空域管制在塑造战争态势、控制战局、打赢战争中的地位越来越重要。纵观近三十年来的局部战争，空域争夺既是联合作战的主战场，也是敌我双方决胜的主战场，同时还是保障其他战场顺利实施战斗任务的重要支撑。首先，信息化战争往往从空战发起，如，共计42天的海湾战争前38天都以空中作战为主，阿富汗战争源于美军实施电子干扰和精确打击，伊拉克战争以空中“斩首行动”拉开序幕，利比亚战争以多国联军空中突袭开始。空中力量主导已经成为现代战争的一个重要特征，空战场不折不扣地成为信息化战争开局的主战场。其次，空中力量无可比拟的快速机动性能、纵深打击能力、精确毁伤能力，既可摧毁敌重要军事目标，瘫痪其作战指挥体系，也可对敌方公路、桥梁等战争保障设施进行毁损，削弱敌战争潜力。科索沃战争中，以78天高强度的空中轰炸直接完成作战任务，由此验证了空战场争夺在战争中的重要地位。最后，战术空域管制贯穿联合作战全程，联合作战过程中，大量的军事行动需要空中力量的支援、配合和保障，在海上和陆地作战，对空中防御、空中侦查、空投空降、物资空运、搜索救援等空中力量的依赖程度越来越高，空战场对其他战场支撑作用尤为明显。
　　战术空域是连接多维度战场的重要枢纽。现代战争中，陆、海、空、天、电多维度战场互为依托，每一个战场都与空战场紧密相关，空战场逐渐成为连接各战场的纽带。从陆战场和海上战场发起的所有军事行动几乎都离不开制空权的保障，无论是地对地攻击、地对空或舰对空行动，都将占用空域资源，接收联合战术空域的统一控制。可见，空战场在连接不同空间、不同维度战场中发挥着重要作用。
　　战术空域管制是夺取并保持综合制权的关键。联合作战强调夺取空战场的综合制权，只有夺取了空战场才能取得控制战局、打赢信息化战争的主动权，而夺取战场综合制权的关键在于夺取制空权，只有夺取空战场并实施了高效管制，才能确保陆战场和海战场的战术效能，最终获取战场综合制权。高技术局部战争实践表明，没有制空权就没有陆战场和海战场行动的自由权，没有制空权就无法组织网电攻防行动，甚至无法保障天基系统的安全。而战术空域既是夺取制空权的主战场，又是保证其他战场优势地位、提供战略支撑的重要空间，因此，战术空域在夺取综合制权中的作用无可替代。
　　1.2战术空域管控系统现状
　　1.2.1顶层设计
　　1.2.1.1理论研究
　　美军根据多次高技术局部战争的经验和教训，不断迭代发展战术战役控制理论，其中，对战术空域管制理论的探索被认为是夺取制空权的重中之重，海湾战争和科索沃战争极大地推动了战术空域管制理论的研究与进步，促使美军战术空域管制处于世界先进水平。
　　概念诞生阶段：在1918年9月的默兹 阿尔贡战役中，美国空军为地面部队提供近距离空中支援时，就意识到应该关注战区空域管制问题。在**次世界大战期间，美军就开始论证陆空一体化作战问题。1926年1月，美军颁布了**有关协调空中部队的条令——《空中协调基本原则》（44015号训练条例）。该条例指出，空军的职责是完成地面指挥员分配的任务，地面指挥员可以为航空兵分配所有作战任务。第二次世界大战期间，美军为了对交战空域进行控制，颁布了《对地面部队的航空支援》（FM3135）、《大规模战场保障条例》（FM10015）和《空中力量的指挥与使用》（FM10020）三个野战条令，为战区空域如何指挥空中部队建立了基本框架。抗美援朝战争期间，美军成立了由战术空军指挥所、战术飞机控制组和单机指挥员三部分组成的近距空中支援指挥控制机构，指挥了1500多架次飞机联合作战。
　　快速发展阶段：1962年4月，美国空军开始探索新型空战部队组织架构，成立了包括空中突击师、空中运输旅、空中骑兵作战旅和军属航空兵旅在内的多种新型作战部队。战术空域内用户大量增加，空域管制问题尤为尖锐。1965年4月，美参谋长联席会议通过决议，同意开展针对战区空域管制问题进行系统性研究。此后，各军兵种空域用户达成共识，由空军司令官担任空中作战力量指挥官，在陆军的集团军、军和师级指挥机构均设立空域协调席，协助空军司令官进行空域管制协调。之后美军相继颁布了《陆军空中交通作业》（FM160）、《陆军空域控制》（FM4410）、《空地作战系统野战条令》（FM10026）以及《陆军空域协调》（TT441011）等技术使用手册和规范。
　　成熟完善阶段：1991年，美军在总结海湾战争经验教训的基础上，提出了《“21世纪部队”的现代化计划》，并将数字化作为“21世纪部队”的首要建设内容。1995年，美参谋长联席会议联合颁发了《联合空中作战指挥与控制》（JP356.1）和《交战地区联合空域管制概则》（JP352），2000年多军种联合颁发了《一体化空战场管制程序》，2003年颁发了《联合空中交通管制程序》，标志着战术空域管制理论的发展成形，此后这些出版物分别经过多次修订，使得相关理论描述更加成熟完善。
　　1.2.1.2管制方法
　　空域管制方法在军事行动范畴包括对空域管制区内所有空中资源进行积极管制以及对这些资源的程序管制，或者两者有效结合。空域管制计划和系统需基于部队和国家能力与需求来适应这些方法。积极管制依赖于雷达、其他传感器、合作识别系统［敌我识别/选择性识别（IFF/SIF）、精确参与者定位与识别（PPLI）、蓝军跟踪系统等］、数据链以及其他通信系统，提供积极识别、跟踪并指挥空中资源。程序管制依赖于空域管制措施，如飞机识别机动区、火力支援协调措施、协调高度、综合防空识别程序以及交战规则、限制作战区（ROZ）、限制射击区、自由射击区、禁射区、低空过渡航路、最小风险航路、标准使用军用飞机飞行路线（SAAFR）以及高密度空域管制地带（HIDACZ）。无人机系统（UAS）、陆军战术导弹系统（ATTACMS）、全球定位多管火箭发射系统（GMLRS）、“战斧”对地攻击导弹（TLAM）以及其他巡航导弹系统的程序空域管制措施，还包括特殊走廊、地地导弹系统措施、限制作战区以及高度预留。图1.1给出了空域管制的积极管制和程序管制方法，空域管制结构需对不断演变的敌军威图1.1空域管制方法
　　胁条件和变化的战术形势予以响应［19］。
　　1．通用联合空域控制方法
　　通用联合空域控制方法是经联合司令部批准的空域控制方法，主要包括协调高度、低空通行航线、最小风险航线、限制作战区域、专用空域、大密度空域控制区和固定直升机机航路等。
　　（1）协调高度
　　确定协调高度的主要目的是控制固定翼和旋转翼飞机的飞行，通常情况下，固定翼飞机在此高度上方飞行，旋转翼飞机在此高度下方飞行。战区（交战地区）之间甚至是战区之内可以确定不同的协调高度。在协调高度之上或之下并非绝对禁止固定翼和旋转翼飞机飞行，需要穿越协调高度飞行的飞机在飞行前必须与相关控制机构进行协调。防空炮兵或野战炮兵不使用协调高度。
　　（2）低空通行航线
　　低空通行航线是前方区域建立的临时控制空中走廊，目的是减少己方防空部队或地面部队对己方飞机造成伤害。空域控制指挥员可根据空中作战需求来确定应建立多少条低空通行航线。
　　（3）最小风险航线
　　最小风险航线是一个限定范围的、供高速固定翼飞机使用的临时空中走廊。穿越己方部队前锋线执行任务的己方固定翼飞机主要使用该航线。最小风险航线是可变的，可根据威胁情况、己方作战计划、地形、限定条件和火力支援阵地等因素来确定。
　　（4）限制作战区域
　　限制作战区域是为满足特殊作战态势或需求而确立的有限空域，在该空域内，一个或多个用户的行动会受到限制。设置该区域的目的是通过限制飞机进入指定地面区域或空域，来帮助减少其与地面进攻之间的冲突、避免重复行动及误伤。典型的使用是限制飞机在陆军战术导弹发射区域和目标区域、无人机发射和回收区域上空进行活动。
　　（5）专用空域
　　专用空域是经批准后预留给特殊用途的空域，主要用于基地防空、空中战斗巡逻等。进行空中战斗巡逻需要确定空域的位置、进出方向、高度和时间。联合部队空军部队司令官和其他部队司令官可以利用专用空域预先部署用于完成侦察、监视、防空、战场管理和空中打击任务的装备。
　　（6）大密度空域控制区
　　大密度空域控制区是用于集中部署大量的、多种武器或空域用户的区域。建立大密度空域控制区后，地面指挥员可以要求其他空域用户选用其他活动区域，或在其规定和约束下进行活动。
　　2．空域控制方法标准作业程序
　　空域控制方法标准作业程序包括空中走廊、进攻轴线、飞行控制点、战斗空域、开火区域、通信检查点、火力

战术空域管控是信息化战争中夺取制空权的一个重要因素，美军已经在伊拉克战争及之后的战争行动中全面实施。《联合战术空域管制技术》是目前国内所能见到的首部从技术原理角度探讨战术空域管控的专业书籍，系统阐述了战术空域管控运行概念、战术空域规划设计技术、战术空域冲突检测与排解技术、空域态势监视技术、战术空域评估与仿真技术、战术空域系统设计技术等内容。

目录
前言
**章综述1
1.1概述1
1.2战术空域管控系统现状3
1.2.1顶层设计3
1.2.2系统建设11
1.2.3作战使用15
参考文献17
第二章战术空域管制系统运行概念19
2.1使命任务19
2.2需求分析21
2.2.1规划设计作战空域21
2.2.2组织制定空域管制计划21
2.2.3实施战术空域管制21
2.3系统运行活动关系22
2.3.1总体活动关系22
2.3.2空域协同规划24
2.3.3空域计划激活管理25
2.3.4空域执行情况监视26
2.3.5空域临机规划26
参考文献27
第三章战术空域规划设计技术29
3.1协同定位空域规划设计方法29
3.1.1测向定位空域规划设计方法30
3.1.2测时差定位空域规划设计方法33
3.1.3测向测时差定位空域规划设计方法38
3.1.4平台作战空间数学描述41
3.2协同探测空域规划设计方法41
3.2.1多基地雷达协同探测41
3.2.2多雷达组网协同探测45
参考文献46
第四章战术空域冲突检测与解脱技术47
4.1空域运行数学建模47
4.1.1空域结构要素建模47
4.1.2空域活动模型50
4.2战术空域冲突检测技术55
4.2.1间隔标准56
4.2.2空域结构冲突检测56
4.2.3空域活动冲突检测59
4.3战术空域冲突解脱技术63
4.3.1空域活动规则64
4.3.2空域冲突解脱模型64
4.4空域计划生成技术68
参考文献69
第五章战术空域态势监视技术70
5.1空域状态监视与动态调整70
5.2空域冲突预警与告警技术72
5.2.1航迹冲突预警和告警72
5.2.2最低安全高度预警和告警74
5.2.3空域侵入预警和告警75
5.3目标监视数据处理76
5.3.1数据注册方法77
5.3.2传感器坐标系与系统坐标系82
5.3.3多元监视数据处理模型85
5.3.4多元监视数据处理算法86
5.4空域态势综合显示技术92
参考文献93
第六章战术空域仿真和评估技术94
6.1战术空域规划仿真方法94
6.1.1空域系统仿真建模94
6.1.2航空器仿真建模100
6.1.3空域运行仿真103
6.1.4仿真数据生成108
6.2战术空域容量评估建模108
6.3系统运行效能评估技术111
6.3.1概念内涵111
6.3.2评估要素111
6.3.3评估体系构建原则112
6.3.4效能评估体系113
6.3.5常用效能评估方法114
6.3.6效能评估流程115
6.4战场空域效能评估技术研究116
6.4.1战场空域效能评估方法概述116
6.4.2战场空域效能评估指标体系118
6.4.3战场空域效能评估计算模型123
6.4.4巡逻空域效能评估模型134
参考文献142
第七章栅格模型在空域管控中的适用性研究143
7.1研究现状143
7.1.1国外研究情况143
7.1.2国内研究现状146
7.2适用性分析147
7.2.1各空域模型在航路网络构建中的应用分析147
7.2.2各空域模型在轨迹运行监视中的应用分析152
7.2.3各空域模型在飞行冲突检测中的应用分析155
7.2.4空域模型在空域协同划设中的应用分析157
7.3栅格模型构建方法159
7.3.1平面网格划分方法160
7.3.2高度层网格剖分方法172
7.3.3空域网格三维划分173
7.3.4空域网格编码173
7.4典型应用场景174
7.4.1作为特定飞行器的管控方法174
7.4.2用于训练飞行空域的使用调度控制174
7.4.3用于飞行冲突探测与解脱的空间分割175
参考文献178
第八章战术空域管控系统设计技术179
8.1Agent理论179
8.2系统体系结构183
8.2.1一般概念183
8.2.2战术空域管控系统体系结构185
8.2.3战术空域管控系统节点连接性描述185
8.2.4系统功能结构187
8.3系统组成与接口设计193
8.3.1系统基本组成193
8.3.2系统结构及配置194
8.3.3战术空域管制软件结构195
8.3.4系统接口关系196
8.4仿真举例196
8.4.1任务想定196
8.4.2空域协同规划197
8.4.3空域冲突检测与告警198
8.4.4空域冲突解脱方案198
8.4.5空中计划生成200
8.4.6空域态势监视与目标识别200
8.4.7临机冲突检测与动态调整201
参考文献203