0 引　言

随着信息化战争模式的日益发展，信息的获取、处理和应用对战争胜负起着至关重要的作用。海上联合作战通过信息的无缝对接与共享来打破不同军种间壁垒，组建跨领域、跨军种的作战网络，确保各作战单元能够实时、准确地获取战场态势，并基于获取到的信息迅速做出有效决策，提升海上作战力量的整体效能。然而，海上联合作战是一种高度集成的作战模式，要求作战指挥人员能够实时获取战场态势，对海上感知体系能力有着较高的要求。当前，世界上的主要军事强国都已投入大量精力开产态势感知体系方面的研究，对海上态势感知体系进行多次迭代和优化，丰富了联合作战样式，提高海上作战效能。近年来，国内在战场态势感知体系领域也展开了积极研究探索，但相对起步较晚，且主要集中在战场局部态势感知方面，对于跨域联合的态势感知体系构建问题研究相对较少。鉴于此，本文将以海上联合战为背景，针对海上态势感知体系构建等问题开展研究。

1 面向联合作战的未来海上发展特点

得益于人工智能和信息技术在军事领域的不断应用和发展，未来的海上战场将呈现出作战能力的高度融合，实现陆、海、空甚至天基力量的无缝对接和协同作战。无人化、智能化装备将主导战场，大大提高作战精度和效率。为应对复杂多变的战场环境，保证在任何情况下都能快速、精确地实施作战行动，作战体系将同时向信息化、网络化方向发展，并构建灵活机动、适应性强的指挥控制网络。

1.1 有人无人高效协同

随着无人技术的快速发展，无人作战平台在军事领域的应用变得越来越常见。尽管无人平台具有很强的自主性和灵活性，但在动态复杂的战争环境中，其决策和适应能力仍难以与有人平台相匹敌。因此，未来海上战场的发展将更加注重有人和无人作战平台的有效协同，通过发挥各自的优势互补，实现战斗力的最大化。孙盛智等^[1]提出，有人舰艇与多个无人舰艇之间的协同探测与攻击模式能够增强作战能力这样，通过高度集成的信息系统将有人装备和无人装备将紧密相连，形成一个密切协调的作战系统，而不是互相作为单独的作战单元存在。无人装备因其高度的自主性、隐蔽性和执行效率，在安全、侦察等领域发挥着重要作用，而有人装备则因其战术适应性和灵活的决策能力，负责复杂的战场指挥和战术决策。二者共同形成一个高效、适应性强和动态的作战系统，从而提高战斗力和战场生存能力。

1.2 智能化发展

智能化是当前科技发展的前沿趋势，正以前所未有的速度渗透到包括军事领域在内的各个领域。以人工智能（AI）、大数据、云计算、物联网等技术的融合应用为代表的作战模式，带来了一场颠覆性的变革。Forti等^[2]认为，海洋领域正处于迈向新时代的开端，这一转变是由自动化、机器人技术、多传感器感知和人工智能（AI）等技术进步驱动的。DIMITROV^[3]人工智能（AI）如何提供一种变革性的机遇，通过增强态势感知（SA）和威胁监测（TM）而显著影响海军行动。为了实现全覆盖和多维视野，态势感知体系通过在战场周围的战略位置集成智能感知节点，构建全域覆盖的多维感知的态势感知系统。为了向作战指挥提供高可靠性、高准确度和高速率的决策信息源，这些感知节点将实时收集、处理和整合来自多个作战领域的数据。态势认知当前也朝着智能化防线发展，朱丰等^[4]提出了一种态势智能认知的架构，推动态势认知的智能化进程。与此同时，智能指挥系统还能为指挥员提供详尽的战场态势分析和准确的辅助决策，促进精确打击和有效协同。通过便利的信息交换和实时通信，各作战单元可即时了解彼此的位置、状态和作战意图，从而实现高效协作和优势互补，促进不同作战单元之间的无缝整合。精密的智能化资源分配系统将根据战场需求实时调整作战资产的部署，从而优化作战效能。

1.3 战场空间多维化

传统的海战主要集中在海面及邻近空域，作战环境较为固定。但随着水下、太空、网络、电磁等技术的飞速发展，海上已延伸至深海、低空、外太空、网络空间、电磁等多维领域。广阔而多元的战场环境使作战行动复杂度显著提高，对作战力量的整体能力与协同性提出了更高要求。同时，海战也不再是局限于单一军种的职能，而需要各军种、各作战单位之间建立紧密联系，以促进信息交换、指挥同步、作战整合，实现信息化战场的跨域联合行动。跨域联合行动不仅需要各军种之间紧密协作，还需要全域各军种作战信息、资源与活动的快速传递与有效利用，通过高效协同作战，充分发挥各军种各自优势，形成多军种一体化作战体系将发挥强大的联合作战能力，从而有效应对复杂多变的新型信息化、智能化战场形势。

2 海上态势感知体系构建的难点分析 2.1 应对复杂环境与动态变化

指挥决策中需考虑环境因素以优化兵力航路规划和作战效能评估^[5]。海上环境多样多变，以海洋气象、水文、地形地貌为主自然因素和以敌方干扰、伪装、欺骗为主的人为因素都会对信息的获取造成影响。海上环境的自然和人为特点使得战场态势极度动态、不明晰，从而要求海上态势感知系统需要具备很强的环境适应能力和动态调整能力，能够实时感知战场环境变化并快速响应。但在实际实施过程中，受技术限制和作战需求变化等因素影响，很难全面审视和准确预测所有要素。因此，如何设计具有强鲁棒性和适应性的态势感知系统是海上战场态势感知系统建设的关键挑战。

2.2 海量数据的处理与分析挑战

海上态势感知系统需要处理来自多个传感器、平台和作战域的海量数据。这些数据包括来自电子战和网络战等非传统领域的信息，以及来自雷达、光电和声呐等物理传感器的实时信号。由于数据量大、维度高，实时处理数据非常具有挑战性。传统的数据处理技术往往达不到实时性要求，导致态势信息失真和滞后。因此，开发海战态势感知系统的主要挑战是如何创建有效的数据处理框架和算法，实现快速数据处理和实时融合。

2.3 多源信息融合的关键问题瓶颈

海上态势感知系统需要整合来自众多传感器、系统和作战域的多源数据，这些信息的格式、正确性、可靠性等要素各不相同，如何高效地整合和分析这些信息，形成一个连贯、精确的态势图，是海上态势感知系统需要重点关注的问题之一。同时，指挥决策也需要态势感知系统的有力支持。然而，在实际应用中，由于战场态势的复杂性和不可预测性，很难完全理解和准确解读所有信息。因此，如何建立有效的信息融合算法和决策支持模型，实现快速的信息融合和精确的决策支持，是海上态势感知系统建设的另一大挑战。当前，来自于卫星、遥感^[6]和水文探测等的多维信息源都要求战场态势感知系统进行处理，给系统带来了很大压力。

2.4 跨域协同冲突问题的处理难点

跨作战域（如海上、水下、空中、网络空间等）的信息交换与协同，必须借助海上态势感知系统来实现。然而，多个作战域的信息系统在技术设计、数据标准、通信协议等方面存在差异，信息交换存在障碍，协同作战面临挑战。构建有效的协同作战机制，建立统一的信息交换标准和接口，解决各系统间的互操作问题，是实现跨域协同的关键。这不仅需要技术进步，也需要各作战部门的密切协作与协同。

2.5 态势预测技术展望

战场态势是未来联合作战的重要支撑^[7]。尽管态势感知系统能够收集和处理大量的作战数据，但要准确掌握和预测战场态势如何演变仍十分困难。敌方意图、作战能力、环境条件等众多变量都会对战场想定产生影响，而且这些变量是不可预测和不断变化的。因此，态势理解和预测需要采用复杂的模型和算法进行分析，并综合考虑诸多因素。然而，由于作战环境的复杂性和不可预测性，预测结果存在错误和偏差。如何提高想定与预测的准确性，减少不确定性对作战决策的影响，是海战态势感知系统建设必须解决的重要问题。

3 海上态势感知模型构建 3.1 海上态势感知模型分析

海上作战态势感知是当代海战指挥决策的重要基础，它通过广泛使用各种技术手段，对海上作战环境进行全面、准确、实时的监控与分析，帮助指挥员及时、科学地做出决策。20世纪80年代，Endsley等^[8]提出了基于飞机任务的三级态势感知数据处理模型，其中，第1层为态势要素感知层，主要负责获取当前环境态势要素的状态、属性和特征；第2层为态势理解层，主要负责提取特征、组合数据、分析获取的态势信息；第3层为态势预测层，负责在分析当前态势的基础上预测未来态势。据肖圣龙等^[9]介绍，战场态势感知可通过知识挖掘、信息处理等方式，将复杂的战场态势数据转化为人类可以理解的形式并作为重要参考来影响作战决策。李昌玺等^[10]基于上述3个支柱提出了PFPV模型，将战场态势感知分为感知、融合、显示、预测4个层次，利用跨域传感网络对特定时空背景下的战场态势要素进行感知和融合，形成战场态势要素的实时战场状态，再通过可视化等技术，将战场态势实时转化为视觉可观察的形式进行呈现，并提出一种预测战场态势要素下一时刻战场状态的方法。在电磁环境日益复杂的网络中心战中，传统的以空间位置融合、运动参数估计为主的目标态势分析已不能满足海上信息化作战中电子对抗、雷达探测等指挥控制功能等对全面电磁态势的要求^[11]，构建新的战场态势感知模型迫在眉睫。

3.2 海上态势感知模型构建

海上态势感知模型的主要特征表现为高度集成，它通过多源数据采集、智能数据处理、态势评估和决策支持，实现对海战环境、敌我态势、战场态势发展趋势的实时监测、分析和预测。本文结合已有研究成果，从战术级态势感知流程出发，提出了海上态势感知的概念模型。海上态势感知利用广泛部署在陆、海、空、天、潜等各个领域的传感器网络，实时采集和理解给定时间和空间范围内的战场环境要素，创建这些战场要素的即时状态图，使用有效的融合技术整合复杂信息，同时根据这些战斗态势要素的现状预测并分析未来的状态进程。然后采用可视化等先进技术将这些实时态势转换为指挥官易于理解的格式进行显示，为指挥官提供额外的信息以辅助决策。

模型将海上态势感知问题自顶向下分为4个层次：数据采集（Data Collection）、数据处理（Data Processing）、态势理解（Situation Understanding）、决策支持（Decision Support），简称DDSD模型。

模型的第1层为数据采集层，利用分布在各作战平台上的雷达、声呐、光电、红外、电子战等传感器和无人机、卫星等侦察平台，建立覆盖整个海上的传感器网络，实现对海上环境状况，如目标信息、环境信息以及电磁信息等的全方位监测和感知。

模型的第2层为数据处理层，主要包括信息融合、智能识别和数据预处理等，对来自各传感器和平台的数据进行清洗、压缩和标准化处理，提高数据质量和处理效率；然后利用机器学习和人工智能算法对处理后的数据进行智能识别和分析，提取重要信息；最后利用信息融合技术对来自多个来源的数据进行整合、关联和验证，以形成对战场态势的统一和透彻的了解。

模型的第3层为态势理解层，基于数据处理和智能识别结果，构建统一的海上态势图，对海上战场态势进行全面分析，包括敌方兵力部署、作战意图、威胁评估等，评估双方优势劣势、潜在发展方向等，为决策提供支撑。

模型第4层为决策支持层。通过对一体化战场态势数据的图形化、可视化展示，一方面可以反映战场环境的实时变化，提高指挥决策的清晰度和有效性；另一方面可以根据态势评估和威胁预测的结果，为指挥员提供作战计划、兵力部署等辅助决策信息，以便指挥员及时调整作战计划，最大限度地发挥战术和兵力部署的作用，保证作战任务的顺利完成。

DDSD模型融合了多种传感器、数据处理技术、信息融合算法、可视化技术等，实现了对海上环境、敌我态势、战场态势发展趋势的实时监测、分析和预测，是信息化联合作战条件下提升海上作战效能、保障作战胜利的重要手段。

4 海上态势感知体系架构设计构想 4.1 海上态势感知模型分析

建设海上作战态势感知体系是海军现代化建设和战略能力提升的重要内容，需要构建全方位、高效协同的态势感知体系，实现岸、海、空、天、潜等多维度、一体化、立体化、跨域态势感知能力。此外，需要采用先进的手段无缝集成各域情报信息，通过一体化指挥中心对各域态势感知系统进行统筹领导，确保信息的全面衔接和有效利用。如图1所示，本研究设计并构建了海上态势感知体系的三级架构，以提高多域态势感知能力为优化目标。

联合作战指挥中心为第1级，是体系中指挥权限最高的机构，主要负责海上全球态势感知资源的指挥调度。态势感知中心为第2级，由战略级、战术级、战役级3个层级的态势感知中心组成，它要接收各域态势感知分系统上报的态势情报，在经过融合处理后上报至联合作战指挥中心。第3级由各域的态势感知分系统组成，包括海基、空基、天基态势感知子系统，以及岸基态势感知子系统。第3级为各域态势感知分系统，包括岸基态势感知分系统、海上态势感知分系统、空中态势感知分系统、天基态势感知分系统与水下态势感知分系统。主要负责各自域的情报态势收集与处理，并上报态势感知中心。

4.2 海上态势感知体系架构分析

跨域态势感知分系统是海上战场态势感知系统的“触手”，直接面向一线作战态势开展情报收集、处理与转化，是整个体系中不可或缺的组成部分。须以这些系统作为信息供给的基础，才能构建完善有效的战场态势感知体系，相互交织，形成战场态势信息网络。

4.2.1 岸基态势感知分系统

岸基态势感知分系统主要包括岸基雷达系统、岸基光电探测系统、岸基声呐系统等。

1） 岸基雷达系统

岸基雷达系统包含岸海监视雷达、远程警戒雷达、精确跟踪雷达、三维成像雷达等多种雷达类型，满足多种防御和监控需求，构成从海岸到深海的全方位雷达感知网络，通过收发电磁脉冲，精确测量目标的距离、速度、方向、高度等重要参数，对弹道导弹、无人机、舰艇、潜艇潜望镜、低空飞行目标、近海活动等进行实时态势感知，确保对海、空乃至近岸陆地活动进行全面监控和快速响应。

2）岸基光电探测系统

岸基光电探测系统集成了多光谱成像系统、激光测距仪、高分辨率可见光相机、红外热像仪等多种高精度光学光电探测手段，利用多波段的光学特性，有效感知近岸、海面、低空等目标状况，对敌舰、快艇、无人机、低空飞行器等动态目标以及夜间可能出现的人员、移动车辆等危险都能进行精准捕获和识别。岸基光电探测系统能够实时记录和播报重要目标的特征数据，通过对目标特征的持续监测和评估，为军事决策提供重要信息支持，是海上安全监测和海防防御的重要技术手段。

3）岸基声呐系统

岸基声呐系统部署于海岸沿线，主动声呐、被动声呐和集成声呐阵列是岸基声呐系统使用的一些先进水声探测工具，可有效提供海底目标的态势感知。通过发出声波并监听目标的回声，主动声呐可以识别和定位潜艇、水下航行器、沉没物体和其他水下目标；被动声呐利用水下目标产生的噪音，如螺旋桨旋转和机械振动的声音，监视水下活动。综合声呐阵列结合了主动和被动探测的优点，提高了探测精度和探测范围。这些声呐系统是跟踪和探测水下目标的最重要工具之一，因为它们不仅能实时跟踪和识别目标，还能分析其运动轨迹和意图。这些信息对于海上安全、海岸防御和水下作战至关重要。

4.2.2 海上态势感知分系统

海上态势感知分系统主要包括各类水面舰艇、无人艇、民商用船等。

1）水面舰艇

作为海上力量基础的水面作战舰艇，主要依靠一系列精密集成的传感器和信息系统来执行态势感知任务。它们配备了先进的舰载雷达系统，可以精确地绘制远距离低空和海面目标的路径和速度。此外，这些舰艇还配备了水下探测声呐，通过声波在水中的传播和反射，有效探测隐藏在深海中的潜艇的动态，确保水下安全。水面战舰与舰载光电技术和红外传感器配合使用，可以在困难的水域条件下密切观察近距离目标和海面活动，从而提高战场透明度。这些多维探测数据通过高度集成的作战指挥系统实时汇总、评估并转化为精确的态势图像，确保海上部队能够快速有效做出反应，为舰艇指挥官提供决策依据，水面作战舰艇已成为作战指挥和海上态势感知的重要组成部分。

2）无人艇

无人艇作为新兴无人机技术的典型代表，主要使用复杂的算法和多种传感器的集成来实现态势感知。它们拥有水下声呐阵列、激光雷达、红外摄像机和高精度雷达系统等尖端工具。这些工具共同作用，可以实时探测、识别和跟踪海面目标。为了准确地描绘周围环境的三维图像，包括洋流、天气变化和潜在障碍物的动态，无人艇还依赖高性能计算机处理单元和人工智能算法来快速分析收集到的大量数据。无人艇还可以通过与卫星通信和控制中心实时交换数据，增加态势感知的广度和深度，确保了在动态和复杂的海上情况下保持高度警觉和快速反应。

3）民商用船

民商用船已逐渐发展成为重要的海上探测节点，能够不断收集和评估有关周围水域状况的数据，在日常运营中执行关键的环境监测任务表现出了灵活多样的态势感知技能。通过为民商用船配备先进的探测设备，一方面，在平时可以通过持续监测海域的生物活动、水流动态和天气变化，为渔民提供精确的捕鱼建议。另一方面，在战时可以与军用通信系统整合，作为作战体系的隐蔽探测节点，形成一个有效的信息共享网络，支持战场预警探测和应急救援工作。

4.2.3 空中态势感知分系统

空中态势感知分系统主要包括军用作战飞机、无人机等。

1）作战飞机

作战飞机对空中战场态势的掌握起着重要作用。为了全面掌握战斗环境，作战飞机能够综合运用感知侦察等多种技术手段，采用低空穿梭、高空俯视、甚至潜入敌方纵深等多种多层次、多维度的侦察手段，包括预警机、侦察机、巡逻机等。为形成广覆盖、高密度的空中侦察网，做到实时记录、分析敌方兵力部署、武器系统动态、通信活动等。作战飞机还运用高分辨率光电传感器、合成孔径雷达、电子情报收集系统等，帮助指挥员全面、准确地从空中掌握战场态势，为制定作战计划、实施精确打击提供重要的决策信息。

2）无人机

无人机以其独特的多功能性和广泛的应用范围，建立了从低空到高空的全方位侦察网络，成为现代战场态势感知的重要力量。无人机可以对目标区域进行精确和持续的监视和侦察，这得益于其先进的传感器套件，其中包括高分辨率摄像机、红外成像仪、激光雷达和电子情报收集系统等。无论是在远程巡逻，还是在战略要地隐蔽侦察，无人机都能够凭借其良好的隐蔽性和续航能力，深入敌方防线，实时传回战场图像、目标位置信息、电磁环境数据，通过多层次、多维度的信息收集和分析，为指挥中心提供全方位的战况图，对决策者快速反应、精确打击、战术调整至关重要。王殿勋等^[12]阐述了无人机集群再海上作战环境下的作战样式和关键支撑技术，分析无人机集群和海上舰艇作战方式结合的优势。

4.2.4 天基态势感知分系统

天基态势感知分系统主要由光学成像卫星、雷达卫星、电子卫星、海洋监视卫星等各类侦察卫星组成，并搭载高精度光学望远镜、合成孔径雷达、电子信息收集系统、海洋环境监测设备等，获取目标区域的可见光图像、穿透云层和障碍物的雷达回波、电子信号和海洋动态信息，对地面军事设施、海上舰艇编队、导弹发射场、电子通信网络等实施全面侦察监视。侦察卫星具有覆盖全球、不受天气影响、反应速度快、连续监测等特点，可以突破国境线，昼夜不停地对敌军要害目标进行态势感知，通过多星组网、协同作战，可以形成陆、海、空立体侦察网络，为军事决策提供及时、准确、全面的情报支持，成为当代战争中重要的太空态势感知手段。

4.2.5 水下态势感知分系统

水下态势感知分系统主要由潜艇、无人潜航器和水声监听网等组成。

1）潜艇

潜艇具有出色的伪装能力、持久的续航能力和强大的自主探测能力，结合了先进的声呐系统、雷达探测设备、电子侦察工具和水下通信系统，可对敌方水面舰艇、潜艇、海底电缆、水下防御设施和重要水道等关键目标进行深度侦察和持续监视。如利用声呐阵列拾取水下微弱的噪声信号，从而精确定位目标位置和方向，实现在敌方防御范围外悄无声息地巡航；利用电子侦察设备可以高效截获敌方电磁信号，并对获取到的电磁信号进行分析，分解敌方指挥控制系统和通信网络的运行情况。潜艇多层次、全方位的态势感知能力，大大提高了潜艇在复杂海况下的战略主动性和生存能力，为海上作战提供宝贵的信息支持。

2）无人潜航器

无人潜航器是深海探测和态势感知领域的新兴力量，具有自主性高、续航时间长、隐蔽性好、环境适应性强等特点，在海洋监测、敌方侦察、水下防御等方面具有独特优势。无人水下航行器配备了先进的声呐探测系统、水下成像设备、水质传感器、电子情报收集模块等，可对敌方潜艇、水面舰艇、海底地形、水下通信线路、水下防御设施等重点目标实施纵深侦察和精确测绘。无人潜航器利用先进的传感器网络，实时采集和分析水下声学特性、水质参数和电磁信号，在复杂多变的海洋环境中静默前行，为指挥调度中心提供威胁预警，并且在行驶过程中生成详细战场态势图。这种全面深入的态势感知能力，除了能够充分提升海上作战情报优势外，还为指挥中心制定反击方案、优化水下防御体系提供了科学依据，对发展现代海上作战态势感知体系具有重要意义。

3）水声监听网

水声监听网是一套完善的海上安全监测和水下态势感知网络，拥有密集的水下传感器阵列、高灵敏度的声学接收设备和复杂的信号处理分析算法，在水下防御和情报侦察领域发挥着不可或缺的作用。它就像海底的听诊器，昼夜不停地、无盲区地监测和分析来自各种水下目标的声学信号。这些信号包括但不限于：敌方潜艇航行噪声、水下无人航行器推进声、水下爆炸或地震声波、海洋生物的自然声音等。水下监测网通过对这些复杂的声学数据进行综合分析，可以精确判断目标的种类、位置、速度、运动方向等，为海上防御系统提供准确、实时的态势感知和威胁预警。水声监听网这种覆盖范围广、反应速度快的态势监测能力，可以大大提高海上水下防御的主动性和隐蔽性，为海上作战指挥决策和战术部署提供重要的情报支持，是维护海洋利益和海上安全的一支重要技术力量。

5 结　语

随着海上联合作战理念的不断深化，构建海上态势感知系统是保证作战行动有效协同、顺畅衔接，进而满足对岸海空天潜一体化战场态势的实时、透彻、准确感知，最终实现打赢信息化战争的重要举措。本文针对未来海上的特点和态势感知系统面临的挑战，对联合作战条件下海上态势感知系统模型构建问题进行了探讨，并提出了海上态势感知系统体系结构的设计思路，具有一定理论意义。为了提高海上联合作战效能和作战信息化程度，未来需开展各系统研究，结合具体作战应用模式和不同的作战场景，优化完善海上态势感知体系模型架构，提升海上联合态势感知能力。