中國海軍艦載作戰指揮系統

 

 

(上與下)一艘054A導彈護衛艦的作戰中心顯控台。054A使用全分佈架構的ZKJ-5型作戰系統。

研製艦載作戰系統的中心,此處的顯示器佈局應為ZKJ-5B。

──by captain Picard

 


 

1960∼1970年代

673-1作戰系統(未成)

在研製051型導彈驅逐艦的同時,中國海軍也隨著艦艇發展的趨勢,一併研製以計算機為基礎的自動化艦載作戰指揮系統。在1966年051驅逐艦的研製任務下達並確定設計方案的 同年,船舶七院 也會同其下701所、713所提出研製051型導彈驅逐艦的情報中心的要求,由706所承擔研制任務,而此一系統就為673-I型艦載情報中心 ,是中國第一次研製自動化艦載作戰指揮系統。

673-I型艦載情報中心使用 專用小型計算機集中控制 方案,此一計算機採用DTL小規模集成電路(IC)、多層印制板技術製造,定址(字長)為22 bits,運算速度為20萬次/秒,記憶體容量8K bits,採用全晶體管化的 類比與數位電路終端顯示設備,包括綜合平面顯示器、錄取顯示器、表格數據顯示器等,雷達掃描結果顯示在直徑31mm的雷達指示管上。無論從關鍵技術、電子器件、整體性能指標、工藝與加工等方面,673-I型艦載情報中心都反應當時中國最先進的計算機水瓶。然而由於當時中國計算機等相關技術並不成熟,673-I情報中心第一台試驗樣機前後共歷經了7年的研製,最終仍因為沒能通過穩定性考核,未能安裝在051型導彈驅逐艦上。雖然如此,這項中國海軍首度研製艦用作戰指揮系統的嘗試,仍開啟了此領域的先河,對於經驗累積、人材培育以及後續的發展都有 積極的意義。

 

637-II戰情中心/ZKJ-1作戰系統(051Z指揮艦)

在1970年,船舶七院正式下達任務配套051型導彈驅逐艦的673-Ⅱ型艦用情報中心(核心為ZKJ-I型作戰指揮系統),由七二四所擔負研製工作的技術抓總,總設計師爲秦學昌。從673-I開始,這個團隊在沒有國外技術支援與進口裝備逆向研究的情況下進行了長達13年的研究,除了作戰系統與戰情中心本身之外,還包括 中國第一種三座標雷達──海鷹381甲的研製工作。673-II把艦上所有感測器與武器系統結合為一個體系(期間的數據傳輸流動都自動化),能同時處理三座標雷達、對海搜索雷達、艦載聲納等各式感測器傳送來的空中、水面、水下等目標資訊,進行多目標追蹤處理與顯示,接戰資訊經過處理後分派至艦上相對應的各主要武器系統,有效縮短了遂行作戰的反應時間。

673-II以673-I為基礎繼續發展,在信號處理方面仍沿用原本的專用小型計算機集中控制方案,不過改用更先進的計算機等硬件,並且擴大與艦上其他系統的集成度。計算機方面,673-II採用由709所開發的911型專用計算機,定址位數增為32 bits,運算速度提高到50萬次/秒,記憶體容量增加到32K;911型計算機的數據區、指令區容量為16K bits,採用微程序控制技術,器件方面則使用比原本DTL更進步的TTL小規模集成電路(IC)。其他方面,673-II新增了配合381甲三座標對空雷達(見下文)的半自動錄取顯示器和全自動錄取設備,並設計了專用的雷達模擬器;引進新的100×100 mm場致發光屏做為大屏幕顯示器;為342型和343型艦砲火控雷達等武器系統提供自動且同步的指示傳輸通道;此外,增加對空引導以及對海就位參數的計算和顯示功能。673-II總共設有6個顯控台與3個機櫃。

673-II戰情中心樣機在1978年製造完成並進行分機調測,1979年進行聯合調整,1979年11月起在南京展開為時4個月的陸地聯調與測試,包括與381甲型 三座標雷達進行對接聯合調整,以及陸地上的對空目標追蹤測試,配合試驗的飛機包括轟5型17架次、殲6型戰機12架次、運5型飛機1架次。 此次測試中,673-II與381甲三座標雷達的對接與聯合運作情況良好,測試中跟蹤目標不少於17個,其中同方位目標不少於4個,而673-II系統跟蹤目標距離與381甲雷達發現目標的距離範圍基本一致。

完成地面聯調測試的673-II在1980年4月運往大連造船廠,安裝在051型驅逐艦首艦濟南號(105)上 進行海上性能測試。在1980年7月到8月,濟南號在青島海域總計出海測試6次進行對空、對海作戰測試,對接的雷達是濟南艦上的354型對海警戒雷達;此系列海上測試動用轟5型飛機一架、037型獵潛艇一艘、062型護衛艇兩艘以及051型導彈驅逐艦銀川號(107)。在測試中,與354型對海警戒雷達對接工作的673-II能在有海面雜波干擾的情況下正常檢測低空與海平面目標,能同時穩定跟蹤來自同方位的8個海面目標,能穩定跟蹤進行蛇行機動的海面目標;而目標處於固定目標(例如陸地背景雜訊)較多的區域內時,經過673-II的計算機輔助之後,跟蹤效果依舊良好。在測試中,與673-II結合的354型對海警戒雷達對目標的最大跟蹤距離與354型對海警戒雷達的最大發現距離基本相同,對051型導彈驅逐艦銀川號的最大跟蹤距離約224鏈,對037型獵潛艇的最大跟蹤距離約為179鏈。

在1983年,海軍以裝電字(1983)016號文下令,將完成海上測試的673-Ⅱ型艦用情報中心從濟南號拆下,與一套381甲型三座標雷達一同運往上海,準備安裝在051Z型導彈驅逐艦合肥號(132)上。在1983年3月10日,合肥號回到上海中華廠進行翻修與改良工程,包括加裝ZKJ-1艦載戰鬥系統,並對艦上火砲、導彈等各系統進行檢修;而381甲型3D雷達則安裝於二號桅杆的頂端。合肥號的所有改裝作業於同年8月30日完成,改裝週期為170天,比原訂計畫提前10天。

在1983年10月,完成改裝的合肥號駛往舟山,在1983年12月進行了20天的海上試驗。這次試驗是673-I艦用情報中心第一次依照正規裝艦要求進行對空、對海及對水下的綜合性試驗,內容包括對水下目標跟蹤試驗、水面目標交叉跟蹤試驗、空中目標變速飛行跟蹤試驗、超低空飛行目標跟蹤試驗,以及對海、對空、對潛同時跟蹤試驗;配合這項試驗的兵力包括051型驅逐艦兩艘,037型獵潛艇、62型護衛艇、軍油船、033潛艇等各一艘,轟5型飛機兩架,殲6型戰機三架等。此次試驗過程較為順利,合肥號能同時對空中、海面、水下目標進行軌跡錄取、捕獲和自動跟蹤,在同方位上能穩定跟蹤3個海面目標,對空穩定跟蹤4個目標,對海面目標的跟蹤概率達99.4%,對空中目標的跟蹤概率達94%;對海面目標的最大跟蹤距離接近354型對海警戒雷達的最大發現距離,同時跟蹤三個進行蛇形機動的海目標也不丟失。在測試中,673-II能準確計算、顯示目標航跡和各種運動參數,快速提供戰場敵我態勢圖像,此外能快速給342型火砲射控雷達進行目標指示。在試驗中,673-Ⅱ型情報中心性能滿足了各項設計指標,達到預期的要求 ,中國海軍給予了不錯的評價,並決定讓合肥號繼續保留673-II系統與381甲型三座標雷達。

673-II(ZKJ-I)是中國第一種完全依靠自身技術力量研製的艦載作戰指揮系統,首次將原本艦上各分散的裝備整合成一個體系,使中國海軍艦艇自動化程度和作戰效率都上了新的台階,並且為中國艦載作戰系統的接口標準化、系列化奠定基礎。隨後724所以673-II為基礎繼續研製改進,推出ZKJ-IA以及ZKJ-II作戰指揮系統;其中,ZKJ-IA以更先進的計算機取代原本的911型小型專用計算機,而ZKJ-II則是配套1981年規劃研製的053K-1防空護衛艦(1985年取消)。

作為中國第一代艦用作戰指揮系統,673-I型和673-II型情報中心都使用小型專用計算機集中控制方式(與西方最早期的自動化艦載作戰系統類似),系統架構與處理器技術較為老舊,能同時處理的資料量有限;之後724所針對ZKJ-I逐步進行改良,例如為情報中心系統預留足夠的接口,但受限於核心的處理器性能落伍、處理線程(Thread)調配和容錯等計算機技術落後,整個處理系統處於飽和狀態,對目標動態追蹤只能以概略瞄跡手段。而同時期西方的艦載作戰系統已經演進到以通用計算機取代單一的、架構受限的專用計算機,從大/中型計算機演進到使用微型計算機,從集中控制架構演進到由網路/資料匯流排連接的半分佈式架構,功能也日趨複雜完備(包含自動目標分類、輔助決策等功能)。因此,中國接下來研製的ZKJ-III作戰指揮系統(詳見053H江湖級巡防艦一文)也跟上同時期國際水平,引進商規的微型計算機、採用共亨總線的多微處理機系統架構。


 

 

1980年代

ZKJ-III系列艦載作戰指揮控制系統 (053H2、053H2G、053H3導彈護衛艦)

ZKJ-III艦載作戰指揮控制系統是配合053H2導彈護衛艦發展的項目。在1982年6月中國總參謀部以參裝字第375號文「關於053H2型導彈護衛艦事」批復海軍關於建造053H2型導彈護衛艦的要求(裝訂字89號文),批復文中對於艦載指揮控制系統的敘述是「同意在053H2型導彈護衛艦上裝情報中心,所選用設備形成一種海上武器系統」。根據總參謀部的批復要求,中國海軍與中國船舶總公司在1982年8月決定由滬東造船廠委托724所為053H2型導彈護衛艦研製配套的作戰指揮系統,此即為ZKJ-III。ZKJ-III係以724所先前為051Z指揮艦所開發的673-II情報中心(ZKJ-I艦載作戰指揮系統,也是中國第一種開發成功的自動化艦載作戰指揮系統)為基礎發展而來,首批合同包括產製兩套,裝在兩艘053H2導彈護衛艦 黃石(535)與艦蕪湖(536)艦上。

先前的673-II/ZKJ-I系統使用小型專用計算機與集中控制體制,技術已經落後同時其國外水平,無論計算能力或系統功能的成長性都受到限制。而在研製ZKJ-III時,724所揚棄ZKJ-I的體制,追隨當時國外水平,引進通用微型計算機來取代專用計算機,選用Intel當時最先進的商規8086微處理器並配合8087浮點運算器,計算精確度高,具有較強的中斷機制以及各種I/O接口,並採用多微處理器、共享總線的網路化架構(半分佈式)。此外,ZKJ-III首度內建戰術軟件,由海軍大連艦艇學院戰術軟件中心開發,功能包括「威脅判斷」和「艦艇機動」兩部分,為感測系統獲得的目標排列威脅等級並提出適當的接戰和艦艇機動應對,能有效輔助艦上指揮員即時進行戰術決策。由於當時中國可用的艦載電子與武器系統整體水平不高,新、舊設備混雜,設備接口與形式繁複,因此ZKJ-III必須具備很強的接口適配性來連結各類規格不同的設備;為此,ZKJ-III型作戰指揮系統加強對外接口協調和設計,備有串列(serial)/並列(peripheral)數據通道、模擬通道等多種接口方式。ZKJ-III型作戰指揮系統的應用軟件採用分層結構設計,具有較高的模塊化程度,不僅可維護性強,而且在底層不變的情況下,應用層軟件仍具備一定的可擴充性。ZKJ-Ⅲ型戰指揮系統的功能不僅完全涵蓋原本673-II/ZKJ-I的既有功能,並且增加了許多功能,包括能接收352型反艦導彈攻擊雷達獲得的信息並提供給鷹擊-8反艦導彈指揮儀、接收SJD-5型艦首聲納的目標資訊並傳輸給反潛深彈系統作為目標參數、與651甲型敵我識別器配合工作來識別各類目標的敵我屬性等。在設計上,ZKJ-III並致力提高數據傳輸率和傳輸精度、縮短系統反應時間、增強系統功能,總體方案設計目標包含可用性、可靠性、可維性三大方面。

在1986年12月,第一套ZKJ-III作戰指揮系統裝備於053H2首艦黃石號(535)上,隨後在秦皇島海軍試驗基地主持下進行首制艦作戰指揮系統的海上鑑定試驗,內容包括測試各項功能並提出試驗結果報告,試驗的主要內容包括艦載各類傳感器獲取目標參數並傳輸給ZKJ-III、進行識別與威脅評估程序、將接戰目標分派到對應的武器系統並實施攻擊引導。此項試驗動用了兩架殲教6型噴射機、三艘62型護衛艇、海冰722破冰船,並動用許多支援設施如無線電定位系統、雷達系統等。ZKJ-III的試驗相當成功,秦皇島海軍試驗基地對ZKJ-III的測試結論是「系統滿足設計要求,功能齊全,接口關系正確,通道工作正常,能綜合處理艦上傳感器送來的目標信息,提供完整的綜合態勢圖像,供指揮員決策,並能根據指揮員的要求將海空目標下達給相應的武器系統,組織火力,實施戰術行動,實現了作戰指揮的集中控制,改變了傳統的艦橋目視指揮、作圖指揮的落後方式,實現了轉入密閉艙室內的現代化、自動化指揮控制」。ZKJ-III的出現,對中國海軍艦艇作戰流程有著顛覆性的影響。在1987年11月,第二套ZKJ-III系統裝備於053H2的二號艦蕪湖(536)。

完成ZKJ-III之後,724所繼續改良推出ZKJ-IIIA、ZKJ-IIIB與ZKJ-IIIC等衍生型,其中ZKJ-IIIA裝備於053H2的三號艦滄州(537)。此外,泰國在1988年訂購的四艘053HT/HT(H)護衛艦也裝備了ZKJ-3作戰系統;出口泰國的ZKJ-3編號使用阿拉伯數字來取代原本中國自己的羅馬數字,此後中國也改用阿拉伯數字來用於型號上。

隨後724所又研製了ZKJ-3C,用於後續的江衛級(053H2G與053H3)護衛艦上。ZKJ-3C經過進一步設計優化與技術升級,無論功能完整性、適裝性、系統兼容性都相當優秀。

ZKJ-4A作戰指揮系統(051G導彈驅逐艦)

ZKJ-4A(原稱為ZKJ-IV A)是051G的重要配套發展項目(記載於ZKJ-4A作戰指揮系統研製任務書中),型號接在先前為053H2導彈護衛艦開發的ZKJ-III之後。ZKJ-4由船舶709所負責研發,研發工作在1984年1月 立項展開,1986年11月在連雲港進行三項陸基的武器系統試驗,1987年5月完成陸上試驗項目,1988年交付大連船廠並安裝在051G首艦湛江號(165)上,而051G二號艦珠海(166)則使用進一步改良的ZKJ-4AG。之後,709所以ZKJ-4A為基礎 ,為第二代國產導彈驅逐艦(052)配套研製ZKJ-4B以及ZKJ-4B II型,分別安裝052導彈驅逐艦哈爾濱號(112)與青島號(113)上。

ZKJ-4A系統由計算機系統、綜合顯示控制系統、專用設備、系統軟件、戰術軟件等部分組成,採用網路化架構,計算單元包括11部Intel 86/30微處理器,各系統間的點對點通信都採用商規RS-232C和RS-422標準接口。ZKJ-4A能實時(real time)自動處理並跟蹤60個目標,如果加入人工模式則能同時跟蹤80個目標。ZKJ-4具備綜合顯示敵我態勢能力,將各種傳感器獲得的目標依照威脅程度進行排序並下達指示,同時提供一定的戰術方案決策分析和戰術輔助計算等;此外,也結合電子戰及各武器的火控系統,能結合軟、硬殺手段自動對抗來襲的反艦導彈。ZKJ-4結合數據鏈,與其他僚艦自動分享戰術情資與目標資料,因此作戰系統持續追蹤的目標也包含由僚艦透過數據鏈提供的目標。

值得一提的是,過去外界都認為ZKJ-4是中國仿製從法國引進的TAVITAC作戰情報指揮系統而來,實際上是錯誤的。中國與法國簽約購買海響尾蛇防空導彈系統與配套的TAVITAC是在1987年1月,而ZKJ-4A早在1984年就立項展開研製,到1987年時已經完成陸地測試,顯然不可能模仿TAVITAC。TAVITAC的功能就是支持法製海響尾蛇(Sea Crotale)防空導彈,因此中國引進海響尾蛇導彈時自然一併引進TAVITAC。

ZKJ-4B作戰指揮系統(052、051B導彈驅逐艦)

(上與下二張)052導彈驅逐艦的指揮控制中心。052使用ZKJ-4作戰指揮系統,顯控台係參考義大利IPN-10艦載作戰系統。

此為052服役初期的畫面,大量使用1980、90年代常見的CRT顯示器;注意到中間三人台的顯示器,最初是圓形。

052導彈驅逐艦服役最初使用的作戰中心顯控台設備,中央是三人台。

 

 

ZKJ-4B作戰指揮系統是配合中國第二代國產導彈驅逐艦052型的項目,由中國船舶709開發的;首艦哈爾濱號(112)裝備ZKJ-4B,二號艦青島號(113)則裝備ZKJ-4B II。ZKJ-4B/BII發展自先前裝備於兩艘051G型驅逐艦(165湛江與166珠海)的ZKJ-4A,以ZKJ-4A為基礎以模塊化、系統化設計進一步發展而來,採用軍用加固計算機,並且參考義大利IPN-10艦載作戰系統而引進若干 新技術,包括三人水平顯控台(簡稱「三人台」)、以美國軍規1553B資料匯流排 作為數據總線等,並且嵌入大連艦艇學院研製的「052綜合指揮決策系統」等專用戰術軟件。

052型的戰鬥系統三人顯控台,是戰鬥系統的控制中樞,是參考義大利IPN-10艦載作戰系統而來。

此為三人台原始的外觀。

現代化升級後的052,三人台已經經過改良,改用現代的鍵盤、方形水平大型平面顯示器等,

取代了早期的圓形顯示器。

其中,「三人台」是艦長、作戰副官、情報副官等三名艦上最高指揮與情報軍官在作戰時的戰位,匯集並顯示艦上所有傳感器數據;三名最高指揮軍官能面圍成一圈,一同監看水平顯示器的戰場態勢,並會商決策並指揮全艦,是052導彈驅逐艦的中樞指揮裝置。「三人台」的分工是由艦長協調統籌,作戰副官專門指揮武器系統,情報副官處理各類信息和數據。相較於先前中國第一代導彈驅逐艦、護衛艦的指揮結構(指揮員在航行艦橋手持望遠鏡觀察四周海面、以無線電話機向各戰位傳達指令),戰情中心的「三人台」指揮控制結構是顛覆性的,全艦所有各子系統(包括推進、偵測、情報、通訊和武器系統等)有效結合成為一個整體,使全艦的作戰效率大幅提高。實現「三人台」不僅僅是指揮形式的改變,背後也需要整體式的作戰系統來整合全艦各次系統,達成系統自動化、數據化並進行資料融合處理,才能實現由「三人台」集中監看所有數據並完成決策的目標。當時052的三人台是參考義大利IPN-10的佈局外型和運作方式,由中國船艦設計單位自行研製摸索出來,屬於「集中指揮、分散控制」的水平,使中國海軍作戰艦艇開始邁向信息化、自動化。

052擁有現代化的作戰中心,將所有偵測、射控、武器系統的顯控系統設置其中,並透過戰鬥系統完成整合,整個早期預警、即時判斷、快速反應、武器結合、多目標接戰以及分層攻擊等能力較以往大幅強化 。過去外界都認為哈爾濱號服役初期的作戰系統是從法國引進的TAVITAC,實際上後者只是專門為海響尾蛇防空導彈系統服務,而艦上所有的傳感(包含法製海虎雷達)、武器系統都是連接到ZKJ-4B作戰系統中。 由於052是中國海軍第一艘在原始設計階段就結合集中式作戰指揮系統的艦艇,因此整個作戰指揮系統的集成、測試與調整是整個試航作業中最重要的項目之一,一直到船艦服役以後,整個作戰系統的訓練、使用經驗回饋、修改設計工作都一直在持續進行。 在1987年與法國簽署的合同中,中國海軍從法國引進兩套含TIAVITAC戰系、海響尾蛇 導彈、海虎雷達的「湯姆西作戰系統」,分別裝在051型開封號(109)以及052導彈驅逐艦首艦哈爾濱號(112)。

青島號的作戰系統是ZKJ-4B II,由哈爾濱號的ZKJ-4B的進一步改良而來,主要的變更包括以國產海紅旗-7短程防空導彈系統取代哈爾濱號的法國原裝響尾蛇防空飛彈系統(中國當年只從法國購買兩套海響尾蛇,分別裝在051的開封號以及052哈爾濱號),配合的火控雷達是345型,並配備國產360型 搜索雷達作為近距離監視和目標獲得(地位類似海響尾蛇的海虎雷達)。而051B導彈驅逐艦深圳號(167)也裝備與青島號相同的ZKJ-4B II本艦作戰系統。

 

2000年代

H/ZKJ-5作戰指揮系統(052B/C/D與051C導彈驅逐艦、054/054A導彈護衛艦)

(上與下)052C導彈驅逐艦的作戰指揮中心。052C使用ZKJ-5作戰指揮系統。

一艘054A導彈護衛艦的指揮控制室。近處為艦長指揮桌,前方有對空、對海、對潛作戰指揮台

以及船艦武器綜合態勢屏幕等。054A使用ZKJ-5作戰指揮系統。

056的作戰指揮艙室的顯控台。056是第一種使用改進後的ZKJ-5B作戰系統的船艦,其顯控台比過去中國驅逐艦/護衛艦

更先進,揚棄「直上直下」構型而採用更符合人體工學的佈局;而許多嵌入的設備也採用黑色,而不像過去中國海軍

顯控台完全採用海灰色。 之後ZKJ-5B也裝備於後續建造的052D導彈驅逐艦、054A改進型導彈護衛艦等。

(上與下三張)遼寧號的編隊指揮中心。中國海軍艦載作戰指揮系統中,層級最高的就是航母編隊作戰指揮系統,

航母編隊作戰指揮系統的指揮規模是戰役級,不但要指揮所轄的本航母編隊(船艦編隊與空中機隊),還可指揮

其他海上聯合機動編隊。

 

 

 

 配合2000年代陸續推出的第三代國產驅逐艦(052B/C/D等),709所在2000年代初期研製完成ZKJ-5作戰系統,這是中國海軍第一種採用全分佈式、開放架構的艦載作戰系統;而「H/ZKJ-5作戰指揮系統研制任務書及方案」 也是中國第三代驅逐艦的配套工程之一。ZKJ-5系列首先裝備於052B、052C、051C導彈驅逐艦上,隨後也裝備於054和054A導彈護衛艦,而2010年代出現的052D導彈驅逐艦早期型號也裝備ZKJ-5;而2010年代開始中國海軍為兩艘052導彈驅逐艦以及051B導彈驅逐艦深圳號進行大規模改裝時,也以ZKJ-5替換了原本的ZKJ-4B系統。

ZKJ-5本艦作戰指揮系統以及配套的編隊作戰指揮系統以及艦載指揮系統採用「集中指揮、綜合組織、三級管理」的方式,將艦上所有水上與水下偵測/反制系統、武器裝備以及通訊/資料鏈路整合在一起運作 ,此外還透過資料鏈來整合/支援整個所屬艦隊之間的綜合通信/導航與敵我識別,並對艦隊、航空器與岸基單位進行協調與指揮管制 。由於採用開放式全分散架構,具有信息共享程度高、資訊傳輸速率快、對系統和設備兼容性高等優點,而且日後的擴充與升級都相當容易。

ZKJ-5的各個標準顯控臺、數據庫、指揮桌等節點由雙冗餘交換式商規乙太(Ethernet)區域網路以及視頻總線等連結,接線介直包括光纖線路(主幹)和鎧裝數據線。ZKJ-5作戰指揮系統是負責全艦的作戰指揮控制任務,整合全艦所有探測傳感設備 、電子戰系統、武器系統、艦載直昇機的指揮和控制系統等,能遂行空中、水面、水下立體作戰綜合指揮。ZKJ-5內嵌數十種應用軟件、戰術軟件以及海軍標準數據庫,可以實時(Real time)收集全艦各種探測傳感設備(包含雷達、聲納以及電子截收設備、從數據傳輸鏈接收友軍分享的情資等)收集的探測數據以及音/視頻信息信號,將所有信息進行實時的數據融合以及綜合判斷,形成完整的周邊戰術態勢圖像,並 具備自動的威脅判斷、輔助作戰決策 等能力,組織艦上武器系統和火控通道進行作戰(必要時艦上主要防空、反艦、反潛武器系統從感測器偵獲目標到發射武器接戰可以全自動化進行,無須人力介入);此系統可選擇由全自動指派武器與射控通道進行接戰,或者由人工介入下達接戰指令。

(上與下)2011年中國中央電視台播出的052C控制室的畫面,可見

其中的顯控台與大型顯示器(正顯示艦上各武器配置) 。052C使用ZKJ-5作戰指揮系統。

 

(上與下三張)2014年4月中國新聞電視出現的052C長春號(150)指揮室的畫面。

此時該艦正進行對空實彈射擊。

 

ZKJ-5可通過各型數據鏈,從上級指揮節點接收統一的作戰態勢和協同作戰計劃,能與整個作戰編隊完成協同打擊任務;或者將本艦各傳感器獲得的信息和武器狀態透過數據鏈傳輸到上一級指揮節點,因此ZKJ-5能使船艦平台成為整個網路體系作戰的的一個節點。此外,ZKJ-5的軟體也內建作戰模擬訓練(能對平時訓練、作戰演習過程進行記錄和重演)、自我撿測等功能,利於平時的日常訓練與維護。

由於1990年代後期以來中國電子工業技術發展突飛猛進,ZKJ-5作戰指揮系統的整體水平已經達到世界上同類系統的先進水平。由於採用開放式架構,ZKJ-5具有很高的兼容性、通用性以及可擴充/裁減性,能透過增加/減少模塊或者配合不同應用/戰術軟件來滿足不同艦種的需求,日後升級擴充、納入新裝備時,也能藉由增加新模塊單元(含軟硬件)並連上作戰系統的網路而輕易完成。

相較於中國海軍前一代的ZKJ-4作戰系統,ZKJ-5無論是系統容量、信息處理能力、系統集成度、精確度、反應速率等都有極大的提高。中國海軍從2000年代開始陸續批量建造的052C/D導彈驅逐艦以及054/054A導彈護衛艦,都使用ZKJ-5系列作戰指揮系統,透過採取不同的系統網路構成以及戰術軟件來滿足這些不同級別艦艇的裝備與任務需求

中國海軍對第三代驅逐艦的艦載戰鬥系統定義如下:指揮控制應用計算機技術、信息技術、網絡技術、系統工程理論,採用全分散式結構,Dual-Token Ring區網系統,資料匯流排則以具自適抗毀損特性的光纖分散式數位介面(Fiber Distributed Data Interface,FDDI)取代以往的1553B,傳輸速率10/100M;新一代指揮控制的處理器與工作站使用32/64位元晶片,應用圖形加速器、大面積光柵顯示器和多功能平面顯示器,軟體以美國軍規ADA語言撰寫,具備專家系統、戰術資料庫、多媒體應用等;而為了與預警機搭配,還 要配套開發新型高頻寬、高保密性的數位資料鏈。這些技術特徵咸信都反應在ZKJ-5中。

ZKJ-5B作戰指揮系統(056護衛艦、052D導彈驅逐艦、054A改進型導彈護衛艦)

(上與下)056的作戰指揮艙室。056的ZKJ-5B作戰系統的顯控台比過去中國驅逐艦/護衛艦更先進,

揚棄「直上直下」構型而採用更符合人體工學的佈局;而許多嵌入的設備也採用黑色,

而不像過去中國海軍顯控台完全採用海灰色。

正研製艦載作戰系統的地面單位,由顯控台佈局與艦面,此應為ZKJ-5B

ZKJ-5B(或稱ZKJ-5 II)是ZKJ-5的進一步發展改進型號,在2010年代推出,2015年起首先裝備於056輕型護衛艦上,而後續建造的052D導彈驅逐艦以及改進型054A導彈護衛艦以及現代級導彈驅逐艦翻修升級等,都採用ZKJ-5B。

較先前的第一代ZKJ-5相比,ZKJ-5B在系統整合度、作戰指揮流程、人機介面都有較大的升級,尤其是首次將過去相對較為獨立的「本艦作戰指揮」與「編隊作戰指揮」兩大系統 集成為一體,不僅減少了設備機櫃的數量、降低了佔用的空間,也使得遠程作戰控制流程從對艦控制發展成對艦上武器的控制。例如,以往中國海軍編隊作戰指揮流程,是從岸上、空中或指揮艦等平台將指令數據發送到被指揮船艦的編隊指揮系統,編隊指揮系統再經由本艦指揮系統,將作戰指令送對應的戰位顯控台櫃。而056將本艦指揮與編隊指揮兩大系統融合後,上級指揮單位在必要時,可直接將作戰指令發送到被指揮船艦的特定戰位上。賞056型艦的體系作戰能力與信息化程度,成為體系作戰中的一個作戰節點。

ZKJ-5B戰系顯控台櫃的設計佈局採用新標準,揚棄了過去中國艦艇控制台櫃顯示屏的「直上直下」構型,採用更符合人體工學的的非垂直式控制台櫃,操作介面佈局更為合理;而對於多顯示屏的控制台櫃,則可以將需要的內容快速切換到人員正前方可以直視的屏幕上。控制台櫃也不再採用以往單一的「海灰色」,大量嵌入的顯示屏、鍵盤等介面組件使用黑色外框。

 

中國海軍作戰指揮/編隊指揮/數據傳輸系統

中國人民解放軍海軍最早的指揮艦,是1970年代後期建造的 051Z型驅逐艦合肥號(132),這是支持1980年向南太平洋海域試射東風-5彈道導彈的觀測、打撈回收任務(580任務,相關配套工程稱為718工程)所需的海上編隊的指揮艦。但在本質上,051Z並不具備「現代化指揮艦」在意義上的條件。現代化指揮艦需具備三大要素,包括編隊指揮控制系統、綜合通信、輔助系統;而051Z型沒有編隊指控系統,只有強化了部分艦載通信手段(如短波和超短波通信網等),不具備現代指揮的自動化能力如信息融合處理、形成作戰態勢、輔助擬制編隊作戰方案等等。051Z在作戰指揮上,仍是採取傳統而原始的作業方式,透過人工分析處理、桌面討論來形成編隊作戰方案,然後透過人工以無線電下達命令。

在艦艇編隊作戰指揮系統的領域,中國雖然起步較晚但發展迅速 ,這得益於1990年代開始中國綜合國力突飛猛進,建立起相當強大的電子工業基礎,加上自主的通信/偵查衛星體系、北斗衛星定位系統以及2000年代陸續實用化的國產空中預警機系統等,使得編隊作戰指揮系統能結合中國船艦、空天、電子等領域的最新技術 ;因此,中國海軍現代化艦艇編隊作戰指揮系統發展之初,就站在很高的水平上,世界上具有這種完整能力的國家屈指可數,充分體現了中國科技綜合實力。2000年代起,中國海軍陸續研製出多種不同型號與功能的編隊指揮系統,包含ZKB系列和ZBJ系列,如ZBJ系列有ZBJ-1型 (052C採用的型號)、ZBJ-1A型和ZBJ-2型等等。不同型號的編隊指揮系統適用於不同的指揮規模,例如航母作戰群、兩棲作戰群、聯合立體作戰編隊、水面艦艇編隊等 ;到了2010年代,中國海軍的編隊作戰指揮系統已經實現模塊化、通用化、標準化和系列化。

中國海軍第一種接近現代水平的指揮艦,初步具備了現代指揮艦的框架,是1999年服役的051B型導彈驅逐艦深圳號(167),該艦安裝了中國海軍第一套意義上真正的編隊指揮作戰系統,並具備兩棲作戰指揮能力。然而051B研製於1990年代,當時中國的技術水平與實作手段有限,而且配置相關節點的數量稀少,難以展現效益;且當時中國的軍用電子技術水平仍嫌不夠,例如指揮中心未配置標準數據庫、無法與岸基指揮中心進行作戰方案互通與共同顯示,且數據鏈系統水平較為落後,數據傳輸速率僅有4800bps,且加解密速度較慢。因此,深圳號服役初期,編隊指揮系統的指揮方式、指揮的能力和規模、通信加密強度及速度、數據傳輸能力和信息處理能力等,各方面的功能指標仍比較低。2000年代以後陸續推出的新系統無論在指揮方式、能指揮的兵種與部隊規模、加密強度及速度、數據傳輸能力、信息收集處理能力等,各方面能力都遠高於051B使用的系統,但使用的設備硬件數量卻比051B的系統還低。到了2006年,深圳號進行了編隊作戰指揮系統的升級改裝。

在2000年代,中國海軍編隊指揮作戰相關領域進展神速 。在2004年,中國海軍受中央軍委指令,展開體系化作戰工程;由於這項工程龐大複雜、牽涉的平台眾多,又被稱為「海軍裝備綜合集成」,代號「205工程」。由於這項工程龐大複雜、牽涉的平台眾多,又被稱為「海軍裝備綜合集成」。在北京427會議上,決定由東海艦隊作為信息化工程的第一個試點單位,為此抽調了東海艦隊一批水面船艦、潛艇與飛機,進行大規模改裝,包括051D型導彈驅逐艦遵義號(134),四艘053H2G型導彈護衛艦(539、540、541、542)艦、四艘053H3型護衛艦(521、522、523、524)、903型綜合補給艦千島湖號(886)、數艘潛艇和部分作戰飛機等。中國海軍構建體系化、信息化作戰的起點,採用先構建體系框架、確保體系的先進性,再由上而下全面推動落實,逐步建設所有信息節點。051D型導彈驅逐艦遵義號、八艘053H3型和053H2G型護衛艦經過信息化改裝後,不但形成一個作戰體系。其中,051D型導彈驅逐艦遵義號在信息化改裝中,設置了大型編隊作戰指揮系統,並全面換裝新型艦載通信系統,包括多種數據鏈及衛星通信設備,成為當時中國海軍信息化水平最高、指揮能力最強的指揮艦,並成為後續中國海軍建造指揮艦的模版。八艘053H3型和053H2G型護衛艦經信息化改裝後成為體系化作戰的節點,具備編隊協同作戰的功能,還具有一定的編隊指揮能力,其編隊指揮系統的改裝模式為中國海軍日後海上中、小型編隊協同作戰提供了成功的模版。同樣地,參與信息化試點工程的潛艇和飛機的信息化改裝經驗也被進一步推廣,都成為體系化作戰的火力節點。

在信息化工程中,中國海軍先建立明確目標,嚴格貫徹執行「後牆不倒」(關鍵技術與建設必需先建設到位)以及層層負責制度,在合理而嚴謹的工作架構下,工程進展極為順利。信息化試點工程期間,海軍指派了一位副司令員專職負責此項工作,解放軍總參謀部參謀總長陳炳德、海軍領導也都曾親臨試驗現場聽取彙報。

在2006年2月28日,中國海軍召開了信息化前期試點工程工作總結會,肯定了信息化工程所取得的成就,並對中國海軍全面推廣信息化工程展開了部署。東海艦隊完成信息化試點工程後,通過了海軍與中央軍委的驗收,在北京128會議上進行總結,同時也制訂了對其他艦隊進行體系化作戰的實施方案。從此,中國海軍展開了意義上真正的現代化、信息化、體系化建設, 以「205工程」發展出的技術體制和標準進行構建 ,此後建造的新船艦都必須裝備體系化作戰的信息相關系統,此後的十餘年也不斷地改進完善。

 

052C導彈驅逐艦鄭州號(151)指揮室的畫面

 

在這項體系化作戰工程中,中國海軍在包括在空中、海面、對潛艦的信息化、通信傳輸等方面都實現了革命性的質變,大量建構多種新型數據傳輸鏈 設施,連帶使編隊作戰指揮系統突飛猛進,無論是信息處理量、處理速度與精度和加解密速度上都有飛躍的成長,而新型數據鏈的傳輸距離、抗截獲、抗干擾、抗破譯能力也有長足進步。2000年代以後中國海軍推出的編隊作戰指揮系統結合文字、語音、數據、圖形、動態圖像等多種格式,這些資料能透過各型數據資料傳輸系統與岸基指揮所、空中指揮所(即預警機)、其他水面艦艇、潛艇、作戰飛機和衛星進行雙向傳輸。

「海軍裝備綜合集成」能以天基(來自太空衛星)、空基、陸基、水面及水下各作戰節點探測器所探測到的目標信息,即時形成作戰綜合態勢圖,協助各指揮官做出實時決策,指揮各作戰節點統一執行作戰行動;例如,作戰時若有任何作戰節點發現敵方飛機、潛艇及反艦導彈同時來襲,則立刻透過數據系統上報、彙集目標信息,經由計算機運算決策,形成綜合作戰態勢及作戰方案,並將打擊指令分派給各作戰節點;隨後,各作戰節點按照指令,協同反潛、防空並組織分配最佳火力方案攔截,來襲反艦導彈等空中威脅。此一網路的主系統為ZBJ作戰指揮系統(如導彈驅逐艦、護衛艦配備的ZKJ-5系列),作戰節點則配置ZKB系列系統;此系統主要由數據庫、處理器、指揮台、指揮桌及顯示器和一些輔助系統的模塊化和標準化設備組成,並結合各類數據鏈進行數據傳輸,整體功能涵蓋一切海面、陸地、對空、水下、太空等不同層次和方向的作戰任務。此一網路化、體系化作戰系統不僅推廣到中國海軍各向空中、水面、水下作戰平台上,而且功能不斷地發展與改進,例如上層能將指揮控制指令直接下發至所轄作戰節點的作戰台位上,而深度的發展則是對作戰集團中任意艦艇上的武器進行統一的直接火力控制。因此,類似美國「聯合接戰能力」(CEC)的整合空域態勢圖像以及遠隔接戰等(例如A艦依照B艦提供的資訊發射武器接戰)相關能力,中國這套「海軍裝備綜合集成」也包含在內。

中國海軍信息基礎建設

中國海軍在2000年代的信息傳輸基礎建設進步神速;例如在2003年左右,中國海軍艦艇開始裝備H/TJN-905型數據鏈(簡稱905型),雖然剛推出時是較為先進的系統,然而很快就落在當時中國海軍技術進展的腳步之後,在2004年就被新研製的「綜合數據鏈I型」的艦載型取代;「綜合數據鏈I型」是中國海軍第一種實用化的綜合型戰術數據鏈,實現了海軍艦艇編隊內各艦艇上情報處理計算機之間的無線組網通信傳輸、艦艇與飛機之間的無線組網通信傳輸、艦艇對飛機的引導及以飛機為中繼的超視距目標指示,以及岸基、海基指揮中樞或空中預警指揮機之間作戰情報數據的傳輸和交換。「綜合數據鏈I型」不僅完全涵蓋了905型數據鏈的功能,並相容更早的901/902/903型艦載數據鏈的功能、綜合數據鏈V/UHF模式及綜合數據鏈HF串行模式,可同時提供多路數據傳輸通道。「綜合數據鏈I型」在戰術數據於信道上傳輸時有完善的安全支持,戰術數據在空中傳輸時透過密碼算法處理,密鑰強度分為戰區級和戰術級。

之後,中國海軍艦隊也裝置新的H/TJN-906高速寬帶數據鏈、JIDS聯合數據鏈、622型戰術衛星通信系統(之後又升級為622A型)和戰略衛星通信系統系統等。TJN-906型高速寬帶數據鏈系統主要用於海上聯合編隊作戰,為海上編隊作戰提供高速、實時和網絡化的通信鏈路,其信息傳輸速率超過2M bps,可實現超視距通信,充分滿足了海上編隊作戰指揮所需的高速信息傳輸的需要。TJN-906型高速寬帶數據鏈具有點對點、點對多點和多點對多點及廣播交換信息方式,內嵌加解密模塊,具有極強的抗干擾和抗截獲能力,並擁有很高的電磁兼容能力。通過結合鏈衛星信道適配功能,H/TJN-906也能實現綜合數據鏈衛星信道數據傳輸。而JIDS數據鏈系統是三軍聯合通用型數據鏈系統,針對各型艦艇、各類飛機、陸基單位等不同平台上裝置不同類型的終端節點,實現海基、空基和陸基之間的高速數據通信。JIDS數據系統是中國構建新一代三軍聯合戰力的重要關鍵,使得海軍艦艇成為三軍聯合作戰中的有效作戰環節,能直接接受三軍聯合指揮部下達的數據情報和作戰命令,並向三軍聯合指揮部上報情報數據。JIDS數據系統具備通信、網內識別、導航定位、處理電子戰信息、武器協同及管理等等諸多方面的功能,擁有高速傳輸素率、大容量、低誤碼率、強加密、抗干擾、高精度等特點。JIDS數據系統採用時分多址、擴跳頻的工作方式,其跳頻速率達每秒數8萬次左右。

展開體系化作戰工程後,中國所有新造艦艇都採用符合前述規範的相應作戰信息系統;這些新艦不但能接受海上指揮艦或空中指揮所的指揮,海軍地面指揮單位或中央軍委可透過作戰信息系統,對海上的船艦實施直接指揮,任何艦船的相關戰術信息包括位置動態、所擔負執行的任務、艦船狀態(含油、水、彈藥等)都透過信息系統實時傳輸到岸上的海軍指揮所和軍委作戰值班室。包括052系列導彈驅逐艦、054系列導彈護衛艦、056輕型護衛艦、各類潛艇、遼寧號航空母艦等所有主戰艦艇上,以及部分重要輔助船如903A綜合補給艦、後來配合航母的901型大型綜合補給船等,都裝備了這套系統;而之後中國設計055型導彈驅逐艦(另有專文介紹),又提出了更高的性能指標要求,研製新的系統。

中國海軍編隊作戰指揮系統分類

到了2010年代,中國海軍編隊作戰指揮系統上的發展已經具有世界先進水平,朝系列化方向發展,並開創一條獨特的技術線路,將作戰艦與指揮艦融為一體。中國海軍現代化編隊作戰指揮系統具有強大的情報和數據處理能力,能對接收自各種不同數據鏈的信息自動進行融合處理,實施分類、判斷威脅程度,形成整體作戰態勢圖並能提出具體戰術建議,協助指揮員瞭解整體戰場態勢並迅速進行作戰決策。值得一提的是,中國海軍在指揮艦發展的模式上,並未模仿美軍建造如藍嶺級這樣的專職指揮艦,而是將編隊作戰指揮系統與本艦作戰系統進行更充分、有機的整合,充分利用艦艇現有作戰系統的設備,如此可減少系統設備空間佔據的體積、降低成本造價,也極大地提高作戰指揮系統的適裝性,從護衛艦、驅逐艦乃至航空母艦等各級艦艇都可以安裝;這樣的設計對指揮艦的既有作戰能力沒有影響,更重要的是指揮艦外觀並不顯著,具有很高的隱蔽性,能降低在作戰中成為敵方重點攻擊目標的可能。中國海軍此種發展方式,與編隊作戰指揮系統發展較晚、能更充分應用最新計算機與電子技術有關,此外相較於全球作戰的美軍,中國海軍的基礎數據傳輸設施以及所需的戰場指揮規模都遠不如美軍大,因此可以將系統結合在不同類型的既有作戰艦艇上。

根據指揮的規模不同,中國海軍指揮艦分為幾個不同的指揮層級,並配置相對應的編隊作戰指揮系統。例如,較小規模的如22型導彈快艇的H/ZBT-1型艇群指揮控制系統;由驅逐艦、護衛艦組成的海上編隊則配置ZKB系列編隊指揮控制系統;大型聯合機動編隊則配置了戰役級的ZBJ系列編隊指揮控制。而指揮級別最高的是航母編隊作戰指揮系統。

配置ZBJ系列聯合機動編隊作戰指揮系統的指揮艦,具有同時指揮多個水面艦艇作戰編隊、多艘潛艇及數批飛機的規模能力;而航母編隊的作戰指揮系統的規模與指揮能力更在其上。航母編隊作戰指揮系統設置在航空母艦上,其編隊作戰指揮室的面積大約是驅護艦編隊作戰指揮室的數倍。 聯合機動編隊指控系統由19台/套設備組成,總共擁有9個作戰指揮台位,其中一個是航空兵指揮台位;而航母作戰編隊指控系統設備及指揮台位數量又比 聯合機動編隊指控系統 多得多,特別是用於航空兵指揮的指揮台位數量很多。

對於航母編隊作戰指揮系統而言,其指揮規模是戰役級,不但要指揮所轄的本航母編隊(船艦編隊與空中機隊),還可指揮其他海上聯合機動編隊。對於對空作戰指揮的規模和能力上,航母編隊指揮作戰系統有著很高的的要求,包括承擔航空兵作戰的對空指揮任務,而這是海軍其它類型編隊指揮系統(包括055大型導彈驅逐艦上的設備)所無法達到的。

中國海軍執行作戰任務的航母編隊通常由10艘艦艇組成,除了核心的航空母艦外,還有6艘驅逐艦與護衛艦、2艘攻擊型核潛艇和1艘綜合補給支援艦,編隊內的各類艦載機總數可達數十架。