新世代航电系统典范——F-22的综合航电系统

第一部分革命性的PavePillar航电架构

F-22是美国空军继F-15之后的新一代空优战斗机，标榜藉由先敌发现(first-look)、先敌发射(first-shoot)与先敌猎杀(first-kill)的能力，在21世纪的作战中为美国空军维持空中优势。

      而美国空军之所以自信F-22拥有这种宰制天空(airdominance)的能力，除了源自于F-22具备了前所未有、结合隐身性与机动性的机体气动力设计、强大的动力，以及先进的传感器与武器系统外，在背后支撑着传感器与武器系统的综合航电系统(Integrated Avionics System, IAS)，也是功不可没的一个关键环节。

F-22主宰空权的根源——无与伦比的态势感知能力

F-22得以在战斗中占据先机的先敌发现与先敌发射能力，是建立在涉及了目标侦测、定位与识别的过人态势感知(Situational Awareness)能力上，而综合航电系统(IAS)正是F-22态势感知能力的根源，为F-22飞行员提供执行超视距接战(Beyond Visual Range, BVR)所需的态势感知能力，可通过多传感器的数据融合，为BVR武器的使用、或是回避威胁，提供必要的长程侦测、精确目标追踪与高可信度的BVR识别资讯。

同时综合航电系统(IAS)也能藉由提供威胁预警，与针对敌方威胁的反制措施，帮助提高F-22的生存性。

     更进一步地说，F-22所标榜的先视、先射能力，有赖于在自身遭敌方发现之前，依靠收集与融合多种机载传感器的数据、先一步建立敌方目标的高精度追踪档案(track file)，并在飞行员不介入的情形下，持续、自动地更新每个目标追踪档案。

F-22所标榜的先敌发现与先敌发射能力，是建立在涉及了目标侦测、定位与识别的过人态势感知(Situational Awareness)能力上，而综合航电系统(IAS)正是F-22态势感知能力的根源

基本需求：多层次的目标追踪能力

超凡的态势感知能力，是F-22获得战斗优势的基础，而态势感知能力本身，则是通过对于周遭敌军、友军目标的追踪与辨识，所获得的周遭态势掌握能力。所以强大的目标追踪与识别能力，便是态势感知能力的基础。

面对复杂多变的空中作战态势，为了妥善地分配传感器资源来实施目标追踪任务，必须对不同型式的目标，区分不同的追踪需精确度。而为了区分不同层次的目标追踪精确度需求，美国空军为F-22定义了一个“球型(globe)战术接战边界(tactical engagement boundaries)”概念，由远而近区分为5个层次，逐步收敛追踪目标的精确度，这5个层次由最外层到最内层依序是：

(1)态势感知初始追踪与识别(Situation Awareness InitialTrack/ID)：一般性的目标追踪。

(2)接战/回避决策(Engage/Avoid Decision)：较精确的目标追踪，藉以让飞行员决定接战或回避目标的作战决策。

(3)BVR识别/初始AMRAAM导弹发射(BVRID Initial AMRAAM Launch)：高精度目标追踪，足以为BVR接战提供目标识别，并为AMRAAM空对空导弹标定初始目标。

(4)初始威胁导弹发射(Initial Threat Missile Launch)：初步形成威胁的导弹发射范围。

(5)威胁导弹致命包络(Threat Missile Lethal Envelope)：有致命性威胁的导弹涵盖范围。

F-22的战术软件设计，也是依循这个球型战术接战边界的概念，可以为第1层的态势感知初始追踪与识别，提供有效的传感器运用支援，并为第2层接战/回避决策，提供自动化传感器追踪功能，进而让飞行员免除直接控制传感器的必要，而有充分的时间进行战术决策(例如接战、回避、选用武器，或实施电子反制措施等)。

      各式机载传感器获得的资讯，必须彼此融合(fused)或相互关联(correlated)为一个一致且确定的综合追踪档案，这项工作是由传感器追踪融合演算法自动完成，这种演算法是设计来支援每一层球型战术接战边界的需求。最后综合追踪档案再向飞行员呈现需要的攻势、防御与广域的态势感知资讯。

F-22的球型(globe)战术接战边界(tactical engagement boundaries)概念，由远而近区分为5个层次，逐步收敛追踪目标的精确度。由于F-22主要的传感器(雷达)是朝向机头方位，所以前半球的战术接战边界涵盖范围，也明显大于侧方与后半球。图中还显示了F-22的隐身优势，藉由隐身可大幅缩减敌方追踪锁定范围，所以F-22可接战敌方的范围，要远大于敌方可威胁F-22的范围

★F-22的航电系统架构发展——综合模组架构的先驱

藉由传感器追踪融合演算法，所获得的综合目标追踪档案，是F-22态势感知能力的根源，以此为基础，便可执行进一步的接战决策与接战辅助作业，在F-22上，这些追踪、数据融合与辅助决策作业，都是由综合航电系统来承担执行。

在F-22之前的战机航电系统，同样也是以帮助飞行员综合传感器资讯、提供对周遭战情的态势感知能力为目的，而F-22的创新之处，在于采用了新一代的综合模组式航电架构，以全新的硬件与软件架构，来因应相同的需求，进而将“获得态势感知”这个目的，提高到一个新层次。

      在诞生出F-22的先进战术战机(ATF)计划启动之初，正是战机航电系统从联邦数字架构(Federated Digital Architecture)走向综合模组架构(Integrated Modular Architecture)的过渡期，F-22正是第一种应用综合模组架构航电的战斗机。（未完结）