美軍加快推進(jìn)戰(zhàn)場感知系統(tǒng)建設(shè)

季自力 王文華

進(jìn)入21世紀(jì)以來，人工智能、信息柵格、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、量子通信、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)迅猛發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場全維信息感知展示出廣闊的應(yīng)用前景。基于全維信息的戰(zhàn)場感知體系，不僅抗干擾、抗攻擊能力強(qiáng)，而且可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場信息全網(wǎng)可知可視可控，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭克敵制勝的有力手段。

構(gòu)建全維戰(zhàn)場傳感網(wǎng)絡(luò)體系

隨著物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展及其作用的日益凸顯，對(duì)于軍隊(duì)而言，理解、預(yù)測、適應(yīng)和利用戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)來保持并增強(qiáng)其競爭優(yōu)勢至關(guān)重要。戰(zhàn)場物聯(lián)網(wǎng)是把各類作戰(zhàn)要素通過信息傳感手段與軍事信息網(wǎng)絡(luò)連通，構(gòu)成自組織的軍事物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。它通過部署在互聯(lián)網(wǎng)上可傳感不同信息源的海量傳感器，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的信息交換和網(wǎng)絡(luò)通信，能為戰(zhàn)場上每一個(gè)作戰(zhàn)要素配屬自己的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)地址。

美軍先后開展了收集戰(zhàn)場信息的“智能微塵”系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)視戰(zhàn)場環(huán)境的“倫巴斯”系統(tǒng)、偵聽武器平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的“沙地直線”、專門偵收電磁信號(hào)的“狼群”系統(tǒng)等一系列傳感系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，把指揮控制系統(tǒng)、戰(zhàn)略預(yù)警系統(tǒng)、戰(zhàn)場傳感系統(tǒng)、戰(zhàn)備執(zhí)勤監(jiān)控系統(tǒng)、裝備物資管理可視化系統(tǒng)等資源整合起來，構(gòu)建集中統(tǒng)一的戰(zhàn)場傳感網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場實(shí)體基礎(chǔ)設(shè)施與信息基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互融互通的目標(biāo)。美軍的戰(zhàn)場傳感網(wǎng)絡(luò)體系，綜合傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、智能組網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，主要由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，具有全維感知戰(zhàn)場的核心能力，能夠通過各類集成化的微型傳感器的協(xié)作，實(shí)時(shí)采集戰(zhàn)場環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的數(shù)據(jù)信息。

美軍的戰(zhàn)場傳感網(wǎng)絡(luò)體系涵蓋傳感器、彈藥、武器、車輛、機(jī)器人以及作戰(zhàn)人員可穿戴設(shè)備等，可以選擇性地收集處理信息、協(xié)作執(zhí)行防御行動(dòng)和對(duì)敵人實(shí)施各種效應(yīng)等。目前美軍已經(jīng)在全球范圍部署了超過數(shù)萬臺(tái)射頻識(shí)別技術(shù)設(shè)備，戰(zhàn)時(shí)運(yùn)用這些先進(jìn)技術(shù)裝備，可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場全維全程可視、作戰(zhàn)平臺(tái)互融互聯(lián)互通。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局已研制出低成本的自動(dòng)地面?zhèn)鞲衅?，這些傳感器可以迅速散布在戰(zhàn)場上，并與裝配在衛(wèi)星、飛機(jī)、艦艇、戰(zhàn)車上的所有傳感器有機(jī)融合，通過情報(bào)、監(jiān)視和偵察信息的分布式獲取，形成全方位、全頻譜、全時(shí)域的多維戰(zhàn)場偵察監(jiān)視預(yù)警體系。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局推出了全新的傳感器網(wǎng)絡(luò)，旨在通過小型、低成本的智能漂浮傳感器，搭建起分布式傳感的“海上物聯(lián)網(wǎng)”，每一個(gè)智能漂浮傳感器都可收集艦船、飛機(jī)和海洋生物在該海域活動(dòng)的狀態(tài)信息，通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行云端存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)分析。

目前美國陸軍在戰(zhàn)場上部署了大量的自主傳感器或是能獲取并分析必要數(shù)據(jù)信息的機(jī)器人部件，通過自我感知、持續(xù)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)上述設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)、人類和戰(zhàn)場環(huán)境的相互作用，以彌補(bǔ)美陸軍在戰(zhàn)場傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域面臨的技術(shù)不足。通過構(gòu)建陸、海、空、天、電多維一體的戰(zhàn)場感知網(wǎng)絡(luò)，形成集中統(tǒng)一的架構(gòu)體系，美軍已實(shí)現(xiàn)全域覆蓋、多元融合、實(shí)時(shí)處理和信息共享，達(dá)到對(duì)整個(gè)戰(zhàn)場及作戰(zhàn)的全過程“透徹感知”“透明掌控”。

構(gòu)建多維戰(zhàn)場偵察預(yù)警體系

偵察預(yù)警體系是保障現(xiàn)代戰(zhàn)爭實(shí)施的前提和基礎(chǔ)。建立連續(xù)、快速、高效地獲取、處理和利用來自全時(shí)域、多空域、多頻域戰(zhàn)場信息的偵察預(yù)警體系，是現(xiàn)代作戰(zhàn)體系的重要組成部分，也是有效發(fā)揮體系作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵所在。美軍的偵察預(yù)警體系依托陸、海、空、天等多維空間的各種偵察手段，及時(shí)準(zhǔn)確地獲取戰(zhàn)場情報(bào)信息；綜合運(yùn)用各種技術(shù)手段對(duì)情報(bào)信息進(jìn)行整理、分析和融合處理，并通過互聯(lián)互通的信息網(wǎng)絡(luò)及時(shí)準(zhǔn)確地為各級(jí)指揮員、指揮機(jī)關(guān)和作戰(zhàn)部隊(duì)提供實(shí)時(shí)戰(zhàn)場情報(bào)保障；運(yùn)用多種信息對(duì)抗手段，有效干擾和破壞敵方戰(zhàn)場信息系統(tǒng)。

在分析總結(jié)海灣戰(zhàn)爭以來數(shù)次局部戰(zhàn)爭獲勝的原因時(shí)，美軍認(rèn)為“戰(zhàn)爭最致命的武器不是導(dǎo)彈和戰(zhàn)斗機(jī)，也不是戰(zhàn)艦和坦克，而是部署在該地區(qū)龐大的偵察預(yù)警系統(tǒng)”。當(dāng)前美軍發(fā)展偵察預(yù)警體系的重點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

一是擴(kuò)大裝備的偵察覆蓋范圍。隨著高性能、超高分辨率照相技術(shù)的快速發(fā)展，可以將偵察裝備利用衛(wèi)星置于更高空間，偵察監(jiān)視范圍將會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長；采用更先進(jìn)的雷達(dá)和數(shù)字處理技術(shù)，擴(kuò)大偵察裝備的偵察范圍。美軍現(xiàn)役最先進(jìn)的E-2D鷹眼預(yù)警機(jī)配備了APY-9有源相控陣?yán)走_(dá)，采用先進(jìn)的數(shù)字式時(shí)空自適應(yīng)處理技術(shù)，探測空域是E-2C的2.5倍，距離提升50%。同時(shí)，將分布在多維戰(zhàn)場空間的偵察預(yù)警裝備鏈接為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮各種裝備的優(yōu)長，消除自身缺陷可能導(dǎo)致的“盲區(qū)”，打造全方位、全時(shí)空、超視距、高時(shí)效的立體偵察預(yù)警體系。

二是提高偵察預(yù)警裝備的精確度。美軍現(xiàn)役的鎖眼-11、鎖眼-12照相偵察衛(wèi)星和長曲棍球雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星的地面分辨率均達(dá)到理論極限值0.1米。地面分辨率的不斷提高使照片目標(biāo)更加清晰易辨，擴(kuò)大了偵察預(yù)警系統(tǒng)的識(shí)別感知范圍。

三是拓展偵察預(yù)警裝備的功能。隨著量子科技、信息技術(shù)、通信技術(shù)、生物技術(shù)等最新科技成果的不斷引入，偵察預(yù)警裝備不斷向著無人化、智能化、微型化和隱身化方向發(fā)展。無人化偵察預(yù)警裝備可以自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)，自主收集、傳遞和處理情報(bào)，再加上成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，成為美軍發(fā)展偵察預(yù)警裝備的重點(diǎn)方向。美軍研制的霍夫曼、粗齒鋸等無人坦克可以自我識(shí)別戰(zhàn)場環(huán)境、繪制地形圖、識(shí)別目標(biāo)，并將搜集到的情報(bào)傳回指揮部。

美國陸軍在戰(zhàn)場上部署了大量的自主傳感器和機(jī)器人部件

美軍的E-2D鷹眼預(yù)警機(jī)

強(qiáng)化戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互聯(lián)互通

美軍非常重視戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一體化建設(shè)，于1998年的《國防報(bào)告》首次提出了基于信息技術(shù)的“資產(chǎn)可見性”概念。通過構(gòu)建全天候、立體化的戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)體系，提高美軍對(duì)數(shù)字化戰(zhàn)場的整體控制能力，增強(qiáng)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)效能；圍繞對(duì)各類戰(zhàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)別、多方面、多層次的智能處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場信息的高度共享和高效利用。

美軍制定了戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)交換等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)體系的統(tǒng)一管理；推動(dòng)“大數(shù)據(jù)研發(fā)計(jì)劃”，重視海量信息的開發(fā)與利用，以增強(qiáng)戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和決策的自主化，實(shí)現(xiàn)從“信息到?jīng)Q策”；發(fā)布《網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》，確定元數(shù)據(jù)控制方針，成立全球信息柵格元數(shù)據(jù)工作組，制定一套包括核心元數(shù)據(jù)和擴(kuò)展元數(shù)據(jù)在內(nèi)的戰(zhàn)場元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；以網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)為牽引，以三維體系結(jié)構(gòu)為框架，以全球信息柵格為基礎(chǔ)，以作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)為核心，以互操作認(rèn)證和演示驗(yàn)證為保證，建成統(tǒng)一高效的戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)互融互聯(lián)互通。美軍還將所有領(lǐng)域的業(yè)務(wù)程序和系統(tǒng)集成為綜合系統(tǒng)，提供“一站式”用戶平臺(tái)。美海軍早在2016年就開發(fā)出能實(shí)現(xiàn)F-35B戰(zhàn)斗機(jī)與“宙斯盾”驅(qū)逐艦共享戰(zhàn)場情報(bào)的聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，把連接海上、陸地、空中、太空和網(wǎng)絡(luò)空間中所有作戰(zhàn)要素的能力作為維持作戰(zhàn)優(yōu)勢的必要條件。

美軍將偵察預(yù)警體系與指揮控制、火力打擊、作戰(zhàn)力量體系之間快速互聯(lián)，打通了“發(fā)現(xiàn)目標(biāo)—實(shí)時(shí)攻擊”之間的數(shù)據(jù)鏈路，為贏得戰(zhàn)場先機(jī)奠定了物資基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代以來，美軍通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不斷集成改進(jìn)聯(lián)合情報(bào)處理系統(tǒng)。依據(jù)統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)鏈和信息共享協(xié)議，美軍各種偵察預(yù)警系統(tǒng)、各軍種情報(bào)處理中心基本實(shí)現(xiàn)了與作戰(zhàn)單元間的情報(bào)實(shí)時(shí)共享。美陸軍“戰(zhàn)場目標(biāo)處理系統(tǒng)”、空軍“綜合信息系統(tǒng)”均可將目標(biāo)情報(bào)實(shí)時(shí)傳輸至C4ISR系統(tǒng)和執(zhí)行打擊任務(wù)的作戰(zhàn)單元，大大縮短了情報(bào)處理和信息反饋的時(shí)間。美軍在本土以外的軍事基地都建立了衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站，能實(shí)時(shí)接收中央情報(bào)局國家照相判讀中心分析處理過的偵察預(yù)警信息。美軍還大量使用先進(jìn)的數(shù)字通信技術(shù)、光纖通信技術(shù)、微電子處理技術(shù)等，大幅提高偵察預(yù)警信息的處理和分發(fā)速度。通過“聯(lián)合空戰(zhàn)中心”“綜合數(shù)據(jù)傳輸”和“海上指揮控制”3大信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了最高指揮部向一線部隊(duì)傳達(dá)命令不超過3分鐘，越級(jí)向?qū)棽筷?duì)下達(dá)命令不超過1分鐘的快速高效指揮。

未來美軍戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)將進(jìn)一步推進(jìn)互聯(lián)互通互操作，2020年前完成跨軍種、跨部門戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合集成；推進(jìn)包括人力資源管理、武器系統(tǒng)全壽命管理、物資補(bǔ)給與服務(wù)管理、固定資產(chǎn)與設(shè)施全壽命管理等核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型；加強(qiáng)信息共享、企業(yè)服務(wù)、信息安全等6個(gè)方面的能力建設(shè)；整合信息基礎(chǔ)設(shè)施，依托信息柵格、無線射頻識(shí)別、嵌入式裝備故障診斷和預(yù)報(bào)裝置、人體傳感器等關(guān)鍵技術(shù)，解決信息獲取、傳輸與處理問題；構(gòu)建可取代全球信息柵格的單一、安全的信息共享環(huán)境，促進(jìn)“云架構(gòu)”、大數(shù)據(jù)技術(shù)與各類武器系統(tǒng)、作戰(zhàn)平臺(tái)、全球信息柵格、C4ISR系統(tǒng)等的高度融合。

加速推進(jìn)戰(zhàn)場傳感網(wǎng)信息中心建設(shè)

美軍已選定傳感網(wǎng)建設(shè)的先行領(lǐng)域、重點(diǎn)工程項(xiàng)目作為突破口，加大投入和建設(shè)發(fā)展力度，在優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略預(yù)警系統(tǒng)、戰(zhàn)場傳感系統(tǒng)、武器裝備和作戰(zhàn)物資管理傳感系統(tǒng)的同時(shí)，加速推進(jìn)傳感網(wǎng)信息中心建設(shè)。美軍加速推進(jìn)戰(zhàn)場傳感網(wǎng)信息中心的主要任務(wù)是：創(chuàng)建智能設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)、云數(shù)據(jù)中心、分析引擎和工業(yè)企業(yè)軟件應(yīng)用中建立一種無所不在的廣泛無縫連接。

美軍的戰(zhàn)場傳感網(wǎng)信息中心集成運(yùn)用網(wǎng)元監(jiān)控技術(shù)引接網(wǎng)管態(tài)勢，實(shí)時(shí)監(jiān)測戰(zhàn)場傳感運(yùn)行狀態(tài)；集成運(yùn)用傳感測量技術(shù)，在多維戰(zhàn)場廣泛部署戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測裝置，隨時(shí)掌握狀態(tài)變化；集成整合視頻監(jiān)控和衛(wèi)星定位技術(shù)，配備單兵便攜和車載可視定位終端，對(duì)戰(zhàn)斗員行為和武器裝備動(dòng)用情況實(shí)施遠(yuǎn)程跟蹤管控；集成運(yùn)用信息監(jiān)控和檢測技術(shù)，對(duì)戰(zhàn)場傳感信息節(jié)點(diǎn)實(shí)施安全布控，實(shí)時(shí)監(jiān)管各類終端操作，并對(duì)各類違規(guī)行為及時(shí)報(bào)警；應(yīng)用電子傳感標(biāo)簽等支撐技術(shù)，推進(jìn)武器裝備保障的可視化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，使未來戰(zhàn)場更加“透明”。通過戰(zhàn)場傳感網(wǎng)信息中心，美軍可以獲取陸、海、空、天、電、網(wǎng)、認(rèn)知等多維戰(zhàn)場空間的感知信息，實(shí)時(shí)獲取戰(zhàn)時(shí)各類軍事資源的存儲(chǔ)、損耗、變更、補(bǔ)充等動(dòng)態(tài)信息。未來美軍將有望借助戰(zhàn)場傳感網(wǎng)信息中心，實(shí)現(xiàn)所有武器、平臺(tái)和設(shè)備的實(shí)時(shí)互聯(lián)與數(shù)據(jù)共享，最終形成可連通戰(zhàn)場任意空間的巨型作戰(zhàn)“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。

提高戰(zhàn)場感知系統(tǒng)的生存能力

戰(zhàn)場感知系統(tǒng)在作戰(zhàn)體系中起到類似“眼睛、耳朵”的重要作用，敵對(duì)雙方針對(duì)戰(zhàn)場感知系統(tǒng)的攻擊和防護(hù)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的核心任務(wù)之一，戰(zhàn)場感知系統(tǒng)的生存能力面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。在海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍的地面、水下傳感器經(jīng)常會(huì)受到對(duì)手人為的干擾破壞，甚至由于接收對(duì)方刻意誤導(dǎo)的信息造成判斷失誤。提高戰(zhàn)場感知系統(tǒng)的戰(zhàn)場生存能力，未來的發(fā)展方向是微型化、隱身化和智能化。美軍通過積極調(diào)整戰(zhàn)略、開發(fā)應(yīng)用新技術(shù)、及時(shí)更新裝備等措施來應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，提升戰(zhàn)場感知系統(tǒng)的生存能力。

美軍現(xiàn)役的鎖眼系列照相偵察衛(wèi)星

美軍在提高戰(zhàn)場感知系統(tǒng)的生存能力方面，一是研發(fā)裝備遠(yuǎn)距離斜視遙感設(shè)備，在不進(jìn)入對(duì)方領(lǐng)空范圍進(jìn)行空中偵察，可有效規(guī)避敵方火力打擊。美空軍現(xiàn)役的AN/UPD-X型側(cè)視雷達(dá)具備非接觸防區(qū)外遠(yuǎn)距離偵察預(yù)警能力，可對(duì)敵方一側(cè)約100千米范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行有效偵察。二是大力發(fā)展無人偵察預(yù)警裝備，充分發(fā)揮目標(biāo)小、靈活機(jī)動(dòng)、造價(jià)低等優(yōu)勢；研發(fā)高空、高速和超低空隱形偵察機(jī)。三是提升航空航天領(lǐng)域的偵察預(yù)警系統(tǒng)的防護(hù)能力。隨著動(dòng)能武器、激光武器、彈道導(dǎo)彈等各種反衛(wèi)星武器和防空武器整體性能的提升，航天航空領(lǐng)域的偵察預(yù)警系統(tǒng)受到嚴(yán)重威脅。美軍在2001年提出了一項(xiàng)空間防護(hù)技術(shù)開發(fā)計(jì)劃，要求空間偵察衛(wèi)星和航天偵察裝備必須具備躲避攻擊、抗電子干擾、耐核輻射等能力，全面提升空間系統(tǒng)的安全保障能力、生存能力和持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力。

戰(zhàn)場感知系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、感測技術(shù)以及控制技術(shù)于一體，目前美軍還面臨復(fù)雜的技術(shù)難題，比如復(fù)雜和不確定環(huán)境下、突發(fā)情況下的智能感知問題以及智能感知下的目標(biāo)匹配問題；構(gòu)建同一戰(zhàn)場空間的傳感器網(wǎng)絡(luò)，并將這些傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，形成統(tǒng)一的、全域共享的戰(zhàn)場傳感器網(wǎng)絡(luò)；在某一個(gè)傳感器或傳感器網(wǎng)絡(luò)遭到打擊破壞時(shí)，不影響整個(gè)戰(zhàn)場傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存能力，等等。解決好這些問題，是檢驗(yàn)戰(zhàn)場感知系統(tǒng)建設(shè)成效的關(guān)鍵。