無人機(jī)地理空間情報(bào)在智能化海戰(zhàn)中的應(yīng)用

王穎穎　張玉葉　王淑娟

智能化戰(zhàn)爭是基于智能化武器及作戰(zhàn)方法的，在陸、海、空、天、電、網(wǎng)及認(rèn)知領(lǐng)域的一體化戰(zhàn)爭。智能化戰(zhàn)爭主要特點(diǎn)體現(xiàn)在：一是以無人集群作戰(zhàn)、有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)以及全域智能聯(lián)合作戰(zhàn)等作為主要作戰(zhàn)樣式;二是以人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)為代表的新型技術(shù)驅(qū)動作戰(zhàn)模式逐步從“人機(jī)協(xié)同”向無人化的“人機(jī)分離”的樣式演變;三是決定戰(zhàn)爭成敗的主導(dǎo)因素逐步從“制信息權(quán)”向“制智權(quán)”轉(zhuǎn)變，智能優(yōu)勢成為超越信息優(yōu)勢的“進(jìn)階”優(yōu)勢。

地理空間情報(bào)（GEOINT）是對獲取的作戰(zhàn)目標(biāo)影像與地理信息進(jìn)行研究分析，由圖像、圖像情報(bào)和地理空間信息組成，用來描述、評估和可視化目標(biāo)特征及與地理位置相關(guān)的一切行動?！氨R未動、情報(bào)先行”，在保障當(dāng)今海戰(zhàn)場的情報(bào)信息中，與目標(biāo)位置息息相關(guān)的地理空間情報(bào)是打贏新形態(tài)戰(zhàn)爭的基礎(chǔ)和根本，對新型智能化作戰(zhàn)起著至關(guān)重要的作用。

面對復(fù)雜多變的海戰(zhàn)場作戰(zhàn)環(huán)境，尤其是跨區(qū)域遠(yuǎn)海作戰(zhàn)，需要高精度、強(qiáng)實(shí)時性的情報(bào)作為保障，無人機(jī)具有人員“零傷亡”、續(xù)航能力強(qiáng)、隱身性能好等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對海上目標(biāo)持續(xù)跟蹤監(jiān)視，情報(bào)保障連續(xù)不間斷;無人機(jī)可搭載光電、雷達(dá)、信號、氣象等多種任務(wù)載荷實(shí)施綜合偵察監(jiān)視，擁有強(qiáng)大的綜合偵察能力，可滿足跨區(qū)域遠(yuǎn)海作戰(zhàn)情報(bào)保障各方面需求。

無人機(jī)地理空間情報(bào)是依據(jù)軍事斗爭需求生產(chǎn)的關(guān)于戰(zhàn)場重要區(qū)域和關(guān)鍵目標(biāo)的地理空間情報(bào)產(chǎn)品。無人機(jī)實(shí)時或近實(shí)時地獲取帶有地理空間信息和時空標(biāo)簽的圖像、視頻以及地理空間數(shù)據(jù)，可用于監(jiān)視偵察、精確測量和判斷目標(biāo)特性，具有時效性好、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，是典型的地理空間情報(bào)數(shù)據(jù)源，基于無人機(jī)的地理空間情報(bào)稱為“無人機(jī)地理空間情報(bào)”。隨著無人機(jī)情報(bào)保障的功能和應(yīng)用越來越廣，無人機(jī)地理空間情報(bào)將在新型智能化海戰(zhàn)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

無人機(jī)地理空間情報(bào)的功能及作用

從產(chǎn)品數(shù)據(jù)組成看，無人機(jī)地理空間情報(bào)是以高分辨率影像、基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，面向軍事作戰(zhàn)打擊的對象，包括各類設(shè)施與武器目標(biāo)的遙感影像、圖示化信息和基于查詢的多媒體信息在內(nèi)的綜合描述情報(bào);同時，還包括以不同分辨率影像為基礎(chǔ)，按不同比例尺層次給出的關(guān)于戰(zhàn)場地理環(huán)境準(zhǔn)確描述的各類圖表;使用目標(biāo)判讀、空間定位、遙感影像處理分析等技術(shù)，提供戰(zhàn)場環(huán)境感知、目標(biāo)鎖定跟蹤、情報(bào)生成共享等服務(wù)。作戰(zhàn)人員使用地理空間情報(bào)可以全面認(rèn)知并把握戰(zhàn)場作戰(zhàn)目標(biāo)與軍事行動空間環(huán)境的態(tài)勢。

無人機(jī)可搭載多種任務(wù)載荷實(shí)施綜合偵察監(jiān)視，擁有強(qiáng)大的綜合偵察能力

以無人偵察為代表的新型偵察監(jiān)視平臺在海戰(zhàn)場地理空間情報(bào)保障中主要用于地理空間情報(bào)信息獲取、遠(yuǎn)程精確打擊定位引導(dǎo)和打擊毀傷效果評估，通過全天候、全方位、全頻譜、立體化的戰(zhàn)場監(jiān)視偵察，能夠提供連續(xù)性、大范圍的情報(bào)保障，充分滿足智能化作戰(zhàn)需求。

實(shí)時獲取戰(zhàn)場地理空間信息，為海上作戰(zhàn)指揮決策提供可靠的情報(bào)數(shù)據(jù)。智能化海上作戰(zhàn)對戰(zhàn)場地理信息的需求提出了更高、更新的要求，對作戰(zhàn)區(qū)域和目標(biāo)實(shí)時變化的情況需要及時、精準(zhǔn)掌握。無人機(jī)能夠?qū)?zhàn)場地理環(huán)境進(jìn)行精確感知和實(shí)時測繪，快速生成海戰(zhàn)場地理信息和處理動態(tài)遙感信息。無人機(jī)可實(shí)時或近實(shí)時地進(jìn)行作戰(zhàn)區(qū)域的地形、目標(biāo)和戰(zhàn)場環(huán)境信息采集，其主要偵察范圍包括軍事基地、交通樞紐、政府、戰(zhàn)爭潛力設(shè)施等重要目標(biāo)，特別是針對前沿海區(qū)，通過晝夜連續(xù)監(jiān)視和跟蹤，及時更新和維護(hù)海戰(zhàn)場地理空間情報(bào)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品，實(shí)時向指揮中心傳輸戰(zhàn)場態(tài)勢和目標(biāo)影像，及時提供兵力異常動向等預(yù)警性情報(bào)信息，為聯(lián)合作戰(zhàn)指揮決策提供可靠的情報(bào)保障。

實(shí)時獲取滿足攻擊需要的各種打擊數(shù)據(jù)，為遠(yuǎn)程精確打擊定位引導(dǎo)。無人機(jī)可配合衛(wèi)星和雷達(dá)等手段對打擊目標(biāo)進(jìn)行精確的目標(biāo)定位和目標(biāo)引導(dǎo)。高空長航時無人機(jī)利用瞬時視場大、滯空時間長的優(yōu)勢，在短時間內(nèi)完成大范圍目標(biāo)區(qū)域的搜索，鎖定相應(yīng)的目標(biāo)，并實(shí)施長時間、遠(yuǎn)距離的連續(xù)跟蹤，獲取滿足攻擊需要的各種數(shù)據(jù)資料。導(dǎo)彈部隊(duì)利用這些數(shù)據(jù)資料對彈道進(jìn)行不斷修正，引導(dǎo)遠(yuǎn)程精確導(dǎo)彈的航線，提高遠(yuǎn)程精確打擊的效果。例如美軍地理空間情報(bào)局（NGA）大量使用捕食者B無人機(jī)攜帶高精度傳感器進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域的快速測繪，以提高數(shù)字地形高程數(shù)據(jù)精度，為智能化武器系統(tǒng)提供精確打擊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

進(jìn)行目標(biāo)打擊毀傷效果評估，為把握戰(zhàn)機(jī)、控制作戰(zhàn)節(jié)奏提供可靠的決策依據(jù)。目標(biāo)打擊毀傷效果評估是指“對敵目標(biāo)損失數(shù)與現(xiàn)存數(shù)的比率進(jìn)行估算，是用來對完成預(yù)定戰(zhàn)斗任務(wù)的有效程度和效率指標(biāo)大小的評估?！睙o人機(jī)近距離獲取的實(shí)時圖像和影像資料回傳地面控制站，指揮中心根據(jù)回傳影像數(shù)據(jù)迅速進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配和毀傷評估，判定是否實(shí)施下一波次的打擊，使導(dǎo)彈等精確制導(dǎo)彈藥的補(bǔ)充打擊更具有目標(biāo)定向性。通過無人機(jī)回溯進(jìn)行的打擊毀傷效果評估還將對有效把握戰(zhàn)機(jī)、控制戰(zhàn)斗節(jié)奏提供可靠的決策依據(jù)。

典型的地理空間情報(bào)樣式

美軍無人機(jī)地理空間情報(bào)的發(fā)展及啟示

美軍地理空間情報(bào)發(fā)展經(jīng)過現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭的檢驗(yàn)，其情報(bào)保障內(nèi)容和保障樣式經(jīng)過更新迭代、不斷演進(jìn)，與作戰(zhàn)系統(tǒng)的融合更為緊密。充分準(zhǔn)備，及時響應(yīng)，面向任務(wù)，聚焦決策，這正是美軍最新一代地理空間情報(bào)的發(fā)展主題。其關(guān)鍵技術(shù)在精確定位、多源遙感探測、大數(shù)據(jù)分析與處理、智能解譯、互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算等進(jìn)行了全方位的深刻變革。具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

情報(bào)獲取渠道多元化，將開源情報(bào)直接融入到地理空間情報(bào)體系。當(dāng)前美軍已完全建成了陸、海、空、天影像采集平臺，能對全球范圍內(nèi)的任一區(qū)域進(jìn)行多源影像信息獲取。在無人機(jī)方面，配備了RQ-4型全球鷹高空長航時無人機(jī)，MQ-1捕食者和MQ-9死神中高空多用途無人機(jī)，以及影子-200、大鴉戰(zhàn)術(shù)偵察監(jiān)視無人機(jī)，共20多型號，11000余架。隨著多種來源的影像數(shù)據(jù)量激增，為有效管理海量情報(bào)數(shù)據(jù)，美軍建立了全球最大的地理空間和影像數(shù)據(jù)庫，通過先進(jìn)的云存儲、云計(jì)算，形成了對多時態(tài)多維多層次數(shù)據(jù)的存儲、分發(fā)和管理能力。美軍國家地理空間情報(bào)局早在2005年就將開源情報(bào)納入其發(fā)展戰(zhàn)略，長期利用開源情報(bào)研究對手國家的海外軍事行動的能力，借助智能的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，更廣泛地獲取特定目標(biāo)的情報(bào)信息。

情報(bào)分析處理已向智能化、無人化演進(jìn)，情報(bào)分析效率顯著提升。面對智能化戰(zhàn)爭形態(tài)下錯綜復(fù)雜的認(rèn)知環(huán)境，美軍大力開發(fā)認(rèn)知智能技術(shù)，探索“人智結(jié)合”的情報(bào)識別與認(rèn)知模式，奪取戰(zhàn)場“制智權(quán)”。美軍已全面進(jìn)入“第三代人工智能”時代，通過數(shù)據(jù)挖掘、知識圖譜、數(shù)據(jù)訓(xùn)練、深度學(xué)習(xí)算法的革新等手段，以及引入知識圖譜中的專家系統(tǒng)，提高計(jì)算機(jī)輔助決策、自動解譯等的“智能”，增強(qiáng)態(tài)勢感知，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場的“單向透明”。例如，2017年部署到中東的情報(bào)分析團(tuán)隊(duì)，利用智能的計(jì)算機(jī)視覺算法，顯著提高了對無人機(jī)收集視頻的處理、利用與分發(fā)能力，支持輔助美軍挫敗“伊斯蘭國”的行動。美軍在近幾年從海量偵察數(shù)據(jù)獲取、分析解譯、多方取證，形成情報(bào)的時間周期不斷縮短，這取決于情報(bào)分析智能化的不斷提升。

情報(bào)與作戰(zhàn)深度耦合，構(gòu)建起以云模型為基礎(chǔ)的情報(bào)支援體系。美軍推行的基于ISR需求，以“航空航天作戰(zhàn)云”為核心的情報(bào)與作戰(zhàn)一體化建設(shè)，對各類情報(bào)偵察與監(jiān)視平臺搜集來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行入網(wǎng)式融合處理。在作戰(zhàn)初始階段的情報(bào)搜集，存在因自身跨域偵察平臺、數(shù)據(jù)量大、缺乏通用數(shù)據(jù)處理格式等問題，使得多源情報(bào)融合必須依托以“云”概念模型為核心的信息化網(wǎng)絡(luò)，開展及時有效的情報(bào)融合。在利比亞戰(zhàn)爭中，網(wǎng)絡(luò)化情報(bào)傳輸與指揮控制，預(yù)警機(jī)成為空中戰(zhàn)術(shù)管理中心，無人機(jī)形成“察打一體”打擊鏈。

綜上所述，美軍的地理空間情報(bào)以突出敏捷、智能保障為主，真正實(shí)現(xiàn)了隨獲所需、知所進(jìn)退。隨獲所需就是隨時獲得所需要的情報(bào)信息，主要解決情報(bào)提供的實(shí)時性、可用性和敏捷性問題，使得軍事規(guī)劃和行動需求的信息唾手可得;知所進(jìn)退就是孫子所說的知己知彼，主要聚焦于決策知識的獲取、信息的關(guān)聯(lián)和洞察力，使指揮官和決策者對行動進(jìn)程洞若觀火、了然于胸。而這一切的運(yùn)行都建立在充分利用新一代敏捷提供、智能關(guān)聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)地理空間信息系統(tǒng)橫向集成的基礎(chǔ)之上。

無人機(jī)回傳數(shù)據(jù)可為指揮中心提供可靠的決策依據(jù)

美軍MQ-1捕食者無人機(jī)

智能化海戰(zhàn)中無人機(jī)地理空間情報(bào)的趨勢展望

隨著無人機(jī)及智能化戰(zhàn)爭相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機(jī)將在動態(tài)地理空間情報(bào)保障模式、提高隱身性能、“大數(shù)據(jù)”情報(bào)分析以及一體化無人機(jī)偵察情報(bào)體系等領(lǐng)域擁有更大的應(yīng)用空間，逐步形成較完整的技術(shù)保障和戰(zhàn)場地理空間情報(bào)保障應(yīng)用體系。

發(fā)揮聯(lián)合作戰(zhàn)效能，建設(shè)一體化無人機(jī)偵察情報(bào)體系。當(dāng)前美軍正在積極推行“全球一體化”作戰(zhàn)理念，目標(biāo)是推動聯(lián)合作戰(zhàn)從“能力疊加”向“能力融合”轉(zhuǎn)變、從“軍種協(xié)同”向“跨域融合”發(fā)展，在這個大的背景與趨勢下，無人機(jī)偵察情報(bào)裝備及情報(bào)保障也必然朝著一體化的方向發(fā)展。美軍認(rèn)為技術(shù)的不斷進(jìn)步和軍隊(duì)的不斷發(fā)展，將會推動空中、地面、海上、海下各領(lǐng)域的偵察情報(bào)裝備融合，無人機(jī)將和有人裝備協(xié)同，成為有人-無人一體化偵察情報(bào)體系。

無人機(jī)應(yīng)用于動態(tài)地理空間情報(bào)保障模式。高分辨率光學(xué)成像傳感器、高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、海量影像數(shù)據(jù)處理GPU等機(jī)載探測傳感器和處理器的發(fā)展，為動態(tài)地理空間情報(bào)探測提供了硬件基礎(chǔ)。信息化條件下的聯(lián)合作戰(zhàn)已經(jīng)在很大程度上改變了地理空間情報(bào)獲取的形式與內(nèi)容，靜態(tài)的數(shù)字地形圖、影像圖已經(jīng)不能滿足實(shí)戰(zhàn)的需要，而三維動態(tài)、連續(xù)性的目標(biāo)情報(bào)保障成為未來發(fā)展的主要方向。這里的三維是指以三維結(jié)構(gòu)形式表現(xiàn)的目標(biāo)構(gòu)筑物與戰(zhàn)場環(huán)境相互融合;動態(tài)是指從目標(biāo)地域數(shù)據(jù)信息的獲取，到生成情報(bào)信息提供給指揮決策機(jī)構(gòu)的時間很短暫，基本上達(dá)到實(shí)時傳輸;連續(xù)性是指對運(yùn)動目標(biāo)的持續(xù)不間斷跟蹤，在數(shù)據(jù)信息處理上要求把目標(biāo)運(yùn)動軌跡和所處的地理環(huán)境直接和地理定位參數(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)視頻影像的直播式保障模式。

在利比亞戰(zhàn)爭中，預(yù)警機(jī)成為空中戰(zhàn)術(shù)管理中心，與無人機(jī)形成“察打一體”打擊鏈

“大數(shù)據(jù)”情報(bào)分析與人工智能服務(wù)于情報(bào)與作戰(zhàn)一體化。伊拉克戰(zhàn)爭期間，作戰(zhàn)情報(bào)數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)級增長，產(chǎn)生速率加快，準(zhǔn)確性更為復(fù)雜，致使美軍情報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力難以滿足戰(zhàn)場全域態(tài)勢感知需求?；诖?，美軍拓展合作領(lǐng)域獲取最先進(jìn)的情報(bào)處理技術(shù)，研究利用云技術(shù)存儲數(shù)據(jù)方法研發(fā)大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，注重培養(yǎng)“全源型”情報(bào)分析師，具備了將海量數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)情報(bào)的能力，以此構(gòu)建“大數(shù)據(jù)”情報(bào)分析體系。建立作戰(zhàn)所需的“大數(shù)據(jù)”情報(bào)分析體系，建設(shè)思路將圍繞建立全新的情報(bào)分析架構(gòu)和研發(fā)先進(jìn)的情報(bào)分析技術(shù)，增強(qiáng)海量數(shù)據(jù)的分析處理能力和碎片化信息彼此間關(guān)聯(lián)性分析能力。注重對分析員跨域、跨機(jī)構(gòu)和安全區(qū)訪問能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)單源分析到多源或全源分析的轉(zhuǎn)變，為指揮員態(tài)勢感知與決策提供持續(xù)更新和高質(zhì)量的情報(bào)知識。

結(jié)語

無人機(jī)地理空間情報(bào)對智能化戰(zhàn)場保障的本質(zhì)，是為各作戰(zhàn)單元所需多源信息和全源地理空間數(shù)據(jù)的融合提供支撐，最終實(shí)現(xiàn)對作戰(zhàn)環(huán)境實(shí)時或近實(shí)時的監(jiān)測以及不同部隊(duì)之間協(xié)同的認(rèn)知共享。隨著無人機(jī)在近幾次高技術(shù)條件下戰(zhàn)爭中的優(yōu)異表現(xiàn)以及廣泛運(yùn)用，其情報(bào)信息收集和信息處理的作用已經(jīng)難以替代，成為智能化戰(zhàn)場上不可或缺的偵察平臺和重要信息節(jié)點(diǎn)。無人機(jī)情報(bào)保障的功能和應(yīng)用將越來越廣，對整個戰(zhàn)場地理空間情報(bào)搜集的模式和樣式也將會產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。

責(zé)任編輯：陳曉芳