美軍網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)發(fā)展劃代初探

張春磊, 王一星， 呂立可， 陳鼎鼎,2， 王雪琴

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所，浙江 嘉興 314033;2. 通信信息控制和安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 嘉興 314033)

0 引 言

從美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局“狼群”電子戰(zhàn)項(xiàng)目算起，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)發(fā)展大概經(jīng)歷了20多年的歷史。無論是從電子戰(zhàn)能力本身，還是從組網(wǎng)能力角度來看，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)都已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)發(fā)展又呈現(xiàn)出一些新的特點(diǎn)。

1 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念

從1998年美國(guó)海軍提出美軍網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)(Network Centric Warefare, NCW)理念以來，已有20多年。在信息領(lǐng)域技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)今，該理念與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了非常完美的融合。

大約1980年，以太網(wǎng)的發(fā)明者羅伯特·梅特卡夫率先提出了如下理論[1]：全連通設(shè)備所構(gòu)成系統(tǒng)之系統(tǒng)價(jià)值隨著設(shè)備數(shù)量平方的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，如圖1所示，該理論即為“梅特卡夫定律”的雛形。

圖1 梅特卡夫定律示意圖

1993年，記者喬治·吉爾德對(duì)該理論進(jìn)行了修訂與改良，描述為“一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值與網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)量的平方成正比[2]，這一定律為美軍網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)奠定了理論與指導(dǎo)原則基礎(chǔ)。

1998年，美國(guó)海軍中將亞瑟·塞布勞斯基率先提出了網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念[3]。

2001年，美國(guó)國(guó)防部向國(guó)會(huì)遞交了《網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)》報(bào)告及其附件[4]，系統(tǒng)闡述了網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)概念、美軍已經(jīng)開展的相關(guān)工作、經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)、未來發(fā)展思路、各軍種/國(guó)防部機(jī)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)方面的具體項(xiàng)目等。這一報(bào)告是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念發(fā)展歷程中的里程碑式成果。

自此，該理念在美軍戰(zhàn)術(shù)、理論、技術(shù)、裝備發(fā)展過程中起到了非常好的指導(dǎo)作用，美軍也借此機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)了快速的能力躍升。此后，網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念逐步為更多國(guó)家的軍方所接納，影響力持續(xù)至今。而網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)在電子戰(zhàn)領(lǐng)域的落地則催生出了網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)。

2 美軍網(wǎng)絡(luò)化電子戰(zhàn)發(fā)展綜述

網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)的理論基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)。盡管關(guān)于網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)尚無明確、嚴(yán)格的定義，但從其網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)機(jī)理出發(fā)，文章對(duì)其內(nèi)涵進(jìn)行如下界定“網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念在電子戰(zhàn)領(lǐng)域應(yīng)用的特例，指的是通過網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同手段綜合提升電子戰(zhàn)裝備個(gè)體、群體、體系的能力，其中，這些能力包括電子戰(zhàn)支援、電子防護(hù)、電子攻擊、電子戰(zhàn)效能評(píng)估等多方面能力?！?/p>

盡管在當(dāng)前階段網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念已經(jīng)非常成熟，但基于網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)仍處于上升發(fā)展階段。之所以出現(xiàn)這種情況，主要原因可總結(jié)如下。其一，電子戰(zhàn)自身特點(diǎn)決定了其對(duì)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念依賴性更強(qiáng)，導(dǎo)致電子戰(zhàn)領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)中心化潛力仍然非常巨大、很多方向尚未挖掘。其二，人工智能領(lǐng)域的異軍突起，為“人工智能+網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”型的電子戰(zhàn)領(lǐng)域迎來快速發(fā)展機(jī)遇。尤其是借助分布式人工智能強(qiáng)大的個(gè)體能力提升，電子戰(zhàn)有望實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)化體系智能”這一高階目標(biāo)。而目前距離這一目標(biāo)還有很長(zhǎng)的路要走。

近年來，美軍網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)領(lǐng)域發(fā)展非常迅速，且全面得到了各個(gè)軍種的認(rèn)同。尤其是美海軍，作為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念的倡導(dǎo)者與提出者，不僅從軍種層面提出了分布式殺傷理念[5]，更是不遺余力地致力于將網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念引入電子戰(zhàn)領(lǐng)域，并于2010年提出了電子戰(zhàn)協(xié)同與控制理念[6],如圖2所示，旨在實(shí)現(xiàn)美國(guó)海軍艦載、機(jī)載、無人機(jī)載、彈載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的協(xié)同與控制。

圖2 美海軍電子戰(zhàn)協(xié)同與控制示意圖

美國(guó)國(guó)防部、各軍種目前仍非常重視網(wǎng)絡(luò)化電子戰(zhàn)能力的發(fā)展，并開發(fā)了一系列項(xiàng)目，典型項(xiàng)目如表1所示。

表1 美軍典型網(wǎng)絡(luò)化電子戰(zhàn)項(xiàng)目

3 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)代際劃分初探

文章建議將網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)發(fā)展劃分為4個(gè)階段：連通階段、協(xié)同階段、群體智能階段、體系智能階段，如圖3所示。其中，連通階段和協(xié)同階段又可歸入“非人工智能時(shí)代”的發(fā)展階段，群體智能階段和體系智能階段則可歸入“人工智能時(shí)代”的發(fā)展階段。這些階段可以從多方面進(jìn)行解讀。需要說明的是，這些階段劃分的依據(jù)是技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)，即技術(shù)水平與使用方式而不是時(shí)間，因此沒有明確的時(shí)間點(diǎn)劃分。而且，考慮到美軍各軍種在網(wǎng)絡(luò)化電子戰(zhàn)方面技戰(zhàn)術(shù)水平不盡相同，甚至同一軍種的不同項(xiàng)目的技戰(zhàn)術(shù)水平也不盡相同,例如，先進(jìn)艦外電子戰(zhàn)(Advanced off-ship Electronic Warfare,AOEW)和“復(fù)仇女神”，因此，會(huì)存在技戰(zhàn)術(shù)層面不同代際的項(xiàng)目、系統(tǒng)同時(shí)存在的情況。

圖3 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)發(fā)展劃代

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，給出各階段的資源需求如圖4所示，從圖中大致可以看出，隨著網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)逐步進(jìn)入人工智能時(shí)代，其最大的資源需求變化體現(xiàn)在個(gè)體智能需求的提升、帶寬需求的下降、協(xié)同需求的提升。

圖4 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)各階段的資源需求

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，給出各階段的主要能力如圖5所示，從圖中大致可以看出，隨著網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)不斷向前推進(jìn)，個(gè)體電子戰(zhàn)能力并未提升,甚至不斷下降，但體系對(duì)抗能力不斷提升，進(jìn)而帶來了實(shí)戰(zhàn)作戰(zhàn)效能的質(zhì)的飛躍。從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的電磁博弈，逐步演變?yōu)轶w系破擊式電磁博弈。最終帶來的結(jié)果就是電磁頻譜領(lǐng)域的博弈復(fù)雜度、不確定性、動(dòng)態(tài)性、涌現(xiàn)性、突然性等方面大幅提升。

圖5 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)各階段的能力對(duì)比

3.1 連通階段

這一階段體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念在電子戰(zhàn)領(lǐng)域具體落地的萌芽，其觀點(diǎn)也比較“樸素”，即，先在電子戰(zhàn)典型系統(tǒng)、平臺(tái)之間搭建起諸如數(shù)據(jù)鏈等連通性手段，解決“電子戰(zhàn)系統(tǒng)連接”這一基本問題、解決有無問題。由于處于網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念發(fā)展的初級(jí)階段，因此，這一階段的項(xiàng)目大多具備探索性特點(diǎn)，即，主要出發(fā)點(diǎn)是“探究一下組網(wǎng)究竟能夠?yàn)殡娮討?zhàn)帶來哪些新增益”。

這一階段的典型項(xiàng)目包括了DARPA的“狼群”項(xiàng)目，以及美國(guó)空軍的“舒特”計(jì)劃(前期研究階段)。

“狼群”項(xiàng)目于2001年左右啟動(dòng)，也就是說，網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念剛剛得到美軍普遍認(rèn)同，該項(xiàng)目就開始研發(fā)了?！袄侨骸毕到y(tǒng)是一個(gè)小型的難以偵測(cè)的地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)，各個(gè)“狼”之間的直線距離約為1 km，確切的分布取決于地形的復(fù)雜程度，在城市作戰(zhàn)中，這種傳感器可以放在建筑物屋頂上。它們一般部署在干擾目標(biāo)周圍100 m以內(nèi)，互相之間用網(wǎng)絡(luò)連接起來，可干擾地域大約100 km×100 km。單個(gè)“狼”是一種隱蔽的、300 mm×120 mm咖啡罐大小的傳感器，可用直升機(jī)人工布撒、用無人機(jī)投放或火炮發(fā)射。一旦被投放，單個(gè)的“狼”(傳感器)就伸開機(jī)械腿并升起天線，自己激活——即通過GPS實(shí)現(xiàn)自定位，然后組成一個(gè)約5～12個(gè)節(jié)點(diǎn)的“狼群”。該系統(tǒng)具有自己的任務(wù)規(guī)劃工具，可以優(yōu)化各個(gè)“狼”部署的位置，并且只要一個(gè)“狼”可以與另外任何一個(gè)“狼”通信，那么它就可以接入到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。“狼群”可以根據(jù)需要被重新指派任務(wù)。在攻擊目標(biāo)時(shí)，也可自行建立子網(wǎng)，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行干擾、監(jiān)聽或侵入。每個(gè)狼都是非常靈巧的，某一套損壞時(shí)，并不會(huì)削弱整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作?！袄侨骸眰鞲衅鬟€可以裝在無人機(jī)上，被稱為“飛狼”。“狼群”功能包括三方面：電子戰(zhàn)支援功能，竊聽無線電通信輻射信號(hào)，鑒別無線電臺(tái)的類型；發(fā)射干擾和欺騙信號(hào)，這些信號(hào)將破壞敵人清晰的無線電通信；監(jiān)視各系統(tǒng)的狀態(tài)，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)之間的工作。

“舒特”計(jì)劃是美空軍從傳感器到射手的無縫一體化作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃之一。前期研究階段的“舒特”計(jì)劃又稱作“羅盤呼叫”機(jī)載傳輸數(shù)據(jù)鏈/通用數(shù)據(jù)鏈計(jì)劃。“舒特”計(jì)劃旨在將情報(bào)監(jiān)視與偵察平臺(tái)RC-135V/W“聯(lián)合鉚釘”飛機(jī)與進(jìn)攻性信息作戰(zhàn)平臺(tái)EC-130H“羅盤呼叫”飛機(jī)、進(jìn)攻性防空作戰(zhàn)平臺(tái)F-16CJ飛機(jī)進(jìn)行橫向一體化。這將為作戰(zhàn)指揮官提供一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間敏感目標(biāo)瞄準(zhǔn)的已驗(yàn)證的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)?！傲_盤呼叫”飛機(jī)和“聯(lián)合鉚釘”飛機(jī)的一體化可以通過先進(jìn)戰(zhàn)斗空間信息系統(tǒng)來完成，先進(jìn)戰(zhàn)斗空間信息系統(tǒng)是一個(gè)與通用數(shù)據(jù)鏈兼容的廣播網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)-16飛機(jī)通過改進(jìn)型數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器接入網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，隨著“舒特”計(jì)劃不斷通過實(shí)飛測(cè)試提升自身能力，最終階段實(shí)現(xiàn)的能力遠(yuǎn)超“連通階段”，已達(dá)到了“協(xié)同階段”的極致乃至已經(jīng)觸碰到了“群體智能階段”的能力門檻。

3.2 協(xié)同階段

這一階段體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)在電子戰(zhàn)領(lǐng)域的成熟與深化。即，在解決連通性的基礎(chǔ)上，根據(jù)所連通的具體電子戰(zhàn)平臺(tái)、系統(tǒng)，打造既能支撐互操作、融合等需求,如射頻級(jí)、中頻級(jí)融合等需求，又能支撐定制化能力需求,如電子攻擊、戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)攻擊等的協(xié)同能力。

這一階段的典型項(xiàng)目包括了美空軍后期演示階段的“舒特”計(jì)劃和美海軍的AOEW項(xiàng)目。

美空軍“舒特”計(jì)劃進(jìn)入后期演示階段以后，無論是在協(xié)同能力方面，還是在作戰(zhàn)效能方面，都較之前期研究階段得到了大幅提升。其特點(diǎn)可總結(jié)為“三網(wǎng)一體+三效一體”?！叭W(wǎng)一體”指的是“舒特”計(jì)劃所依賴的協(xié)同環(huán)境，包括如下三個(gè)網(wǎng)絡(luò)：1)NCCT網(wǎng)絡(luò)，這是一個(gè)“鏈、接口、算法一體化網(wǎng)絡(luò)”，通過寬帶數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)EC-130H、RC-135V/W、F-16、“高級(jí)偵查員”等平臺(tái)的互聯(lián)互通，通過專門開發(fā)的數(shù)據(jù)融合與精確定位算法實(shí)現(xiàn)情報(bào)融合、精確輻射源定位等核心功能，通過機(jī)器到機(jī)器接口實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)自適應(yīng)互操作與數(shù)據(jù)共享；2)前沿部署的無人機(jī)偵察網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的主要功能包括抵近式組網(wǎng)偵察、簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)融合，以彌補(bǔ)RC-135V/W粗粒度偵察的不足；3)地面深度信息融合網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化深度信息融合與分析?！叭б惑w”指的是“舒特”計(jì)劃所能實(shí)現(xiàn)的“電磁-賽博-火力”三個(gè)維度的作戰(zhàn)效能，具體包括：1)平戰(zhàn)結(jié)合的偵察效能，舒特計(jì)劃的偵察能力可概括為“以雄厚的平時(shí)偵察能力為基礎(chǔ)，結(jié)合精確的戰(zhàn)時(shí)偵察，實(shí)現(xiàn)可支撐攻擊決策的情報(bào)”；2)“軟硬兼施”的“電磁-賽博-火力”一體化攻擊能力，舒特計(jì)劃的攻擊功能主要包括硬殺傷和軟殺傷兩類。

AOEW項(xiàng)目的核心有效載荷為AN/ALQ-248電子攻擊吊艙，該吊艙搭載于艦載直升機(jī)上，可以獨(dú)立工作，也可通過Link-16數(shù)據(jù)鏈和軟殺傷協(xié)同系統(tǒng)與AN/SLQ-32系統(tǒng)協(xié)同工作。AN/SLQ-32同樣能檢測(cè)來襲導(dǎo)彈并確定其方向，兩者通過信息共享，實(shí)現(xiàn)艦-機(jī)協(xié)同電子戰(zhàn)作戰(zhàn)，為艦船提供分層的整體防護(hù)能力。

3.3 群體智能階段

隨著人工智能的不斷發(fā)展，電子戰(zhàn)系統(tǒng)、平臺(tái)等個(gè)體的智能化程度越來越強(qiáng)大。再結(jié)合無人系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，逐步形成了一種以無人群體智能為主要特征的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)系統(tǒng)。與協(xié)同階段相比，這一階段的最主要特點(diǎn)就是個(gè)體、群體智能化不斷提升，進(jìn)而促進(jìn)了電子戰(zhàn)快速、高質(zhì)量殺傷鏈的形成。

這一階段的典型項(xiàng)目為DARPA的“小精靈”電子戰(zhàn)無人機(jī)集群項(xiàng)目。“小精靈”項(xiàng)目是一個(gè)將“網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同”、“電子戰(zhàn)”這兩大要素發(fā)揮到極致的項(xiàng)目。網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同方面，可實(shí)現(xiàn)快速發(fā)射后的即時(shí)組網(wǎng)能力。作為速度至少為0.7馬赫高速移動(dòng)的空中平臺(tái)，快速組網(wǎng)無疑面對(duì)很多挑戰(zhàn)，如，無固定基礎(chǔ)設(shè)施、信道多變、同步困難等。但從DARPA的要求來看，其組網(wǎng)能力,尤其是快速組網(wǎng)能力無疑是最重要能力之一。電子戰(zhàn)方面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)敵防空壓制、通信干擾、賽博攻擊等多方面能力。借助其強(qiáng)大的抵近式作戰(zhàn)能力，“小精靈”可以做到其他傳統(tǒng)電子戰(zhàn)系統(tǒng)無法做到的事情，其中,向敵方數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中注入惡意代碼的賽博攻擊能力無疑是其最大的亮點(diǎn)。

3.4 體系智能階段

在應(yīng)用于個(gè)體層級(jí)、群體層級(jí)的基礎(chǔ)上，人工智能在體系層級(jí)上的運(yùn)用也得到了越來越高的關(guān)注。相應(yīng)的，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)領(lǐng)域也在朝著這方面發(fā)展，即，從體系博弈的角度、充分結(jié)合人工智能與軟件定義一切理念，實(shí)現(xiàn)電子戰(zhàn)體系博弈、體系破擊等能力的跨越式演進(jìn)。目前美軍提出的“馬賽克戰(zhàn)”理念即是典型代表，其與電子戰(zhàn)能力的結(jié)合將催生出全新的應(yīng)用模式,不僅電子戰(zhàn)自身能夠更靈活地形成合力，還能夠借此與聯(lián)合作戰(zhàn)深度融合并形成全電磁頻譜作戰(zhàn)能力。

這一階段的典型項(xiàng)目為美國(guó)海軍“對(duì)抗綜合傳感器的多元素信號(hào)特征網(wǎng)絡(luò)仿真”項(xiàng)目“復(fù)仇女神”。該項(xiàng)目是美國(guó)海軍秘密開展的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)項(xiàng)目?！皬?fù)仇女神”項(xiàng)目首次出現(xiàn)在美國(guó)海軍2014財(cái)年預(yù)算文件中，文件指出“復(fù)仇女神”能滿足同時(shí)對(duì)多個(gè)敵方監(jiān)視與目標(biāo)瞄準(zhǔn)傳感器生成逼真海軍力量的需求?！皬?fù)仇女神”項(xiàng)目的目的在于將雷達(dá)反射器、電子戰(zhàn)氣球、各類無人機(jī)蜂群各種平臺(tái)進(jìn)行組合，通過組網(wǎng)協(xié)同作戰(zhàn)，以迷惑、欺騙或致盲分布在廣闊區(qū)域的敵方傳感器。根據(jù)“復(fù)仇女神”項(xiàng)目官方文件，系統(tǒng)組成包括模塊化可重構(gòu)電子戰(zhàn)載荷、分布式誘餌和干擾機(jī)蜂群、有效聲學(xué)對(duì)抗措施、多輸入/多輸出傳感器/對(duì)抗措施，可對(duì)水面和水下傳感器生成虛假兵力目標(biāo)。具體來說，“復(fù)仇女神”包含空中、水面、水下三類作戰(zhàn)平臺(tái)，例如空中電子戰(zhàn)無人機(jī)群/誘餌群/氣球群，水面電子戰(zhàn)無人艇群/誘餌群，水下電子戰(zhàn)無人潛航器群/誘餌群。

4 結(jié) 語

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理念的重要性在人工智能時(shí)代有望實(shí)現(xiàn)再次躍升，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)領(lǐng)域而言，是突破現(xiàn)有諸多技戰(zhàn)術(shù)極限的切入點(diǎn)。通過充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)與人工智能這兩大驅(qū)動(dòng)力，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同電子戰(zhàn)有望逐步實(shí)現(xiàn)真正的體系博弈能力，進(jìn)而讓整個(gè)電子戰(zhàn)領(lǐng)域在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用更加凸顯。