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美军加快推进战场感知系统建设

发布时间:2019-07-25 04:06 来源:未知 编辑:admin

  进入21世纪以来,人工智能、信息栅格、移动网络、量子通信、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术迅猛发展,为实现战场全维信息感知展示出广阔的应用前景。基于全维信息的战场感知体系,不仅抗干扰、抗攻击能力强,而且可以实现战场信息全网可知可视可控,是现代战争克敌制胜的有力手段。

  随着物联网的持续发展及其作用的日益凸显,对于军队而言,理解、预测、适应和利用战场物联网来保持并增强其竞争优势至关重要。战场物联网是把各类作战要素通过信息传感手段与军事信息网络连通,构成自组织的军事物联网络。它通过部署在互联网上可传感不同信息源的海量传感器,实现人与物、物与物之间的信息交换和网络通信,能为战场上每一个作战要素配属自己的网络互联地址。

  美军先后开展了收集战场信息的“智能微尘”系统、远程监视战场环境的“伦巴斯”系统、侦听武器平台运动的“沙地直线”、专门侦收电磁信号的“狼群”系统等一系列传感系统的研究与应用,把指挥控制系统、战略预警系统、战场传感系统、战备执勤监控系统、装备物资管理可视化系统等资源整合起来,构建集中统一的战场传感网络体系,实现战场实体基础设施与信息基础设施互联互融互通的目标。美军的战场传感网络体系,综合传感器技术、嵌入式计算技术、智能组网技术、无线通信技术、分布式信息处理技术等,主要由各种传感器以及传感器网关构成,具有全维感知战场的核心能力,能够通过各类集成化的微型传感器的协作,实时采集战场环境或监测对象的数据信息。

  美军的战场传感网络体系涵盖传感器、弹药、武器、车辆、机器人以及作战人员可穿戴设备等,可以选择性地收集处理信息、协作执行防御行动和对敌人实施各种效应等。目前美军已经在全球范围部署了超过数万台射频识别技术设备,战时运用这些先进技术装备,可以实现战场全维全程可视、作战平台互融互联互通。美国国防部高级研究计划局已研制出低成本的自动地面传感器,这些传感器可以迅速散布在战场上,并与装配在卫星、飞机、舰艇、战车上的所有传感器有机融合,通过情报、监视和侦察信息的分布式获取,形成全方位、全频谱、全时域的多维战场侦察监视预警体系。美国国防部高级研究计划局推出了全新的传感器网络,旨在通过小型、低成本的智能漂浮传感器,搭建起分布式传感的“海上物联网”,每一个智能漂浮传感器都可收集舰船、飞机和海洋生物在该海域活动的状态信息,通过卫星网络进行云端存储和实时分析。

  目前美国陆军在战场上部署了大量的自主传感器或是能获取并分析必要数据信息的机器人部件,通过自我感知、持续学习,实现上述设备与网络、人类和战场环境的相互作用,以弥补美陆军在战场传感器网络领域面临的技术不足。通过构建陆、海、空、天、电多维一体的战场感知网络,形成集中统一的架构体系,美军已实现全域覆盖、多元融合、实时处理和信息共享,达到对整个战场及作战的全过程“透彻感知”“透明掌控”。

  侦察预警体系是保障现代战争实施的前提和基础。建立连续、快速、高效地获取、处理和利用来自全时域、多空域、多频域战场信息的侦察预警体系,是现代作战体系的重要组成部分,也是有效发挥体系作战能力的关键所在。美军的侦察预警体系依托陆、海、空、天等多维空间的各种侦察手段,及时准确地获取战场情报信息;综合运用各种技术手段对情报信息进行整理、分析和融合处理,并通过互联互通的信息网络及时准确地为各级指挥员、指挥机关和作战部队提供实时战场情报保障;运用多种信息对抗手段,有效干扰和破坏敌方战场信息系统。

  在分析总结海湾战争以来数次局部战争获胜的原因时,美军认为“战争最致命的武器不是导弹和战斗机,也不是战舰和坦克,而是部署在该地区庞大的侦察预警系统”。当前美军发展侦察预警体系的重点包括以下几个方面。

  一是扩大装备的侦察覆盖范围。随着高性能、超高分辨率照相技术的快速发展,可以将侦察装备利用卫星置于更高空间,侦察监视范围将会呈指数级增长;采用更先进的雷达和数字处理技术,扩大侦察装备的侦察范围。美军现役最先进的E-2D鹰眼预警机配备了APY-9有源相控阵雷达,采用先进的数字式时空自适应处理技术,探测空域是E-2C的2.5倍,距离提升50%。同时,将分布在多维战场空间的侦察预警装备链接为一个网络,发挥各种装备的优长,消除自身缺陷可能导致的“盲区”,打造全方位、全时空、超视距、高时效的立体侦察预警体系。

  二是提高侦察预警装备的精确度。美军现役的锁眼-11、锁眼-12照相侦察卫星和长曲棍球雷达成像侦察卫星的地面分辨率均达到理论极限值0.1米。地面分辨率的不断提高使照片目标更加清晰易辨,扩大了侦察预警系统的识别感知范围。

  三是拓展侦察预警装备的功能。随着量子科技、信息技术、通信技术、生物技术等最新科技成果的不断引入,侦察预警装备不断向着无人化、智能化、微型化和隐身化方向发展。无人化侦察预警装备可以自动识别目标,自主收集、传递和处理情报,再加上成本低、适应性强、机动灵活等特点,成为美军发展侦察预警装备的重点方向。美军研制的霍夫曼、粗齿锯等无人坦克可以自我识别战场环境、绘制地形图、识别目标,并将搜集到的情报传回指挥部。

  美军非常重视战场信息网络系统一体化建设,于1998年的《国防报告》首次提出了基于信息技术的“资产可见性”概念。通过构建全天候、立体化的战场信息网络体系,提高美军对数字化战场的整体控制能力,增强一体化联合作战效能;围绕对各类战场数据进行多级别、多方面、多层次的智能处理,实现对战场信息的高度共享和高效利用。

  美军制定了战场信息网络系统建设的体系结构、开发环境、系统接口、数据交换等技术标准,实现了对战场信息网络体系的统一管理;推动“大数据研发计划”,重视海量信息的开发与利用,以增强战场信息网络系统和决策的自主化,实现从“信息到决策”;发布《网络中心数据战略》,确定元数据控制方针,成立全球信息栅格元数据工作组,制定一套包括核心元数据和扩展元数据在内的战场元数据标准规范;以网络中心战为牵引,以三维体系结构为框架,以全球信息栅格为基础,以作战指挥系统为核心,以互操作认证和演示验证为保证,建成统一高效的战场信息网络系统,实现互融互联互通。美军还将所有领域的业务程序和系统集成为综合系统,提供“一站式”用户平台。美海军早在2016年就开发出能实现F-35B战斗机与“宙斯盾”驱逐舰共享战场情报的联网项目,把连接海上、陆地、空中、太空和网络空间中所有作战要素的能力作为维持作战优势的必要条件。

  美军将侦察预警体系与指挥控制、火力打击、作战力量体系之间快速互联,打通了“发现目标—实时攻击”之间的数据链路,为赢得战场先机奠定了物资基础。20世纪90年代以来,美军通过数字化网络技术,不断集成改进联合情报处理系统。依据统一规范的数据链和信息共享协议,美军各种侦察预警系统、各军种情报处理中心基本实现了与作战单元间的情报实时共享。美陆军“战场目标处理系统”、空军“综合信息系统”均可将目标情报实时传输至C4ISR系统和执行打击任务的作战单元,大大缩短了情报处理和信息反馈的时间。美军在本土以外的军事基地都建立了卫星数据接收站,能实时接收中央情报局国家照相判读中心分析处理过的侦察预警信息。美军还大量使用先进的数字通信技术、光纤通信技术、微电子处理技术等,大幅提高侦察预警信息的处理和分发速度。通过“联合空战中心”“综合数据传输”和“海上指挥控制”3大信息系统,实现了最高指挥部向一线分钟,越级向导弹部队下达命令不超过1分钟的快速高效指挥。

  未来美军战场信息网络系统建设将进一步推进互联互通互操作,2020年前完成跨军种、跨部门战场信息网络系统的综合集成;推进包括人力资源管理、武器系统全寿命管理、物资补给与服务管理、固定资产与设施全寿命管理等核心业务领域转型;加强信息共享、企业服务、信息安全等6个方面的能力建设;整合信息基础设施,依托信息栅格、无线射频识别、嵌入式装备故障诊断和预报装置、人体传感器等关键技术,解决信息获取、传输与处理问题;构建可取代全球信息栅格的单一、安全的信息共享环境,促进“云架构”、大数据技术与各类武器系统、作战平台、全球信息栅格、C4ISR系统等的高度融合。

  美军已选定传感网建设的先行领域、重点工程项目作为突破口,加大投入和建设发展力度,在优先发展战略预警系统、战场传感系统、武器装备和作战物资管理传感系统的同时,加速推进传感网信息中心建设。美军加速推进战场传感网信息中心的主要任务是:创建智能设备与物联网、云数据中心、分析引擎和工业企业软件应用中建立一种无所不在的广泛无缝连接。

  美军的战场传感网信息中心集成运用网元监控技术引接网管态势,实时监测战场传感运行状态;集成运用传感测量技术,在多维战场广泛部署战场环境监测装置,随时掌握状态变化;集成整合视频监控和卫星定位技术,配备单兵便携和车载可视定位终端,对战斗员行为和武器装备动用情况实施远程跟踪管控;集成运用信息监控和检测技术,对战场传感信息节点实施安全布控,实时监管各类终端操作,并对各类违规行为及时报警;应用电子传感标签等支撑技术,推进武器装备保障的可视化、数字化和网络化,使未来战场更加“透明”。通过战场传感网信息中心,美军可以获取陆、海、空、天、电、网、认知等多维战场空间的感知信息,实时获取战时各类军事资源的存储、损耗、变更、补充等动态信息。未来美军将有望借助战场传感网信息中心,实现所有武器、平台和设备的实时互联与数据共享,最终形成可连通战场任意空间的巨型作战“神经网络”。

  战场感知系统在作战体系中起到类似“眼睛、耳朵”的重要作用,敌对双方针对战场感知系统的攻击和防护成为现代战争的核心任务之一,战场感知系统的生存能力面临严峻考验。在海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争中,美军的地面、水下传感器经常会受到对手人为的干扰破坏,甚至由于接收对方刻意误导的信息造成判断失误。提高战场感知系统的战场生存能力,未来的发展方向是微型化、隐身化和智能化。美军通过积极调整战略、开发应用新技术、及时更新装备等措施来应对严峻挑战,提升战场感知系统的生存能力。

  美军在提高战场感知系统的生存能力方面,一是研发装备远距离斜视遥感设备,在不进入对方领空范围进行空中侦察,可有效规避敌方火力打击。美空军现役的AN/UPD-X型侧视雷达具备非接触防区外远距离侦察预警能力,可对敌方一侧约100千米范围内的目标进行有效侦察。二是大力发展无人侦察预警装备,充分发挥目标小、灵活机动、造价低等优势;研发高空、高速和超低空隐形侦察机。三是提升航空航天领域的侦察预警系统的防护能力。随着动能武器、激光武器、弹道导弹等各种反卫星武器和防空武器整体性能的提升,航天航空领域的侦察预警系统受到严重威胁。美军在2001年提出了一项空间防护技术开发计划,要求空间侦察卫星和航天侦察装备必须具备躲避攻击、抗电子干扰、耐核辐射等能力,全面提升空间系统的安全保障能力、生存能力和持续运转能力。

  战场感知系统集计算机技术、网络技术、通信技术、感测技术以及控制技术于一体,目前美军还面临复杂的技术难题,比如复杂和不确定环境下、突发情况下的智能感知问题以及智能感知下的目标匹配问题;构建同一战场空间的传感器网络,并将这些传感器网络组网,形成统一的、全域共享的战场传感器网络;在某一个传感器或传感器网络遭到打击破坏时,不影响整个战场传感器网络的生存能力,等等。解决好这些问题,是检验战场感知系统建设成效的关键。

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