美軍加快推進戰場感知系統建設

季自力 王文華

進入21世紀以來，人工智能、信息柵格、移動網絡、量子通信、云計算、物聯網、大數據等新一代信息技術迅猛發展，為實現戰場全維信息感知展示出廣闊的應用前景。基于全維信息的戰場感知體系，不僅抗干擾、抗攻擊能力強，而且可以實現戰場信息全網可知可視可控，是現代戰爭克敵制勝的有力手段。

構建全維戰場傳感網絡體系

隨著物聯網的持續發展及其作用的日益凸顯，對于軍隊而言，理解、預測、適應和利用戰場物聯網來保持并增強其競爭優勢至關重要。戰場物聯網是把各類作戰要素通過信息傳感手段與軍事信息網絡連通，構成自組織的軍事物聯網絡。它通過部署在互聯網上可傳感不同信息源的海量傳感器，實現人與物、物與物之間的信息交換和網絡通信，能為戰場上每一個作戰要素配屬自己的網絡互聯地址。

美軍先后開展了收集戰場信息的“智能微塵”系統、遠程監視戰場環境的“倫巴斯”系統、偵聽武器平臺運動的“沙地直線”、專門偵收電磁信號的“狼群”系統等一系列傳感系統的研究與應用，把指揮控制系統、戰略預警系統、戰場傳感系統、戰備執勤監控系統、裝備物資管理可視化系統等資源整合起來，構建集中統一的戰場傳感網絡體系，實現戰場實體基礎設施與信息基礎設施互聯互融互通的目標。美軍的戰場傳感網絡體系，綜合傳感器技術、嵌入式計算技術、智能組網技術、無線通信技術、分布式信息處理技術等，主要由各種傳感器以及傳感器網關構成，具有全維感知戰場的核心能力，能夠通過各類集成化的微型傳感器的協作，實時采集戰場環境或監測對象的數據信息。

美軍的戰場傳感網絡體系涵蓋傳感器、彈藥、武器、車輛、機器人以及作戰人員可穿戴設備等，可以選擇性地收集處理信息、協作執行防御行動和對敵人實施各種效應等。目前美軍已經在全球范圍部署了超過數萬臺射頻識別技術設備，戰時運用這些先進技術裝備，可以實現戰場全維全程可視、作戰平臺互融互聯互通。美國國防部高級研究計劃局已研制出低成本的自動地面傳感器，這些傳感器可以迅速散布在戰場上，并與裝配在衛星、飛機、艦艇、戰車上的所有傳感器有機融合，通過情報、監視和偵察信息的分布式獲取，形成全方位、全頻譜、全時域的多維戰場偵察監視預警體系。美國國防部高級研究計劃局推出了全新的傳感器網絡，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“海上物聯網”，每一個智能漂浮傳感器都可收集艦船、飛機和海洋生物在該海域活動的狀態信息，通過衛星網絡進行云端存儲和實時分析。

目前美國陸軍在戰場上部署了大量的自主傳感器或是能獲取并分析必要數據信息的機器人部件，通過自我感知、持續學習，實現上述設備與網絡、人類和戰場環境的相互作用，以彌補美陸軍在戰場傳感器網絡領域面臨的技術不足。通過構建陸、海、空、天、電多維一體的戰場感知網絡，形成集中統一的架構體系，美軍已實現全域覆蓋、多元融合、實時處理和信息共享，達到對整個戰場及作戰的全過程“透徹感知”“透明掌控”。

構建多維戰場偵察預警體系

偵察預警體系是保障現代戰爭實施的前提和基礎。建立連續、快速、高效地獲取、處理和利用來自全時域、多空域、多頻域戰場信息的偵察預警體系，是現代作戰體系的重要組成部分，也是有效發揮體系作戰能力的關鍵所在。美軍的偵察預警體系依托陸、海、空、天等多維空間的各種偵察手段，及時準確地獲取戰場情報信息；綜合運用各種技術手段對情報信息進行整理、分析和融合處理，并通過互聯互通的信息網絡及時準確地為各級指揮員、指揮機關和作戰部隊提供實時戰場情報保障；運用多種信息對抗手段，有效干擾和破壞敵方戰場信息系統。

在分析總結海灣戰爭以來數次局部戰爭獲勝的原因時，美軍認為“戰爭最致命的武器不是導彈和戰斗機，也不是戰艦和坦克，而是部署在該地區龐大的偵察預警系統”。當前美軍發展偵察預警體系的重點包括以下幾個方面。

一是擴大裝備的偵察覆蓋范圍。隨著高性能、超高分辨率照相技術的快速發展，可以將偵察裝備利用衛星置于更高空間，偵察監視范圍將會呈指數級增長；采用更先進的雷達和數字處理技術，擴大偵察裝備的偵察范圍。美軍現役最先進的E-2D鷹眼預警機配備了APY-9有源相控陣雷達，采用先進的數字式時空自適應處理技術，探測空域是E-2C的2.5倍，距離提升50%。同時，將分布在多維戰場空間的偵察預警裝備鏈接為一個網絡，發揮各種裝備的優長，消除自身缺陷可能導致的“盲區”，打造全方位、全時空、超視距、高時效的立體偵察預警體系。

二是提高偵察預警裝備的精確度。美軍現役的鎖眼-11、鎖眼-12照相偵察衛星和長曲棍球雷達成像偵察衛星的地面分辨率均達到理論極限值0.1米。地面分辨率的不斷提高使照片目標更加清晰易辨，擴大了偵察預警系統的識別感知范圍。

三是拓展偵察預警裝備的功能。隨著量子科技、信息技術、通信技術、生物技術等最新科技成果的不斷引入，偵察預警裝備不斷向著無人化、智能化、微型化和隱身化方向發展。無人化偵察預警裝備可以自動識別目標，自主收集、傳遞和處理情報，再加上成本低、適應性強、機動靈活等特點，成為美軍發展偵察預警裝備的重點方向。美軍研制的霍夫曼、粗齒鋸等無人坦克可以自我識別戰場環境、繪制地形圖、識別目標，并將搜集到的情報傳回指揮部。

美國陸軍在戰場上部署了大量的自主傳感器和機器人部件

美軍的E-2D鷹眼預警機

強化戰場信息網絡系統的互聯互通

美軍非常重視戰場信息網絡系統一體化建設，于1998年的《國防報告》首次提出了基于信息技術的“資產可見性”概念。通過構建全天候、立體化的戰場信息網絡體系，提高美軍對數字化戰場的整體控制能力，增強一體化聯合作戰效能；圍繞對各類戰場數據進行多級別、多方面、多層次的智能處理，實現對戰場信息的高度共享和高效利用。

美軍制定了戰場信息網絡系統建設的體系結構、開發環境、系統接口、數據交換等技術標準，實現了對戰場信息網絡體系的統一管理；推動“大數據研發計劃”，重視海量信息的開發與利用，以增強戰場信息網絡系統和決策的自主化，實現從“信息到決策”；發布《網絡中心數據戰略》，確定元數據控制方針，成立全球信息柵格元數據工作組，制定一套包括核心元數據和擴展元數據在內的戰場元數據標準規范；以網絡中心戰為牽引，以三維體系結構為框架，以全球信息柵格為基礎，以作戰指揮系統為核心，以互操作認證和演示驗證為保證，建成統一高效的戰場信息網絡系統，實現互融互聯互通。美軍還將所有領域的業務程序和系統集成為綜合系統，提供“一站式”用戶平臺。美海軍早在2016年就開發出能實現F-35B戰斗機與“宙斯盾”驅逐艦共享戰場情報的聯網項目，把連接海上、陸地、空中、太空和網絡空間中所有作戰要素的能力作為維持作戰優勢的必要條件。

美軍將偵察預警體系與指揮控制、火力打擊、作戰力量體系之間快速互聯，打通了“發現目標—實時攻擊”之間的數據鏈路，為贏得戰場先機奠定了物資基礎。20世紀90年代以來，美軍通過數字化網絡技術，不斷集成改進聯合情報處理系統。依據統一規范的數據鏈和信息共享協議，美軍各種偵察預警系統、各軍種情報處理中心基本實現了與作戰單元間的情報實時共享。美陸軍“戰場目標處理系統”、空軍“綜合信息系統”均可將目標情報實時傳輸至C4ISR系統和執行打擊任務的作戰單元，大大縮短了情報處理和信息反饋的時間。美軍在本土以外的軍事基地都建立了衛星數據接收站，能實時接收中央情報局國家照相判讀中心分析處理過的偵察預警信息。美軍還大量使用先進的數字通信技術、光纖通信技術、微電子處理技術等，大幅提高偵察預警信息的處理和分發速度。通過“聯合空戰中心”“綜合數據傳輸”和“海上指揮控制”3大信息系統，實現了最高指揮部向一線部隊傳達命令不超過3分鐘，越級向導彈部隊下達命令不超過1分鐘的快速高效指揮。

未來美軍戰場信息網絡系統建設將進一步推進互聯互通互操作，2020年前完成跨軍種、跨部門戰場信息網絡系統的綜合集成；推進包括人力資源管理、武器系統全壽命管理、物資補給與服務管理、固定資產與設施全壽命管理等核心業務領域轉型；加強信息共享、企業服務、信息安全等6個方面的能力建設；整合信息基礎設施，依托信息柵格、無線射頻識別、嵌入式裝備故障診斷和預報裝置、人體傳感器等關鍵技術，解決信息獲取、傳輸與處理問題；構建可取代全球信息柵格的單一、安全的信息共享環境，促進“云架構”、大數據技術與各類武器系統、作戰平臺、全球信息柵格、C4ISR系統等的高度融合。

加速推進戰場傳感網信息中心建設

美軍已選定傳感網建設的先行領域、重點工程項目作為突破口，加大投入和建設發展力度，在優先發展戰略預警系統、戰場傳感系統、武器裝備和作戰物資管理傳感系統的同時，加速推進傳感網信息中心建設。美軍加速推進戰場傳感網信息中心的主要任務是：創建智能設備與物聯網、云數據中心、分析引擎和工業企業軟件應用中建立一種無所不在的廣泛無縫連接。

美軍的戰場傳感網信息中心集成運用網元監控技術引接網管態勢，實時監測戰場傳感運行狀態；集成運用傳感測量技術，在多維戰場廣泛部署戰場環境監測裝置，隨時掌握狀態變化；集成整合視頻監控和衛星定位技術，配備單兵便攜和車載可視定位終端，對戰斗員行為和武器裝備動用情況實施遠程跟蹤管控；集成運用信息監控和檢測技術，對戰場傳感信息節點實施安全布控，實時監管各類終端操作，并對各類違規行為及時報警；應用電子傳感標簽等支撐技術，推進武器裝備保障的可視化、數字化和網絡化，使未來戰場更加“透明”。通過戰場傳感網信息中心，美軍可以獲取陸、海、空、天、電、網、認知等多維戰場空間的感知信息，實時獲取戰時各類軍事資源的存儲、損耗、變更、補充等動態信息。未來美軍將有望借助戰場傳感網信息中心，實現所有武器、平臺和設備的實時互聯與數據共享，最終形成可連通戰場任意空間的巨型作戰“神經網絡”。

提高戰場感知系統的生存能力

戰場感知系統在作戰體系中起到類似“眼睛、耳朵”的重要作用，敵對雙方針對戰場感知系統的攻擊和防護成為現代戰爭的核心任務之一，戰場感知系統的生存能力面臨嚴峻考驗。在海灣戰爭、科索沃戰爭和伊拉克戰爭中，美軍的地面、水下傳感器經常會受到對手人為的干擾破壞，甚至由于接收對方刻意誤導的信息造成判斷失誤。提高戰場感知系統的戰場生存能力，未來的發展方向是微型化、隱身化和智能化。美軍通過積極調整戰略、開發應用新技術、及時更新裝備等措施來應對嚴峻挑戰，提升戰場感知系統的生存能力。

美軍現役的鎖眼系列照相偵察衛星

美軍在提高戰場感知系統的生存能力方面，一是研發裝備遠距離斜視遙感設備，在不進入對方領空范圍進行空中偵察，可有效規避敵方火力打擊。美空軍現役的AN/UPD-X型側視雷達具備非接觸防區外遠距離偵察預警能力，可對敵方一側約100千米范圍內的目標進行有效偵察。二是大力發展無人偵察預警裝備，充分發揮目標小、靈活機動、造價低等優勢；研發高空、高速和超低空隱形偵察機。三是提升航空航天領域的偵察預警系統的防護能力。隨著動能武器、激光武器、彈道導彈等各種反衛星武器和防空武器整體性能的提升，航天航空領域的偵察預警系統受到嚴重威脅。美軍在2001年提出了一項空間防護技術開發計劃，要求空間偵察衛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，全面提升空間系統的安全保障能力、生存能力和持續運轉能力。

戰場感知系統集計算機技術、網絡技術、通信技術、感測技術以及控制技術于一體，目前美軍還面臨復雜的技術難題，比如復雜和不確定環境下、突發情況下的智能感知問題以及智能感知下的目標匹配問題；構建同一戰場空間的傳感器網絡，并將這些傳感器網絡組網，形成統一的、全域共享的戰場傳感器網絡；在某一個傳感器或傳感器網絡遭到打擊破壞時，不影響整個戰場傳感器網絡的生存能力，等等。解決好這些問題，是檢驗戰場感知系統建設成效的關鍵。