美軍“鷹視”系統發展與運用研究

● 王 乾 侯 妍

（1.航天工程大學；2.中國人民解放軍61646部隊）

美軍“鷹視”（Eagle Vision）系統是世界上第一款輕型、移動部署式商業遙感衛星圖像地面接收處理裝備，可近實時接收、處理和分發商業衛星圖像，具備接收處理光學和雷達圖像的能力，能夠融合多種偵察平臺的圖像數據和地理測繪信息，為軍地用戶提供定制化的非保密衛星應用產品和服務。

“海灣戰爭”期間，美國軍用航天偵察系統沒有接收和處理廣域/多光譜圖像的能力，且受地面固定站信息處理與傳輸時間較長的影響，在“沙漠之狐”“沙漠風暴”行動中，軍用航天偵察系統未能及時為前線戰場指揮員提供合適的衛星圖像，只能通過購買法國SPOT商業衛星圖像以解燃眉之急。1992年，美國空軍開始著手研制“鷹視”系統，旨在開發一種能近乎實時處理和分發商業衛星圖像的裝備以支持應急作戰行動。1999年科索沃戰爭中，美軍首次在作戰中使用了“鷹視”系統，檢驗了“鷹視”系統的作戰性能。“鷹視”系統提升了航天偵察情報系統的時效性，便于指揮員實時掌握戰場形勢，縮短了指揮決策、作戰籌劃、打擊行動、效能評估等各環節的進程，使作戰行動更加靈活主動。隨著商用衛星的推陳出新，以及網絡中心戰體系下作戰進程的進一步加快，美軍的“鷹視”系統經歷了持續升級優化的過程，并在衛星應用技術發展的推動下不斷完善。

一、“鷹視”系統及其性能分析

“鷹視”系統來源于1990—1992年美國國防部長辦公室根據國外比較測試（FCT）計劃資助的商業衛星應用項目，最初的目的是評估商業衛星圖像及現有商業衛星軟硬件設施的應用效果，旨在為美軍“任務規劃系統”提供最新的衛星圖像情報。“海灣戰爭”期間，美國空軍進行了第一次FCT，評估了SPOT系列衛星圖像的使用情況，商業廣域衛星圖像展現了其在空軍飛行任務規劃中的運用價值，但當時生成的航天偵察情報需要經過美國大陸4個不同站點的處理后才能傳送至前線部隊使用，這個過程需要4~6周時間，滯后的情報保障完全不能滿足快節奏作戰行動的要求，對實時任務具有關鍵影響的航天偵察情報裝備的現實需求，催生了美軍“鷹視”系統的概念及其產品。“鷹視”系統的組成如圖1所示。

“鷹視”系統采用基于商業現貨（COTS）的軟硬件實施，從而縮短了裝備研發時間并有利于成本控制。“鷹視”系統主要由數據采集部分（DAS）和數據集成部分（DIS）組成。DAS包括接收天線和圖像處理服務器，天線的控制和數據接收設備連接至方艙內，圖像處理服務器則具有解譯、編目、存檔功能，可將衛星數據處理成標準格式；DIS位于可拆卸式移動工作站內，設置有計算機工作站和大型打印機，具有任務規劃、產品生產、歸檔、分發等功能，可將數據融合處理成有用的情報。此外，系統還配備了發電機和空調，以支持人員長時間在艙內工作。“鷹視”展開時，天線部分可由2人在1h內安裝完畢，整套系統可由4人在4h內完成部署。“鷹視”系統的結構如圖2所示。

（一） “鷹視–1”和“鷹視–2”

“鷹視–1”生產于1993年，1994年進行列裝，其任務是保障應急作戰、戰區內安全合作事務和搶險救災工作。1995年，相關業務部門提出對多光譜廣域圖像的需求，1996年又提出對更高分辨率衛星圖像和全天候偵察能力的需求。1996年3月21日，美國空軍向美國國防部辦公室提交了第二份FCT提案，目的是研究“鷹視–1”接收加拿大Radarsat衛星、印度IRS衛星和歐洲ERS雷達系統衛星等多個國外高分辨率的光學和全天候合成孔徑雷達衛星圖像的能力。受資金限制，此次FCT中“鷹視–1”未增加接收IRS和ERS衛星的能力，只升級了接收Radarsat衛星的能力。IRS和ERS的衛星數據用來研究“鷹視”系統如何滿足業務部門對更高分辨率光學衛星圖像，以及對全天時、全天候、廣域雷達衛星圖像的需求。此外，還將方艙部分由一個衛星數據接收方艙和一個衛星數據處理方艙組集成為一個方艙。1997年，美國升級了“鷹視–1”的處理子系統，其具備融合國家級衛星圖像、商業級衛星圖像和無人機偵察圖像的能力。2001年，美國對DIS的升級使“鷹視–1”能夠與“鷹視–3”和“鷹視–4”相互兼容，具備接收5m分辨率圖像的能力，并且對SAR圖像的處理時間由40min縮短至7min。

圖1 “鷹視”系統組成圖

圖2 “鷹視”系統結構圖

具體來說，各系統的性能情況主要包括：（1）“鷹視–1”系統可接收處理的商業衛星數據主要有SPOT、Radarsat、Cartosat和IRS等。（2）“鷹視–2”于1998年由美國國家偵察辦公室（NRO）出資建造，旨在使戰術級用戶能夠直接獲取加密商業衛星圖像，用于作戰任務規劃、地形圖繪制和地理測繪。NRO通過陸軍將“鷹視–2”引入聯合社區（Joint Community）以評估其戰術實用性。“鷹視–2”系統可接收處理的商業衛星數據主要有 SPOT、Landsat、Radarsat、Earlybird、CRSS、Orbview、Resource–21和GDE等。

（二） “鷹視–3”和“鷹視–4”

美軍于2000年開始生產“鷹視–3”和“鷹視–4”，2001年對“鷹視–3”和“鷹視–4”進行了升級，使其具備接收1m分辨率衛星圖像的能力，并增加了數據分發功能。

目前，經過26年的不斷升級改造，“鷹視”系統產品已經發展到第4代，共生產了6套系統，集成了SPOT(–5、–6、–7)、Pleiades(–1、–2)、Worldview(–1、–2)、TerraSAR-X/Tandem-X星 座、Landsat(–7、–8)、IRS、ERS、Radarsat–2、RapidEye、CRSS、Orbview、GDE、CartoSat、Ikonos、Cosmo-SkyMed和Resurs-DK等眾多商業衛星的圖像數據接收處理功能，安裝有EVR2EST（Eagle Vision and Rover Responsive Exploitation of Space Products for Tactical Use）非加密圖像服務器，EVR2EST是一個基于網絡的通用服務器，用于編目、存檔、分發航天偵察情報產品。美軍“鷹視”系統的部署情況如圖3及表1所示。

（三） “鷹視”系統發展趨勢

經過20多年的發展，“鷹視”系統逐漸形成系列化、標準化的航天偵察情報機動保障裝備，功能不斷增強，從實際運用來看，未來“鷹視”系統發展的重點主要有以下幾個方面：

一是重視系統集成，減小體積尺寸，進一步提高機動性、便攜性。“鷹視”系統最初需要2架C-130運輸機運輸，在將2個方艙集成為1個方艙后，只需1架C-130便能裝載全部設備。加強系統集成建設可進一步發揮戰術級航天偵察裝備的機動性，未來整套“鷹視”系統可能變成幾個手提箱大小尺寸，移動部署將更加靈活。

二是持續優化系統的軟硬件設施，進一步提高航天偵察機動情報保障能力。“鷹視”系統軟硬件設施的優化升級是一個漸進的過程，以匹配新型高性能商用衛星對接收處理能力的要求，通過多樣化應用技術創新，來提高航天偵察情報機動保障能力。

圖3 美國空軍國民警衛隊”鷹視”系統部署位置及任務劃分圖

表1 “鷹視”系統部署情況

三是增強系統接收穩定性，拓寬使用范圍。目前，“鷹視”系統主要采取機動輸送、陸上固定接收處理的方式運行，不具備上船保障的能力，解決好在顛簸情況下天線穩定接收衛星數據這一問題，將極大提升海上方向航天偵察機動情報保障的能力。

二、“鷹視”系統在軍事和非軍事行動中的運用

“鷹視”系統自投入使用以來，廣泛參與了作戰、演訓及國內外人道主義救援行動中的航天偵察情報保障工作。保障行動通常采取空運或公路運輸的方式機動至任務地區，由5~15人組成的商業衛星圖像利用小組（Commercial Imagery Exploitation Team，CET）操作，崗位設置有通信系統操作員、系統維護工程師、地理空間情報分析員、暖通專業人員和領導管理人員。“鷹視”系統從接收到衛星圖像至生成航天偵察情報只需要30min，情報可通過通信衛星、寬帶全球局域網、商業互聯網、EVR2EST服務器、FTP伺服器、拷貝、刻盤、打印等方式分發，系統接入到網絡時可提供在線訪問服務，實現航天偵察情報的快速共享，“鷹視”系統情報生產流程如圖4所示。

（一） 軍事運用

1.“鷹視”系統優勢

“鷹視”系統相較于地面固定接收站的優勢在于，其不僅能夠在戰場上近實時接收處理衛星圖像，還可以根據戰場指揮員的需要，重點偵照某個區域，便于指揮員全面掌握部隊動態、及時彌補已方不足、先敵發現戰機。在執行緊急任務過程中，“鷹視”系統還能快速提供部隊預先未偵察區域的最新航天偵察情報，縮短作戰準備時間。

2.“鷹視”系統對作戰的支持及應用技術開發

“鷹視”系統對作戰的支持體現在以下3個方面：一是為作戰指揮員提供戰區內可移動部署的商業衛星圖像獲取裝備。二是為作戰指揮員提供戰區內融合了國家級、商業級、戰術級衛星圖像和無人機偵察圖像的情報，為C4ISR系統和“任務規劃系統”提供符合國防部與國家地理空間情報局（NGA）標準的ADRI和CIB格式圖像。三是不斷加強添加接收處理新型商業衛星數據的能力，從而提升情報保障質量。“鷹視”系統作戰情報保障如圖5所示。

圖4 “鷹視”系統情報生產流程圖

圖5 “鷹視”系統情報保障示意圖

為了提高航天偵察情報保障水平，美軍利用信息技術不斷開發“鷹視”系統新的應用，主要包括：一是3D合成技術，利用“任務規劃系統”將不同類型的衛星圖像與地形學數據融合成數字地形模型（DTM），加上來自無人機或其他戰場偵察監視平臺的圖像數據，可生成作戰地區或目標精確的3D模型。二是偽彩色多譜段圖像合成技術，利用該技術將自然景物與人造物進行區分以顯示偽裝目標。例如，從假的木質坦克中辨別出真坦克，通過多譜段圖像過濾，還能顯示車輛行駛過后的痕跡。三是圖像疊加技術，此技術是將兩張低分辨率衛星圖像進行疊加，從而生成更高分辨率的衛星圖像（例如，將2張5m分辨率的衛星圖像進行疊加，生成1張2.5m分辨率的衛星圖像）。

SPOT公司還為“鷹視”系統開發了一個可視端口（viewing portal），指揮員可以通過該端口訪問由“鷹視”系統接收的衛星圖像更新后的2D谷歌地圖或3D谷歌地球，以確認是否由于不良天氣而丟失某些重要信息，“鷹視”系統產品運用如圖6所示，“鷹視”系統參與的主要軍事行動如表2所示。

3.“鷹視”系統在支援陸軍作戰中的運用

陸軍部隊使用的是“鷹視–2”，由CET操作和管理。CET是陸軍空間支援小組（ARSST）的一部分，服務對象為戰區陸軍部隊。ARSST的使用申請由戰區司令或戰區陸軍司令提出，經陸軍戰略司令部司令指示從第一太空旅第一太空營派出并部署于戰區。CET可作為單獨力量支援不同級別的部隊，此時受援部隊對CET行使作戰控制權（OPCON）。

部署后的CET與國家地理空間情報局、戰區相關部隊建立常態聯系，以統籌戰區對商業衛星圖像的總體需求。CET的支援申請通常由太空支援分隊（SSE）或陸軍太空與導彈防御司令部作戰中心（SMDCOC）提交。CET主要保障ARSST或受援部隊（未分派ARSST時）的優先情報需求，采取實時接收方式獲取最新衛星圖像的申請一般由受援部隊情報收集管理分隊負責。

作戰支援時，CET既可以通過“鷹視”系統直接接收處理衛星圖像，也可以通過“全球廣播系統”（Global Broadcast System，GBS）連接到商業衛星公司的圖像數據庫查找獲取符合要求的衛星影像。CET的衛星圖像資源通常來自于國家地理空間情報局（NGA）、商業衛星公司和陸軍戰略司令部頻譜作戰資源中心（ARSTRAT SORC）。生成的航天偵察情報產品可通過接入受援部隊通信網絡的方式進行分發，CET還可將產品上傳到陸軍太空與導彈防御司令部（USASMDC）網站SORC部分的Earth Where服務器上供其他用戶訪問。“鷹視”系統情報保障流程如圖7所示。

圖6 “鷹視”系統產品運行實景

表2 “鷹視”系統參與的主要軍事行動

圖7 “鷹視”系統情報保障流程圖

（二） 非軍事運用

“鷹視”系統不僅在軍事航天偵察領域有著突出的表現，隨著近年來自然災害及重大意外事故頻發，美軍加強了與外軍的交流合作，“鷹視”系統在國內外人道主義救援行動中的組織計劃、行動路線規劃、直升機著陸區選擇，以及識別并減少救援行動中潛在危險等方面發揮了重要作用。“鷹視”系統參與的主要人道主義救援行動如表3所示，“鷹視”系統生產的衛星影像如圖8、圖9所示。

2017年，“鷹視”系統參與了在美國加利福尼亞州圣克拉拉的Levi體育場舉行的第50屆“超級碗”橄欖球決賽期間的安保監控任務。任務中，為了加強加州空中國民警衛隊與加州政府及聯邦政府各機構間的密切合作，美國北方司令部空軍、聯合部隊空中分隊指揮部、圣克拉拉消防局和加州公路巡邏隊都安裝了EVR2EST，直接將Levi體育場周邊的衛星圖像下載到筆記本電腦、平板電腦和智能手機上使用，有力保障了比賽安全順利進行。Levi體育場的衛星影像如圖10所示。

“鷹視”系統不僅為美國聯邦政府、情報機構和軍隊提供服務，還與國外情報部門建立了廣泛的合作關系，以支持這些組織或機構的行動，“鷹視”系統全球合作伙伴關系見表4。

表3 “鷹視”系統參與的主要人道主義救援行動

圖8 卡特里娜的颶風衛星影像圖

圖9 日本福島核電站的衛星影像圖

表4 “鷹視”系統全球合作伙伴

三、結束語

“鷹視”系統作為美軍成熟的戰術級航天偵察情報機動保障裝備，在近幾場局部戰爭和多次人道主義救援行動中均發揮了重要作用。在軍事高科技的推動下，現代戰爭形態正在向多域、智能、無人化方向發展，作戰節奏不斷加快，加之自然災害救援、近海船只監測、陸地環境勘察等民用領域對航天偵察情報的需求也越來越多，航天偵察情報機動保障裝備建設應緊貼任務需求，以不斷提高航天偵察情報保障的質量和效率。