美軍“馬賽克戰”相關技術項目發展

趙仁星，何明浩，馮明月，郭小龍

(空軍預警學院，湖北 武漢 430019)

0 引 言

技術是部隊升級換代、戰法推陳出新的物質基礎，是面對未來戰爭的穩定器。新型作戰概念的提出、發展到成熟，不僅要挑戰現有的學說、理論、體制和傳統，還必須具備支撐其概念成型的技術，特別是具有顛覆性、創新性的關鍵核心技術，對于信息化時代新型作戰概念的形成尤為重要[1]。美軍“馬賽克戰”概念基于大國競爭戰略背景提出，致力于適應日益復雜變化的戰場環境，利用小瓷片組合形成情報偵察、指揮控制和作戰打擊等整體部署網，同時注重開發高度自動化和智能化的作戰系統，形成網絡化作戰體系和分布式指揮控制機制，增強作戰體系的自適應能力和跨域聚能優勢，以提高作戰體系整體對抗能力。這種基于未來作戰需求的設計看起來遙不可及，以至于有人說實現“馬賽克戰”的技術革新不亞于牛頓科學范式對傳統神學的變革；然而，實際上許多支撐“馬賽克戰”概念實現的相關項目技術已經陸續展開和探索。

1 相關技術項目分析

美軍“馬賽克戰”概念在2017年8月公布以來，已陸續牽引了一系列技術項目的發展，美國國防高級研究計劃局(DARPA)更是以馬賽克戰目標為核心，從體系架構、指揮控制、通信組網、平臺/武器及基礎技術等5個方面展開了針對性研究，并進行了構想設計、仿真建模、評估計算、實驗鑒定和模擬推演等研究工作，以期形成馬賽克作戰能力。據統計，在DARPA 2020年預算中，馬賽克戰相關項目共計32個，占總項目數的21%，經費占比35%。其中，在“馬賽克戰”概念提出之前DARPA開展的項目中，明確與之相關的有11項(實線框)，推測與之相關的有7項(虛線框)；“馬賽克戰”概念提出后，明確開展的配套技術項目有9項(點劃線框)，推測與之相關的有5項(陰影框)[2]，具體如圖1所示。

圖1 美軍馬賽克戰項目分布圖

1.1 體系架構方面

體系架構方面重點圍繞殺傷鏈動態分配、殺傷網系構建、開發資源管理和任務規劃等自動輔助決策工具，解決異構系統兼容互操作等問題，進行馬賽克戰爭概念、體系機構的實驗，增強體系架構的柔韌性，加快殺傷網作戰體系架構建設，強化其指揮和控制能力，以適應未來軍事沖突需要。已經展開的技術項目有體系綜合技術與試驗(SoSITE)、拒止環境下協同作戰(CODE)、復雜適應性系統組合與設計環境(CASCADE)、跨域海上監視與瞄準(CDMaST)、遠征城市環境適應性作戰測試平臺原型(PROTEUS)等。啟動的新項目有自適應跨域殺傷網(ACK)、分解/重構(Decomp/Recomp)以及戰略技術(Strategic Technology)等[3]，2014年提出的SoSITE項目，通過構建分布式空中作戰體系架構，發展能夠快速集成任務系統/模塊到系統的技術，實現空中平臺關鍵功能在各類有人/無人機作戰平臺間的分配，包括電子戰、傳感器、武器系統、作戰管理、定位導航與授時以及數據/通信鏈等功能(如圖2所示)，研究驗證體系對抗的有效性以及體系架構的穩定性，使得作戰體系中新技術的集成整合更簡單、靈活，從而保持在對抗環境下的空中優勢，解決傳統裝備研發周期長、維護成本高等問題[4]。

圖2 SoSITE項目設想示意圖

2018年7月提出的ACK項目，重點針對馬賽克戰作戰體系下大量分散部署的有人/無人平臺通信、偵察、打擊等任務能力協同需求[5]，為指揮員開發輔助決策工具。通過構建的服務于聯合多域作戰的情報、監視與偵察系統，以及基于人工智能、大數據處理技術的決策指揮系統，自適應構建更多新的“觀察—決策—打擊”殺傷鏈，形成跨域殺傷網，增強聚能優勢，加快作戰節奏。在戰斗情況發生變化時，也可實現動態的殺傷網系重建，輔助指揮員選擇最佳作戰行動方案，從而給對手制造多重偵察、決策困境。

1.2 指揮控制方面

指揮控制方面重點圍繞形成分布式指揮控制能力目標，聚焦控制算法、決策輔助以及人機交互等技術探索。前期展開的技術研發項目主要包括分布式作戰管理(DBM)、對抗環境中的彈性同步規劃與評估(RSPACE)、駕駛艙機組成員自動化系統(ALIAS)、進攻型使能蜂群戰術(OFFSET)，馬賽克戰概念提出后，開展了空戰演進項目(ACE)[6]。

2014年2月發布的分布式作戰管理(DBM)項目，旨在開發科學的控制算法、機載決策輔助軟件以及服務飛行員的先進人機交互技術，提高分布式自適應規劃控制和態勢感知能力，降低飛行員工作負荷，幫助飛行員在激烈對抗環境中更好地完成空空、空地作戰任務。目前，通過DARPA、美空軍研究實驗室(AFRL)、洛馬公司和BAE系統公司共同進行的相關試驗，DBM可實現跨平臺共享和管理數據信息，向飛行員提供任務感知信息和友/敵軍位置信息，形成通用作戰態勢感知圖，在通信受限等復雜作戰條件下，幫助有人/無人機編隊按照預定計劃，協同執行作戰任務。下一步，DBM極可能應用于SoSITE和ACK項目的指揮控制系統，提升分布式指揮控制能力和戰場管理能力，全面提升對抗環境中空域作戰效率[7]。

2015年啟動駕駛艙機組成員自動化系統(ALIAS)，通過開發可定制、嵌入式的自動飛行系統，類似當前自動駕駛技術，讓自動化系統接替飛行員，進行起飛、巡航、避障、降落等基礎飛行操作，降低飛行員遂行作戰任務負荷，提高作戰飛機完成作戰任務能力，保證飛行安全。未來，在有人機植入ALIAS系統實現自主飛行的基礎上，還可使用DBM、RSPACE等項目成果，實現從自動化投送平臺轉變為空中決策、指控節點，為分布式空中作戰奠定基礎。

2019年5月6日啟動空戰演進(ACE)項目，旨在發展空中視距內(WVR)機動(近距離空中格斗)自主化和智能化能力，提高飛行員對飛機戰斗自主化的信任。其主要采取自下至上的方法，從局部單機機動、個體戰術行動、編隊戰術行動到全局多飛行器作戰行動、復雜飛行器作戰行動，逐步開發和驗證視距內個體和編隊控制算法，提高自主化空戰性能，模擬和測量飛行員對WVR的自主作戰系統信任度，解決人-機協作的空中格斗問題，增強人們對戰斗自主性的信任，以便于推廣應用于更復雜戰場環境和多類型戰斗飛機協同作戰中，為未來馬賽克戰體系作戰中分布式指揮控制能力形成奠定基礎[8]。

1.3 通信組網方面

通信組網是連接整個馬賽克戰體系的中樞神經，強調研發網絡信息和數據管理工具，用于自動建立跨域、實時通信網絡和管理信息流。前期研發的技術項目主要有任務優化動態適應網絡(NyNAMO)、對抗環境下的通信(C2E)、九頭蛇(Hydra)等。后來，新啟動的通信組網項目有保護前線通信(PFC)、海洋交戰即時信息(TIMEly)、基于信息的多元馬賽克(IBM2)項目等[9]。

2015年10月發布的任務優化動態適應網絡(NyNAMO)，針對機載網絡戰術數據鏈路缺乏互操作性，阻礙不同飛機間信息共享，通過創建信息覆蓋云技術，實現機載系統間信息暢通，使戰斗機能夠在整個戰區網絡通過“DyNAMO節點”交換與任務相關的態勢信息，幫助實現戰場指揮與控制的態勢共享，解決機載無線電通信網絡不兼容、不同類型系統間信息流轉等問題，以支撐跨平臺網絡通信。

2017年11月提出的保護前線通信(PFC)，旨在研發低利用率(LPE)、低截獲率(LPI)、低探測率(LPD)以及抗干擾等先進技術能力，形成綜合通信系統，保護前線小規模作戰部隊之間局部通信，以及前線地面觀察員對空視距內和超視距通信，對抗敵方對通信信號進行的探測和地理定位，影響其電子戰作用發揮，保障復雜電子環境下的戰術行動。

2019年6月發布的海洋交戰即時信息(TIMEly)，旨在通過開發異構海上通信架構，在海上完成相關試驗驗證，解決馬賽克戰中的通信組網問題，實現戰場態勢共享。TIMEly被稱為“馬賽克戰”概念的衍生物，其重點關注水下通信，以及有人/無人潛航器、水面艦艇、飛機與衛星之間的通信組網問題，其目標是采用動態可重構的響應式架構，吸收水下通信和海上無人系統前沿技術，支撐構建快速、可重組的海空、海面和水下軍事力量組合，這些力量組合行動迅速，動態可變，適應性、靈活性強，更像馬賽克中的碎片，能夠為海上交戰中作戰力量重組和作戰行動提供即時、高效的信息保障[10]。

1.4 平臺/武器方面

平臺/武器方面進行的開發和配套建設，著重關注提高作戰體系的自主性和靈活性，強調增加分布式作戰模式的自適應性，降低作戰平臺/武器研發成本和維護周期。此方面已經進行的研究有小精靈(Gremlins)、深海有效載荷(UFP)，新啟動的項目有垂釣者(Angler)。

2015年9月提出的小精靈(Gremlins)項目，研制一種新型無人機蜂群作戰系統，通過分散部署的無人機間網絡組合能力，提高作戰靈活性、規模調解性以及單元專業化程度，形成具備智能化協同和自組網能力的作戰體系，更好地發揮系統整體作戰效能。該項目目前已經過相關試驗演示，可由C-130型運輸機運送至防區外進行發射，通過無人機攜帶的偵察監視或者電子戰功能載荷，遂行偵察探測和電子干擾等任務，任務完成后無人機可返航至防區外，回收至C-130型運輸機運送回基地，用于執行以后作戰任務。下一步，該項目技術將在運載機型、功能載荷和投放回收效率等方面進行深化拓展，繼續強化其軍事應用價值[11]。

2013年1月對外發布公告的深海有效載荷(UFP)，目的是研發可預置在海底的可拓展系統，該系統由運載器、有效載荷、通信系統等組成，其運載器可由水面艇投放至水下指定區域，在海中待機休眠數年；其有效載荷可搭載多種ISR設備，比如合成孔徑雷達、低功率激光攻擊武器、監視傳感器、無人機或者潛航器等；作戰需要時，遠程喚醒上浮有效載荷，釋放無人機、傳感器、導彈等載荷，執行探測、打擊等任務。

2019年11月14日宣布由6家公司共同研發Angler機器人系統。該項目是在陸基機器人、機器自主操縱及水下傳感等技術基礎上，探索自主機器人解決方案，實現水下操縱和遠距離海底操縱，擺脫GPS和人工干預的依賴，使機器人能在水下環境中長時間、長距離保持自主控制和任務規劃能力。根據相關報道，Angler系統可用于破壞通信電纜、打撈沉沒潛艇飛機、布投水雷等隱秘任務。

1.5 基礎技術方面

基礎技術方面側重于目標識別、改進平臺尺寸、態勢感知及實時后勤資源管理等研究，支撐馬賽克作戰體系建設發展，為更好實現體系作戰能力提供技術支持。已經進行的研究有競爭環境目標識別與適應(TRACE)、導引頭低成本轉化(SECTR)、靈活編隊(A-team)、射頻任務運行的融合式協作組件(CONCERTO)、戰略技術項目(ST)。馬賽克戰概念提出后，新啟動的項目有地理空間云分析(GCA)、系統之系統增強小型作戰單元(SESU)、跨域多模態感知與瞄準(CDMST)、指南針(COMPASS)和Logx項目等[2]。

2014年12月提出的競爭環境目標識別與適應(TRACE)項目，旨在運用機器算法和引入人工智能技術，推進大數據、機器學習和人工智能等前沿技術的軍事應用，利用算法挖掘有/無人機平臺對復雜環境和密集目標的雷達信號識別潛力，提升競爭環境下態勢感知和情報分析能力。

2016年12月提出的靈活編隊(A-team)，致力于提高人-機協作跨域式發展，將智能機器人與人類操縱平臺靈活、有效地結合編隊，形成“人主機輔”作戰籌劃-決策-行動模式，確保人機最優化編隊協作，以更快、更有效應對復雜環境下作戰動態變化。該項目研究將與RSPACE、CODE、DBM和SoSITE等其他項目，共同提高人機交互技術發展和人機協作能力水平[12]。

2017年10月發布的地理空間云分析(GCA)項目，旨在開發可擴展的地理空間數據平臺和云存儲海量數據的自動化管理工具，通過地理空間數據平臺，存儲光學、合成孔徑雷達、射頻等商業民用與軍用衛星數據；利用自動化管理工具實現對世界各地成像數據庫的即時訪問，并從聚合數據中提取特定信息，為美軍部隊提供所需的全球態勢感知、事件監測和監視跟蹤能力。

2019年3月提出系統之系統增強小型作戰單元(SESU)，目的是進行分布式指揮控制、傳感器和效應器開發，為200人左右的小型作戰單元提供配有傳感器、破壞性和非破壞性武器的無人集群系統，拓展小型、精干作戰單元能力，使其可以攻擊復雜的電子戰目標，產生動能武器和非動能武器的混合效應，以支持在復雜環境中進行多任務的有人-無人協同作戰。

2 相關技術的主要特點及發展方向

2.1 態勢感知與認識網絡化

態勢感知與認識是指揮決策的先決條件，決定了作戰力量運用和行動效果，甚至影響整個戰斗全局。相關技術項目旨在充分挖掘分散部署于陸、海、空、天等多維領域作戰平臺的態勢感知與認識能力，通過將戰場各作戰單元網絡化，使分布式各平臺共同感知戰場態勢，進行作戰區域內網絡化情報信息獲取，形成拼圖式戰場態勢和網絡化信息共享平臺，從而發揮最大的作戰能效，以應對動態、對抗和復雜的戰場環境。

2.2 信息交互與控制自主化

信息化戰爭瞬息萬變、戰機稍縱即逝，不同平臺系統兼容性和缺乏互操作性問題，是實現信息交互和控制自主化的關鍵環節，直接影響體系作戰能力生成。相關技術項目通過探索構建開放式架構，發展能夠快速集成任務系統/模塊到系統的技術，使情報偵察、指揮控制、火力打擊等作戰要素能順暢進行信息交互。在此基礎上引入計算機控制，開發機器自適應技術和學習技術，通過逐漸真實的模擬環境進行自主化能力檢驗，以達到人-機協同，快速、高效地應對戰場動態變化。

2.3 作戰平臺與系統無人化

無人化是機械化、信息化融合發展的集中體現，無人化作戰平臺系統具有力量編組靈活、效費比高、作戰能力強等顯著特點。目前美軍陸續推出的無人機蜂群、忠誠僚機等項目已在實戰中陸續應用，未來無人化還將經歷“有人為主、無人為輔”、“有人為輔、無人為主”和“規則有人、行動無人”3個發展階段，無中心、弱中心、有中心以及三者混合兼容是現代戰爭的發展趨勢，無人化作戰平臺與系統將成為作戰新常態，也將形成更全面的體系作戰能力。

2.4 任務規劃與決策智能化

隨著軍事智能化步伐加快，世界主要軍事強國開啟了軍事領域“智權”的爭奪，未來作戰中，對抗雙方在高動態狀態下競爭博弈，任務規劃與決策反應決定最終成敗，馬賽克戰在人工智能技術的驅動下，注重尋求決策層上的非對稱優勢，基于人工智能敏捷反應和體系聯動規劃，使得作戰態勢感知、態勢評估、態勢預測與武器控制具備快速反應能力，通過利用動態、協調以及高度自主系統的力量，增加對手決策的復雜性，提升己方偵察、判斷、決策、行云(OODA)環路運行速度，以快制慢擊敗對手判斷能力，以延遲并最終瓦解敵人的決策環。

2.5 作戰行動與協同一體化

馬賽克戰顛覆了傳統整體系統架構，強調采取開放式系統架構模式，構建分布式作戰體系，聚合有/無人作戰平臺、人-機交互系統和陸海空天等多維作戰力量資源，根據特定戰斗任務中高價值目標和關鍵節點等不同任務需求，組建作戰任務單元，將“偵察-決策-打擊”捆綁式殺傷鏈轉變為非線性殺傷網，快速組建形成1套或多套可具體執行的作戰方案。當戰場態勢發生變化時，通過人機操作界面靈活調配戰場各類作戰資源，即時響應重組作戰力量，實現一體化聯動和精準協同作戰。

3 相關技術發展應用對未來作戰的影響

3.1 改變了網電作戰傳統模式，體系作戰能力更強

通過先進技術手段實現多種系統、武器平臺的實時靈活組合，并進行網絡化作戰，顛覆了傳統的攻防對抗模式，強化了整體作戰能力。一是戰場單向透明度高，即便敵方能夠使用電子干擾、電磁壓制等方式，抵消一部分探測能力，也只是馬賽克圖塊的部分元素，并不影響對整個局勢的貢獻價值。二是作戰變化防御難度大，作戰平臺分散部署，處于不同的地理方位，憑借其數量上的絕對優勢和功能/性能的相對優勢，給作戰帶來了很多新的變化，打破了傳統的防御體系運作模式。三是動態可控適應性強，面對不同程度、不同范圍的沖突威脅，從傳統對抗到“灰色地帶”沖突，馬賽克戰體系可根據戰場上的實際態勢統籌調度各種資源，實時地進行“動態”分配，形成最優自適應殺傷網。

3.2 提高了指控機制運行效率，跨域聚能優勢更明顯

馬賽克技術強調解決系統組合規劃性、互操作性、可執行性等3個方面的能力，無人機蜂群、自主化平臺和動態自適應網絡技術等核心項目的試驗成功，提高了指揮控制運行效率，可靈活調配戰場各類作戰資源，實現跨域聚能優勢，進行非對稱作戰。一是行動計劃更科學，指揮控制采取人工指揮和機器控制相結合的方式，可綜合考慮通信、后勤、情報、監視和偵察等各種因素，并評估執行任務的部隊要素和戰術組合，為指揮員輔助決策最優方案。二是作戰實施更高效，指揮員根據所要執行的任務和所能接受的風險，讓機器控制系統更精準地匹配作戰力量和能力，將感知任務分配至相關平臺，雷達根據提供的信息，自動向最合適的武器提供目標數據，由其對目標發起攻擊，整個行動過程快速、高效。三是作戰節奏更快速，與傳統作戰指揮方式比較，人工指揮與自主化平臺融合的指控模式可進一步加快行動方案制定的速度，即使組合中的部分力量受損，仍可以根據需要立即作出反應，以更快決策速度和自主適應能力應對處置，以快制慢速決制勝。

3.3 創新了功能平臺拓展路徑，能力升級換代更科學

未來戰爭中，體系對抗將是主要作戰表現形式，繼續聚焦于發展高精尖武器裝備已不足以威懾競爭對手、在戰爭中占據優勢，馬賽克戰以先進技術拓展作戰平臺功能，可實現作戰能力逐步升級。一是有效整合了現有作戰平臺系統，構建開放式架構技術，在充分發揮現有作戰系統優勢基礎上，兼容不同作戰平臺系統功能，以作戰功能的互補融合推動作戰效能的發揮，確保體系作戰能力滿足需求。二是探索了新型裝備發展路徑，對作戰急需武器集智攻關升級改造，采取“煙囪式”技術研發模式，拓展現有體系平臺功能，緩解大批量高精尖武器裝備經費投入多、研發時間長、體系能力生成慢等問題。三是進一步優化作戰體系力量結構，整體力量結構建設思路采取由“小而廉價”的模塊化裝備平臺替代了“大且昂貴”的集成化作戰系統，當需要對體系中裝備升級時，不必進行“大周期、整體式”的更新換代，可以采用“小周期、單一模塊”的升級迭代，既降低成本又可保證其整體能力水平。

4 結束語

介紹了美軍圍繞“馬賽克戰”開展的相關技術項目基本情況，并從體系機構、指揮控制、通信組網、武器平臺和基礎技術等5個方面，對相關技術發展情況進行了針對性梳理和研究，總結了其技術發展具有態勢感知與認識網絡化、信息交互與控制自主化、作戰平臺與系統無人化、任務規劃與決策智能化、作戰行動與協同一體化等特點和發展方向，在此基礎上，歸納了其在作戰模式、指揮機制和能力升級方面對未來作戰的影響，為后續展開針對性研究奠定了基礎。