美军网络化协同电子战展开20年

　　网络中心战理念在美军电子战范畴的落地催生出了网络化协同电子战的理念,而近年来跟着人工智能范畴的快速展开,文章在对美军网络化协同电子战展开现状进行总述的根底上,测验从网络中心战与人工智能这两大驱动要素的维度,对美军网络化协同电子战的代际区分进行研讨与探求。

　　从美国防高档研讨方案局“狼群”电子战项目算起,网络化协同电子战展开大约阅历了20多年的前史。无论是从电子战才能本身,仍是从组网才能视点来看,网络化协同电子战都现已取得了长足进展。近年来,跟着人工智能技能的展开,网络化协同电子战展开又呈现出一些新的特色。

　　从1998年美国水兵提出美军网络中心战(Network Centric Warefare, NCW)理念以来,已有20多年。在信息范畴技能高速展开的当今,该理念与物联网、云核算、大数据、人工智能等新技能范畴完结了十分完美的交融。

　　大约1980年,以太网的发明者罗伯特·梅特卡夫首先提出了如下理论[1]:全连通设备所构成系统之系统价值跟着设备数量平方的增加而增加,如图1所示,该理论即为“梅特卡夫规律”的雏形。

　　1993年,记者乔治·吉尔德对该理论进行了修订与改进,描绘为“一个通讯网络的价值与网络中用户数量的平方成正比[2],这一规律为美军网络中心战奠定了理论与辅导准则根底。

　　1998年,美国水兵中将亚瑟·塞布劳斯基首先提出了网络中心战理念[3]。

　　2001年,美国国防部向国会递交了《网络中心战》陈述及其附件[4],系统阐述了网络中心战概念、美军现已展开的相关作业、经历与经历、未来展开思路、各兵种/国防部组织在网络中心战方面的详细项目等。这一陈述是网络中心战理念展开进程中的里程碑式效果。

　　自此,该理念在美军战术、理论、技能、配备展开过程中起到了十分好的辅导效果,美军也借此机会完结了快速的才能跃升。尔后,网络中心战理念逐渐为更多国家的军方所接收,影响力继续至今。而网络中心战在电子战范畴的落地则催生出了网络化协同电子战。

　　网络化协同电子战的理论根底是网络中心战。虽然关于网络化协同电子战尚无明晰、严厉的界说,但从其网络中心战机理动身,文章对其内在进行如下界定“网络化协同电子战是网络中心战理念在电子战范畴运用的特例,指的是经过网络化协同手法归纳提高电子战配备个别、集体、系统的才能,其间,这些才能包括电子战援助、电子防护、电子进犯、电子战效能评价等多方面才能。”

　　虽然在当时阶段网络中心战理念现已十分老练,但依据网络中心战理念的网络化协同电子战仍处于上升展开阶段。之所以呈现这种状况,首要原因可总结如下。其一,电子战本身特色决议了其对网络中心战理念依靠性更强,导致电子战范畴网络中心化潜力依然十分巨大、许多方向没有发掘。其二,人工智能范畴的异军突起,为“人工智能+网络中心战”型的电子战范畴迎来快速展开机会。尤其是凭借散布式人工智能强壮的个别才能提高,电子战有望完结“网络化系统智能”这一高阶方针。而现在间隔这一方针还有很长的路要走。

　　近年来,美军网络化协同电子战范畴展开十分敏捷,且全面得到了各个兵种的认同。尤其是美水兵,作为网络中心战理念的倡导者与提出者,不只从兵种层面提出了散布式杀伤理念[5],更是竭尽全力地致力于将网络中心战理念引进电子战范畴,并于2010年提出了电子战协同与操控理念[6],如图2所示,旨在完结美国水兵舰载、机载、无人机载、弹载电子战系统的协同与操控。

　　美国国防部、各兵种现在仍十分重视网络化电子战才能的展开,并开发了一系列项目,典型项目如表1所示。

　　文章主张将网络化协同电子战展开区分为4个阶段：连通阶段、协同阶段、集体智能阶段、系统智能阶段，如图3所示。其间,连通阶段和协同阶段又可归入“非人工智能年代”的展开阶段,集体智能阶段和系统智能阶段则可归入“人工智能年代”的展开阶段。这些阶段可以从多方面进行解读。需求阐明的是,这些阶段区分的依据是技能与战术,即技能水平与运用方法而不是时刻,因而没有明晰的时刻点区分。而且,考虑到美军各兵种在网络化电子战方面技战术水平不尽相同,甚至同一兵种的不同项意图技战术水平也不尽相同,例如,先进舰外电子战(Advancedoff-ship Electronic Warfare,AOEW)和“复仇女神”,因而,会存在技战术层面不同代际的项目、系统一起存在的状况。

　　依据经历,给出各阶段的资源需求如图4所示,从图中大致可以看出,跟着网络化协同电子战逐渐进入人工智能年代,其最大的资源需求改变表现在个别智能需求的提高、带宽需求的下降、协同需求的提高。

　　依据经历,给出各阶段的首要才能如图5所示,从图中大致可以看出,跟着网络化协同电子战不断向前推动,个别电子战才能并未提高,甚至不断下降,但系统对立才能不断提高,从而带来了实战作战效能的质的腾跃。从点对点式的电磁博弈,逐渐演变为系统破击式电磁博弈。终究带来的成果便是电磁频谱范畴的博弈杂乱度、不确认性、动态性、出现性、突然性等方面大幅提高。

　　这一阶段表现了网络中心战理念在电子战范畴详细落地的萌发,其观念也比较“朴素”,即,先在电子战典型系统、渠道之间搭建起比如数据链等连通性手法,处理“电子战系统衔接”这一基本问题、处理有无问题。因为处于网络中心战理念展开的初级阶段,因而,这一阶段的项目大多具有探求性特色,即,首要动身点是“探求一下组网终究可以为电子战带来哪些新增益”。

　　这一阶段的典型项目包括了DARPA的“狼群”项目,以及美国空军的“舒特”方案(前期研讨阶段)。“狼群”项目于2001年左右发动,也便是说,网络中心战理念刚刚得到美军遍及认同,该项目就开端研发了。

　　“狼群”系统是一个小型的难以侦测的地上传感器网络,各个“狼”之间的直线km,切当的散布取决于地势的杂乱程度,在城市作战中,这种传感器可以放在建筑物屋顶上。它们一般布置在搅扰方针周围100m以内,相互之间用网络衔接起来,可搅扰地域大约100km×100km。单个“狼”是一种荫蔽的、300mm×120mm咖啡罐巨细的传感器,可用直升机人工布撒、用无人机投进或火炮发射。一旦被投进,单个的“狼”(传感器)就张开机械腿并升起天线,自己激活———即经过GPS完结自定位,然后组成一个约5~12个节点的“狼群”。该系统具有自己的使命规划东西,可以优化各个“狼”布置的方位,而且只需一个“狼”可以与别的任何一个“狼”通讯,那么它就可以接入到整个网络中。“狼群”可以依据需求被从头指使使命。在进犯方针时,也可自行树立子网,对要害节点进行搅扰、监听或侵入。每个狼都是十分灵敏的,某一套损坏时,并不会削弱整个网络的作业。“狼群”传感器还可以装在无人机上,被称为“飞狼”。“狼群”功用包括三方面:电子战援助功用,偷听无线电通讯辐射信号,辨别无线电台的类型;发射搅扰和诈骗信号,这些信号将损坏敌人明晰的无线电通讯;监督各系统的状况,和谐各系统之间的作业。

　　“舒特”方案是美空军从传感器到射手的无缝一体化作战网络的方案之一。前期研讨阶段的“舒特”方案又称作“罗盘呼叫”机载传输数据链/通用数据链方案。“舒特”方案旨在将情报监督与侦查渠道RC-135V/W“联合铆钉”飞机与进攻性信息作战渠道EC-130H“罗盘呼叫”飞机、进攻性防空作战渠道F-16CJ飞机进行横向一体化。这将为作战指挥官供给一个可以完结时刻灵敏方针瞄准的已验证的作战系统结构。“罗盘呼叫”飞机和“联合铆钉”飞机的一体化可以经过先进战役空间信息系统来完结,先进战役空间信息系统是一个与通用数据链兼容的播送网络,F-16飞机经过改进型数据调制解调器接入网络。当然,跟着“舒特”方案不断经过实飞测验提高本身才能,终究阶段完结的才能远超“连通阶段”,已达到了“协同阶段”的极致甚至现已触碰到了“集体智能阶段”的才能门槛。

　　这一阶段表现了网络中心战在电子战范畴的老练与深化。即,在处理连通性的根底上,依据所连通的详细电子战渠道、系统,打造既能支撑互操作、交融等需求,如射频级、中频级交融等需求,又能支撑定制化才能需求,如电子进犯、战场网络进犯等的协同才能。

　　这一阶段的典型项目包括了美空军后期演示阶段的“舒特”方案和美水兵的AOEW项目。

　　美空军“舒特”方案进入后期演示阶段今后,无论是在协同才能方面,仍是在作战效能方面,都较之前期研讨阶段得到了大幅提高。其特色可总结为“三网一体+三效一体”。

　　“三网一体”指的是“舒特”方案所依靠的协同环境,包括如下三个网络：1)NCCT网络,这是一个“链、接口、算法一体化网络”,经过宽带数据链完结EC-130H、RC-135V/W、F-16、“高档侦查员”等渠道的互联互通,经过专门开发的数据交融与准确认位算法完结情报交融、准确辐射源定位等中心功用,经过机器到机器接口完结多渠道自适应互操作与数据同享；2)前沿布置的无人机侦查网络,该网络的首要功用包括抵近式组网侦查、简略数据交融,以补偿RC-135V/W粗粒度侦查的缺乏；3)地上深度信息交融网,该网络的首要功用是完结网络化深度信息交融与剖析。

　　“三效一体”指的是“舒特”方案所能完结的“电磁-赛博-火力”三个维度的作战效能,详细包括:1)平战结合的侦查效能,舒特方案的侦查才能可归纳为“以雄厚的平常侦查才能为根底,结合准确的战时侦查,完结可支撑进犯决议方案的情报”;2)“软硬兼施”的“电磁-赛博-火力”一体化进犯才能,舒特方案的进犯功用首要包括硬杀伤和软杀伤两类。

　　AOEW项意图中心有用载荷为AN/ALQ-248电子进犯吊舱,该吊舱搭载于舰载直升机上,可以独立作业,也可经过Link-16数据链和软杀伤协同系统与AN/SLQ-32系统协同作业。AN/SLQ-32相同能检测来袭导弹并确认其方向,两者经过信息同享,完结舰-机协同电子战作战,为舰船供给分层的整体防护才能。

　　跟着人工智能的不断展开,电子战系统、渠道等个别的智能化程度越来越强壮。再结合无人系统的广泛运用,逐渐构成了一种以无人集体智能为首要特征的网络化协同电子战系统。与协同阶段比较,这一阶段的最首要特色便是个别、集体智能化不断提高,从而促进了电子战快速、高质量杀伤链的构成。

　　这一阶段的典型项目为DARPA的“小精灵”电子战无人机集群项目。“小精灵”项目是一个将“网络化协同”、“电子战”这两大要素发挥到极致的项目。网络化协同方面,可完结快速发射后的即时组网才能。作为速度至少为0.7马赫高速移动的空中渠道,快速组网无疑面临许多应战,如,无固定根底设施、信道多变、同步困难等。但从DARPA的要求来看,其组网才能,尤其是快速组网才能无疑是最重要才能之一。电子战方面,可完结对敌防空限制、通讯搅扰、赛博进犯等多方面才能。凭借其强壮的抵近式作战才能,“小精灵”可以做到其他传统电子战系统无法做到的工作,其间,向敌方数据网络中注入恶意代码的赛博进犯才能无疑是其最大的亮点。

　　在运用于个别层级、集体层级的根底上,人工智能在系统层级上的运用也得到了越来越高的重视。相应的,网络化协同电子战范畴也在朝着这方面展开,即,从系统博弈的视点、充沛结合人工智能与软件界说全部理念,完结电子战系统博弈、系统破击等才能的跨越式演进。现在美军提出的“马赛克战”理念便是典型代表,其与电子战才能的结合将催生出全新的运用形式,不只电子战本身可以更灵敏地势成合力,还可以借此与联合作战深度交融并构满意电磁频谱作战才能。

　　这一阶段的典型项目为美国水兵“对立归纳传感器的多元素信号特征网络仿真”项目“复仇女神”。该项目是美国水兵隐秘展开的网络化协同电子战项目。“复仇女神”项目初次呈现在美国水兵2014财年预算文件中,文件指出“复仇女神”能满意一起对多个敌方监督与方针瞄准传感器生成传神水军力气的需求。“复仇女神”项意图意图在于将雷达反射器、电子战气球、各类无人机蜂群各种渠道进行组合,经过组网协同作战,以利诱、诈骗或致盲散布在宽广区域的敌方传感器。依据“复仇女神”项目官方文件,系统组成包括模块化可重构电子战载荷、散布式钓饵和搅扰机蜂群、有用声学对立办法、多输入/多输出传感器/对立办法,可对水面和水下传感器生成虚伪军力方针。详细来说,“复仇女神”包括空中、水面、水下三类作战渠道,例如空中电子战无人机群/钓饵群/气球群,水面电子战无人艇群/钓饵群,水下电子战无人潜航器群/钓饵群。

　　网络中心战理念的重要性在人工智能年代有望完结再次跃升,这关于网络化协同电子战范畴而言,是打破现有许多技战术极限的切入点。经过充沛发挥网络中心战与人工智能这两大驱动力,网络化协同电子战有望逐渐完结真实的系统博弈才能,从而让整个电子战范畴在现代化战役中的效果愈加凸显。