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圖:貝爾公司提出的大型、中型和小型 HSVTOL 方案。這種設備對于多域環境下的陸地行動至關重要。資料來源:貝爾-德事隆公司。

戰場上的技術進步帶來了新的多域作戰環境,迫使陸軍在條令、組織或物資方面進行大量變革,以適應多域環境。就多域環境下的陸地作戰而言,許多思路仍在勾勒之中,而美國陸軍的作用顯而易見,它正在引領上述各方面的變革。下面,將試圖揭示問題的現狀以及陸軍在這一新環境中作戰所面臨的挑戰

條令框架有助于武裝部隊建立完成任務的機制,影響到戰略、戰術、后勤、使用材料和工具的要求,以及技術和行動程序。

如果說有哪個機構特別重視軍事思想和更新上述條令框架,并以其經濟實力和在不斷變化的世界中的責任為后盾的話,那一定是北美五角大樓;鑒于其在北約組織中無可爭議的領導地位,五角大樓最終有時甚至為盟國承擔了令人筋疲力盡甚至是白費的工作。

當然,美國還擔負著其他角色,這些責任肯定不符合北約的戰略方針,例如印度洋-太平洋地區,這也是為什么美國陸軍特別重視多域部隊的原因;因為在這一戰區,似乎沒有大規模陸地行動(大規模作戰行動或 LSCO)的位置,戰略的基礎是所謂的 FCO(以火力為中心的行動)和遠程火力。

東歐的情況則截然不同,烏克蘭戰爭正在喚醒所有歐洲國家的戰略昏睡。面對俄羅斯侵略的恐懼,他們開始了重整軍備的進程,結束了自柏林墻倒塌和蘇聯解體以來導致西方降低對其安全預期的歷史間隔,同時開始了一系列穩定局勢、執行和平和打擊恐怖主義的行動,這些行動基本上都是不對稱和遠征性質的,最重要的是,規模和殺傷力有限。

這兩個條件正是在烏克蘭沖突中暴露出來的,不同國家都在考慮恢復兵役,以便在危機發生時能夠組建足夠數量的地面部隊,保衛邊界免受直接攻擊。

也正是在這種情況下,美國陸軍在長期不斷削減在歐洲的兵力后,加強了其在歐洲大陸的存在,并將重點重新放在國家間沖突的本質上,即保衛西方社會擁有家園和管理機構的領土,這是軍事行動所依賴的價值觀,這反映在美國陸軍部發布的《FM 3 -0:行動》中。

這意味著,與當時在波斯灣的行動不同,非對稱作戰的現行交戰規則(ROE)對破壞力的調控比當時的交戰規則更加敏感,會影響指揮部決定進行調動,尤其是逆向調動。

在烏克蘭清楚地看到了這一點,在那里,防御部隊面臨機動的癱瘓和火力的更大優勢,造成了彈藥的高度損耗和過高消耗,以至于大大超過了歐洲軍火庫賴以建立的所有供應量。

圖:多域作戰空間圖示。來源--美國陸軍 David G. Perkins

多域作戰

在軍事藝術的演變過程中,武器應用技術的不斷改進具有特別重要的意義,這使得一些理論得以產生或改寫,而這些理論由于缺乏實際應用,一直處于潛伏狀態,直到時機成熟時才變得可行。

在以前的著作中,討論過其中的一些新理論,強調它們實際上不過是古代概念的演變,由于這些新技術的推動和某些武器系統的卓越能力而聞名于世。因此,美軍今天的陸軍行動被稱為多域聯合作戰,或簡稱為 MDO(多域作戰)。

在現實中,"聯合 "概念已被充分同化,以至于這并不意味著什么,從物理行動中認知域的完全整合(仍然是海陸空三軍),到不止一個物理域的行動;多年前在兩棲登陸、海岸防御或空地戰或 1986 年的空地戰等條令概念中得到了具體化,空地戰是北美對 30 年代德國閃電戰的更新。

這并不是唯一的例子:第二次世界大戰期間戰斗航空的鞏固不僅在陸地領域非常重要,它也徹底改變了海上戰爭,以至于航空母艦和所謂的空海領域(我們已經在這幾頁上討論過)使所有以前的海軍方法都過時了,除了水下。

目前的 DMO 概念與這些例子并無太大不同;如果說有什么不同的話,那就是它影響了目前的指揮和控制手段所提供的可能性,即通過基于新的作戰網絡的橫向指揮系統,匯聚不同的力量,并使部隊在其行動范圍之外采取有利于其他部隊的行動,這種橫向指揮系統被稱為 "網絡中心戰"(Network Centric Operations)或 "NCO",這是 90 年代后期提出的一條條令,它在技術上可行已經等了 20 年;其結果是創建了一個強大的指揮和控制(C2)網絡,現在被稱為 "網絡云"。

這種演變包括在復雜的環境中整合傳統的多領域能力,以形成集中和有時限的努力。與此同時,與行動范圍相關的行動責任概念已被打破,這就是為什么陸、海、空三軍的興趣集中在可能阻礙其目標的挑戰上,而在其他領域采取行動只是因為需要將阻礙其行動的威脅結合起來。

多域作戰則基于相反的假設,即利用各領域(有形或無形)的能力來支持各領域優先組成部分的作戰計劃。舉個例子:防空火力或海岸防御會使這些火炮系統影響其目標所在的海域或空域;但它們不一定會與自己的空軍和海軍艦隊協調這一行動,特別是在時間矢量上,以獲得作戰優勢。然而,炮兵可以削弱敵方的區域防空防御,從而使我方空軍或我方巡航導彈攻擊能夠越過防空防御以追擊目標,這就是多域作戰的一個例子,如果這兩種行動由一個共同的指揮部協調并有利于聯合作戰規劃(OPLAN)的話。

非物理域(如控制論或電磁學)已經實現了這一目標,雖然它們可以獨立工作,但在作戰領域會產生影響,為物理域提供支持。同樣,我們可以清楚地區分戰斗支援功能,特別是空襲,只要它們是為地面部隊工作或作為一個獨立的領域(航空航天力量),這表明它們是任務而不是手段及其行動領域。

當考慮聯合作戰時,情況就變得更加復雜了,聯合作戰是指幾個國家共同參與的行動;在北約內部,聯合作戰是最常見的,這也是為什么他們已經在使用一種被稱為 "全域聯合作戰"(JADO)的演化版 DMO。

聯合規劃機構通常由最高級別的戰略領導層負責,并將作戰和戰術層面的行動執行權下放給各組成司令部(陸、海、空、特種部隊甚至網絡),在這些司令部中,由于有一系列通用程序和標準(STANAG),整合不同來源的部隊要容易得多。

在所謂的 "聯合全域指揮與控制"(JADC2)計劃中,已經開始研究從聯合指揮系統有效指揮戰斗的復雜性,目的是加快決策周期,避免過多的信息對指揮官產生有害影響,以及認為信息總會改善決策周期,或者說是同樣的情況:由于缺乏信息而擔心出錯。這通常會導致過分謹慎和缺乏冒險的主動性。

迄今為止,美國陸軍的多域概念是以基于火力的作戰和遠程火力系統為資本的。因此,它創建了 MDTF 或多域特遣部隊單元,這些單元與旅級實體部隊一起,通過基于導彈的遠程精確火力(LRPF)炮兵群和必要的支援要素,在戰略領域采取行動。這些部隊的規模從一個防空營和另一個用于直接保護(陸地)的防空營,到一個規模與宏大目標相稱的 ISTAR 單元不等。后者才真正符合合作網絡系統或網絡的要求,因為所謂的 I2CEWS 或情報、信息作戰、網絡空間、電子戰和空間作戰營(以許多其他專業連隊為代表)有望成為非致命效應網絡的一部分,這些效應對戰區指揮官決定采取何種行動來完成任務具有決定性作用,即使使用多用途戰斗部以外的武器也是如此。

這些效果包括從瞄準本身到電子戰(EW),通過評估對敵人造成的有形和無形傷害(電子或控制論),這使得多用途戰斗部不僅僅是一個炮兵單元。在動能武器方面,他們將配備三個不同能力的炮組:遠程高超音速武器(LRHW)、中程能力(MRC)或 "臺風 "炮組和 HIMARS 炮組(裝備新型 PrSM 導彈);作用距離分別可達 2.500、1.500 和 500 千米。

圖:美國陸軍多域特遣部隊的組織結構。來源 - 美國陸軍。

##以師為中心的行動 盡管如此,現在的挑戰是如何使其龐大的機動部隊適應多域環境下的作戰,目標定在東歐。因此,在大規模作戰行動中,將不得不面對遠程精確火力的存在,以及缺乏能夠保護我們的部隊免受敵方空中力量攻擊的空中優勢,迫使我們將現役部隊分散到遠離標記目標的地方,并保護特遣隊將集中發動進攻行動的集結點。

事實證明,當前烏克蘭沖突中的俄羅斯空軍并沒有對北約的航空力量構成巨大挑戰,恰恰相反,但烏克蘭沖突最終使非常規利用非空域的概念日趨成熟。 與常規 "空中優勢 "相匹配的是無人機;顯然,指的是無人機。

為此,北美陸軍恢復了師這一步驟,將其作為在作戰領域采取行動的最低限度,并配備足夠的情報、指揮和控制(C3I)工具以及在第三維度的存在,這與以前的構想不同,在以前的構想中,反恐斗爭基本空白的戰斗空間有利于旅的優勢,或者說旅的實體力量,這并不完全相同。

由于需要在這些較低層次的部隊中整合不同的領域,因此,盡管部署的兵力實際上是一個旅級實體(約 3500 人),但卻需要比一個旅級實體更大的總部,從而將師級部隊轉變為一個聯合行動梯隊,其基礎就是所謂的 JTF(L)--總部或聯合特遣部隊(陸地)總部。

圖:北美遠程火力武器庫中最先進的武器--新型 LRHW 的首次實際部署。資料來源 - 美國陸軍。

美陸軍將師作為一個整體作戰單元重新武裝起來,特別強調重裝部隊及其高強度作戰能力,創造了以師為中心的作戰(DCO)這一術語,即以師為中心的作戰;包括克服使其難以前進的地理特征(如河流或洼地)或大型防御區的能力,這是在烏克蘭慘痛教訓的結晶。因此,新的師,特別是加強裝甲師,都有一個專門從事機動/反機動的戰斗工兵團。

而高強度戰爭的一大挑戰(這遠不是什么新問題)就是如何在敵方防御陣地的阻擋下取得機動優勢。雷場,尤其是當雷場與火力重疊時,能夠阻止和摧毀任何機動部隊,特別是當這些火力在我方鞭長莫及(反炮火)的情況下,雖然部署在后方很遠的地方,但卻能在戰場上耳聰目明。

認識到這一點正是未來多域作戰的另一個基本支柱;設計美軍所謂的師跨域特遣部隊或 D-CDTF,這不過是一支 AGT(戰術小組)型作戰部隊,由師長直接下令,以西班牙條令所謂的'手段經濟'行事。這支部隊將在距離其主力部隊長達 60 千米(比目前增加一倍)的距離上提供安全保障、大型旅級單元(美國的 BCT 或旅級戰斗隊)之間的聯絡和火力偵察;這將使師長能夠保留其旅,使其只參與決定性的戰斗,同時使其遠離敵人的火力范圍,從而避免過早減員。

CDTF 的主要重任落在師騎兵大隊身上,該大隊被稱為中隊(正規名稱為裝甲師騎兵中隊或 ADCS),這支部隊在荒廢了二十年后最近才恢復,現在又增加了一個 IEW(情報和電子戰)和一個空中騎兵中隊(ACS、 空騎兵中隊),裝備有 "影子 "無人機和 "阿帕奇 "攻擊直升機,或者未來的武裝偵察設備,盡管本應為其提供照明的 FARA 計劃最近已被取消。

同樣,它還將得到師屬炮兵(DIVARTI)的支持,后者將利用收集到的敵方情報進行有效的火力規劃(鎖定目標),并從越來越遠的距離摧毀敵方目標。

該 CDTF 已經在不同的演習中進行了測試,結論是 ISR 和 EW 手段,特別是無人機,是基本的支持手段,但它們無法控制地形,無法通過信息作戰(評估敵方戰斗力),也無法在惡劣的天氣條件下作戰,這是在以前的 BSB 或戰場監視旅的使用過程中吸取的重要教訓。因此,ADCS 的主要偵察和安全資產將是其部隊和戰車,它們側重于陸地領域,盡管它們將行動范圍擴大到了第三維度。

這樣,新的裝甲師將能夠執行縱深攻擊性和決定性任務,避免大國部隊打算采用的令人擔憂的戰略,即不是別的,就是阻止他們前進,以間接火力擊敗他們,例如在當前的烏克蘭沖突中發生的情況,盡管規模較小(由兩個競爭者)。

參考來源:Revista Ejércitos

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人工智能在軍事中可用于多項任務,例如目標識別、大數據處理、作戰系統、網絡安全、后勤運輸、戰爭醫療、威脅和安全監測以及戰斗模擬和訓練。

本文介紹了美軍的聯合全域指揮與控制(JADC2)的關鍵組成部分、優勢和挑戰,以及推動其實施的戰略和技術

未來戰爭正在迅速演變,技術的進步和擁有反介入/區域拒止(A2/AD)能力的復雜對手塑造了未來戰爭。傳統的軍事行動主要在陸地、空中、海上和太空等不同領域進行。 為了應對這些挑戰并保持軍事優勢,美國正在采用聯合全域指揮與控制(JADC2)這一整合多域能力并將其網絡化的變革方法。本文將深入探討 JADC2 的關鍵組成部分、優勢和挑戰,以及推動其實施的戰略和技術。

多域作戰空間

美國國防戰略(NDS)、國家戰略研究委員會和其他來源所闡述的未來作戰環境描述了潛在對手如何發展出先進的反介入/區域拒止(A2/AD)能力。這些能力包括電子戰、網絡武器、遠程導彈和先進的防空系統。美國的競爭對手將 A2/AD 能力作為對抗美國傳統軍事優勢(如投射力量的能力)的一種手段,并提高其贏得快速、決定性交戰的能力。

不斷演變的戰場不再局限于陸海空等傳統領域。它現在涵蓋了網絡、太空、低烈度沖突和信息戰,包括心理戰和認知戰。敵人同時或組合利用這些領域,需要采取全面的應對措施。

在這種多領域環境中,新的條令、戰略、戰術、能力和訓練勢在必行。到 2030 年,要在高度競爭的環境中發展空中優勢,就必須關注多領域的能力和實力。

什么是 JADC2?

JADC2 是 "聯合全域指揮與控制"(Joint All-Domain Command and Control)的縮寫,是一種新的軍事指揮與控制方法,旨在打破不同軍種和戰爭領域之間的壁壘。

JADC2 是實現綜合多域應對現代戰爭挑戰的關鍵。它涉及空中、太空和網絡領域的無縫集成,為指揮官提供跨領域選擇,以便在復雜的作戰空間快速決策。

它旨在創建一個整體、實時和網絡化的系統,為指揮官提供一個全面的作戰空間視圖,促進快速決策和跨域協調行動。 JADC2 的目標是使聯合部隊指揮官具備在全球任何時間、任何地點威懾或擊敗任何對手所需的能力。

聯合全域指揮與控制(JADC2)是美國國防部(DOD)將所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊--的傳感器連接到一個單一網絡的概念。傳統上,每個軍種都開發了自己的戰術網絡,與其他軍種的網絡不兼容(例如,陸軍網絡無法與海軍或空軍網絡對接)。國防部官員認為,與目前分析作戰環境和發布命令的多日流程相比,未來的沖突可能需要在數小時、數分鐘,甚至可能在數秒內做出決策。

JADC2 戰略和原則

JADC2 戰略概述了六項指導原則,以促進整個美國國防部協調一致地開展工作:

1 企業級信息共享:應在企業層面設計和擴展改進措施。

2 分級安全:聯合部隊C2改進應采用分級安全功能。

3 通用數據標準:JADC2數據結構必須包括高效、可演進和廣泛適用的通用數據標準和架構。

4 電磁環境下的恢復能力:聯合部隊C2必須在性能下降和有爭議的電磁環境中保持彈性。

5 統一開發和實施流程:美國國防部的流程必須統一,以提供更有效的跨域能力選項。

6 更快的執行速度:開發和實施流程必須以更快的速度執行,以滿足現代戰爭的需求。

JADC2 戰略闡明了 "感知"(sense)、"理解"(make sense)和"行動"(act)這三項指導性 C2 功能,以及另外五項持久性工作(LOE),以組織和指導行動,提供 JADC2 的物資和非物資能力。這些工作重點是 (1) 建立 JADC2 數據體系;(2) 建立 JADC2 人力體系;(3) 建立 JADC2 技術體系;(4) 將核 C2 和通信(NC2/NC3)與 JADC2 整合;(5) 使任務伙伴信息共享現代化。

2022 年 3 月,美國國防部副部長凱瑟琳-希克斯博士正式批準了國防部的聯合全域指揮與控制(JADC2)實施計劃。這是繼 2021 年 6 月首次宣布 JADC2 戰略之后邁出的重要一步。由國防和安全部隊司令部領導的 JADC2 跨職能小組(CFT)負責監督該戰略及配套實施計劃的執行。

雖然 JADC2 實施計劃仍屬機密,但它是一份綜合性文件,概述了成功實現 JADC2 能力所必需的具體行動、里程碑和資源需求。此外,它還明確劃分了負責提供這些關鍵能力的責任組織。

JADC2 戰略中的 LOE 3,即工作重點 3,側重于建立 JADC2 技術體系

這項工作包括幾個關鍵方面:

1 增強態勢感知:LOE 3 旨在提高參與聯合全域指揮與控制 (JADC2) 的所有相關方對態勢的共同認識。這包括確保決策者能夠獲得有關作戰環境的實時信息。

2 全球協作:它涉及同步和異步全球協作,實現全球軍事力量和合作伙伴之間的無縫通信與合作。

3 戰略和行動聯合規劃:LOE 3 涉及促進戰略和行動聯合規劃,以提高跨領域軍事行動的有效性。

4 實時部隊可視化和管理:這項工作的重點是提供實時的全球部隊可視化和管理能力,使指揮官能夠有效地監測和控制部隊。

5 預測性部隊戰備和后勤:LOE 3 的目標是加強與部隊戰備和后勤相關的預測能力,從而實現更高效的規劃和資源分配。

6 實時同步:它強調跨領域和跨部隊活動與行動實時同步的重要性。

7 動能和非動能能力的整合:這一工作重點旨在將動能(如傳統武器)和非動能(如網絡和電子戰)能力整合到 JADC2 行動中。

8 評估聯合部隊和任務合作伙伴的績效:LOE 3 包括評估聯合部隊和任務伙伴行動績效的機制,以促進持續改進和優化。

總體而言,LOE 3 認識到,具有足夠速度和帶寬的安全和彈性的全球通信網絡在滿足作戰指揮需求方面的關鍵作用。其目標是在 JADC2 生態系統內建立強大的傳輸基礎設施,確保持續的指揮與控制(C2)能力,同時應對網絡威脅、多級安全和消除單點故障等挑戰。這些先進技術將大大增強指揮員管理和監督聯合部隊和任務式指揮伙伴在所有領域行動的能力,即使是在有爭議的電磁環境中。

JADC2 的主要組成部分

1 協調一致的方法:JADC2 提供了一種連貫的方法來增強聯合部隊的指揮與控制(C2)能力。它有助于在戰爭的各個層次、各個階段、各個領域以及與伙伴部隊一起感知、理解和行動,以相關的速度提供信息優勢。

2 數據融合與共享:JADC2 在很大程度上依賴于收集和整合各種來源的大量數據,包括傳感器、衛星、無人機和地面系統。然后對這些數據進行實時處理和共享,使指揮官能夠全面了解作戰環境。

3 高級分析:借助人工智能(AI)和機器學習(ML),JADC2 可以快速分析數據,識別模式、異常和潛在威脅。這一功能不僅能加快決策速度,還能提高評估的準確性。

4 網絡通信:JADC2 建立了一個強大的通信網絡,連接所有領域的軍事資產,確保無縫、安全地共享信息。該網絡的設計可抵御網絡威脅,即使在充滿挑戰的環境中也能確保可靠的連接。

5 互操作性:JADC2 在以前互不兼容的軍事服務網絡之間架起了一座橋梁。它實現了所有軍種之間的數據共享和通信,即使在時間敏感的情況下也能確保快速決策。它涉及通信協議、數據格式和接口的標準化,以確保不同系統能順利協同工作。互操作性對于涉及多個軍種和盟國的聯合行動至關重要。

6 高效的資源分配:JADC2可優化資源利用、簡化協調和減少冗余,最終實現成本節約。

JADC2 的優勢

1 增強態勢感知:JADC2可為指揮官提供 360 度的實時作戰空間視圖,使他們能夠迅速做出明智決策。

2 快速決策:通過自動化數據分析和促進溝通,JADC2 縮短了決策時間,使軍事領導人能夠靈活應對瞬息萬變的局勢。

3 效率和資源優化:JADC2可通過加強協調和減少冗余來優化資源使用,最終實現成本節約。

4 降低風險:有了更好的態勢感知能力和更快的決策速度,軍事人員所面臨的風險可以降到最低,從而使行動更加安全。

5 靈活性和適應性:JADC2可適應各種軍事行動,從常規戰爭到非對稱威脅和人道主義援助任務。

美國國防部為實現JADC2 而做出的工作

1 特定軍種計劃:每個軍種,如海軍的 "超配項目 "和陸軍的 "聚合項目",都在獨立資助和推進其 JADC2 計劃。這些計劃旨在將以前孤立的系統整合到統一的聯合作戰管理網絡中,培養下一代能力。

2 美國防部聯合跨職能小組:國防部領導一個跨職能聯合小組,由國防部首席信息官、負責研究與工程的國防部副部長以及負責采辦與維護的國防部副部長的代表組成。該小組負責探索和發展 JADC2 概念。

3 聯合參謀部領導:聯合參謀部在將 JADC2 從概念過渡到具體政策、條令、需求和總體研發戰略方面發揮著領導作用。空軍被指定為在其指導下開發 JADC2 技術的智能體。

4 美國空軍先進作戰管理系統(ABMS):空軍正通過 ABMS 率先實施 JADC2。該網絡旨在促進所有領域的數據共享,有助于國防部在 COVID-19 大流行等事件中提供支持。為展示 ABMS 的能力,已進行了多次 ABMS 演示。

5 美國陸軍網絡現代化:陸軍已將網絡現代化確定為實現多域作戰的關鍵要素,并正在積極開發 JADC2 概念。作為陸軍未來司令部的一部分,"聚合項目 "進行了實驗,展示陸軍提供訪問聯合和聯盟網絡的能力。

6 美國海軍和海軍陸戰隊的全域指揮與控制:海軍和海軍陸戰隊通過 "分布式海上作戰 "和 "遠征先進基地作戰 "等概念強調全域指揮與控制。它們的計劃包括創建一個連接各種資產(包括艦艇、潛艇、飛機和衛星)的分布式網絡,以增強傳感器對射手的能力,同時挑戰對手的目標定位。

7 DARPA 的馬賽克戰爭: DARPA 的 "馬賽克戰爭 "計劃利用人工智能來整合和操作傳統上無法互動的系統和網絡。這些項目將原始情報轉化為可用于網絡武器、電子干擾器、導彈、飛機或其他武器的可操作信息。此外,DARPA 的軟件還能自動消除空域沖突,改善航空資產的跟蹤和通信,從而為指揮官提供幫助。

這些工作的共同目標是推進聯合全域指揮與控制(JADC2)概念,增強軍隊在復雜、有爭議的環境中有效跨域作戰的能力。

挑戰和考慮因素

將這一概念付諸實施面臨三個方面的挑戰:技術、政策和人力。在技術領域,MDC2 系統必須擁有一個支持 "大數據 "交換的網絡,消除孤立的數據流,提高互操作性。此外,我們必須能夠識別并消除互操作性的政策障礙,以縮短從數據到決策的時間。最后,在人的領域,必須建立指揮權,并將其輕松下放到戰術層面,以便那些擁有戰術控制權(TACON)的人能夠實時產生跨領域的效果。

雖然 JADC2 具有顯著優勢,但其實施也面臨各種挑戰:

1 網絡安全:隨著對數字系統依賴的增加,遭受網絡攻擊的可能性也隨之增加。保護 JADC2 網絡免受網絡威脅是一個關鍵問題。

2 互操作性:實現各種系統和平臺之間的全面互操作性是一個復雜而耗時的過程。

3 資源要求:實施 JADC2 需要在技術、培訓和基礎設施方面進行大量投資。

4 道德和法律問題:在戰爭中使用人工智能和先進技術會引發倫理和法律問題,例如與自主武器和平民傷亡有關的問題。

支持 JADC2 的技術

JADC2 使能技術是聯合全域指揮與控制 (JADC2) 概念的重要組成部分,旨在改進軍事指揮與控制。這些技術可歸納如下:

1 自動化和人工智能:JADC2 依靠自動化和人工智能 (AI) 快速高效地處理大量數據。通過使用預測分析、機器學習和人工智能算法,JADC2 使聯合部隊能夠實時感知、理解信息并采取行動。這種方法增強了決策能力,并得到了彈性強大的網絡環境的支持。

2 云環境:JADC2 設想創建一個類似云的環境,促進在多個通信網絡之間共享情報、監視和偵察(ISR)數據。這種數據共享旨在通過收集來自各種傳感器的信息并應用人工智能算法來識別目標,從而加快決策過程。此外,JADC2 還推薦最合適的武器,包括動能和非動能選擇,如網絡或電子戰,以打擊確定的目標。

3 通信:為充分實現 JADC2,國防部(DOD)認識到需要新的通信方法。為中東行動而優化的現有通信網絡面臨著延遲和易受電子戰影響等挑戰。對地球同步軌道衛星的依賴也有局限性。人工智能等先進技術的引入和自主系統的部署需要安全、低延遲的通信方法來有效維持控制。

4 5G 技術:美國國防部看到了利用 5G 無線技術的商業進步的潛力。5G 可提高數據吞吐量并減少延遲,這對處理來自各種傳感器的大量數據至關重要。這些技術可支持 "邊緣 "數據處理,即在更靠近數據收集地點的地方進行數據處理,從而提高速度和響應能力。

5 動態頻譜共享: 電磁頻譜越來越擁擠,導致通信系統受到干擾。為應對這一挑戰,國防部正在探索動態頻譜共享,允許多個用戶在同一頻段上運行。這項技術旨在使通信系統即使在受到干擾的情況下也能收發數據,從而進一步提高 JADC2 通信的彈性和有效性。

總之,JADC2-使能技術包括自動化、人工智能、用于數據共享的云環境、先進的通信方法、5G 技術和動態頻譜共享。這些技術對于實現 JADC2 概念的全部潛力、提高所有領域的指揮和控制能力以及確保軍隊在復雜和有爭議的環境中有效作戰的能力至關重要。

美國空軍為多域空中作戰網絡研發項目征集白皮書

美國空軍正在為一項可能耗資 2490 萬美元的研發計劃向業界征集白皮書。該計劃旨在探索、開發、集成和測試創新技術和工藝,以增強空中平臺的數據傳輸和網絡能力。

該計劃的主要目標是創建一個可傳輸、適應性強的網絡,能夠在各種情況下與空中、太空或地面資產進行通信。該網絡專為超視距(BLOS)通信而設計,可在指定的作戰空間內迅速部署和轉移,為軍隊提供可靠、安全的全球通信網絡。它具有靈活性,可為特定地區、任務或技術量身定制通信和網絡解決方案。

該計劃有四個重點領域:

1 敏捷空中網絡架構:開發支持自組織和自修復自主數據路由和傳播的多域網絡架構。為適應作戰環境和任務要求的移動網絡創建跨開放系統互連(OSI)層的網絡通信范例。展示可實現穩健連接的合作式無線網絡通信。

2 信息傳輸性能管理:開發支持情報、監視和偵察(ISR)網絡和信息系統資源的通信管理能力。為來自多個 ISR 傳感器的動態數據請求創建信息管理算法,改進目標探測和跟蹤。開發基于任務的優先級方案和有保障的信息傳輸技術以及性能指標。

3 與全球信息網(GIG)的集成和互操作性:將新的通信資源納入 ISR 平臺,以提高通信能力。研究 ISR 收集規劃和任務分配技術,確保它們符合行動限制。解決與 ISR 平臺互操作性相關的操作概念(CONOPS)問題,并進行機載飛行實驗。

4 多域空中聯網:開發在戰術邊緣進行跨戰術數據網絡(TDN)和戰術數據鏈路(TDL)信息傳遞的方法。創建在 TDN 和 TDL 之間傳遞元數據的方法。進行建模、模擬和飛行實驗,量化多域數據共享的進步對任務指標的改善。

這些工作旨在擴展全球信息網(GIG),以連接空中、太空和地面領域,提供及時、可靠和可操作的信息,支持指揮與控制、情報、監視和偵察(ISR)。

此外,該計劃還與聯合全域指揮與控制(JADC2)實驗保持一致,美國國防部在實驗中進行了演習,展示各種軍事資產的實時數據收集、分析和共享,以加強對作戰環境的全面了解,提高指揮與控制能力。

工業合作伙伴

包括波音公司、諾斯羅普-格魯曼公司和 L3Harris 技術公司在內的領先國防承包商正在與軍方合作開發 JADC2 功能。開放式架構的指揮與控制是 JADC2 的核心,可確保數據所有權歸各軍種所有,并促進不同系統和領域之間的互操作性。

開發全域聯合指揮與控制 (JADC2) 技術的工業合作伙伴關系主要集中在以下幾個關鍵領域:

1 數據處理和存儲:工業和服務領導者對有效的數據處理和存儲機制技術很感興趣。這包括從數據中創建信息和確保安全存儲大量信息的能力。

2 信息集成:業界正在努力連接各種平臺,以實現無縫通信和數據共享。與手機上的應用程序如何互動類似,服務旨在讓不同的系統相互 "對話",并有效地共享信息。

3 非動力效應:雷神公司(Raytheon)等公司正在開發應用程序,幫助指揮官了解戰斗的非動能效應,如網絡空間。這涉及將動能和非動能方面融合到統一的作戰環境中。

4 信息共享:信息速度在現代戰爭中至關重要。行業合作伙伴正在研發相關技術,以確保正確的信息能迅速到達正確的人手中,并能在整個網絡中有效共享。

5 多領域協作:包括洛克希德-馬丁公司在內的行業領導者正致力于創建連接天基、空中、海上和地面資產的動態網絡。目標是實現協同交戰,為對手制造多重挑戰。

6 使能技術:關鍵的使能技術包括開放式系統架構、自動化和機器對機器通信。各公司正在確保這些技術成熟并能適應空軍的各種應用。

7 安全通信:哈里斯公司等公司正在開發抗干擾性強、難以探測的調制解調器和波形。這項技術使地面、空中和太空部隊能夠在不被發現和不被干擾的情況下進行無縫通信。

8 兵棋推演和演示:洛克希德-馬丁公司進行了多域指揮與控制(C2)兵棋推演,為空軍和 ECCT 團隊提供信息。這些演習展示了協調規劃、減輕飛行員的軟件應用負擔、自動通信尋路、用于目標定位的機器學習以及由機器生成的針對指揮官的建議等能力。

9 開放式架構:JADC2 系統架構基于開放式架構和開放式數據標準。其目標是確保數據屬于其開發的服務和更大的系統,促進各種防御系統之間的透明度和互操作性。

10 合作原型項目:空軍通過原型項目、概念演示、試點和敏捷開發與工業界合作。這些舉措旨在逐步改進商業技術,以用于更廣泛的國防和公共應用。

工業界參與 JADC2 的開發符合國防部關于實時數據收集、人工智能、數據安全和分散網絡自動化的愿景,以加強軍事決策支持和通信。這些合作伙伴關系促進了創新,提高了多域作戰的能力。

分享9.5億美元的入選公司

  • 位于弗吉尼亞州亞歷山大的 ADDX 公司;

  • 舊金山的 Capella Space Corp;

  • 位于弗吉尼亞州奧克頓的 AT&T 公司

  • 位于弗吉尼亞州雷斯頓的應用信息科學公司(Applied Information Sciences Inc;

  • 科羅拉多州路易斯維爾的大氣與空間技術研究聯合有限責任公司

  • 弗吉尼亞州維也納的 Credence Management Solutions LLC;

  • 弗吉尼亞州阿靈頓的 Edge Technologies Inc;

  • 阿拉巴馬州亨茨維爾的 EOS Defense Systems USA Inc;

  • 德克薩斯州理查森的 Exfo America Inc;

  • 亞特蘭大的 Hermeus Corp;

  • 阿拉巴馬州亨茨維爾的 Ierus Technologies Inc;

  • 舊金山的 Labelbox Inc;

  • 紐約的 Nalej Corp;

  • 弗吉尼亞州麥克萊恩的 OST Inc;

  • La Shreveport 的 Praeses LLC;

  • 加州森尼韋爾的 Real-time Innovations Inc;

  • 紐約河濱研究所;

  • 科羅拉多州博爾德的 Saber Astronautics LLC;

  • 弗吉尼亞州維也納的 Shared Spectrum Co;

  • 圣迭戈的 Shield AI Inc;

  • 佛羅里達州薩拉索塔的 Skylight Inc;

  • 德克薩斯州奧斯汀的 Sparkcognition Government Systems Inc;

  • 俄亥俄州代頓的 Tenet 3 LLC;

  • 位于弗吉尼亞州維也納的 Trace Systems Inc;

  • 德克薩斯州奧斯汀的 Ultra Electronics Advanced Tactical Systems Inc.

  • 密歇根州大急流城的 BrainGu。

這些公司將在未來三年內分享多達 9.5 億美元的資金,用于成熟、演示和推廣跨軍事系統和領域的能力;以及利用開放式系統設計、現代軟件和算法開發實現 JADC2。

美國空軍已爭取到另外 13 家技術公司的支持,共同推進聯合全域指揮與控制 (JADC2) 的使能技術,總價值近 10 億美元。JADC2 計劃旨在開發能整合空中、陸地、海洋、太空、網絡和電磁頻譜等各種軍事領域的系統,以便在 15 分鐘內對全球威脅做出快速反應。

入選公司將致力于成熟、演示和推廣這些領域的能力,強調開放系統設計、現代軟件和算法開發。該計劃旨在加強實時數據收集、驗證和分析,實施基于人工智能的決策過程,確保數據安全,并通過分散式網絡自動化建立實時通信。合同為期三年,總價值可能達到 9500 億美元。這些公司將通力合作,加強軍隊的戰備能力,應對戰爭各領域不斷變化的挑戰。

演示和實驗

美國國防部 (DOD) 至少進行了兩次重要的聯合全域指揮與控制 (JADC2) 實驗演習:

1 2019 年 12 月在佛羅里達州舉行的演習: 這次演習的核心是模擬巡航導彈對本土的威脅。它標志著高級作戰管理系統(ABMS)的首次演示。參與演習的有各種資產,包括空軍和海軍飛機,如 F-22 和 F-35 戰斗機。

2 2020 年 7 月測試:在這次測試中,空軍飛機與位于黑海的海軍艦艇建立了聯系,同時參加測試的還有特種作戰部隊和其他八個北約國家。目的是模擬應對俄羅斯的潛在威脅。這次演習展示了 JADC2 在空中、海上和特種作戰領域的互操作性和協作能力。

這些 JADC2 實驗演習旨在評估和完善系統能力,重點是不同資產和軍種之間的實時數據收集、分析和共享。這些演習是推進 JADC2 聯合作戰能力和提高軍隊應對不斷變化的威脅能力的重要里程碑。

最新進展

  • 美國國防部(DoD)成立了一個 JADC2 跨職能小組(CFT),負責領導 JADC2 功能的開發和實施。跨職能小組由一名四星上將領導,成員包括來自各軍種以及情報界和工業界的代表。
  • 美國國防部還制定了 "JADC2 實驗活動計劃"(JEP),概述了未來五年內為測試和開發 JADC2 概念和能力而進行的一系列實驗。JEP 包括所有五個戰爭領域(空中、陸地、海上、太空和網絡)的實驗,所有軍種都將參與其中。
  • 美軍還與其盟國和伙伴合作開發 JADC2 能力。美國和英國成立了聯合集成小組 (JIG),以協調雙方在 JADC2 方面的工作。美國還與澳大利亞、日本和其他盟國合作開發 JADC2 能力。

JADC2 最近取得的一些具體進展包括:

  • 美國空軍已開發并測試了一個名為 "先進作戰管理系統"(ABMS)的 JADC2 戰斗網絡原型。ABMS 是一個基于云的網絡,可連接所有戰爭領域的傳感器和射手。
  • 美國陸軍正在開發一種新的指揮和控制系統,稱為綜合戰術網絡(ITN)。ITN 是一種移動式網狀網絡,將以安全、靈活的方式連接士兵及其裝備。
  • 美國海軍正在開發一種新的作戰概念,稱為分布式海上作戰(DMO)。根據 DMO 的設想,未來海軍將以分布式方式開展行動,艦船和其他資產將分布在大片區域。JADC2 對協調這些分布式部隊的行動至關重要。

結論

聯合全域指揮與控制(JADC2)是軍事指揮與控制能力的一次變革性飛躍,它提供了對現代沖突取得成功至關重要的集成化和網絡化多域能力。通過整合和聯網所有領域的能力,JADC2 可以實現快速決策、增強態勢感知和高效資源分配。

通過利用數據、分析和先進通信技術的力量,JADC2 使軍事領導人能夠做出更快、更明智的決策,同時降低人員風險。然而,該系統的實施需要克服網絡安全、互操作性、資源分配和道德考量等方面的挑戰。隨著技術的不斷進步,JADC2 將在塑造未來軍事行動和確保不斷變化的世界中的國家安全方面發揮關鍵作用。

參考來源:IDST

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圖:機甲戰中MUMT的概念描述

本文重點介紹在常規機甲戰方法中控制增強技術的使用。戰斗戰術涉及戰略、戰役和戰術考慮的結合。坦克戰的有效性取決于各種要素的協調和整合,以實現戰場目標。我們生活在一個時代,許多技術在戰爭領域成倍增長,為現有的戰爭藝術,特別是機甲戰場提供了優勢,同時創造了新的機遇和挑戰。

隨著時間的流逝,傳統方法在取得成功和贏得戰爭方面被證明是有效的,而且很簡單。然而,在不斷變化的現代戰爭格局中,要素正在發生轉變,以增強地面部隊的陣地,本質上是完善作戰方法。毫無疑問,這個過程是破壞性的,完全屬于非常規方法的范疇,旨在通過技術優勢壓倒敵人。

在作戰環境中,指揮官的關鍵關注點在于基于信息的決策,考慮戰斗空間的動態性質、作戰節奏和不斷變化的潛在領域。重要的是要認識到機甲戰斗本質上是移動的,需要增強的通信范圍、明確劃定允許的區域、保留戰斗潛力并最大限度地減少信息檢索延遲。在進一步深入研究之前,讓我們簡要回顧一下準備坦克戰的基本組成部分,提供見解。這為理解如何增強作戰概念以及在什么基礎上增強奠定了基礎。坦克戰術的有效性需要徹底考慮整個部隊組成的能力和局限性。偵察和情報收集在識別敵人的位置、優勢、劣勢和潛在障礙方面起著至關重要的作用。這些信息有助于了解敵人的能力、意圖和整體戰場環境。需要注意的是,從顛覆性技術的角度來看,所有這些看似常規的方面都呈現出新的視角。

無論是在平原、高海拔地區還是建筑區,坦克戰都在空曠的地方展開,幾乎沒有掩護,以確保不受阻礙的機動性和火力的充分利用。分析地形對于選擇有利位置和利用自然掩護至關重要。戰術計劃需要同步部署坦克以與敵軍交戰并消滅敵軍。采用側翼機動以及利用掩護和隱蔽是確保有利射擊位置的常用戰術。通信和信息流是坦克戰的關鍵方面,確保了有效的指揮和控制。現代坦克對于協調運動至關重要,配備了先進的通信系統,用于實時信息共享。清晰的指揮結構和有效的領導指導坦克部隊,允許分布式指揮,以實現靈活性和快速決策。

在激烈的戰斗中,坦克的后勤保障是必不可少的,確保燃料、彈藥和維護的穩定供應。坦克部隊準備面對反坦克武器和其他威脅,采用煙幕、電子對抗和協調防御行動等對策。成功的坦克戰術需要適應不斷變化的戰場條件,需要根據動態情況進行調整。在機甲戰中取得成功需要機動性、火力、態勢感知以及與其他戰場元素的有效協調。靈活性和對動態場景的適應性是關鍵要素。闡明這些坦克戰術的目的是培養一種超越傳統方法并擁抱新技術可能性的思維方式。

人機編隊協同

近年來,無人系統與機甲部隊的整合已成為焦點,標志著戰爭新時代的到來。在不斷發展的機甲戰格局中,技術進步一直是獲得戰略優勢的不懈追求。在國際上,機甲作戰領域正在發生深刻的轉變,在革命性的有人-無人編隊協同(MUMT)概念的推動下,正在迎來變革性的變化,將各種無人系統,如系留無人機、無人機技術、后勤無人機、游蕩彈藥/神風敢死隊無人機和無人機器人納入機甲部隊。本文強調了對無縫集成這些技術的全面和整合解決方案的迫切需求,并探討了協同利用這些技術所產生的協同效應。此外,本文還深入探討了無人駕駛技術的影響,解決了培訓中的挑戰,考慮了可持續性,并評估了 MUMT 在不同操作場景中的整體有效性。

在坦克戰領域,最重要的是 MUMT 的概念,它表示有人和無人資產為實現共同任務目標而進行的協作操作。在機甲戰斗場景中,MUMT代表了一個獨特的維度,為動態戰爭提供了優化。將有人和無人資產作為一個統一的實體進行部署,而不是獨立部署,可以最大限度地提高無人駕駛元素作為力量倍增器的價值,增強戰場上的殺傷力和生存能力。無人組件內的自主能力最大限度地減少了對任務目標輸入、交戰規則定義和戰斗任務授權的人為干預。這種自主性可防止人為超載,并確保有人駕駛坦克和各種無人系統之間的同步。MUMT在以下幾個主要應用中起著至關重要的作用:

  • 監視
  • 偵察
  • 戰后傷害評估
  • 電子戰
  • 各種有人或無人平臺之間的數據和通信中繼/接口
  • 后勤
  • 通過游蕩彈藥/神風敢死隊無人機進行機會攻擊

MUMT作為一個概念,將人類操作員和無人系統結合在一起,以提高機甲作戰場景的整體效率。本節將介紹無人系統在與人類操作員協調方面發揮的具體作用,并探討 MUMT 如何適應各種操作場景。我們可以將具有機甲編隊的 MUMT 稱為系統系統嗎?是的,但是用戶是否這樣考慮過,因為這些系統通常是獨立采購的,可能無法真正集成?讓我們探索一下這些系統類型:

(a) 后勤無人系統:使用具有大量有效載荷能力的無人機和機器人,通過解決后勤挑戰,提高機甲部隊的機動性和支援能力。本節將探討這些系統可以攜帶的有效載荷類型,以及這如何有助于提高機甲部隊的后勤效率。還討論了在現場維護和補充這些后勤無人機的注意事項。這些無人機可以是蜂群的一部分,也可以作為獨立系統在中央指揮控制下運行,用于醫療補給運送、彈藥運輸和補給任務,即提高機甲部隊在野外的機動性和可持續性。從技術上講,說起來容易做起來難,為正確類型的有效載荷選擇正確的無人系統設計至關重要。請記住,我們在這里談論的不是農業無人機的等價物,它可以攜帶高有效載荷,但續航力和航程很小。

(b) 坦克上的系留無人機:將系留無人機集成到坦克上是一種新穎的方法,可以提高持續的偵察、監視和通信能力。它們被系留,需要持續的電源,因此具有更高的運行耐久性。然而,這項技術在無人系統中的探索非常有限,這可能是由于該領域的參與者有限。在技術方面,系留電纜的負載重量帶來了挑戰,在設計無人機時需要牢記這一點。

(c) 無人機蜂群技術:無人機蜂群技術是機甲作戰場景的范式轉變。本節討論了無人機蜂群技術的各種應用,并評估了在增強戰場感知和進攻能力方面已證明有效的特定戰術或戰略。與蜂群類似,蜂群無人機涉及協調和控制多架無人機以實現共同目標,確保有凝聚力的形成,而不會相互碰撞,從而進行蜂群、成群結隊或覓食。印度開發了異構(具有多種無人機類型)無人機群,可以部署在各種任務中,包括監視、偵察和進攻行動,彌補差距,從而增強機甲部隊在靈活性、冗余和協作決策方面的能力。這些無人機旨在根據傳感器、算法和手頭的任務執行自主任務,但可以針對任何特定目標以手動和半自主模式單獨控制。

(d) 游蕩彈藥/神風特攻隊無人機:開發和部署游蕩彈藥或神風敢死隊無人機,用于對敵方目標進行精確打擊。敏捷且適應性強的無人機,專為進攻行動和目標消除而設計。在這里,我們假設神風敢死隊無人機在機甲系統上,可以根據操作要求隨叫隨到。這些系統由人類直接控制,有效載荷有限,可以通過瞄準機組人員和瞄準具來有效地擾亂敵人的運動。從技術上講,這種系統最重要的部分是有效載荷,懸停時間和目標時間。他們需要迅速采取行動,然后才能被反擊。

e) 無人機器人:這些可能是最低估的系統,實際上可以在機甲戰區帶來最高價值。與無人駕駛航空系統不同,該能力不受任何因素的限制。這些可以針對同一系統上的各種角色進行設計。可以自主和手動操作的履帶式系統可用于攜帶重型有效載荷,如擔架移動人員傷員,使用機械臂處理軍械,用于探地雷達(GPR)的地雷探測和偏離ISR角色。數量較少的系統可以配置成群,最適合用于獲得態勢感知和地面神風敢死隊攻擊。

(f) 通信和指揮結構:有人駕駛和無人系統之間的無縫通信對于成功融入機甲部隊至關重要。本節探討了如何管理通信以及指揮結構,以協調戰斗中人類和無人人員的行動。集成先進的通信系統以確保有人和無人元素之間的無縫協調是必須的。孤島中的系統可能會使通信帶寬過大,并且更容易被欺騙,從而阻礙操作。這需要專門開發強大的指揮結構,以有效控制和利用無人資產。

面臨的挑戰和可能的解決方案

隨著武裝部隊引入越來越多的此類子系統,MUMT 正在成為現實,盡管是在孤立的情況下,考慮到印度次大陸多樣化的作戰和地形條件,這在某種程度上是可以接受的。然而,真正的挑戰在于實現統一性,以建立集中的指揮和控制、有效的系統訓練、生命周期維持和確保冗余。因此,應該更加強調這些系統內零件的標準化和通用性。

要成功整合MUMT,需要對坦克乘員和操作人員進行專門培訓。本節探討了有效監督此類技術集成所需的現有培訓計劃和其他技能組合。當缺乏具有這些特定技能的專職和訓練有素的人員時,復雜性就會加劇。由于無人系統的領域如此多樣化,因此通過實際系統進行訓練,考慮到其動態機動性是一項艱巨的任務。在這里,技術可以通過使用基于沉浸式技術的模擬器組合,即虛擬/增強/混合現實(VR/AR/MR)在船員培訓中發揮至關重要的作用。這些技術并不涉及硬件,并將我們的可視化從 2D 擴展到 3D 再到真實比例的沉浸式 3D。也稱為擴展現實技術,可以解釋如下:

  • 虛擬現實:可以帶我們去任何地方。
  • 增強現實:可以給我們帶來任何東西。
  • 混合現實:能夠與虛擬世界和現實世界進行交互,這是 VR 和 AR 的混合體。

在管理不同部門的各種系統時,考慮到與子系統部件的一致性和可用性相關的挑戰,自然會出現如何保證持續功能的問題。系統類型的種類越多,備件的范圍就越廣泛、越復雜,需要專門的供應鏈來確保維護、維修和大修 (MRO)。必須建立不同維修和補給級別的這些子系統部件的全面清單,并輔以每個級別的全方位維修技能。對于這些系統的生計培訓,可以使用具有沉浸式技術的模擬器。

廣泛的實地試驗、技術示范和過去的部署,以反饋的形式產生了關于這些技術的實用性和有效性的大量數據。利用這些數據進行人工智能優化分析,可以確定維持資源的精確管理。雖然這似乎是未來主義的,但可以想象,在未來,將實施一些工具來簡化這些具有重要財務意義的系統的維持模式的選擇。

另一個重點領域是 MUMT 中無人系統的自主性。無人機自主能力的進步使它們能夠獨立運行或與人類操作員合作。目前,在0到5的范圍內,從“否”到“完全自主”系統,現有技術為MUMT中使用的無人系統提供了二級和三級,表示部分或有條件的自動化,操作員保留操作責任或有后備選項來接管系統自主。正在進行的研究和開發工作旨在將 MUMT、系留無人機技術和集群無人機能力的自主性提升到四級。這個級別代表了人類在循環中的作用有限的階段,旨在改善決策、適應性行為和結合自學習算法以提高戰場上的效率。

自主系統旨在實現動態環境中的預定目標,善于收集信息并在沒有人為干預的情況下長時間運行。這些系統具有參與獨立決策的能力。它們配備了基于機器學習或深度學習的人工智能核心、傳感器、通信系統、執行器和決策算法,需要額外的功能。這包括冗余、與遵守道德和法律框架的網絡安全措施的集成,以及整合合適的人機界面。

結論

總而言之,機甲戰的成功發展取決于無縫結合最先進的技術,培養人類與無人系統之間的互利聯系。將這些創新融合成一個整體解決方案至關重要,以確保機甲部隊在當今戰場上的持續成功和效率。勝利者將不僅取決于先進技術的發展,還取決于通過高效和有效的行動計劃以及全面的維持戰略來優化其利用。

參考來源:Narendra Tripathi

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自航空出現以來,技術一直在改變著空戰的面貌。20 世紀 70 年代微電子技術的進步使空戰更具殺傷力和決定性,正如 20 年后 1991 年海灣戰爭的巨大成功所證明的那樣。蘇聯解體后,空中優勢立即成為美國大戰略的工具之一,確保了其對領空和大氣層外空間幾乎無可爭議的統治地位。

為了對抗這種不對稱優勢,俄羅斯等建立了反介入和區域拒止(A2/AD)態勢,主要目的是對抗西方空軍相對優勢,但已逐漸演變為以遠程打擊、防空和反太空資產為基礎,并以網絡戰和電子戰(EW)為手段,建立庇護工具。

烏克蘭戰爭的緊張局勢清楚地表明,國家間的競爭進入了一個以缺乏對使用武力的限制、技術水平的提高和對共同空間的爭奪為特征的時代。在這一新的戰略背景下,對不同環境控制權的爭奪正悄然表明空中力量以其主要形式的回歸,即使用武力實現或爭奪對領空的控制權。與空中環境對抗相伴的技術動態提出了新興技術及其可能對空戰造成的潛在破壞的問題。本文擬通過概述航空航天行動的未來,對此提出一些見解。

C4ISR 架構和電磁頻譜控制:空戰的新焦點

烏克蘭沖突中明顯缺乏空中優勢可能會讓人錯誤地認為,未來的高強度交戰可以在沒有空中掩護的情況下進行。然而,面對日益增長的威脅,掌握制空權比以往任何時候都更加重要。首先,因為沒有空中掩護,地面部隊很容易遭到敵人的轟炸,而且空中力量是 C4ISR 鏈中的重要一環,即使在困難的電子戰環境中也能進行深入打擊。在未來可能發生的沖突中,獲得暫時的空中優勢對于在多域作戰(MDO)框架內形成局部 "超優勢氣泡 "仍然至關重要。特別是,空中力量將是多傳感器和多效應器網絡中的一個環節,它將為敵方提供作戰優勢。空中力量非但不會被邊緣化,反而會不斷擴大,以滿足質量和數量優勢、電磁頻譜指揮、MDO 集成和互操作性等方面的需求。

為了應對這些挑戰,對抗 2014 年已達到技術均勢的對手,美國推出了 "第三次補償戰略",利用其技術優勢,從人工智能(AI)和機器人領域的進步中獲益。這一補償戰略尤其依賴于新興能力與新使用概念的結合,其核心是無人機和自主系統的使用。與任何戰略一樣,它也有辯證的因素,因為俄羅斯等大國的裝備戰略可被解讀為對抗美國第三次抵消戰略的運動。由于 C4ISR 架構和連通性在美國作戰概念中的重要性與日俱增,莫斯科等試圖增強其反 C4ISR 和電子戰能力。在智能化戰爭方法中,人工智能、云計算和蜂群作戰等技術將發揮重要作用,甚至改變勝利條件本身。

2040 年的航空航天行動:顛覆性技術的有利環境

要充分考慮新興技術和顛覆性技術對空戰的影響,就必須勾勒出清晰的輪廓。首先,需要考慮戰略文化、國家創新體系和可能的交戰場景,同時整合當前的能力趨勢和現有的作戰命令。其次,需要設定一個足夠遙遠的遠景,以便現在仍在出現的技術能夠達到必要的成熟度,從而對空中力量的使用產生重大影響。反之,必須將那些發展過于不確定或其預測成熟度將超出合理范圍的技術排除在外。因此,2040 年似乎是一個明智的選擇。第三,由于空中力量有不同的方面,而且它有助于實現部隊和政治力量所要求的效果,因此似乎應該把重點放在技術密集程度最高的任務上。這并不意味著空中力量其他應用領域的技術中斷不會產生重大的戰略影響,而是說技術構件及其在未來作戰環境中的多重互動構成了可能導致出現新的使用概念和大幅提高戰場軍事效率的因素之一。

到 2040 年,最新一代空戰系統的首批作戰能力應該已經公布。到那時,美國也將把 "下一代空中優勢"(NGAD)計劃及其配套的無人機(被稱為 "協同作戰飛機")納入其庫存,它們將與大約 225 架 B-21 一同服役。屆時,高超音速巡航導彈、反 IADS 導彈和超遠程空對空導彈將擴大空載彈藥的范圍。它們將為美國空軍提供相當于歐洲Meteor、俄羅斯 R-37M 和中國 PL-17 的導彈,估計射程約為 400 公里。

歐洲人及其合作伙伴將開始使用來自全球空中作戰計劃(GCAP)和未來空中作戰系統(FCAS)的首批裝備及其相關無人機。

預計俄羅斯將有不少于 76 架蘇-57 "費倫 "隱形戰斗機和蘇-70 "奧霍特尼克-B "戰斗無人機加入其武器庫。

屆時,各種型號的殲-20 和殲-31 也將在中國空軍和海軍服役。各種各樣的無人機可能會為這一戰斗機群錦上添花,為中國提供全新的能力。WZ-8超音速偵察無人機、GJ-11、WZ-3000和FH-97隱形作戰無人機、FH-95電子戰無人機以及WZ-7 "翔龍 "和 "神鷹 "等高空長航時(HALE)偵察無人機都值得一提。后者有一個雙層機身,機身上裝有一個低頻雙靜態雷達,有可能用于探測隱形飛機。這也將改變美國對武裝對抗代價的戰略計算。決不能忘記衛星群在每個戰略競爭者的 C4ISR、目標定位和預警方面所發揮的主導作用。

航空航天領域新興和顛覆性技術

在這種戰略環境下,新興技術和顛覆性技術會帶來什么?在確定其前景之前,首先需要了解它們是什么,然后再看它們能給空戰帶來什么變化。新興技術和顛覆性技術有多種定義。歐洲防務局(EDA)和北約就新興技術和顛覆性技術(EDT)的主要應用領域達成了一致,但在解釋上有所不同: 歐洲防務局認為,這些技術將在一兩代人的時間內導致戰爭方式的根本改變,而北約則將破壞性技術與新興技術區分開來。此外,北約還補充說,這些技術可能結合在一起,導致顛覆性應用的發展,并與智能、互聯、分布式數字系統交叉連接。盡管如此,這些詞匯并沒有為這些技術在航空航天領域的顛覆性潛力提供一個實用的視角。因此,不得不求助于其他更具操作性的分類方法,詳細說明技術構件本身。《關鍵技術追蹤》已統計出 44 項,而其他分類則統計出近 200 項可能在未來三十年影響軍事安全的技術。在法國,2022 年國防創新政策參考文件詳細介紹了新興國防技術:量子探測器(如超穩定微型微型原子鐘和頻譜分析儀)、隱形材料、彈道防護、高溫材料、功能性紡織品、制造添加劑、雷達處理、新光電技術(如激光源)、主動式 3D 圖像和能源效率等。

似乎正在演變的航空航天作戰環境是軍事能力轉型復雜動態的一部分。其趨勢是減少火力和防護,以提高速度、射程和精確度,以及有助于贏得探測和規避競爭的能力。因此,可以根據新興技術和顛覆性技術對空中力量以下特征的潛在影響對其進行任意分類:速度、射程、精確度、探測、規避、飽和度、電磁頻譜指揮和力量生成。下表列出了新興技術和顛覆性技術在未來航空航天活動中的可能用途。

表1:用于空戰的新興和顛覆性技術的非詳盡表

雖然不可能對表中所示的每種情況都進行詳細說明,但很明顯,其中一些技術破壞有可能極大地改變空戰的面貌。正如新型材料和推進手段的開發將提高航程、精度和速度一樣,人工智能、自主系統和連通性也將有助于加快交戰周期。它們將共同提升人類決策者在人機協作中的重要性。在這種情況下,人工智能將從能夠收集、計算、解釋、共享并在人類設定的參數限制內采取行動的智能體分布式網絡中產生一個敏捷的群體。

新美國安全中心(CNAS)副總裁兼科學主任保羅-夏爾提醒我們,在數字時代,軍事力量的衡量標準已經發生了變化。艦艇、飛機、坦克和地面部隊仍然重要,但更重要的是它們的數字化能力:探測敵情的傳感器、數據處理算法、傳輸信息的網絡、做出決策的適當 C2(指揮與控制)以及打擊目標的智能彈藥。日本采辦、技術與后勤局(ATLA)GCAP 計劃負責人 Masaki Oyama 將軍指出,雖然綜合通信系統(ICS)和機載電子設備(綜合傳感與非動能效應--ISANKE)的成本可能達到計劃總成本的 25%(而前幾代計劃的成本約為 10%至 15%),但它們對系統整體軍事效能的貢獻可能超過 50%,這就是正在進行的轉型的證明。

隨著 2023 年 3 月 "陣風 "F4.1 標準的認證,空天軍也站在了當前變革的前沿。據說,這一標準尤其能提高數據交換能力,更好地防范網絡威脅。法國現在正站在進入聯網協同作戰時代的前沿,從而為實現 FCAS 鋪平道路。

面對日益加劇的威脅,必須以敏捷性、反應能力和應變能力作為使用空中力量的戰略思想的指導。例如,美國 "敏捷戰斗部署"(Agile Combat Employment)等新后勤概念的發展,可以使部隊的組建和部署更具反應性。在這方面,新興技術也將起到決定性作用,需要在有利于作戰、技術和后勤互操作性的整體方法中加以考慮。

最后,應該牢記的是,任何創新都是技術、用途和意愿三者結合的結果。因此,未來空中作戰的勝利既取決于飛行員對新興技術的運用,也取決于部隊是否愿意進行必要的轉型,以適應新的戰爭現實。在未來的沖突中,數字化轉型將是現代化挑戰的核心,因為它是最具顛覆性技術的催化劑。未來空軍的作戰優勢將取決于此。

參考來源:Rapha?l BRIANT,法國國際關系與戰略總局(DGRIS)

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未來的軍事指揮官將在一個復雜而又充滿競爭的環境中工作。要戰勝未來的對手,關鍵是要對不斷變化的情況做出快速反應,并有能力在所有作戰環境和層面指揮五個作戰領域的行動。在此背景下,傳統的指揮方法已不足以在未來的多域行動中取得成功。

當前的指揮和控制方法不能完全支持成為多域作戰聯盟的努力,包括規劃、執行和評估所有作戰域活動的能力。缺乏跨域整合、生存能力和靈活性,無法在復雜、動態和有爭議的環境中大規模、快速地開展行動,也無法與其他力量工具、合作伙伴和利益攸關方協作。

北約的軍事力量工具必須超越目前以指揮官為中心的聯合作戰方法,以支持北約轉型為一個具備多域作戰能力的聯盟愿景,使其有能力以協調和同步的方式威懾和擊敗所有五個作戰領域的對手。北約須從多域作戰的角度審查并在必要時調整和推進當前的指揮與控制方法,同時同等重視技術進步以及條令、組織、培訓和領導人培養方面的創新。聯盟將需要擴大使用任務指揮和新方法,如在共同理解指揮官意圖的基礎上,授權跨域和多功能團隊共同協作。

北約的跨域指揮方法將為指揮原則、指揮文化要素和指揮職能提供一個靈活的框架,以便比北約的競爭對手更好、更快地應對復雜、動態和有爭議的情況。這將允許從傳統的指揮和控制方式轉變為一種強調擴展使用任務指揮和協調跨域及各級活動以實現聚合效應的方法。

但什么是協調?它究竟意味著什么?協調是指按照指揮官的意圖,安排和協調跨領域、影響各個層面的軍事活動,以實現聚合效應,支持軍事目標。協調要求在規劃和協調方面具有創造性和靈活性,不斷達成共識,并能適應不斷變化的情況。

技術進步是必然的。作戰指揮層和更高的戰術指揮層將通過一個共同的任務網絡連接起來。相應的戰術單元將通過 "類5G "網絡連接移動指揮所和手持設備。人工智能、高級數據分析和自主能力將有效融入指揮網絡。這些新的技術能力將帶來新的機遇和挑戰

向跨域指揮方式轉變需要從根本上改變思維方式和組織文化,減少對控制的強調,更加注重協調軍事活動。

參考來源:北約

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這篇文章探討了海軍如何利用水面平臺來應對不斷變化的無人潛航器威脅。

目前,有許多自主/無人駕駛水下潛航器(UUV)項目正在開發中,或可用于軍事和非軍事領域。目前,大多數投入使用的海軍 UUV 都用于水雷戰或水文勘測。許多國家的海軍有更大的雄心壯志來操作更大、更復雜的 XLUUV(如英國皇家海軍的 CETUS 計劃),用于海上偵察并最終執行打擊任務。

無人潛航器可以為有人艦艇提供傳感器和效應器,可以在高風險環境中工作,并能與敵方資產進行非常密切的互動。大型 UUV 的主機平臺可包括潛艇、軍艦或直接從岸上發射。

(1) 用于為其主機/控制單元提供對峙支援的 UUV 和 USV。

反UUV戰

無人潛航器開始對傳統反潛戰(ASW)操作人員、方法和系統構成巨大的新威脅。冷戰結束后,作戰重點從海洋轉向了沿岸和淺水環境。這一變化要求反潛戰部隊不斷發展,以便在不利于探測的環境中對付隱形柴電潛艇和 AIP 潛艇。主要在同一瀕海水域活動的 UUV 將為這一挑戰增添另一層復雜性。

UUV 可以相對迅速地加強其薄弱的水下力量,但對手也在競相效仿,因此急需采取有效的反制措施。UUV 對有人潛艇的威脅值得另文討論,但在此將重點討論從水面反擊 UUV 的方法。這種戰爭可稱為 "反 UUV 戰"(AUUVW)的一個新子類型,針對的是難以探測的小型平臺,需要特定的系統來對付它們。

(2) 在此示例中,USV 被部署為對峙反潛武器。這個例子表明,在未來的瀕海戰爭中,UUV 和 USV 實際上可能是最先相遇的對立單元。

態勢感知

有效監視對確保成功執行大多數殺傷鏈階段(探測、分類和跟蹤)至關重要。目前服役的大多數反潛戰傳感器和武器系統都針對有人駕駛潛艇目標進行了優化。被稱為低頻主動聲納(LFAS)的新一代聲學傳感器性能卓越,在探測超靜音 AIP 潛艇方面取得了重大進展。網絡多靜態聲納是探測能力有所提高的另一個領域。UUV 甚至 XLUUV 的目標強度通常較低,尤其是在艇首-艇尾方面,而且輻射噪聲特征很小。因此,瀕海水域的探測將尤其困難,因為探測距離短,幾乎沒有時間做出反應和部署反制措施。

目前,可以認為大多數無人潛航器將用于 ISR 任務,其續航時間和有效載荷要求決定了它們的大小。在探測方面,對 UUV 的大小、類型和作用進行分類和評估也是一個問題。現在,許多行動都必須假定對手的 UUV 可能存在,即使無法探測到它們。只有通過觀察到的有人駕駛的潛艇活動、ORBAT 分析和更廣泛的情報畫面,才能了解威脅的規模。

消除威脅

消除威脅的難度僅次于發現威脅的難度。威脅至少可以部分地通過機動來消除,但這只有在良好的態勢感知和有效的戰術圖景下才能實現。與 UUV 相比,大多數水面資產在速度方面都有很大優勢,但在許多潛在的戰爭場景中,僅靠機動是不夠的,尤其是在保護海底基礎設施等靜止物體時。

由于現有的反潛武器既不適用,又非常昂貴,因此成本效益高的反 UUV 效應器應被視為近期的關鍵需求。目前的空射或水面發射輕型魚雷是當今主要的反潛武器,但它們缺乏足夠的傳感器和制導系統來定位和殺傷 UUV。更合適的反 UUV 武器是微型魚雷。這種新型魚雷將提供一種低成本的解決方案,其適當的機動性、傳感器、速度和彈頭經過優化,可摧毀 XLUUV 尺寸以下的目標。

(3) 萊昂納多 "黑色蝎子 "微型魚雷(1100 毫米 x 127 毫米),用于對付 UUV、微型潛艇和可能的水下運載工具。設計用于在 30 米至 200 米的淺水區作戰,可在空中、水面或水下發射,航速超過 15 節,配備 2.8 公斤彈頭(圖片:萊昂納多公司)。

除了精致的微型魚雷外,還有一種火箭推進深水炸彈。這種深水炸彈射程遠、火力強,而且價格更低廉。俄羅斯和一些前東歐國家仍有裝備這種幾乎過時的反潛武器的軍艦,但它們可能已經找到了新的作用。標準重力深水炸彈如今已很少使用,但也可能提供一種有前途的解決方案。由于傳統重力式深水炸彈很重,不適合從小型 USV 或航空飛行器上大量部署,因此需要新一代小型深水炸彈。BAE 系統公司的新一代深水炸彈概念是目前正在開發的一種解決方案。

(4) 在非盟潛航器水下任務中部署 USV 的潛在方案。目前已經存在執行這一任務的概念 USV,如 Elbit Seagull 和 Atlas Elektronik ACRIMS 的變體。

下圖概述了監視和中和因素,并對典型的反潛和近未來的 AUUVW 進行了簡短比較。這兩個領域在傳感器和效應器方面有許多共同之處,但在探測概率和武器使用方面存在顯著差異和限制。

結論

目前有多種計劃開發用于常規反潛戰的無人駕駛和自主系統,但非盟潛航器似乎不太受重視。面對不斷擴大的 UUV 計劃以及射程、傳感器和人工智能能力不斷增強的潛水器的發展,這種情況可能很快就會改變。

在未來的反潛任務中,反制 XLUUV 極有可能成為首要目標。在其他情況下,同樣的資產將被部署到敵方行動區或其領海進行探測,AUUVW 的重要性可能與今天的反潛任務相同。雙方都使用自主或無人系統的對峙行動使 USV 和航空平臺成為執行 AUUVW 任務的天然候選者。

參考來源:NAVY LOOKOUT

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關于遠征先進基地行動以及這一概念將如何影響美海軍陸戰隊未來行動的爭論十分激烈,而且仍在繼續。而關于海軍提出的分布式海戰作戰(DMO)概念的討論則要少得多。迄今為止,海軍尚未在整個艦隊中推行分布式海戰作戰的愿景。如果希望指揮官在大國沖突中執行這一概念,就必須確定、討論并減輕分布式海戰作戰固有的技術、戰術和認知挑戰。

圖:2020 年 1 月 22 日,驅逐艦中隊 23 的艦艇在太平洋上航行。分布式海上作戰概念給戰術層面帶來了挑戰。值得慶幸的是,大自然提供了一個范例--椋鳥群。美國海軍 (erick parsons) & shutterstock

分布式海上作戰(DMO)

美海軍于 2018 年在海軍作戰部長約翰-理查森(John M. Richardson)的《維護海上安全設計》(2.0 版)中首次提出了分布式海戰作戰(DMO),供廣泛審議,盡管這一概念參考了早期的作戰框架,如網心戰和分布式殺傷力。隨后的文件提供了艦隊層面的可視化模型,但為單個戰術指揮官提供的信息很少。這些描述側重于概念運作所需的高度連通性,即使只是通過傳感器、平臺和指揮控制元素之間的靜態連接線。

關注艦隊作戰新模式在戰爭戰役層面的 "外觀 "及其技術要求是合理的,也是可以理解的。分布式海戰作戰要求在不同的平臺和傳感器之間實現指揮控制和數據共享,以建立共同的作戰圖景。開發執行這些概念的技術架構無法從單個戰術平臺向上擴展。要建立與平臺無關的通信、指揮控制和火控網絡,就必須在整個部隊范圍內建立高水平的專用連接和互操作性。

現代挑戰

盡管分布式海戰作戰的技術挑戰令人生畏,但與指揮官在理解、更不用說應用所獲信息方面所面臨的挑戰相比,就顯得微不足道了。縱觀歷史,指揮官一直面臨著在信息不足的情況下做出決策的挑戰。現代沖突可能會給指揮官帶來相反的挑戰:在信息過多的情況下做出決策。

信息過載并非現代現象,大多數歷史學家認為約翰內斯-古騰堡(Johannes Gutenberg)發明的印刷機是信息過載在現代的首次表現。隨之而來的圖書爆炸讓 15 世紀的學者們應接不暇。同樣,大量的平臺、傳感器和武器數據也會讓 21 世紀的指揮官應接不暇。

有點違反直覺的是,另一種新興技術可能會有所幫助。美國國防部正在利用人工智能(AI)改善軍事決策。然而,海軍在將人工智能納入其采購流程和網絡基礎設施,以及派遣一支隨時準備開發和使用人工智能的部隊方面卻舉步維艱。此外,海軍還必須應對一個更為緊迫的技術挑戰:信息必須可靠地到達作戰決策者手中。

美國期待大國在整個電磁頻譜(EMS)范圍內作戰。盡管電磁頻譜通常被認為有別于物理域(陸、海、空),但戰區幾何學的基本原理依然適用;部隊(或信號)在遠離自己的作戰基地(或傳輸源)的地方作戰會處于劣勢。較長的通信線路會增加敵方行動干擾的風險,增加用于保護的資源需求,減少可用于進攻行動的兵力和時間。太平洋地區遼闊,保護和恢復美國進入 EMS 所需的部分是一項巨大的挑戰。進入該地區永遠不會有保障或無爭議。

脆弱性

分布式海戰作戰中的技術漏洞很容易識別。分布式海戰作戰給戰術指揮官帶來了更為隱蔽的認知漏洞。美國海軍和英國皇家海軍的前身在歷史上都曾尋求改進通信技術,以提高指揮和控制的效率。無論是在 1916 年的日德蘭海戰,還是 1942 年的薩沃島一戰,這兩支海軍在引入通信技術后都出現了主動性下降、決策癱瘓加劇的問題。兩次行動中的戰術指揮官在面對有限的信息時都未能發揮主觀能動性,部分原因是他們認為上級掌握了更多的信息。沒有多少歷史資料表明,今天的分布式海戰作戰概念會帶來明顯不同的結果。

將 DMO 的基本概念(部隊的分解和傳感器/武器數據的分布式海戰作戰)集中在戰術層面,可減輕戰役層面的技術和決策漏洞。它縮短了 EMS 的通信線路,并將技術工作重點放在在戰術相關距離的平臺之間分配傳感器/武器數據上。它減少了對天基通信和情報、監視和偵察(ISR)的依賴,而這些很可能會成為大國海軍的主要目標(就像俄羅斯目前在烏克蘭沖突中的目標一樣)。它承認信息方面仍然存在巨大差距。最重要的是,它讓遠洋指揮官做好準備,在缺乏高層領導進一步指導的情況下執行任務。歐內斯特-J-金上將在《1944 年美國海軍戰爭指示》中強調了人的主動性和無線電靜默。這兩點在今天同樣有效。

圖:美國海軍巴里號(DDG-52)在一次正在進行的補給中接近美國海軍拉帕漢諾克號(T-AO 204)。分布式海上作戰等動態概念的可視化面臨挑戰,因此很難實施。大自然提供了可供借鑒的范例。美國海軍(格雷格-約翰遜)

可視化心智模型

分布式海戰作戰仍然需要一個可視化心智模型,而三個不同的問題使得建立一個可視化心智模型十分困難。首先,"分布式 "的定義是共享還是分散?多個戰術平臺在很遠的距離上運行(分散的部分)排除了有用的表征甚至認知。認知心理學家喬治-A-米勒(George A. Miller)認為,大多數人類一次只能處理大約七塊相互影響的信息。決策者將四艘驅逐艦、兩艘巡洋艦和一艘航空母艦重新編碼為一個航母打擊群。對于缺乏明確連接點的非聚合平臺來說,這一過程更加困難。

可視化的第二個障礙是,動態概念的靜態表述是無效的。最后,如果沒有明確的目標,平臺與傳感器之間的關系就毫無意義。那么,海軍應如何為戰術領導人提供分布式海戰作戰的可視化模型呢?

大自然提供了一個潛在的有用模型。椋鳥的編隊不同于遷徙大雁相對靜止的 "V 形編隊",它是異常動態的,同時又是連貫的。椋鳥編隊會在短暫的時間內集中,然后調整方向,沿著新的軸線延伸,潰散,再延伸。

2013 年,普林斯頓大學機械工程師納奧米-倫納德(Naomi Leonard)研究了數百小時的椋鳥鏡頭和機械模型,以確定編隊是如何工作的。倫納德的研究得出結論,椋鳥表面上的大規模集結實際上是多個較小的局部集結的集合體。隨后的研究確定,每個局部形成只與三個變量有關:

1.吸引區: 在這一區域,椋鳥會飛近其編隊的成員。

2.排斥區: 在這一區域,椋鳥飛得更近會影響安全飛行。

3.角度關系: 椋鳥近似于編隊中最近成員的飛行路線。

此外,每只椋鳥的七個近鄰決定了每個地方的編隊(米勒的七塊可處理信息的限制顯然可能并不局限于人類)。最后,在整個飛行過程中,編隊成員會不斷變化;距離遠近是唯一的決定性標準。流暢的局部編隊和倫納德的三個參數為在戰術層面實施分布式海戰作戰提供了指導。在戰術交戰中,分布式部隊根據其與目標或目的的相對距離建立臨時的、無定形的編隊。它們根據自身易被發現的程度確定排斥區。它們根據共享傳感器覆蓋范圍或武器使用考慮因素確定吸引區。

在圖 1 第 1 幀中,海軍部隊分布最廣。他們根據距離的遠近建立機會主義網絡,進行有機偵察,并避免被發現。在框架 2 中,這些部隊在機會性通信窗口期間通過任務類型命令接收任務,或在發現敵軍后發起攻擊。部隊利用上述三個變量向目標或目的流動。在框架 3 中,最近的部隊確定總的攻擊軸線和到達目標的時間。尾隨和遠距離部隊則重點掩護攻擊部隊,并在被發現時用武器和傳感器保護攻擊部隊。實施攻擊后,這些部隊在第 4 幀返回廣泛分布區,并在下一個機會通信窗口報告武器效果和武器消耗情況。在每一幀中,部隊都會關注自身平臺與最近的相關平臺之間的相對關系。

分布式海戰作戰的執行

在戰術層面執行分布式海戰作戰是一項復雜的工作。和平時期建立的任何使用模式在作戰期間都需要進行重大調整。建立臨時作戰編隊需要大量的信任和跨平臺理解。它對精神的要求更高;在編隊中沒有固定的 "就位 "標準。指揮官必須在無法完全訪問 EMS 的情況下,評估部隊之間的接近程度及其與敵方威脅的個體和集體關系。此外,針對機會戰術目標使用的平臺可能會偏離更大的作戰目標。作戰指揮官可能希望對這些平臺和能力進行集中指揮和控制,但如果不能保證進入 EMS,集中分布式海戰作戰就會失敗。

大國都擁有先進的 ISR 能力,因此有必要在各平臺之間進行分解和合作。大國利用先進 ISR 系統提供的目標數據,將發射大量中程彈道導彈,使美國海軍的艦載機防御能力不堪一擊。為了應對這種導彈威脅,美國和盟國海軍部隊將進行分解,以防止被發現和摧毀。這些分散的部隊仍然需要聚集戰斗力,而且必須能夠在有爭議的 EMS 中做到這一點。海軍應追求技術能力,使分布式海戰作戰在執行中具有致命性。海軍還必須在艦隊范圍內尋求并確立對戰術級領導者而言分布式海戰作戰意味著什么的理解。

參考來源:美國海軍研究所,Captain Tom Clarity

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冷戰的結束和現代技術的出現,特別是在空間或網絡領域,為沖突帶來了新的解釋,其基礎是適應這些新事物的現代系統和決策。正是基于這些考慮,沖突性質的變化對傳統的軍事理論和戰略提出了挑戰。北約采用多域作戰方法來確定每類部隊的獨特優勢和能力。通過確定這些能力,北約將制定計劃,最大限度地發揮每個軍種的效力,可有效地應對潛在威脅。

1 引言

如果不把人類歷史與標志著人類歷史的沖突和危機聯系起來,就無法理解人類歷史。戰爭塑造或影響了社會的大多數領域。隨著時間的推移,歷史學家和軍事專家研究了大量文件,以確定和強調經驗教訓和原則,這些經驗教訓和原則可以支持理論的發展,為沖突下一階段的演變提供依據。

在沖突或競爭背景下,欺騙被用來支持特定的計劃或戰略。在大多數情況下,欺騙的成功程度與計劃的成功成正比。

與上個世紀相比,如今武裝部隊開展的行動數量要多得多(北約,2023 年)。沖突變得更加復雜,由國家或非國家行為體參與戰斗,掌握執行誤導性行動的技能至關重要。因此,在大多數沖突的動態過程中,執行和偵查欺騙行動是對抗空間內行動的重要組成部分。

多域作戰(MDO)是一種新的軍事概念,旨在應對新興技術帶來的挑戰以及來自國家和非國家行為者的威脅。這一新方法承認陸地、空中、海上、空間、信息或網絡等不同作戰領域的相互依存和相互關聯性,并尋求將它們整合起來。

如果條令方法不當,安全組織可能獲得的軍事優勢就會被削弱。例如,北約(NATO)更新其在人類沖突的基礎與帶來戰爭性質重大變化的新發展之間的概念聯系。然而,俄羅斯對烏克蘭發動的特別軍事行動為北約重新評估其某些條令方面提供了重要機會。這場沖突凸顯了控制論和空間行動的重要性、無人系統的實用性以及思維靈活的指揮官的價值,這些指揮官能夠在多個領域快速、大規模地發揮效應。

目前還沒有關于多域作戰中誤導問題的文獻著作或手冊。在誤導方面,羅馬尼亞陸軍、美國陸軍和北約都有一系列現行規定。在專業文獻方面,該領域已開始整合。

美軍是最早開始沿著多域作戰路線確定方向的,通過一系列工作,如:2018年《美國陸軍多域作戰2028》;2018年《美國陸軍概念:旅級以上梯隊的多域聯合作戰- 2025-2045》;2021年《陸軍多域轉型——準備在競爭和沖突中取勝》;2021年《軍事競爭中的陸軍》;2022年推出的最新手冊《F.M. 3-0 野戰》從理論上強化了美國陸軍的多域方法。在北約層面,2022 年推出的 AJP-01 手冊涉及從多領域角度開展行動的各個方面。在羅馬尼亞陸軍一級,仍然沒有涉及多域作戰的手冊。不過,人們對這種方法很感興趣,羅馬尼亞的教科書很可能會更新,以涵蓋這種新方法。

本文旨在強調與執行新的行動模式——多域作戰——有關的方面,重點是確定在未來背景下與這一概念有關的一些指揮和控制趨勢。

具體的研究目標是理解多域作戰的概念,并確定聯合指揮和控制系統如何在新的作戰范圍內運作。從這個意義上說,研究的基本假設是,多域作戰將為執行指揮和控制行動創造新的機會。

研究選擇了定性方法。這種方法被認為是切合實際的,因為它提供了一個機會,在了解多域作戰中指揮與控制活動的基礎上深化某些主題。

2.當前的軍事作戰方式

目前,軍事作戰的方法強調使用聯合作戰,即協調使用不同類別的部隊,以實現統一作戰并利用每類部隊的優勢。在聯合作戰中使用通信網絡、信息、監視和偵察系統、精確制導武器或無人系統等先進技術。這些作戰涉及非軍事行為體的整合,如民事機構、非政府組織和國際組織,用于規劃和執行軍事行動。

戰役和重大軍事行動是較高一級的具體行動。這些行動是北約空間直接防御任何侵略者的結果。這通常是通過有關機構武裝部隊之間不同規模、頻率和強度的常規武力對武力戰斗來實現的。他們原則上作為國家或北約政策的工具行事,很容易被識別為戰斗人員,并遵守武裝沖突法。但是,即使是重大的作戰行動,也可能被那些希望通過叛亂、恐怖主義、犯罪或動亂從不穩定性中獲益的人加劇、延續或利用。

除確定能力外,北約還采用集合方法來確定聯盟集體防御能力中的潛在差距。這包括分析現有能力,確定可能需要額外資源或培訓的領域。通過確定這些差距,北約可以對潛在威脅制定更有效的應對措施。

北約還采用聯合方法建立聯合指揮和控制結構。這包括任命一名指揮官,他有權作出決定并向所有類別的部隊發布命令。這種方法旨在使各類部隊為一個共同目標共同努力,并有效協調其工作。

羅馬尼亞有自己的聯作戰理論,其中涵蓋了在某些情況下開展這類行動所特有的不同基本方面。此外,羅馬尼亞陸軍還定期舉行聯合類型的演習,無論是在國家一級計劃舉行的演習,還是與北約或其他伙伴國家或機構共同舉行的演習。

盡管長期以來,聯合作戰方式經受住了現有挑戰的考驗,并可能以各種形式繼續保持下去,但某些因素要求改變或調整軍事行動的方式。創新武器和系統是指揮官改變戰爭思維和備戰方式的基礎。這些技術包括但不限于精確打擊攻擊平臺、先進傳感器、智能機器人、網絡系統或將社交媒體用于軍事目的。將這些技術結合起來使用,會對戰爭方式產生兩個重大影響:一些武器和系統的射程將通過壓縮軍事行動發生的時間和空間的能力,消除領域之間的僵化障礙;戰爭領域的數量從傳統的陸、海、空三大領域擴大到五大領域,其中還包括太空和網絡領域,這將要求在一個更加復雜的環境中加強指揮整合。

近年來,一些技術的引入開始壓縮戰爭領域,并減少了一些時間和距離上的行動限制。領域之間一直存在一定程度的重疊,但隨著時間的推移,領域之間的重疊范圍不斷擴大,以至于它們之間的界限實際上已不復存在。隨著某些系統射程的增加,全戰區范圍的摧毀區將成為常態,而不是例外。不排除這些能力仍然是非常強大的國家的簡單屬性。這些武器和系統越發展,就會有越多的國家,甚至是小國或一些組織,獲得一定的遠距離投射力量的能力。

遠程陸射精確導彈的使用就是一個例子,說明某些系統的大規模使用如何重新定義作戰環境之間的關系。雖然主要的影響可能是對艦隊構成的危險,但不同程度的影響可能要求改變集結部隊的基本組織原則。其次的影響可能是,在沖突中,不一定是擁有最強艦隊的一方將控制制海權,而這種控制權可以通過機動陸基精確導彈平臺來實現。

3. 多域軍事作戰方法

戰爭在不斷演變,這是一個長期持續的過程,軍事理論和戰略也需要與時俱進,以跟上技術進步、社會變革和新的地緣政治現實的步伐。如今,新技術的出現、沖突性質的變化和社會的演進導致了一種新的軍事行動方法,即多域作戰(MDO)。

多域作戰是一種新的軍事行動方法,其重點是整合所有戰爭領域(陸地、海洋、空中、網絡和太空),以最終實現一個共同目標。這些行動的目的是同步協調所有領域的所有行動,從而建立一支能夠應對任何新出現威脅的一體化部隊。MDO 的基本前提是,任何領域都不能孤立運作,現代沖突的成功需要所有領域的協調和整合。

從上文可以看出,正是沖突性質的不斷變化導致了多領域方法的出現。當今沖突的特點是復雜、模糊和使用新興技術。軍事行動不再局限于傳統的陸、海、空領域,而且還大大擴展到網絡空間甚至信息領域。軍事對手使用這些領域的目的是破壞、削弱或剝奪他方的能力,而 MDO 是對所有這些新出現的威脅的一種回應,旨在利用每個領域的特定能力,創建一種更全面、更有效的軍事行動方法。國家行為體越來越容易受到這些威脅的影響,必須適應沖突不斷變化的性質。

人工智能、機器學習或自主系統等新興技術為開展更廣泛的軍事行動提供了可能。這些技術有能力提高對態勢的認識,提高行動速度和靈活性,同時也能降低人類操作人員所面臨的風險。即便如此,它們也帶來了新的挑戰,包括需要新的理論和培訓形式,以確保有效整合。

當前的軍事行動方式面臨著新興技術的挑戰,這些技術模糊了不同領域之間的界限,造成了新的脆弱性。例如,網絡攻擊、電子戰和天基武器的使用會破壞通信網絡,使 ISR 系統癱瘓,并威脅關鍵基礎設施。無人機和機器人等無人系統的使用可為情報搜集、監視和精確打擊提供新的能力,但也會帶來倫理和法律挑戰,如平民傷亡風險和行動自主性的問責問題。人工智能和機器學習的使用可以改善決策,加快行動速度,但也會引發對偏見、透明度和問責制的擔憂。網絡和社交網絡能力的范圍甚至大于導彈。在網絡攻擊中,時間和與對手的距離所起的作用較小。這些技術壓縮時間和空間的能力表明,在計劃攻擊或組織防御時,起始點和作用點之間的距離這一現有限制因素很快將不再重要。迄今為止,還沒有哪場戰爭的時間和距離的相關性降低到如此程度(TRADOC,2018)。

簡要回顧新近出版的美國教科書《F.M.3-0野戰》,可以發現一些條令上的變化和補充,這顯示了更新條令的演變,從而使新的多域作戰也能整合和實施。

該手冊為美軍開展多域作戰奠定了堅實的基礎。下文將對一些新引入的條令方面進行分析。該手冊引入了由五個物理域(陸、空、海、網絡和空間)組成的作戰環境,通過三個維度(物理、信息和人)來理解(FM3-0,2022 年)。

另一項創新涉及更多適用于行動的原則和要務。這些原則是敏捷、持久、縱深和融合。

敏捷性被定義為 "比對手更快地調動部隊并調整其部署和活動的能力"(FM3-0,2022)。從這一原則中可以看出,比對手更快行動的能力對于行動成功的重要性。

持久的定義是 "在作戰環境的深度長期堅持的能力"(FM3-0,2022 年)。這涉及在任何地方、更長時間內使用戰斗力。

縱深是指在時間空間或目的上延伸行動,以取得最終結果。其重點是敵人在所有領域的部署。

融合是 "協同使用多領域和多層次的能力,針對任何領域中的決策點組合,對某一系統、編隊、決策者或特定地理區域產生影響所產生的結局"(FM3-0,2022 年)。融合的目的是創造可利用的機會。

當務之急包括武裝部隊為擊敗敵軍并在損失或代價可接受的情況下實現目標而必須采取的行動。這些行動包括:

  • 了解自己,了解敵人,了解作戰環境。指揮官必須具備從與決策過程相關的因素來看待作戰環境的能力。他們必須很好地了解自己的部隊與任務要求的關系、部隊與上級部隊、鄰近部隊和其他領域的關系。指揮官還必須嘗試從敵方的角度看待自己,主要是通過了解自己的關鍵情報要素。必須從敵方在作戰環境中的戰斗力、優勢和意圖的角度來看待敵方;

  • 考慮到自己長期處于各種形式接觸的觀察和頻譜之下;現有的空中、太空和網絡能力增加了敵方部隊與己方部隊進行視覺和電磁接觸的可能性。指揮官必須假定自己處于不同領域的觀察之下。多域作戰增加了一種新的接觸形式,即影響力。它被定義為 "通過信息維度的互動,旨在影響人們對特定政策或軍事目標的看法、行為和決策";

  • 創造和利用物質、信息和人力優勢,以追求決策主導權;

  • 要求部隊與傳感器或無人系統交戰,最大限度地降低關鍵人員和能力面臨的風險;

  • 給敵人制造多重困境。這一要務假定,通過以互補的方式應用各種能力,給對手制造比其解決能力更多的問題;

  • 預測、計劃和執行過渡。指揮官必須在計劃過程中盡早發現潛在的過渡,并將其考慮在內。它能帶來穩定的變化,尤其是在人員和信息方面。

  • 指定、權衡和維持主要工作。

  • 不斷鞏固成果。作戰環境的多領域性對軍隊創造持久變革的能力,尤其是在人員和信息方面的變革能力,造成了很大壓力。指揮官必須隨時判斷何時以及如何隨著局勢的發展鞏固成果;

  • 了解并管理作戰行動對軍隊的影響(FM3-0,2022 年)。

從美國的角度來看,MDO 既是國家利益的關鍵因素,也是北約威懾和抵御可能來自國家或非國家行為體的任何威脅的使命。美國是第一個理解并認識到需要適應當前安全環境并發展新概念和新能力以在新出現的威脅面前保持優勢的軍事強國。美國的 MDO 方法以 "全域優勢 "原則為基礎,這意味著北約很可能也以實現全域優勢為目標,包括陸地、海洋、空中、太空和網絡空間。要在所有領域取得優勢,就必須整合不同類別的部隊,使用先進技術,并與盟國和伙伴合作。

為了實現在所有領域的優勢,美國正在推行幾項舉措。其中之一就是聯合全域指揮與控制(JADC2)。它代表了一種現代軍事理念,可以整合當前戰場上的所有領域。它匯集了所有作戰領域,甚至包括太空和網絡,不僅確保國家層面的無縫合作,還確保北約成員國之間的無縫合作。JADC2 旨在為聯合部隊指揮官提供在多領域環境中有效控制和管理行動所需的工具(Hoehn,2022 年)。

JADC2 的一個關鍵方面是誤報。在多域行動的背景下,欺騙對于迷惑敵人、防止敵人在潛在軍事行動中了解軍方(此處指美國)的真實意圖非常重要。

JADC2 的設計目的是通過整合多來源、多領域的信息來有效使用欺騙手段,使聯合部隊指揮官能夠迅速做出明智的決策。通過使用人工智能、機器學習和大數據分析等先進技術,JADC2 可以提供更全面的戰場情況,使美國能夠有效地誤導敵人。

JADC2 還允許在多個領域協調使用欺騙手段。這意味著可以在陸、海、空、天和網絡空間同時開展欺騙行動。通過利用所有領域的要素創建一致的歪曲敘事,利用這一過程取得成功的可能性就會增加。

JADC2 與欺騙有關的另一個方面是根據需要快速改變技術和戰術的能力。在多領域環境中,情況可能會迅速變化,因此快速適應的能力至關重要。JADC2 為聯合部隊指揮官提供實時數據和分析,使其能夠迅速調整欺騙戰術和技術,以應對不斷變化的情況。這樣,美國就能使敵人失去平衡,難以識破美軍的意圖。此外,JADC2 還能使聯合部隊指揮官與所有領域的部隊進行有效溝通。這對協調欺騙行動至關重要,因為它可以協調、及時地傳播虛假信息。有了 JADC2,聯合部隊指揮官就能確保所有部隊都了解欺騙方案和說明,并明白自己在完成欺騙中的作用。

聯合全域指揮與控制(JADC2)是多域作戰演進的一個基本軍事概念,可實現現代戰場上所有作戰域的整合。它為聯合部隊指揮官提供了在所有環境中有效控制和管理作戰行動的必要工具,是多域作戰中實施欺騙的關鍵因素。基于人工智能、機器學習和大數據分析等先進技術的應用,JADC2 可提供更全面的戰場視圖,從而實現更有效的欺騙行動。此外,JADC2 還能在多個領域使用欺騙手段,快速改變戰術和技術,并與所有領域的部隊進行有效溝通,這些都是成功開展欺騙行動的關鍵。

多域作戰已被確定為美軍發展戰略以及北約新的地區防御計劃的關鍵組成部分,其目的是為更好地應對當前威脅創造條件。

北約打算以幾種具體方式將多域作戰概念用于地區防御計劃,例如:

  • 確定并利用每個領域的獨特能力;MDO 概念的一個關鍵方面是認識到每個領域都有獨特的能力,可以利用這些能力實現共同目標。北約打算利用這種方法來確定和利用每個領域的獨特能力,以實現其地區防衛計劃的戰略目標;

  • 協調領域之間的行動;MDO 概念的另一個重要方面是需要領域之間的協調。北約打算利用這一方法確保在一個領域采取的行動與在其他領域采取的行動相協調,以實現對潛在威脅的協調和同步應對;

  • 域之間的信息整合;MDO 概念還認識到跨域信息整合的重要性。北約打算利用這一方法確保及時有效地向其他領域傳播在一個領域收集到的信息,以便更全面、準確地了解潛在威脅。

  • 發展聯合指揮和控制結構;北約打算利用 MDO 概念來發展共同的指揮和控制結構,使領域決策更加高效和有效。這將有助于確保所有領域集中力量實現共同目標,并確保這些努力協調一致。

  • 開展聯合演習;MDO 概念強調培訓和聯合演習的重要性,以確保所有領域都熟悉其他領域的能力和局限性。北約計劃利用這一方法來開發各種形式的培訓和演習,以改善各領域之間的協調和同步。

  • 適應新出現的威脅;MDO 概念認識到,潛在威脅可能來自任何領域,而且這些威脅的性質在不斷演變。北約打算利用這一方法,通過利用各領域的獨特能力,以協調和同步的方式應對潛在威脅,從而在面對新出現的威脅時保持敏捷性和適應性。

  • 改善北約的防御態勢;通過利用 MDO 概念,北約打算加強其防御態勢的總體態勢,確保所有領域都用于實現共同目標,并確保各項努力協調一致。

4. 結論

目前,軍事組織采用多領域思維方式所面臨的心理挑戰非常大,因為這涉及到部隊結構和組織要求的重大調整。

從集體思維方式向多領域思維方式過渡,除其他外,還涉及一些困難。未來的指揮官需要與今天不同的技能。他們必須帶領所領導的結構在多領域的混亂中取得勝利,而在這些領域中,一些傳統的界限已不復存在,他們必須通過綜合領域的視角來看待戰爭,并了解如何通過讓敵人面對來自多個領域的復雜情況,從而壓倒敵人的理解、反應和生存能力,來給敵人造成嚴重破壞。

多域作戰在軍事教育、兵棋推演、組織文化等各個領域既是挑戰也是機遇。北約成員國如何使本國的方法適應多域方法,將對行動的成功產生影響。作為軍事行動的一部分,欺騙將在一定程度上受到新變化的影響。

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在現代空戰中,超視距(BVR)交戰越來越頻繁。飛行員面臨的主要挑戰之一是機動計劃,這反映了他們的決策能力,并能決定成敗。為確保采用虛擬BVR空戰模擬的飛行員訓練取得成功,計算機生成部隊(CGF)的高精度水平至關重要。要實現這一目標,不僅要充分復制和模擬實體的物理特性,還要使其具有接近人類的行為。在本文中,我們提出了應對這些挑戰的總體概念: 首先,我們引入飛行運動動態模型(飛機、導彈、箔條)以及干擾器。然后,我們分析典型的超視距空戰的工作流程,將其分為攻擊、自衛和決定。在此背景下,我們引入行為樹作為這些任務的建模方法,并解釋其優點。進一步的計劃包括在未來由人類控制的對手飛機(飛行員)與CGF對飛的實驗活動中驗證和確認CGF的行為。最后,我們對未來的工作進行了展望,我們打算在包含多個自由度的任務中采用強化學習。

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無人作戰飛機(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)在進行空戰自主機動決策時,面臨大規模計算,易受敵方不確定性操縱的影響。針對這一問題,提出了一種基于深度強化學習算法的無人作戰飛機空戰自主機動決策模型。利用該算法,無人作戰飛機可以在空戰中自主地進行機動決策以獲得優勢地位。首先,基于飛機控制系統,利用MATLAB/Simulink仿真平臺搭建了六自由度無人作戰飛機模型,選取適當的空戰動作作為機動輸出。在此基礎上,設計了無人作戰飛機空戰自主機動的決策模型,通過敵我雙方的相對運動構建作戰評估模型,分析了導彈攻擊區的范圍,將相應的優勢函數作為深度強化學習的評判依據。之后,對無人作戰飛機進行了由易到難的分階段訓練,并通過對深度Q網絡的研究分析了最優機動控制指令。從而無人作戰飛機可以在不同的態勢情況下選擇相應的機動動作,獨立評估戰場態勢,做出戰術決策,以達到提高作戰效能的目的。仿真結果表明,該方法能使無人作戰飛機在空戰中自主的選擇戰術動作,快速達到優勢地位,極大地提高了無人作戰飛機的作戰效率。 目前無人作戰飛機(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)被廣泛應用于軍事領域[1],UCAV在過去主要從事戰場監視、吸引火力和通信中繼等任務,隨著武器裝備的傳感器、計算機及通信等技術的發展,性能不斷提升,未來的UCAV將逐步升級成為可以執行空中對抗、對地火力壓制和參與制空權的奪取等作戰任務的主要作戰裝備之一。盡管UCAV的性能提升很大,但大多數的任務都離不開人工干預,控制人員通過基站在地面對UCAV進行控制,這種控制方法有延遲且易受到電磁干擾。因此研究UCAV的自主作戰能力已經成為空軍發展的必然趨勢,裝備了無人作戰決策系統的UCAV將逐步取代飛行員的位置,以達到減少成本,提高戰斗力的作用。在近距離格斗的階段,UCAV應根據當前的空戰態勢及時選取合適的飛行控制指令,搶占有利的位置,尋找擊落敵機的機會并保護自己[2]。

在空戰條件下,飛機模型本身為非線性同時目標的飛行軌跡是不確定的,這些都將給UCAV的機動決策帶來許多不便,因此良好的機動決策是UCAV自主空戰的一個重要環節,自動機動決策要求UCAV能在不同的空戰環境下自動生成飛行控制指令。常規的機動決策控制方法包括最優化方法、博弈論法、矩陣對策法、影響圖法、遺傳算法、專家系統、神經網絡方法以及強化學習方法等。文獻[3]將空戰視為一個馬爾可夫過程,通過貝葉斯推理理論計算空戰情況,并自適應調整機動決策因素的權重,使目標函數更加合理,保證了無人戰斗機的優越性。文獻[4]設計了一個基于遺傳學習系統的飛機機動決策模型,通過對機動的過程加以優化來解決空戰環境未知情況下的空戰決策問題,可以在不同的空戰環境中產生相應的戰術動作,但該方法的參數設計存在主觀性,不能靈活應用。文獻[5]利用統計學原理研究UCAV的空戰機動決策問題,具有一定的魯棒性,但該算法實時性能較差無法應用于在線決策。文獻[6]將可微態勢函數應用于UCAV微分對策中,可以快速反應空戰環境,但由于實時計算的局限性很難解決復雜的模型。文獻[7]采用博弈論對UCAV空戰決策進行建模,對不同的空戰環境具有通用性。雖然這些決策算法可以在一定程度上提高決策的效率、魯棒性和尋優率,但由于這些決策模型存在推理過程較為頻繁,會浪費大量時間尋優等問題,導致UCAV的響應變慢,并不適用于當今的戰場環境。

基于人工智能的方法包括神經網絡法、專家系統法以及強化學習算法。文獻[8]采用了專家系統法,通過預測雙方的態勢和運動狀態生成相應的機動指令控制UCAV飛行,但不足之處在于規則庫的構建較為復雜,通用性差。文獻[9]采用了自適應神經網絡技術設計PID控制器,對高機動目標具有較強的跟蹤精度,但神經網絡方法需要大量的空戰樣本,存在學習樣本不足的問題。與以上兩種方法相比,強化學習算法是一種智能體與環境之間不斷試錯交互從而進行學習的行為,智能體根據環境得到的反饋優化自己的策略,再根據策略行動,最終達到最優策略。由于強化學習的過程通常不考慮訓練樣本,僅通過環境反饋得到的獎勵對動作進行優化,可以提高了學習的效率,是一種可行的方法[10]。文獻[11]將空戰時的狀態空間模糊化、歸一化作為強化學習算法的輸入,并將基本的空戰動作作為強化學習的輸出,使得UCAV不斷與環境交互從而實現空戰的優勢地位。在此基礎上,文獻[12-13]將神經網絡與強化學習相結合,提高了算法的運算效率,但這些文章都沒有考慮飛機的姿態變化。

本文提出了一種深度強化學習(deep reinforcement learning, DRL)算法來解決UCAV自主機動決策作戰的問題,并在MATLAB/Simulink環境中搭建了某種六自由度UCAV模型,充分考慮了其非線性。同時選取適當的空戰動作作為UCAV的機動輸出,建立空戰優勢函數并設計UCAV空戰機動決策模型。通過強化學習方法可以減少人為操縱的復雜性,保證計算結果的優越性,提高UCAV的作戰能力,而神經網絡可以提升實時決策能力。最后通過仿真將該方法應用于UCAV機動作戰決策中,證明了其有效性和可行性。

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