美國海軍和海軍陸戰隊未能將其指揮和控制的利益納入 "殺傷盒"多軍種戰術、技術和程序(MTTP),因為海軍部門在人員數量和級別上的投入不足以與陸軍部門的同行相提并論。
1973年,美國陸軍訓練與條令司令部和空軍戰術航空司令部開始對話,為1975年空地部隊機構(ALFA)的建立奠定了基礎。在整個80年代,ALFA制定了 "用今天的軍隊對付今天的威脅 "的程序。海軍和海軍陸戰隊的興趣始于1980年代中期,當時ALFA的程序開始跨入海軍感興趣的領域,并在1992年達到高潮,海軍派出代表加入ALFA。該機構將其名稱改為空陸海應用(ALSA)中心,但為今天的戰士開發程序的章程仍然是一樣的。殺傷盒是一本現代多兵種戰術技術和程序(MTTP)手冊,是一種固有的聯合火力支援協調措施,但海軍在整合聯合火力方面的歷史知識未能達到完全納入殺傷盒MTTP中。本研究試圖找出在伊拉克自由行動中對海軍行動取得固有成功的殺傷盒的指揮和控制延遲了不到十年的根本原因。該研究的結論來自于ALSA提供的原始數據、與ALSA工作組參與者的口述歷史以及對殺傷盒發展的個別服務文化的歷史分析。
由于海軍在ALSA工作組中缺乏參與,海軍對保持航空和水面火力的指揮和控制在殺傷盒MTTP中緊密結合的興趣受到影響。海軍部門的主題專家平均只占工作組總人數的29%,這些工作組撰寫了《殺傷性彈藥箱MTTP》的原始版本和后續修訂版。該研究建議海軍部門投入與陸軍部門相當的級別和數量的人員,更多地利用文職專業人員,他們是MTTP審查主題的專家,并且ALSA采取措施,確保工作組的投票不會影響到ALSA MTTP手冊中的程序。
旨在爭奪聯合部隊作戰準入的武器系統的出現,為許多國家提供了防止入侵其周邊領域的低成本選擇。由于認識到這些武器對美軍構成的威脅,參謀長聯席會議制定了 "聯合作戰準入概念"。該概念的第一個子概念是 "空海一體戰",即使用空軍和海軍資產擊敗復雜的A2/AD系統的聯合概念。按照JOAC的初衷,本文考慮了使用美國陸軍和美國海軍陸戰隊炮兵和防空炮兵資產的跨域能力來對抗反介入威脅,同時為聯合部隊的利益再現相同的能力。它解釋了炮兵資產作為一種可快速部署、靈活的威懾選擇為聯合部隊指揮官帶來的戰略利益,以及在爭奪制海權的戰斗中為海上部隊指揮官帶來的作戰利益。最后,它向聯合部隊提出了整合功能和發展未來能力的建議,以便有效地使用這些資產來支持海上部分。
對手對美國在太空、網絡空間和電磁頻譜上的優勢的競爭的崛起要求海軍陸戰隊的指揮、控制和通信(C3)發生變化。戰術空中指揮中心(TACC)是海軍陸戰隊中最關鍵的C3節點,在海軍陸戰隊的遠征先進基地作戰(EABO)概念下,在有爭議的通信環境中,目前所采用的方式將無法生存。
海軍陸戰隊必須轉變其對通信的概念化和理解,以促進在有爭議的通信環境中的指揮和控制。爭奪電磁頻譜內外的通信途徑將需要預測在通信斷續期間做出作戰決策所需的信息。TACC應該成為一個低可觀察性、小型和移動、具有聯合互操作性的網絡化的C3節點,在對手的武器交戰區內運作。通過這些改變,TACC將成為符合海軍陸戰隊EABO概念的有彈性、有條件的前方海軍空中作戰中心(AOC),并將為海軍-海軍陸戰隊團隊和聯合部隊提供重要的C3能力。
條令出版物中的聯合空地指揮和控制系統不足以對抗反介入/區域拒止(A2/AD),這需要通過完善的聯合全域作戰(JADO)條令來評估。美國防部和國會對JADO技術的投資表明,聯合的、有框架的優先次序安排是擊敗A2/AD的答案。空軍JADO、海軍陸戰隊先進基地作戰(EABO)和陸軍多域作戰(MDO)的概念將對抗A2/AD,因為期望聯合起來提供一致的戰場框架和最佳優先級。聯合部隊需要一個全面的、自上而下的JADO理論,該理論貫穿這些新興概念,為最佳JADO作戰藝術和設計提供信息。一旦有了全面的作戰藝術和設計,戰術空中控制方武器系統將了解使用的機會成本,并評估其直接權限之外的后果,同時作為一個失敗的C2節點運作,負責自主的戰斗管理融合的全域效應。
在整個軍事界、無黨派智囊團和軍事委員會成員中,人們越來越擔心美國的軍事優勢會被削弱,"美軍在下一次沖突中可能遭受不可接受的高傷亡和主要資本資產的損失"。為了應對對手A2/AD能力日益增強的力量對比,每個軍種都在未來8-15年內衍生出自己的JADO實施版本:(1)空軍有多域作戰中心,(2)陸軍有多域特遣部隊,(3)海軍陸戰隊有遠征推進基地作戰。JADO的文獻分析揭示了各種新的概念,這些概念模糊或打破了現有的作戰模式,侵蝕了聯合作戰中的作戰藝術現狀,卻沒有規定緩解措施。過去,指定的戰斗空間擁有者對資產中介、空域管理、效果運用和戰斗跟蹤進行裁決。現在,JADO設想的是低特征的、分散的前線編隊,其決策權被下放至組件級以下,通過機器控制的系統從全域平臺選擇和應用力量包。每個JADO的背景將是資源密集型的,需要仔細判斷高價值、低密度的能力或有風險的自主群和無人機僚機,并具有敏捷的C2解決方案和靈活的指揮關系。當局將需要不斷地將陸上、空中、海上、網絡和空間領域的效果可視化,將每個領域視為相互重要的作戰功能,而不是將部隊貶低為支持性類別或以其他方式將其隔離在組件邊界之內。這種復雜性可能會導致一種作戰設計,其特點是 "大量的全域能力與某些任務、功能或領域相一致,其中一個指揮官既是管理者又是使用者。" 這些概念還沒有被聯合部隊整合成一個連貫的、統一的框架。JADO文獻的現有條目只是技術聯系的概念,而不是對抗敵人A2/AD的全面行動設計。在重新開始的大國競爭的背景下,國防部創建一個全面的JADO作戰設計和藝術戰略的時機已經成熟,由不受服務部落主義和宣傳影響的平民共同撰寫。這一努力將確保隨之而來的理論動蕩和作戰藝術與戰術的模糊是追求JADO實施過程中必要的和有根據的原因。
成功的JADO將在對手的決策周期內呈現出多種困境。這一成功取決于聯合框架下的優先次序和減少混淆的術語,這些術語模糊了整個聯合部隊的進展。在全面的JADO條令和作戰藝術/設計的指導下,TACP WS可以增強、重新組織和重新訓練,以支持全域作戰,而不管其支持的指揮官是什么兵種。反過來,TACP WS將作為代表聯合部隊的故障轉移C2節點,執行聯合全域效應的融合。來自各級行動和當局的全域聯合效應在時間和空間上的融合使TACP WS能夠提供聯合現實,通過允許空中力量在現在和未來的任何戰斗中保持主導地位來贏得下一場戰爭。
圖4:馬賽克方法
圖5:陸空軍戰場框架
安全部隊應建立新的專業分工,以提高其在戰術通信和小型無人機系統(sUAS)操作方面的地面重點能力,同時從整個職業領域分配任務和認證專門的團隊,以滿足空軍 "敏捷作戰"(ACE)概念所要求的嚴峻的機場安全需求。
ACE是空軍在潛在的A2AD環境中重新獲得主動權的新興作戰概念之一。ACE概念也被稱為分散或敏捷基地,它利用大量不同的臨時機場為作戰飛機提供補給,以便在高作戰節奏下實現空中力量的前沿投射。這種模式將對空軍的作戰支援功能提出新的要求,需要新的作戰概念和能力。美國空軍安全部隊負責確保這些機場的安全,以應對由地面部隊、間接火力和無人機系統造成的假定威脅。快速出現的對手能力促使我們需要新的技能和就業結構,以確保對臨時機場的有效地面防御。
這項分析借鑒了聯合社區中其他以地面為重點的作戰部隊的平行工作,并主張安全部隊通過建立兩個新的專業分工:信號專家和無人機系統專家,投資于簽名管理、電子戰(EW)和攻防一體的無人機系統能力。此外,這項工作還確立了將駐地單位指定為源ACE防御小組(ADETs)的理由,該小組作為一個單位進行訓練、認證和部署,以滿足參與高端戰斗的地域作戰指揮官的預期需求。
通過遠征作戰指揮官有效地融入海軍的綜合作戰概念,產生一種指揮和控制關系,對動態的海洋環境作出反應,提供適當的權力以掌握主動權,并為特遣部隊或聯合部隊的海洋部分指揮指揮官創造統一的努力,使海軍陸戰隊的行動與海軍的海上行動同步。
未來概念的發展,如基于遠征的預先行動、分布式行動和替補部隊,繼續推動海軍陸戰隊評估他們將如何執行未來行動。因此,海軍陸戰隊目前正在經歷一次重大的部隊設計重組,并對他們目前的理論進行評估,以確保他們在有爭議的環境中的瀕海行動概念中的地位。海軍陸戰隊司令大衛-H-伯杰將軍想要評估的一個領域是海軍陸戰隊與海軍的整合,更具體地說,是與海軍的復合作戰概念的整合。本文旨在提供一個分析視角,以評估為什么海軍陸戰隊必須融入海軍的合成作戰概念以及有效整合的最佳方法。此外,當今作戰環境的動態性質要求軍隊對其在環境中的運作方式進行革新,而不僅僅是發展。
伯杰將軍在他的規劃指導中還指出,海軍陸戰隊必須融入海軍的合成作戰概念,這是 "成功實施兩棲作戰的前提條件: 海軍陸戰隊不能在前往兩棲目標區的途中成為被動的乘客"。但伯杰將軍為什么這樣說?海軍的復合作戰概念為海軍陸戰隊提供了什么它還沒有的東西?而且,如果復合作戰概念確實為海軍陸戰隊提供了好處,那么海軍陸戰隊如何在自己的指揮和控制結構中使用它來實現海洋領域內的統一行動?
對這些問題的回答是,海軍的綜合作戰概念提供了一個將控制與指揮分離的結構。綜合作戰概念通過指揮官的意圖為指揮官提供了集中的指導,一個合作的計劃環境,以及通過否定式指揮加強的分散控制。此外,否定式指揮為下級指揮官提供了更大程度的自由,使他們能夠在執行任務時發揮自己的主動性。此外,任務指揮,首先允許下屬指揮官在一個由多個領域的眾多威脅組成的動態環境中實現統一的努力。在綜合作戰概念中增加一個遠征戰指揮官,體現了海軍陸戰隊將控制與指揮分離的能力,以便在未來的作戰環境中取得對對手的明顯優勢。
訓練一名步兵軍官在軍事行動中選擇適當的排隊,傳統上需要投入大量的訓練資產。步兵訓練將受益于在普遍可用的平臺上進一步發展高容量的訓練。2018年,創建了一個基于計算機的模擬排隊編隊決策任務(PFDT),并利用認知與績效目標訓練干預模型(CAPTTIM)來確定哪些參與者達到了最佳決策以及何時發生。本研究在該工作的基礎上,在兩個流行的平臺上完善和測試PFDT。PFDT包括32個場景,每個場景隨機呈現四次,總共128次試驗。在這些場景中,有五個因素被操縱,一個中小企業確認了最佳、可接受和差的決策反應。基礎學院和海軍研究生院的27名學生在三種平臺中的一種完成了PFDT:平板電腦、虛擬現實(VR)或帶編隊的VR(為參與者提供在虛擬背景上描繪編隊的能力)。CAPTTIM表明,在達到最佳決策所需的試驗數量上不存在平臺效應。此外,參與者的經驗水平并不影響專家或新手在對方之前達到最佳決策。因此,PFDT是一個可行的軍事訓練模擬器,無論所使用的技術平臺或步兵訓練的數量如何。
訓練一名步兵軍官在軍事行動中選擇適當的排隊,傳統上需要投入大量的訓練資產。步兵訓練將受益于在普遍可用的平臺上進一步發展高容量的訓練。2018年,創建了一個基于計算機的模擬排編隊決策任務(PFDT),并利用認知與績效目標訓練干預模型(CAPTTIM)來確定哪些參與者達到了最佳決策以及何時發生。本研究在該工作的基礎上,在兩個流行的平臺上完善和測試PFDT。PFDT包括32個場景,每個場景隨機呈現四次,總共128次試驗。在這些場景中,有五個因素被操縱,一個中小企業確認了最佳、可接受和差的決策反應。基礎學院和海軍研究生院的27名學生在三種平臺中的一種完成了PFDT:平板電腦、虛擬現實(VR)或帶編隊的VR(為參與者提供在虛擬背景上描繪編隊的能力)。CAPTTIM表明,在達到最佳決策所需的試驗數量上不存在平臺效應。此外,參與者的經驗水平并不影響專家或新手在對方之前達到最佳決策。因此,PFDT是一個可行的軍事訓練模擬器,無論所使用的技術平臺或步兵訓練的數量如何。
這項研究的目的是開發和評估一個通用本體和概念數據模型(CDM),該模型是為支持海軍領域而創建的,適用于海軍陸戰隊系統司令部(MCSC)和使用《2030年部隊設計》(Congressional Research Service Insight, 2022)作為總體指導的陸地領域。通用本體和CDM的開發是探索性研究的一部分,它考慮了系統數據實體、屬性和關系。這項研究工作確定了一個通用本體,并定義了一個CDM,從多個角度代表感興趣的系統,并允許從整體上探索系統。這是實現基于模型的系統工程(MBSE)環境的基礎。一個簡明的本體允許系統實體被還原到其原子水平,然后通過建立CDM(即數據模式)允許定義系統的虛擬表示。本體和CDM確定了必須開發接口以交換數據的領域,并確定組織、建模語言、表現框架和工具之間的數據邊界。研究方法考慮了設計一個通用本體的重要性,該本體全面地代表了整個生命周期的系統,分析了本體內定義的實體之間的關系,考慮了本體作為權威真理來源的基礎,最后,設計了一個建模計劃,描述了從基于文檔的系統工程過渡到真正基于MBSE的土地領域的建議路徑。總而言之,本體論和CDM的開發是為了定義整個系統在其生命周期中的實體和關系。這些產品利用代表美國海軍陸戰隊陸域的《2030部隊設計》的任務線進行了驗證。利用這個本體和CDM以及衍生的建模計劃,MCSC可以開始從基于文件的系統工程過渡到真正的基于MBSE的陸地領域。
軍方正在開發自主機器人以執行偵察和監視等任務。其中一些機器人打算以群組形式運作。由于目前還沒有可操作的機器人群,理論開發者最初將使用建設性的實體級戰斗模型來開發和測試機器人群的戰術。實驗設計方法和1991年美軍和伊拉克軍隊之間的東興73號戰役的回顧被用來校準一個半自動兵力系統。然后,校準后的作戰模型被用來估計在該戰役中進行偵察和監視的名義上的伊拉克機器人群的戰術影響。校準確保了模型的參數是準確的,從而能夠可靠地估計機器人群的戰術影響。此外,實驗設計方法對機器人群的效果與戰斗人員的武器系統技術的相互作用進行了估計。模擬試驗和統計分析表明,伊拉克機器人群的戰術優勢被美軍的熱成像儀所提供的優勢掩蓋了。然而,額外的試驗表明,如果雙方都只裝備了光學瞄準器,機器人群向伊拉克部隊提供的早期預警可能對戰斗的結果產生重大影響。
圖1. 示例:VR-Forces的SAF系統操作界面。(圖片由MAK Technologies提供。)
隨著世界進入另一個大國競爭時期,自主性、人工智能和蜂群等屬性作為軍事技術和理論的未來被大眾媒體越來越多地提及。正在研究的自主性、人工智能和蜂群的一個應用是使用機器人群進行偵察和監視,以提高軍事部隊的態勢感知。2017年3月公布的美國陸軍機器人和自主系統(RAS)戰略是陸軍的公開聲明,說明陸軍打算如何在現有的機器人能力基礎上,"在將地面和空中RAS能力整合到陸軍組織方面實現統一的努力"。利用無人地面系統(UGS)和無人飛機系統(UAS)提高態勢感知是RAS的五個能力目標之一。
在未來的軍事行動中使用機器人群,需要制定與軍事部隊的理論、訓練和裝備的能力和限制相結合的機器人群戰術。戰術是實體層面的行為或行動的學說或程序,旨在實現任務的成功。目前還沒有軍事機器人群的作戰實例,無法在實際環境中制定這種戰術,也沒有軍事機器人群的歷史實例。因此,最初將使用建模和模擬來開發和測試這種戰術。6這樣做就需要模型不僅準確地代表機器人群的能力,而且還代表人類戰斗人員、武器系統和參戰部隊采用的戰術。
在這項研究中,一個半自動兵力(SAF)系統被用來估計機器人群的潛在戰術影響。明確地說,這項研究的目標不是如何設計蜂群機器人以達到某種水平,而是估計在某種水平上執行的機器人蜂群可能對戰斗產生什么影響。因此,模擬的機器人群被假定為具有某些合理的、甚至是適度的能力,而不考慮這些能力可能如何實現。
第一項任務是將SAF系統中的車輛和武器系統的相關參數,如裝甲保護、傳感器能力和武器精度,校準為現實的數值。校準是一個反復的過程,執行模擬模型,將其結果與描述模型系統的數據進行比較,并調整模型以提高其準確性。在這項研究中,SAF系統或模型是通過追溯預測或 "追溯 "來校準的,這種方法包括模擬一場歷史戰役并將模擬結果與戰役的歷史結果進行比較。在1991年海灣戰爭期間,美國和伊拉克的地面部隊之間發生了有據可查的73 Easting戰役,該戰役被用于校準。實際戰斗的結果是出乎意料的,而且是明顯的一邊倒,這就要求校準時考慮到美國和伊拉克軍隊在武器技術、戰術運用和部隊訓練方面的重大差異。
正式的實驗設計(DOE)方法被用來構造模型的校準。六個因素被確定為可能影響模擬戰斗的結果,每個因素被設定為兩個水平。一個全因子實驗設計,每個水平組合有兩個重復,需要128次模擬戰斗的試驗。在這六個因素中,DOE的統計分析確定了其中三個因素,即美國對熱瞄準器的使用、M1A1坦克的裝甲保護以及伊拉克軍隊占領其車輛和準備戰斗的延遲,是對戰斗結果最突出的影響。
如果使用機器人群來提供足夠的早期預警,那么延遲占領伊拉克車輛及其對戰斗結果的影響可能是可以避免的。另外還進行了120次實驗,以估計伊拉克部隊使用機器人群可能對結果產生的影響。在兩個因素的四個組合中,每個組合都進行了30次試驗。美軍采用或不采用熱傳感器,伊拉克軍隊采用或不采用無人機群進行預警。由于戰斗時天氣狀況不佳,使用熱敏瞄準器使美軍能夠在視覺范圍之外800米處觀察伊拉克人,而伊拉克人只有光學瞄準器可用。使用熱成像儀否定了蜂群可能提供的任何預警優勢。然而,在雙方部隊都只有光學傳感器的試驗中,使用蜂群機器人提供預警使美國戰車的損失平均增加了4.8輛。結果表明,使用機器人群的有效性與現有的不同軍事技術有著強烈的互動。
本文的結構如下。在這段介紹之后,第2節提供了關于本研究主要課題的背景信息。第3節解釋了如何應用實驗設計方法來校準一個SAF系統。第4節詳細介紹了校準的輸出和分析。第5節報告了使用校準后的SAF系統來模擬和估計機器人群的戰術效果的結果。第6節陳述了研究的結論,并描述了未來可能的相關工作。
2019年,美國海軍陸戰隊(USMC)開始進行組織變革,目的是成為西太平洋地區卓越的偵察和反偵察部隊。為了實現這一目標,海軍陸戰隊公布了《2030年部隊設計》,目前正在采購新的作戰系統,并創建一個新的組織表,以便在地理位置偏遠、環境惡劣的地方獲得并保持殺傷力。
《2030年部隊設計》中的主要行動單位之一是海軍陸戰隊濱海團(MLR)。MLR包含步兵、火箭炮、防空、后勤、指揮和控制單位,用海軍陸戰隊司令的話說,是 "為在有爭議的空間進行海軍遠征戰而優化的,專門用于促進海上封鎖和保證進入以支持艦隊"(Berger 2019, p.5)。然而,第一個MLR最近才被激活,因此關于MLR的能力和限制的問題層出不窮。
特別令人感興趣的是在海軍陸戰隊濱海團安全區域內進行偵察和反偵察的海岸警衛隊的使用。這項研究的目的是研究海軍陸戰隊濱海團在各種實際環境中的能力,以及應對當代同行的海軍威脅,以幫助為海軍陸戰隊濱海團的警衛部隊最致命的組成和使用方法提供決策依據。為此,作者試圖回答以下問題:
利用海軍水面作戰中心開發的建模與仿真工具箱(MAST),我們使用最先進的實驗設計,有效地執行了27250次海軍陸戰隊濱海團和中國海軍(PLAN)水面行動組(SAG)之間的模擬戰斗。圖1描述了建模環境和模擬中的一些智能體。
圖 1. MLR 警衛部隊和解放軍水面戰斗人員之間的模擬交戰
在每次模擬交戰中,MLR 的任務是執行海上拒止任務,他們試圖在保持戰斗力的同時最大限度地摧毀敵艦數量。 MLR 使用了一支具有以下基線組成的警衛部隊:四艘輕型載人自主作戰能力(LMACC)艦艇、五艘中型無人水面艦艇(MUSV)和 15 艘遠程無人水面艦艇(LRUSV)。在整個實驗過程中,每次數量都不同,以評估不同組合的功效。警衛部隊的任務是“通過戰斗以贏得時間,同時觀察和報告信息,保護主力免受攻擊、直接火力和地面觀察”(MCDP 1-0,第 11-13 頁)。為了評估警衛部隊對友軍生存能力和殺傷力的影響,我們改變了船只類型的數量、每種船只類型的位置以及船只的傳感器能??力。我們使用有效的實驗設計來探索上述因素的各種組合的影響。
從 27,250 次模擬交戰中,觀察到一些趨勢,這些趨勢不僅回答了研究問題,而且提供了為 2030 年部隊設計決策和倡議提供信息的機會:
警衛部隊組成:LMACC 數量是預測生存能力和殺傷力的主要因素。LMACC 是一種小型導彈戰艦,載人較少,擁有高度自主的艦船系統。它可能被配置為許多角色,但在這種情況下,攻擊。對實驗輸出的分析表明,警衛部隊應該有不少于六個 LMACC。
殺傷力:在更靠近海岸(10-15 海里)的地方使用 LMACC,將 LRUSV 部署在更深的位置(100 海里),導致摧毀的 GBASM 發射器更少,摧毀更多的海軍艦艇。
將 LMACC 與可以充當 LMACC 偵察員的較小平臺配對會產生更有利的友好結果。為此,為 LRUSV 配備探測敵艦的能力——使用被動或視覺傳感器——在更遠的范圍內使 LRUSV 能夠更早、更準確地傳達有關對手的組成和部署的信息。
現代沖突中的雙方都可能出現高損耗。由于戰斗的固有不確定性,確切百分比的可變性很高,但在實驗中摧毀的 GBASM 發射器的平均數量是 36 個中的 15.62 個。
本研究的目的是進一步討論 MLR 的組成、能力和使用,同時激發新的研究,為未來的部隊設計決策、實彈試驗和戰術提供信息。