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“全球空中作戰計劃”(GCAP)旨在建立持久的防務關系,加快先進軍事能力和技術優勢的發展,深化科技合作,整合供應鏈,進一步加強三國的國防工業基礎。雖然 GCAP 是一項雄心勃勃的計劃,也是聯合安全架構的偉大政策,但需要記住,世界各地的此類戰斗機項目都面臨著各種問題,比較接近的是印度-俄羅斯的第五代戰斗機(FGFA)計劃或法國、德國和西班牙的未來戰斗航空系統(FCAS)。本文簡要分析了 GCAP 的范圍和挑戰,以及它能否成為一個成功的項目,而不是變成一個失敗的項目。

啟動GCAP的原因

GCAP 是一項三邊飛機研發計劃。三國都有自己獨特的安全關切和要求以及外交政策目標。日本希望與項目時間框架與日本部署戰斗機的時間框架相匹配的國家開展聯合合作。因此,日本選擇了英國 BAE 系統公司作為合作伙伴,而不是美國洛克希德-馬丁公司,因為 F-X 和 “狂風 ”項目的發展時間表是一致的。預計到 2035 年,GCAP 項目將取代日本航空自衛隊(JASDF)現有的 F-2 戰斗機。

日本希望以較低的成本研制出一種更先進的飛機,能夠與美國的 F-35 相媲美,并具備先進的傳感器和網絡能力。為了保持空中優勢,日本希望獲得一種大型多用途隱形戰斗機,它具有較長的巡航距離和雙引擎,導彈裝載能力極強。其次,研發新型戰斗機的成本巨大,單靠一個國家難以承擔。因此,通過與英國和意大利合作來降低研發和技術成本是合理的。

此外,日本希望在未來的改裝中獲得一定程度的自由。因此,日本希望獲得源代碼,以便對武器、控制系統等進行本地化的獨立升級。這也將有助于其未來根據東南亞國家的要求出口該噴氣機的計劃。日本的這一決定是對其通過的三項重要政策的補充,即國家安全戰略(NSS)、國防計劃指南(NDPG)和中期防衛計劃(MTDP),后者涵蓋了五年內的國防開支。鑒于俄羅斯、朝鮮等的威脅,日本首相岸田文雄和他的政府誓言增加國防開支和能力,包括獲得反擊能力,使日本能夠對攻擊日本的國家在其領土上的基地和設施進行報復。

在歐洲方面,英國和意大利正在聯合開發 “狂風”,作為未來空中作戰系統(FCAS)的一部分,其中包括與無人機(UAV)和創新數據系統合作的計劃。作為一個海洋國家,英國希望獲得與日本所要求的類似的性能,包括發射高超音速導彈和定向能武器(DEW)的能力。GCAP 預計將在 2040 年后取代英國和意大利現有的歐洲戰斗機 “臺風 ”機隊。

GCAP 的范圍

GCAP 計劃在許多方面都是史無前例的。這是日本首次選擇美國以外的合作伙伴,這在二戰后日本選擇完全作為和平主義國家與美國達成安全安排以來極為罕見。此前,日本在研制固定翼戰斗機方面沒有任何可信的經驗,因為日本的整體安全依賴于美國。由于美國承包商洛克希德-馬丁公司早些時候與日本合作開展了 F-X 戰斗機項目,因此出現了延誤問題,損害了日本的安全。拖延的原因是洛克希德-馬丁公司沒有共享源代碼,以及美國拒絕技術轉讓的一貫政策。這已經影響到日本早期的 F-2 和 F-15 戰斗機機隊。F-X 戰斗機的研發時間表實際上已經被打亂。因此,該計劃將努力補充這些戰斗機的力量。

2011年,日本選擇了美國的F-35戰斗機,而不是英國的歐洲戰斗機。因此在 2017 年,日本得到了與英國共同開發先進戰斗機的更好提議。協議規定,兩國將交流先進航空技術信息。為了對抗美國,英國還在沖壓式噴氣動力超視距(BVR)空對空導彈領域幫助日本。此外,英國還表示愿意幫助將日本的射頻(RF)尋的器技術整合到歐洲流星 BVR 空對空導彈中。該項目被稱為聯合新型空對空導彈(JNAAM)。這將有助于日本本土工業的發展。日本的主要承包商是三菱重工(MHI)、三菱電機(Mitsubishi Electric)和石川島播磨重工(IHI)公司。預計他們將從該項目中獲得大量技術知識。

從英國的角度來看,該項目是從經濟、外交和安全的角度進行規劃的。英國脫歐之后,由于政治動蕩,英國的經濟受到了很大影響。失業、通貨膨脹、工業產出放緩等問題層出不窮。普華永道會計師事務所前幾年的一份報告指出,到 2050 年,英國在戰斗航空系統中發揮核心作用,平均每年可支持 21000 個工作崗位,并為經濟做出約 262 億英鎊的貢獻。正如國防大臣本-華萊士所言:“與意大利和日本合作制造和設計下一代戰斗機,是我們各國共享尖端國防技術和專業知識的最佳合作,將為整個行業提供高技能的工作崗位,并為英國和我們的盟國提供長期安全保障”。這一觀點也得到了英國首相的贊同。英國國防工業在先進的航空航天工程領域已經處于世界領先地位。例如,在 BAE 系統公司位于蘭開夏郡的新 “未來工廠”,該公司正在率先在軍用飛機上使用先進的 3D 打印和自主機器人技術。參與 GCAP 的其他承包商還有勞斯萊斯和 MBDA。

在外交政策方面,除傳統的北約盟友美國外,該計劃還允許英國與新的合作伙伴接觸。目前,由于經濟問題,英國在任何類型的戰斗機項目上都存在資金問題。在唐納德-特朗普總統任期內,美國提醒英國和其他北約國家將至少 4% 的 GDP 用于本國的安全需求。因此,如果英國與另一個中等強國聯手,就能解決資金問題,而日本似乎是正確的選擇。英國似乎也急于向世界展示它在國防領域,特別是歐盟仍然是一個重要的大國,因為俄羅斯已經攻擊了烏克蘭,而英國從一開始就支持烏克蘭。該項目將向北約盟國發出信號:如果將來有需要,北約可以選擇美國以外的合作伙伴。根據英國政府的說法,GCAP 與英國與國際盟國的其他防務合作并行不悖,包括 AUKUS 伙伴關系和北約--英國仍然是北約的主要歐洲派遣國。

就意大利而言,日本和英國是其重要的關鍵戰略伙伴。意大利已經在 “暴風雨 ”計劃中與英國進行了接觸。與英國和日本一樣,意大利致力于維護自由開放、以規則為基礎的國際秩序。日本是 2023 年七國集團主席國,意大利支持烏克蘭反對俄羅斯的侵略。意大利梅洛尼總統今后將把 GCAP 視為確保歐洲和日本盟友安全的一項舉措。這將提升梅洛尼總統的形象,因為她在保障意大利安全方面被反對黨認為過于女性化。意大利的主要承包商有萊昂納多公司、航空航天公司和以為 “狂風 ”計劃開發先進通信系統而聞名的 Elettronica 公司。

在技術方面,預計意大利將通過開發先進的機載電子設備(稱為綜合傳感和非動能效應(ISANKE)和綜合通信系統(ICS))來領導 GCAP。根據一份新聞稿,"ISANKE 將包括一個完全集成的傳感、融合和自我保護能力,利用每個平臺上的蜘蛛網傳感和效應節點。作為各國更廣泛的多領域系統的一部分,ICS將使ISANKE能夠在有機組人員和無機組人員的飛機編隊中作為一個網絡運行。日本采購、技術與后勤局 GCAP 開發部主任 Masaki Oyama 少將說:"對于飛行員來說,如果飛機能像他們身體的一部分一樣移動,ISANKE/ICS 將是理想的選擇。ISANKE 和 ICS 可以提供遍布整個飛機的傳感器的綜合信息,在確保機動自由的同時保持出色的態勢感知能力"。三菱電機防務系統部高級總經理 Masahiko Arai 解釋說:"ISANKE 和 ICS 是 GCAP 的先進電子設備,旨在為飛行員提供更好的態勢感知,告訴他們周圍發生了什么,并將這些信息轉化為他們可以比對手更快、更多地加以利用的信息。

今年 3 月,在國際防務與安全設備(DSEI)會議期間,強調了工作的總體分配和協作。BAE 系統公司、MHI 公司和萊昂納多公司將繼續密切合作,共同致力于 GCAP 的下一步工作,實現聯合工業安排的共同目標。羅爾斯-羅伊斯公司、IHI 和 Avio Aero 將制定條款,據此匯集各自的專業技術,設計、制造和測試全尺寸未來戰斗發動機驗證機。三菱電機公司、萊昂納多英國公司、萊昂納多公司和 Elettronica 公司將組成一個特殊領域,開發先進的機載電子設備,為機組人員提供信息優勢和先進的自我保護能力。

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相關內容

議題:

大國正在投資先進的飛機、彈道導彈、巡航導彈和高超音速武器。自2014財年以來,美太平洋空軍(PACAF)一直在發展和完善一個概念,現在稱為 “敏捷作戰部署”(ACE),以應對其獨特的作戰挑戰,遏制可能的侵略,并確保其有能力開展有爭議的戰役。從根本上說,ACE 要求以非傳統方式部署和使用飛機(特別是戰斗機)(尤其是分散和集群態勢),以減輕來自精確巡航導彈和彈道導彈的威脅。跨基地分散部署可抵御導彈攻擊,許多分析已量化了在 ACE 范圍內外分散部署的潛在益處。但如果不增加維護資源,分散可能會降低基線(即攻擊前)出動能力。量化分散影響的分析通常假定標準出動架次生成率(即不退化)。本報告展示了一種方法,用于估算在基地受到攻擊之前,各基地分散可能造成的出動架次率下降。本報告中的分析旨在為估算導彈攻擊對分散態勢的凈影響的人員提供分析輸入。本分析報告補充了同一項目的另一份報告,該報告量化了 ACE 概念(包括分散)以及其他行動和投資的效益,能夠權衡攻擊后的結果。

方法

本文基于蘭德公司現有的兩個“空軍項目”(PAF)模型來評估支持分散戰斗機作戰所需的出動架次潛力和資源。第一個工具是基于電子表格的出動架次調度模型,能夠評估出動架次的各種限制因素,包括一天中的時間、地面服務以及作戰或飛行員執勤日限制。第二個模型是一個模擬模型,它試圖在設定的維護作業能力下支持這些出動架次生成計劃,并顯示資源不足以支持設定計劃的情況。

研究結果

使用的模型捕捉到了飛行架次越長(飛行距離越長的直接結果)所產生的兩種不同影響,它們會降低飛行架次的潛力:

  • 飛機運行時間越長,所需的維護工作就越多。
  • 飛機飛行時間越長,一天中可用于完成特定飛機維護工作的時間就越少。

分析揭示了一個事實,即跨基地分散會通過兩種機制降低出動潛力:

  • 每個地點的分遣隊規模較小,為實現給定的出動計劃而可用的備用飛機較少。
  • 由于現場維修能力較低,因此需要將飛機轉移到維修能力,反之亦然。

分析發現,較小的分遣隊規模和較長的維修時間都會從數量上降低出動架次的可能性,而這兩個因素加在一起的影響甚至更大。(維護時間是假設的,但也是可信的,進一步的工作可以闡明分散維護的概念及其可實現的出動架次潛力)。

建議

PACAF 和美國空軍擬更廣泛地使用類似此處演示的方法來幫助規劃 ACE 行動的能力和容量,并為權衡利弊提供信息。戰爭動員計劃第 5 卷(WMP-5)為大多數機型提供了使用傳統作戰概念的傳統部隊組合的預期出動架次率。本文展示的建模不能替代這一更全面的產品,但提供了美國空軍在使用 ACE 時可能出現的能力下降的信息。

美國國防部(DoD)、美國空軍和分析機構應使用與本文類似的規劃因素,直接為使用分散基地的態勢的出動潛力分析提供信息。迄今為止,大多數分析(包括 “拒止環境中的戰斗行動”[CODE]和美國空軍使用的 “戰區空軍基地脆弱性評估模型”[TAB-VAM])都假定 WMP-5 的出動率不會出現維護退化。

最后,應開展進一步研究,改進本文展示的方法,以模擬替代兵力態勢下的出動情況。本文展示了如何將蘭德公司之前開發的兩個模型用于這一應用。這些工具本身和整合后都可以得到改進。此外,還應進一步闡明分散基地的維護概念和資源配置。應將這些概念編纂成文并進行實驗,以更好地估計其對出動架次的影響。這些結果可以為此類模型提供更精確的輸入。本文使用了假設的維修時間規劃因素,但考慮到備件、維修團隊和運輸的可用性的潛在影響,可以也應該提供這些因素的更現實的表示方法。

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  • USW DSS 是 USW 指揮與控制 (C2) 戰斗管理輔助 (BMA) 記錄計劃 (PoR) 的支柱,支持針對高端對手的戰區和集團部隊(如水面、地下和空中部隊)的智能 C2。

  • 該系統可規劃和執行美國海軍作戰群和戰區作戰行動;為利用環境提供 “最合適 ”的資產/傳感器分配;管理可用資源;平衡任務目標與風險;以及提供作戰環境的脆弱性評估。

USW DSS作戰影響

  • 提供 USW 任務規劃輔助工具,包括

    • 提供 “最適合的 ”基于目標/風險的資產分配、行動路線(CoA)和演習方案。

    • 提供增強型反潛戰多資產(即水面、空中和地下)搜索規劃,了解威脅的探測概率、聲學干擾、脆弱性和先前的搜索結果。

    • 使部隊能夠利用氣象和海洋學(METOC)環境,發揮我們的優勢。

    • 使指揮官能夠在防止相互干擾和降低自相殘殺風險的情況下分配潛艇部隊。

  • 提供 USW 任務執行管理輔助工具,包括

    • 提供現場戰術數據交換,使部隊能夠更快地同步行動。

    • 提供現場執行評估,使指揮官能夠更快地調整計劃

    • 為指揮員提供所需的有關對手、藍軍和關鍵絆網的態勢感知。

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北約 STO SAS-161 研究工作組(RTG)調查 "對抗混合戰爭的軍事方面:經驗、教訓、最佳做法 "的研究任務組旨在為聯盟和國家層面的全方位軍事規劃提供信息。這種以功能為導向的分析涉及軍事效力的方方面面,有助于為集體工作提供信息,以應對競爭、沖突、戰爭和作戰的當代和預期未來特征所帶來的挑戰。

為了提高聯盟、烏克蘭以及各個盟國和伙伴國的長期軍事效力,RTG 在開發兩個不同的研究流時應用了凈評估的基本原理。這兩個研究流都研究當代俄羅斯與競爭、沖突、戰爭和作戰有關的行為。第一個研究流從烏克蘭的角度進一步調查了俄羅斯對烏克蘭的特別行動以及烏克蘭在 2022 年 2 月 24 日俄羅斯全面行動之前的機構反應和準備情況。第二個研究流由 RTG 中的非烏克蘭成員負責,針對具體國家或任務開展案例研究,調查俄羅斯在不同背景下的行為。第二組研究的目的是確定這些行為的特定軍事方面。然后將與每個研究流相關的分析和推論結合起來,提煉出對軍事的影響。

本卷中介紹的案例研究強調了聯盟及其合作伙伴在規劃時需要考慮的一些重要因素。首先,國家級法律框架必須與當前和未來預期的作戰環境條件相關。這一點至關重要,因為它為聯盟成員和合作伙伴為集體安全和防衛貢獻相關和可信的國家能力創造了條件。其次,俄羅斯將根據各個國家目標的具體情況調整其行為。正如別爾津斯和“讀者”所顯示的,這可能會導致與國家規劃假設不一致的目標選擇。第三,總體而言,案例研究表明,SAS-121 分析的一個主要結論--烏克蘭的國情為俄羅斯的利用提供了獨特的機會--仍然有效。雖然某些社會文化因素與其他東歐國家(如俄羅斯族社區或俄語飛地)相同,但每個因素都必須根據具體國情加以考慮。第四,聯盟對合作伙伴的支持必須協調一致、互不沖突,并盡可能包括那些也在尋求促進合作伙伴國家能力和能力發展的非聯盟國家。最后,案例研究進一步表明,集體安全和防衛只有在構成威懾基礎的國家一級安排中才能得到加強。聯盟和伙伴在國家層面的差距將破壞整體。在這方面,符合相關法律和政策框架的國家全面或綜合防衛概念至關重要。國家對安全和防衛的整體考慮是有效應對俄羅斯預期行為的基礎。

圖 3-1: 俄羅斯聯邦對烏克蘭的混合戰爭要素

在準備和進行針對格魯吉亞和烏克蘭的混合戰爭時,俄羅斯聯邦使用了最新的方法,從四個主要方向對國家利益施加壓力:

第一個方向:利用軟實力措施,在經濟、物流和能源供應等國際合作領域針對烏克蘭。外交事務中也同樣被針對。自前蘇聯解體以來,俄羅斯針對烏克蘭和其他后蘇聯共和國的所謂 "軟 "戰爭沒有停止。

第二個方向:部署和實施侵略性的信息戰和網絡戰。卡托研究所(美國華盛頓)研究員、普京前顧問 A. Illarionov 認為,現代信息斗爭是第四次世界大戰,并指出: 信息戰是第一次全面世界大戰。在第一次世界大戰、第二次世界大戰和所謂的第三次世界大戰(冷戰)中,戰區、前線、側翼和后方都有明確的劃分......由于信息的內在屬性,它具有傳播的特性,盡管有國界和某些限制。因此,信息戰沒有后方或側翼。信息戰的戰線可以延伸到任何地方[2]。

俄羅斯在地緣政治空間不斷發動信息戰,涵蓋所有活動領域。無論國家(或國家集團)之間的關系處于何種水平和狀況,信息戰都在進行。俄羅斯聯邦信息戰的主要目的是傳播和保護 "俄羅斯世界 "的民族主義思想,為軍事行動和在其他大陸使用武裝團體進行辯護[3]。

第三個方向:針對國家機關內政。俄羅斯積極利用一系列不對稱手段來破壞對手國家國內政治局勢的穩定。俄羅斯聯用威脅國家利益的第一和第二個方向的結果,試圖通過對社會、經濟和其他國內進程和活動產生負面影響,使對手國內政府機構的活動復雜化。在全球層面上,其特點是干預選舉或符合俄羅斯聯邦觀點的運動和政黨,以及將俄羅斯聯邦政府的軍事或其他智能體或代理人安插到外圍組織中。

第四個方向:軍事行動。武裝行動通常是使用 "軟戰爭"--前三個方向的力量、手段和方法--無法實現的外交政策目標的有力延續。俄羅斯聯邦武裝力量行動的主要條件之一是得到當地大量民眾的默許或明示支持。換句話說,俄羅斯聯邦的一個主要計劃假設是,俄羅斯聯邦武裝部隊的到來將受到當地部分民眾的支持。缺乏這種支持會使任何占領在國際法上的正當性變得復雜,使組建符合侵略國利益的地方政府的可能性變得復雜,并需要采取重大的緊急措施來維持被占領土上的占領制度。烏克蘭國家戰略研究所 "烏克蘭邊疆 "的研究 [4]、[5]、[6] 分析了烏克蘭受威脅地區從特別行動開始至今的民眾支持情況。

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美空軍研究實驗室(AFRL)的使命是為空中、太空和網絡空間部隊領導作戰技術的發現、開發和交付。為完成這一使命,空軍研究實驗室需要獲得國內外的研發(R&D)和技術人才。美國空軍后勤部的國際組合和參與方法很好地利用了國際研發和人才,但僅靠這些方法可能不足以獲取越來越多的海外研究成果。為此,美國空軍后勤部委托進行了這項研究,以探討在美國空軍后勤部目前的海外辦事處(負責考察和資助研發工作)之外,在海外實驗室建立強大的實際存在的各種方案。根據這項研究獲得的信息,提出了四項主要建議: 2) 擴大、簡化和充分利用各種方法,將 AFRL 技術人員嵌入海外實驗室;3) 開展國際合作,應對駐地研發挑戰;以及 4) 不尋求影響國際科技資金的方法。

這項研究包括六項任務:

任務 1:確定在海外實驗室建立實體機構的目標
任務 2:記錄行業和大學在海外實驗室方面的經驗
任務 3:確定在海外實驗室建立實體機構的方法
任務 4:將行業/大學的經驗與建議的目標和方法進行比較
任務 5:評估功能要求
任務 6:建議

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美空軍部DAF 行動要務

  • 定義彈性空間作戰指令和架構 (防御和進攻).
  • 實現作戰優化的先進作戰管理系統(ABMS)/空軍聯合全域指揮與控制。
  • 實現大規模移動目標指示、跟蹤和交戰(空中、海面和地面移動目標)。
  • 確定下一代空中主導系統系列(傳感器、通信、指揮與控制、武器、非載人飛行器)。
  • 在有爭議的環境中確定優化的彈性基地、維持和通信。
  • 確定 B-21 遠程打擊系列系統。
  • 確保 DAF 有能力過渡到戰時態勢以對抗同級競爭對手。
  • 貫穿各領域的業務推進手段:
    • 實現并維持電磁頻譜作戰優勢,以支持全域聯合作戰。
    • 在競爭激烈的環境中為聯合部隊實現連接、生存和敏捷的快速全球機動能力。
    • 確定優化的彈藥開發和生產,以提供能力、多樣性和有效性。
    • [新]針對步調挑戰,確定實戰必備能力所需的測試和訓練能力。

制定CJADC2挑戰的框架

  • CJADC2 從根本上說是一個作戰功能的作戰概念

    • 決策速度
    • 適應性(聯合和聯盟)
    • 應變能力
  • 作戰概念必須為技術能力要求提供信息,但技術開發不能等待 "最終 "概念的出現

  • CJADC2 的開發將以不同方式和不同速度在所有利益相關者(CCMD、軍種、盟國與合作伙伴)中進行......并將永不停息地發展。

  • 管理范圍和規模:

    • 當今的分級結構效率高、速度快,但限制了選擇,而且很脆弱
    • 動態管理控制的深度和廣度
  • 需要一種聯合方法:

    • 從已知的、定義明確的問題入手(如特定服務的戰斗管理功能)
    • 實施但避免“爐灶”
    • 保持界面整潔,在可行時使用全球標準,在不可行時進行調整
  • 規模化并隨著時間推移不斷發展

    • 急需 C2 工具,使聯合作戰具有快速性、適應性和彈性
    • 不斷發展架構,使 C2 本身快速、適應性強、有彈性

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問題

情報、監視和偵察(ISR)行動的目的是收集信息并將信息提供給操作人員,而操作人員則需要就戰區內的各種行動方案做出具體決策。可以肯定的是,ISR 行動是技術密集型的。但與此同時,ISR 行動也是一個非常以人為本的過程。盡管如此,在 ISR 概念開發和評估(CD&E)過程中卻很少甚至根本沒有進行人為因素(HF)研究。通過研究新的 ISR 技術和概念在各種作戰環境下對操作人員表現的影響,研究人員可以提供更加科學嚴謹的建議,為高層政策制定者和決策者提供有關未來 ISR 技術和能力的信息,這些技術和能力適用于所有 ISR 環境:空中、海面、地下和太空,貫穿國內、盟國和整個政府(WoG)的合作關系。因此,HF研究方法應成為任何 ISR CD&E 流程的組成部分,以便為 ISR 指揮系統各級的政策和決策者提供信息和建議。

目的

北大西洋公約組織(NATO)研究與技術組織(RTO)人為因素與醫學(HFM)小組任務組(研究與技術組(RTG)-276 NATO RTG HFM-276)"人為因素與 ISR 概念開發與評估 "的成立是為了確定和了解對有效的 ISR 行動至關重要的HF問題。更確切地說,這項開創性工作的目標是 (1) 確定對有效的 ISR 行動至關重要的HF問題(如態勢感知 (SA)、工作量、組織結構、協調和協調機制、可視化、信任、信息共享和管理、領導力和決策);(2) 使用行為理論模型來制定我們的研究方法并理解我們的研究結果;(3) 就在 ISR CD&E 行動中使用和實施HF研究提出建議。

范圍和限制

基于并擴展最初由北約 HFM-163 RTO 小組開發的軍事組織效能模型,北約 HFM RTG-276 小組的工作范圍是確定并了解對 ISR 行動至關重要的HF問題。為此,小組決定于2018年6月11日至2018年6月26日在德國Einsiedlerhof的美國空軍歐洲(USAFE)戰士準備中心(WPC)的 "北約2018聯合愿景"(UV18)試驗模擬內開展關于聯合ISR(JISR)作戰效能的研究。此外,小組還在 2019 年 5 月于芬蘭舉行的 "大膽探索 2019"(BQ19)演習中進行了類似研究。

結果、對北約的意義和實際影響

北約 HFM-276 任務小組使用組織有效性模型制定了一套調查,以確定和了解對有效的 ISR 行動至關重要的HF問題。該模型的核心是由任務分配、收集、處理、利用和傳播(TCPED)組成的聯合監查制度流程。從這一模型和其他來源得出的數據收集計劃審視了一些HF問題在整個 ISR 行動中的作用:基本HF知識、態勢評估、工作量、組織結構、信任、信息共享、信息管理、領導力、文化、組織流程、組織靈活性、共同意識和責任、協調和協調機制、決策、能力、情報需求管理(IRM)、通信、元數據和應用系統。所有這些HF因素都將影響 ISR 的作戰概念,并影響操作人員的績效。此外,本文還總結了改進北約和非北約行動 ISR CD&E 流程的一些實際意義,重點是開發應納入 ISR CD&E 流程的HF研究方法。這種HF方法就像 ISR 概念開發的技術和程序質量控制部分。預計研究結果將有助于為 ISR 指揮系統各級的政策和決策者提供信息和建議,以加強北約 ISR 規劃、任務執行和能力發展方面的信息和決策優勢。預計研究結果還將有助于為 ISR 與其他聯合進程(如聯合目標定位)的整合提供信息,以確定當前與 ISR 有關的HF差距以及與其他進程的整合。

理論框架

在本節中,我們將為監委會的HF行動提供一個高層次的理論框架。廣義上,理論可以理解為在一組邊界假設和約束條件下對概念間關系的陳述,因此我們對一般假設、約束條件和概念及其與我們框架的關系進行了劃分[1]。我們認為我們的理論框架由三個關鍵概念組成:1)監委會進程;2)各種HF變量;3)產出因素。本節關注的是這些概念之間的關系,以及它們之間關系的支配因素。各節詳細介紹了監委會進程的理論和分析、各種HF因素的影響及其對產出因素的影響。各節還深入介紹了與各小節相關的方法。

人們提出了不同的組織流程方法,如輸入-中介-輸出框架、輸入-中介-輸出-輸入框架以及受結構化啟發的流程框架[2, 3]。從廣義上講,這些方法既包括目的論和順序論的觀點,即假定有明確的目標來指導行動以產生特定的結果,也包括更具突發性的變革觀點,即人類在其中工作的結構會影響其他結構中的人類,并受到其他結構中人類的影響[4]。

我們認為,作為一個基本假設,在聯盟背景下開展的監委會聯合審查進程并不容易采用上述任何一種模式:相反,它是一個預先計劃和設計的順序進程與突發進程的混合體[5]。一方面,有正式定義的程序、理論、戰術、技術和流程(TTP),如《支持北約行動的聯合情報、監視和偵察程序》(AintP)和《作戰命令》(ORBAT);另一方面,也有包括特定節點在內的工作流程的實驗。這表明,我們的研究一方面要對 TTPs 的影響保持不可知論的觀點,另一方面要對執行聯合監查制度時的行動和對這些 TTPs 的看法保持不可知論的觀點。因此,我們的理論框架包含兩種相互作用的兵力:計劃行動和突發行動。計劃中的監委會審查和執行中的監委會審查之間的區別既體現在實驗計劃和實際實驗/演習執行之間的對立,也體現在計劃中的監委會審查行動和執行中的監委會審查行動之間的緊張關系,執行有時甚至是動態的。我們認為,計劃與執行動態之間的矛盾對于理解HF如何影響聯合監委會至關重要。應建立人類決策和協作機制,確保北約的聯合監委會從預先計劃順利過渡到動態執行。

更具體地說,我們的模型試圖將聯合監委會合作的線性和非線性軌跡結合起來。從順序計劃的角度來看,該模型的核心是聯合監委會流程,其中的 TCPED 階段可視為構成伯克等人[6]團隊適應模型的不同階段: SA、計劃制定、計劃執行和團隊學習(可以是評估收集處理、利用和傳播(CPED)是否有助于解決任務)(見下圖 1)。單個 PED 單元的這種相對線性的團隊流程也應結合其在多團隊系統中與其他團隊(單元)的協作來看待,即多個團隊為實現共同目標而集成工作[7]。涉及多個 PED 單元的聯合 PED 對于確保收集必要數據以獲取可采取行動的情報尤為重要。我們預計,由于不同的原因,計劃中的監委會審查流程可能并不總是按照預期的計劃方式可行。例如,從任務的角度來看:一個 PED 單元在執行任務期間的實際工作量可能會嚴重影響其參與整個聯盟聯合監 督和報告進程的能力。北約的事先規劃可在一定程度上減少這一因素,但不能完全消除不確定性。其他一些因素也可能對事先規劃的聯合監查制度進程構成挑戰:如各 PED 單元的動機、經驗、對任務的不同理解程度等。因此,我們認為HF的影響不僅與在單個小組內實現聯合監委會進程的總體目標有先后關系,而且在很大程度上以其他無意方式影響了北約的整體聯合監委會進程。另一方面,所述的監委會進程不一定會因這些障礙而改變,因為這可能取決于多個國家政策、執行和評估小組內部和之間協調和信任的有效性。

在不同的章節中,我們闡述了個人和人際因素、組織因素、文化因素、任務因素、系統因素和團隊因素如何影響聯合監委會。這些輸入因素預計會影響監委會的程序及其在監委會內部以及向外部組織要素(如聯合目標或情報界)提供可用結果的能力,進而影響諸如共享情況意識、數據分析、信息共享和決策以及任務完成的準確性和速度等輸出因素。圖 1 描繪了輸入和輸出因素之間的擬議聯系;該圖概述了本報告研究的所有因素。藍色和帶下劃線的因素是經過實證研究的因素。在隨后的章節中會有更詳細的理論介紹,其中還包括更詳細解釋一般模型中提出的各因素之間擬議相互關系的模型。

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關鍵點

美國空軍應追求新一代的中程備用殺傷性武器,以開發一種在與中國或俄羅斯的重大沖突中能夠打擊10萬個或更多目標點的彈藥庫存。

下一代中程PGM的尺寸應該是可以由隱形戰斗機和轟炸機大量內部攜帶的,以減少攻擊高度分散和位于有爭議和高度爭議環境深處的目標集的時間和成本。

這些PGMs還應該被設計成具有低可觀察性和其他特征,以穿透先進的綜合防空系統,減少美國空軍在同行沖突中所需要的飛行架次和武器數量。

用下一代備用PGM穿透隱身飛機將具有射程、生存能力和獨立完成殺傷鏈的能力,以對付越來越具有移動性和可遷移性的目標集。

摘要

經過幾十年的推遲和取消的現代化計劃,空軍對美國同行競爭對手的領先優勢正在被削弱,其部隊規模不足以滿足其被要求的作戰需求。同時,對國防開支的擠壓威脅著空軍的年度預算,而空軍的年度預算長期以來一直低于陸軍和海軍的單獨預算份額。這些挑戰使空軍處于一個脆弱的地位,其現代化投資中的錯誤步驟可能是災難性的。空軍必須做出明智的選擇,如果它要用它將獲得的稀缺資源來最大限度地提高其戰斗力。一個關鍵的選擇將是它為發展精確制導武器(PGM)庫存而采取的戰略,該庫存的大小適合于同行沖突。如果空軍要保持對中國和俄羅斯的精確打擊優勢,就必須平衡其庫存彈藥的射程、尺寸、速度、生存性和能力。這將要求空軍開發一系列負擔得起的下一代中程(50至250海里)空對地PGM,可以由其第五代戰斗機和隱形轟炸機大量攜帶。這個武器系列將大大有助于最大限度地提高美國在有爭議環境中的打擊行動的能力和降低其成本。空軍未來的PGM庫存應

1.支持未來對高度分散和位于有爭議地區深處的目標進行遠程穿透性打擊。

2.由設計成能在有爭議的環境中生存并到達其指定目標的武器組成。

3.能夠有效地打擊具有挑戰性的目標,這些目標具有移動性,能夠迅速轉移,或者被加固或深埋。

4.在針對同行對手的長期行動中,有能力打擊100,000個或更多的目標瞄準點。

5.包括各種武器的組合,使大規模的穿透性打擊行動的成本效益最大化。

重新平衡空軍的PGM組合,使之包括下一代中程PGM系列,用于替補打擊,這將補充美國空軍第五代戰斗機和轟炸機的能力,提高其擊敗挑戰性目標的能力,并將以足夠的價格采購同行沖突所需的規模。

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2018年,TRADOC發布了《多域作戰中的美國陸軍(2028年)》,TP 525-3-1。眾所周知,MDO是陸軍的作戰概念,旨在威懾并在必要時在戰斗中擊敗有能力和實力挑戰美國的對手,在所有領域和每個戰爭要素中進行對等戰爭。盡管戰爭的性質、原因和目標在歷史上保持不變,但21世紀的信息時代戰爭的開展在許多極其重要的方面不同于20世紀的機械化戰爭,美國軍隊,特別是美國陸軍必須改變以應對這些問題。最明顯的區別之一是和平與戰爭的模糊,MDO是第一個包括從和平競爭到武裝沖突的全部沖突的陸軍作戰概念,從而解決了這個問題。雖然兩者在過渡時期的區別是模糊的,但在MDO環境下的大規模作戰行動本身就是與眾不同的。

以下概念,即《美國陸軍多域作戰機動概念(2028-2040年)》,描述了陸軍在多域作戰戰場上的大規模作戰行動中如何進行機動。盡管它涉及到機動在競爭中的作用,但這一概念主要集中在陸軍如何在梯隊中作戰,以贏得與同行競爭者的戰斗。雖然看起來是 "進攻"性質的,但不能忘記,威懾的首要前提是在戰斗中獲勝的能力是毋庸置疑的。這一概念描述了陸軍將如何排兵布陣以克服對手的對峙,并深入細致地擊敗敵人的戰斗編隊。機動概念牢牢地嵌套在MDO中,但也在MDO的基礎上進行了擴展,包括兩年的全球作戰經驗,以及機構研究、兵棋推演和實驗。

有幾個關鍵的想法支撐并促成了這個概念。機動同時發生在師、軍團和更高級別的每個梯隊。機動發生在競爭和恢復競爭的過程中,而不僅僅是武裝沖突。在競爭中,我們通過機動來獲得優勢地位,塑造安全環境,支持區域安全,并能迅速過渡到武裝沖突。在武裝沖突中,我們通過機動來摧毀或擊敗敵軍,控制土地區域和資源,并保護民眾。這一概念描述了戰役,其設計必須包括所有領域的所有梯隊。

一個概念是變革的起點。它是變革過程的開始,而不是其結束。2018年發布的MDO啟動了一系列的研究、兵棋推演和實驗,從而形成了這個機動概念,并描述了在梯隊中進行的具體作戰功能。在這個概念之后,必須在未來和概念中心以及卓越功能中心內進一步努力,以確定所有的作戰功能,而不僅僅是機動,如何整合以在每個梯隊的MDO戰斗中取得成功。同時,這個概念應該在作戰部隊中啟動探索,以發展戰術、技術和程序(TTP),從而使MDO的機動性得以實現。正是作戰部隊和體制內的軍隊一起努力實現本概念中所描述的規則,將確保美國陸軍仍然是世界上最有統治力的陸軍。

圖:多域作戰中的機動

概括

歷史。這本新的美國陸軍未來司令部(AFC)小冊子介紹了陸軍如何描述2028-2040年的機動功能的概念。這個概念與《美國陸軍旅級戰斗隊跨域機動概念(2028-2040年)》一起取代了2017年2月的TRADOC Pam 525-3-5《美國陸軍行動和機動功能概念》。

摘要。這一概念描述了陸軍部隊如何在動態和擴大的作戰環境中進行機動,包括有爭議的戰場和領域,綜合對手的防御與對峙,作戰和戰略威懾的挑戰,以及多國和政府合作。陸軍部隊在不可預測的作戰環境中面對高度致命的對手,這與新的作戰環境相結合,為軍事問題提供了參考,以確定陸軍部隊如何取得相對優勢地位并產生超額效果。中心思想是計算來自所有領域的多軍種同時匯合的成功,并促進加強聯合和作戰指揮與控制、分層機動和決定性的戰役。

適用性。本概念適用于陸軍部所有發展理論、組織、訓練、物資、領導和教育、人員、設施和政策能力的活動。這一概念指導實驗和部隊發展,并支持聯合能力整合和發展系統的進程。它還支持《陸軍未來司令部概念和能力指南》中描述的陸軍能力發展過程。當與陸軍概念框架的其他內容發生沖突時,本文件具有優先權。

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總結

美國防部(DOD)正在對其指揮軍事力量的方法進行現代化改造。國防部高級領導人已經表示,現有的指揮和控制架構不足以滿足2018年國防戰略(NDS)要求。全域聯合指揮與控制(JADC2)是國防部的概念,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網絡中。

DOD指出,用Uber共享服務來比喻其對JADC2的期望最終狀態。Uber結合了兩個不同的應用程序--一個是乘客,另一個是司機。使用各自的位置,Uber算法根據距離、旅行時間和乘客(以及其他變量)來確定最佳匹配。在JADC2的情況下,這種邏輯將找到攻擊特定目標的最佳武器平臺,或應對新出現威脅的最佳單位。為了使JADC2有效工作,DOD正在追求三種新的或新興的技術:自動化和人工智能、云環境和新的通信方法。

DOD的一些機構和組織參與了與JADC2相關的工作。下面的清單突出了與JADC2開發有關的部分組織和項目:

  • 國防部首席信息官:第五代(5G)信息通信技術。

  • 國防部長辦公室(研究與工程):全網絡化指揮、控制和通信(FNC3)。

  • 國防高級研究計劃局:馬賽克戰爭。

  • 空軍:高級戰斗管理系統(ABMS)。

  • 陸軍:項目融合(Project Convergence)。

  • 海軍:項目超配(Project Overmatch)

隨著國防部開發指揮和控制軍事力量的新方法,國會可能會考慮幾個潛在的問題:

  • 國會如何在驗證需求或成本估算之前考慮JADC2的相關活動?

  • 在沒有正式的計劃或預算申請的情況下,國防部為JADC2的預算是多少?

  • JADC2的支出重點是什么,是否有國防部可能沒有投資的舉措?

  • 國防部如何確保每個軍種和盟國的通信系統之間的互操作性?

  • 國防部應如何優先考慮其未來網絡中相互競爭的通信需求?

  • 人工智能將在未來的指揮和控制決策系統中發揮什么作用?

  • 為了滿足JADC2的要求,有哪些潛在的部隊結構變化是必要的?

  • 國防部應如何管理與JADC2相關的工作?

1 什么是JADC2

全域聯合指揮與控制(JADC2)是美國國防部(DOD)的概念,即把所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊的傳感器連接成一個網絡。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連接)。通過JADC2,國防部設想建立一個 "物聯網"網絡,將眾多傳感器與武器系統連接起來,利用人工智能算法幫助改善決策。

DOD官員認為,未來的沖突可能需要領導人在幾小時、幾分鐘或可能幾秒鐘內做出決定,而目前分析作戰環境和發布命令的過程需要數天時間。國防戰略(NDS)委員會報告的非保密概要指出,目前的C2系統與潛在的同行競爭對手相比已經"惡化"。國會可能對JADC2概念感興趣,因為它正被用來制定許多高調的采購計劃,以及確定美國軍隊對潛在對手的有效性和競爭力。

圖 1. JADC2 的概念愿景

JADC2設想為聯合部隊提供一個類似云的環境,以共享情報、監視和偵察數據,在許多通信網絡中傳輸,從而實現更快的決策(見圖1)。JADC2打算通過收集來自眾多傳感器的數據,利用人工智能算法處理數據以識別目標,然后推薦最佳武器--包括動能和非動能武器(如網絡或電子武器)--來打擊目標,從而幫助指揮官做出更好的決策。

DOD指出,用Uber共享服務作為類比來描述其對JADC2的期望最終狀態。使用各自的位置,Uber算法根據距離、旅行時間和乘客(以及其他變量)來確定最佳匹配。然后,該應用程序為司機提供指示,讓他們按照指示將乘客送到目的地。Uber依靠蜂窩和Wi-Fi網絡來傳輸數據,以匹配乘客并提供駕駛指示。

一些分析家對JADC2采取了更加懷疑的態度。他們對JADC2的技術成熟度和可負擔性提出了疑問,以及是否有可能在一個致命的、充滿電子戰的環境中部署一個能夠安全可靠地連接傳感器和射手并支持指揮和控制的網絡。分析人士還詢問誰將擁有跨領域的決策權,因為傳統上,指揮權是在每個領域內而不是從整體戰役的角度下放的。

什么是指揮與控制?C2的維度和人工智能的影響
人們可以通過五個問題來看待指揮和控制:誰、什么、何時、何地和如何。傳統上,國會通過兩個不同但相關的問題來關注指揮與控制:權力("誰")與技術("如何")。
國會傳統上關注的第一個問題反映了指揮官執行行動的權力。這一討論的重點是指揮系統,反映了負責組織、訓練和裝備美國部隊的軍種與有權在國外使用部隊的作戰司令部之間的差異。這個問題可以用一個問題來概括:"誰指揮部隊?"
第二個問題是使指揮官能夠做出這些決定并將其傳遞給戰場的技術方面。指揮、控制、通信(C3)、C3加計算機(C4)以及情報、監視和偵察(ISR)等術語進入了討論。指揮和控制的這一技術問題著眼于指揮官用于決策的數據(和收集方法)(即ISR是促成決策的數據),將數據轉化為信息的處理能力,以及使指揮官將其決策傳達給地理上分布的部隊系統。這種指揮和控制的技術方法可以概括為:"你如何指揮部隊?"
指揮和控制的其他動態回答了其他問題:哪些系統和單位被指揮(什么),時間方面(何時),以及地理方面(何處)。國會在歷史上對這些問題中的每一個都是在具體的,而不是一般的問題上表示了興趣。例如,國會沒有考慮一般用途的部隊,而是關注與核部隊和特種作戰相關的權力問題。與核和網絡戰的快速反應相關的指揮和控制問題,以及在有限的程度上與電磁頻譜戰相關的問題,這些都是及時性問題,引起國會關注的其他領域。
關于 "何時",國會已表示對與核和網絡戰的快速反應有關的指揮和控制感興趣,并在有限的程度上對電磁頻譜戰感興趣。然而,對 "何時"的最大敏感度似乎更側重于戰術(例如,何時讓飛機進入目標,何時開始對建筑物進行攻擊);這些決定往往被授權給指揮官。最后,地理因素對指揮美軍提出了獨特的挑戰;只要行政部門和國會繼續支持全球國家安全戰略,地理決策在很大程度上代表了戰術問題,往往被授權給各個指揮官。
圖2. 指揮與控制的維度和人工智能的影響
圖2描述了這些問題是如何通過引入人工智能(AI)來優化各方面的結果。隨著編隊復雜性的增加--特別是為全域聯合作戰設計的編隊,控制這些部隊有可能超越人類的認知能力,并使用算法來幫助管理這些部隊。美國軍方表示,它打算讓人類參與整個決策過程,但隨著美國軍隊將更多的人工智能技術引入其決策機構,各方面的區別開始變得模糊不清。例如,"誰"和 "如何"開始變得相似,特別是當計算機或算法向指揮官提出建議時,他們可能不了解信息或產生建議的過程。
人工智能還可以影響指揮和控制的其他方面,包括 "什么"、"什么時候 "和 "在哪里"。將 "什么 "和 "哪里 "這兩個要素結合起來,可以挑戰對手尋找和與美國部隊交戰的能力;這樣做也可以挑戰指揮官及其參謀部在沒有系統幫助管理復雜情況下保持對部隊的控制能力。從 "何時 "的角度來看,需要快速決策的行動,特別是電磁頻譜戰或網絡戰,可能超過人類的決策能力。這就提出了一個重要的問題,即指揮官能在多大程度上信任人工智能,以及人類作戰員需要理解人工智能系統為什么建議采取特定行動。

2 為什么要改變當前的 C2 結構?

DOD目前使用戰斗空間的不同部分來執行C2--主要是沿著確定的軍事領域:空中、陸地、海上、太空和網絡空間。這種結構的存在是因為傳統的威脅來自單一系統,如飛機和坦克編隊。作為回應,軍方開發了高度復雜(但昂貴)的傳感器來監視戰斗空間,向集中式指揮中心(如空中作戰中心或陸軍指揮所)提供信息。E-3高級預警和指揮系統(AWACS)和E-8聯合監視目標攻擊雷達系統(JSTARS)等系統經過優化,為這些中央前哨的指揮官提供態勢感知,然后他們可以在那里指揮軍事力量。

2018年國防戰略(NDS)、審查它的 NDS 委員會和其他來源闡述的未來作戰環境描述了潛在對手如何發展復雜的反介入/區域拒止 (A2/AD) 能力(見圖 3)。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。 美國競爭對手將 A2/AD 能力作為對抗美國傳統軍事優勢(例如投射力量的能力)的一種手段,并提高他們贏得快速、決定性交戰的能力。

圖 3. A2/AD 環境的可視化

美國防部高級領導人已經表示,在未來的作戰環境中,獲取信息將是至關重要的。此外,這些領導人還表示,為了挑戰潛在的同等對手,需要采取多領域的方法(美國部隊將使用地面、空中、海上、太空和網絡力量來挑戰對手的目標計算)。因此,全領域聯合作戰的概念為指揮官提供了獲取信息的機會,可以利用突襲進行同步和連續的行動,并在所有領域快速和持續地整合能力,從而獲得物質和心理優勢以及對作戰環境的影響和控制。

空中陸戰概念設想將空軍和陸軍的努力結合在一起,在20世紀80年代對抗蘇聯,自該概念提出以來,技術上的進步使美國防部能夠繼續發展全領域聯合作戰的概念。這些技術進步包括增加了攻擊目標的方法(包括電子和網絡手段),相對低成本的傳感器的擴散,以及將這些傳感器的數據轉化為信息的處理能力的提高。維持對所有領域行動的控制所面臨的挑戰是,美國的軍事C2機構并不是為做出這些類型的決定而組織的,26而且正在使用的技術的復雜性和速度可能超過人類的認知能力。

指揮與控制是如何演變的?
美軍傳統的指揮和控制概念源于德軍的 "任務型命令"(auftragstaktik)。認識到軍事行動中的混亂和 "戰爭迷霧 "是不可避免的,下級指揮官被委托半自主地行動以實現其指揮官的意圖(即任務的總體目標),而不是有預先規定的行動。情報來源和偵察的信息需要很長的時間,甚至可能需要幾天才能到達指揮官手中。為了保持對部隊的控制,指揮官們依靠無線電通訊和紙質信件。有限的信息量使得指揮官可以在兩個方面指揮部隊--使用單一的領域來應對對手的行動。
在冷戰的高峰期,蘇軍給軍事力量提出了一個新的問題:如何對抗一支數量上占優勢的坦克部隊。為了應對這一威脅,陸軍和空軍提出了一種新穎的方法,通過開發新技術來確定增援地點,將空中和陸地力量結合起來。這一概念被稱為 "空地戰"。這種三維方法試圖利用情報、監視和偵察方面的優勢,"深入觀察",將火力集中打擊增援部隊(即 "深入打擊")。為了支持這種利用深度打擊來防止增援部隊的設想,美軍需要改進指揮所,以提高指揮部隊的決策速度,同時仍然保持遵循指揮官意圖的傳統。這種需要導致了新系統的開發,如JSTARS和ATACMS。這些系統使指揮官能夠更快地了解戰斗空間,并提高對敵軍直接開火的反應時間。
在過去的20年里,中國和俄羅斯觀察了美國的戰爭方法,確定了挑戰美國優勢的不對稱方法。中國的軍事現代化尤其注重防止美國建立大量的戰斗力(限制后勤),增加高價值飛機(油輪、間諜飛機、指揮和控制飛機)的風險,并增加其海軍足跡(限制美國的海軍優勢)。為了應對這些新威脅,國防部最初提出了使用多域作戰的想法(后來過渡到全域作戰一詞)。國防部認為,使用一個或甚至兩個維度來攻擊對手是不夠的,因此挑戰對手的目標計算需要更復雜的編隊(額外維度)。國防部認為,不斷增加的復雜性,加上應對新興技術威脅的時間可能減少,需要新的方法來管理部隊。
圖4. 指揮和控制的復雜性的變化

3 JADC2-賦能技術

在國防部發展JADC2概念的過程中,有三類技術在這種指揮和控制軍事力量的方法中起著不可或缺的作用:自動化、云環境和通信。

3.1 自動化與人工智能

許多DOD高級領導人已經明確表示,JADC2是一個概念(或許是一個愿景),而不是任何具體的計劃。在2021年1月的一篇文章中,聯合人工智能中心主任Michael Groen中將說:"JADC2不是一個IT(信息技術)系統,它是一個作戰系統。從歷史上看,你會有一個大型的國防項目,你會花數年時間來完善需求,你會收集大包大包的錢,然后你會去找國防承包商,花更多的時間來建造、測試,然后在多年后最終投入使用"。在這篇文章中,Groen中將描述了人工智能(AI)的作用,以及延伸到數據和數據結構的作用,使這些算法能夠為指揮官提供信息。根據Dennis Crall中將(聯合參謀部指揮、控制、通信和計算機/網絡首席信息官[JS J6]主任)的說法,人工智能和機器學習對于實現JADC2至關重要。Dennis Crall說道:"JADC2是關于將所有這些自動化....。它是關于利用傳感器豐富的環境--查看數據標準等事情;確保我們可以將這些信息轉移到一個我們可以正確處理的區域; 帶來了云;帶來了人工智能、預測分析;然后用一個能夠處理這些的網絡來支撐所有領域和合作伙伴。"

3.2 云環境

DOD表示,擁有多分類的云環境對于實現JADC2是必要的。DOD設想,用戶能夠根據他們的需要和信息要求,在不同的分類下訪問信息。在2021年6月的新聞發布會上,克拉爾中將說,"戰術邊緣 "的云能力是用于數據存儲和處理,實現人工智能算法。作為一個例子,空軍討論了其高級戰斗管理系統(ABMS)項目對云環境的需求--空軍部對JADC2的貢獻,這將在下文討論。根據空軍的預算說明,ABSM將需要一套云系統、應用程序(即軟件)和網絡(包括商業和政府擁有的),這將 "了解環境并應用由人工智能和機器學習輔助的先進算法"。

3.3 通信

根據DOD的說法,開發JADC2將需要新的通信方法。DOD目前的通信網絡已經為中東地區的行動進行了優化。因此,DOD使用衛星作為與海外部隊通信的主要方法。這些系統面臨著延遲(時間延遲)問題,并且在設計上不能在有電子戰的情況下有效運行。這些舊的架構依賴于地球同步軌道上的衛星,這些衛星在地球上空大約22200英里(35800公里)處運行。新的應用,如人工智能,將有可能需要額外的數據速率,而目前的通信網絡可能無法支持--特別是當DOD增加傳感器的數量,以提供額外的數據來改進算法。自主系統的引入,如海軍的大型無人水面和海底航行器,以及陸軍對機器人飛行器越來越感興趣而產生的系統,可能需要安全的通信和短時延來維持對這些系統的控制。

4 目前開展的JADC2相關工作

聯合參謀部是負責制定全域聯合指揮與控制概念戰略的國防部組織。此外,還有一些正在進行的研究和努力與JADC2概念有關。每個軍事部門(陸軍、海軍、空軍)以及國防部機構,如國防高級研究計劃局(DARPA)和負責研究和工程的國防部副部長辦公室(OSD[R&E]),都在開發技術和概念。以下各節簡要介紹一些組織的工作。

4.1 聯合參謀部 J6:JADC2 戰略

國防部負責制定JADC2戰略的領導機構是聯合參謀部J6指揮、控制、通信和計算機/網絡局。JADC2戰略最初的設想是改善聯合部隊的互操作性(例如,確保無線電系統能夠相互通信),后來擴大了這一重點,制定了一種信息共享方法,通過為決策提供數據來實現聯合行動。除了制定戰略,J6還組織了一個JADC2跨職能小組,各軍種和國防部機構通過該小組協調他們的實驗和計劃。這與國防部數據戰略和國防部副部長創造數據優勢的努力相一致。該戰略確定了五條工作路線以實現JADC2框架:

1.數據組織

2.人力組織

3.技術組織

4.核指揮、控制和通信(NC3)

5.任務伙伴信息共享

在2021年6月4日的新聞發布會上,克拉爾中將表示國防部長奧斯汀已經批準了JADC2戰略。

4.2 OUSD研究與工程(R&E):完全網絡化的指揮、控制和通信(FNC3)

根據R&E辦公室的說法,"FNC3確定、啟動和協調指揮、控制和通信關鍵使能技術的研究、開發和降低風險活動。這些活動將包括整個國防企業不同但相互關聯的努力,由FNC3在OUSD(R&E)的工作人員監督和同步進行。" FNC3的主要負責人邁克爾-扎特曼博士描述了FNC3的整體愿景,包括三個層次--物理層、網絡層和應用層--它們為開發指揮、控制和通信系統提供了一種量身定做的方法,與商業部門的最佳實踐相一致。物理層代表無線電和發射器本身,而網絡層則通過開發國防部優化的新興商業軟件定義網絡技術(如網絡切片)來管理應用對物理層的訪問。所有這三層都旨在提高互操作性和彈性(即防止網絡被干擾或中斷的能力),并為每個應用提供適當的服務質量。

根據扎特曼博士的說法,FNC3是JADC2的中長期技術愿景,而每個部門(在以下章節中概述)都有專注于發展近期采購戰略的引人注目的努力。例如,空軍部的先進戰斗管理計劃旨在通過關注成熟技術在未來三年內部署。OUSD R&E利用其投資組合中不太成熟的技術,包括由DARPA、國防創新部門、戰略能力辦公室、各部門和其他部門開發的技術,為實施JADC2提供長期的技術手段。

4.3 DoD CIO:5G技術

國防部提出,5G無線技術的商業進展提供了傳輸更多數據(通常稱為數據吞吐量)和更低延遲的能力。國防部認為,它需要這些能力來處理來自眾多傳感器(如衛星、飛機、船只、地面雷達)的更多數據,并在 "邊緣"(與無線電接收器在同一地點)處理這些信息。5G技術的另一個方面可以實現新的指揮和控制概念,即動態頻譜共享。隨著電磁頻譜變得更加擁擠,聯邦政府已經開始允許多個用戶在同一頻段上運行(稱為頻譜共享)。國防部首席信息官認為,頻譜共享技術允許通信系統在有干擾的情況下傳輸和接收數據。2020年9月,國防部CIO向工業界發出了一個信息請求,即如何對待動態頻譜共享。2021年1月21日,已經公布了67份對信息請求的回應。

4.4 DARPA:馬賽克戰

馬賽克戰爭代表了一系列由DARPA贊助的項目,旨在利用人工智能將傳統上不被設計為互操作的系統和網絡相結合。從概念上講(見圖5),這些項目將能夠利用從衛星上收集的原始情報,并將這些數據轉化為傳遞給 "射手 "的目標信息--在這種情況下,網絡武器、電子干擾器、導彈、飛機或任何其他可能影響預期目標的武器。正如哈德遜研究所的分析家布萊恩-克拉克和丹-帕特所解釋的那樣,"馬賽克戰爭 "試圖將多種重疊的困境強加給敵軍,擾亂他們的行動,從而阻止他們及時到達目標。

圖5:DARPA的馬賽克戰愿景

DARPA的馬賽克計劃之一,稱為異質電子系統的技術集成工具鏈(STITCHES),已被用于空軍和陸軍的實驗。據DARPA稱,STITCHES是一種軟件,旨在通過自主創建允許低延遲和高吞吐量的軟件,快速整合任何領域的通信系統,而無需升級硬件或修改現有的系統軟件。根據空軍的一份新聞稿,該部門已在幾個高級戰斗管理系統的 "上線 "中測試了該技術,并已開始將該計劃從DARPA過渡到空軍部。

4.5 空軍部:高級戰斗管理系統(ABMS)

高級戰斗管理系統最初的設想是取代E-8聯合監視和目標攻擊雷達系統(JSTARS)。空軍在2019年將ABMS項目從開發飛機或雷達之類的東西過渡到 "數字網絡環境,連接所有領域和每個梯隊的作戰能力,以實現全球決策優勢。" 換句話說,空軍從建立一個支持指揮和決策的平臺(如E-8 JSTARS)轉向建立一個安全的、"類似云"的環境,利用人工智能和預測分析為指揮官提供近實時數據。根據空軍的說法,ABMS項目將沿著六條產品線開發能力:傳感器集成、數據、安全處理、連接、應用和效果集成。

空軍已經舉行了三次 "on-ramps"(空軍用來描述演示的術語),以展示其ABMS的方法。2019年12月舉行的第一次on-ramps,展示了該部門從F-22戰斗機使用的安全通信向陸軍和海軍系統傳輸數據的能力。第二次上線使陸軍榴彈炮能夠擊落一枚代用巡航導彈。此外,空軍向美國北方司令部提供了這種 "類似云 "的零信任平板電腦--一種不在設備上存儲敏感數據的安全功能,以協助其在2020年春季應對COVID大流行。

2020年11月,空軍部確定了首席架構師辦公室,負責評估架構上線和整合企業數字架構。同時,空軍確定空軍部快速能力辦公室為ABMS整合項目執行辦公室。快速能力辦公室的工作重點是快速向現場交付項目,它的參與可以被看作是將ABMS從實驗轉向系統開發。

4.6 陸軍部:項目融合(Project Convergence)

根據陸軍的說法,"項目融合是陸軍圍繞一系列連續的、結構化的演示和實驗而組織的新的學習活動",旨在應對JADC2所帶來的挑戰。

1.確保陸軍擁有合適的人員和人才;

2.將當前的陸軍現代化工作與陸軍未來司令部的跨職能團隊聯系起來,并與陸軍現代化的六個優先事項保持一致;

3.擁有合適的指揮和控制,以應對節奏越來越快的威脅;

4.利用人工智能分析和分類信息,并在陸軍網絡中傳輸;

5.在 "最嚴峻的地形 "中測試能力。

項目融合2020在三個軍事設施中使用了大約750名士兵、平民和承包商,最終在亞利桑那州的尤馬試驗場進行了兩次現場頂點演習。在這次演習中,陸軍展示了幾種技術,包括人工智能、自主性和機器人技術,以測試新的方法來指揮和控制地理上分散的部隊。陸軍計劃將空軍和海軍的系統作為2021年項目融合的一部分,并打算在2022年項目融合中納入外國軍隊。這其中有3370萬美元用于運營和維護,以及7310萬美元用于研究、開發、測試和評估,由陸軍撥款。

4.7 海軍部:項目超配(Project Overmatch)

項目超配是海軍為建立一個 "海軍作戰架構",將艦艇與陸軍和空軍資產聯系起來而做出的努力。2020年10月1日,海軍作戰部部長吉爾德伊上將責成一名二星上將領導海軍的"項目超配"工作。在他的備忘錄中,吉爾德伊上將指示 "項目超配"采取類似于海軍發展核動力和AEGIS系統的工程和開發方法。其主要目標是 "使海軍能夠在海上形成集群,從近處和遠處、每個軸線和每個領域提供同步的致命和非致命效果。具體來說,你[斯莫爾海軍司令]要開發網絡、基礎設施、數據架構工具和分析。" 在一個平行的努力中,吉爾德伊上將責成基爾比副上將(負責作戰要求和能力的海軍作戰部副部長)制定一項計劃,將無人系統,包括艦艇和飛機,納入海軍作戰架構。根據新聞聲明,海軍打算在2023年達到初始作戰能力(即有能力部署初始系統)。海軍在2022財政年度為 "項目超配 "申請了三個分類項目元素的資金。

在2021年6月舉行的2021年AFCEA西部會議上,吉爾德伊上將討論了項目超配目前的工作。在這次活動中,吉爾德伊表示,自2020年10月項目啟動以來,項目超配已經完成了三個螺旋式發展周期。吉爾德伊進一步解釋說:"我們實際上正在試驗一種方式,使我們基本上可以將任何網絡上的任何數據傳遞給作戰人員。這是一個軟件定義的通信系統,使我們能夠以一種前所未有的方式拆開我們所有的網絡"。根據新聞報道,吉爾德表示,他預計在2022年底或2023年初將 "項目超配"的測試規模擴大到一個航母打擊群。

5 國會面臨的潛在問題

以下各節討論了國會的潛在問題,包括需求和成本估算、互操作性挑戰、平衡通信能力、人工智能在決策中的角色,以及實施JADC2所需的潛在部隊結構變化。

5.1 需求和成本估算

美國防部已經為JADC2的相關工作申請了幾個財政年度的資金,特別是在概念的早期發展階段。國防部正在積極制定JADC2戰略,預計將在2021年春季發布。國會中的一些人對國防部沒有像傳統采購項目那樣提供成本估算或驗證需求表示關切。因此,各軍種委員會和撥款委員會已經減少了對這些工作,特別是ABMS和5G研究和開發的要求資金。2021財年國防授權法案(NDAA)要求國防部在2021年4月前為JADC2提出要求。

5.2 國防部對JADC2的潛在資助水平

國防部還沒有正式公布關于JADC2的支出預算數據,該項目在各軍種和國防機構的一些項目中都有資金。根據聯合參謀部J6(JS J6)的說法,JADC2不是一個記錄項目,JS J6也不打算過渡到一個記錄項目。因此,除非國會要求國防部提供JADC2資金的詳細概述,否則國防部可能不太可能這樣做。

一些分析家推測了與JADC2有關的所有項目的年度成本。一位分析家估計,國防部在2022財政年度為與JADC2直接相關的項目編列了大約12億美元的預算。Govini估計,自2017財政年度以來,國防部在JADC2上花費了大約225億美元;這平均每年大約為45億美元。Govini的估計包括其他聯邦機構的資金--如國家航空和航天局(NASA)--以及國防部可能認為與JADC2無關的技術,因此可能高估了JADC2獲得的資金總額。

5.3 JADC2支出優先級

根據JS J6,有五條與JADC2相關的工作線:

  • 1.數據組織

  • 2.人力組織

  • 3.技術組織

  • 4.核指揮、控制和通信(NC3)

  • 5.任務伙伴信息共享

以數據為中心的方法側重于國防部系統傳輸所需的數據類型和結構,創建一個共同的數據框架,為數據的發送和接收提供一個商定的標準。換句話說,數據的格式化、組織化和結構化的方式影響著數據從傳感器到決策者再到武器的高效和無縫傳輸。另一方面,網絡中心化和互操作性側重于通信標準,如無線電頻率、波形、通信加密等,以確保一個無線電能與另一個無線電通話。通過采用這種方法,JS J6專注于開發軟件應用,以改善指揮和控制。然而,該戰略可能缺少幾個方面,包括:

  • 通信系統的硬件和軟件的功能,

  • 網絡需要傳輸的數據量,

  • 對手的行動對網絡的影響,

  • 以及指揮和控制部隊的模塊化。

隨著國防部繼續改革其JADC2概念和要求,其他觀察家也注意到,在JADC2戰略中存在一些沒有被認定的領域,國防部應將其支出主要集中在研究和開發方面。一位觀察家認為,國防部應將其研發支出集中在改善網絡互操作性上。這種方法支持優先升級軍事通信系統,以便在整個聯合部隊中傳輸數據。它建議國防部在軟件和硬件方面投入更多資金,以提高所有類型的數據鏈路和網絡(例如,Link 16、多功能高級數據鏈路、態勢感知數據鏈路以及綜合海上網絡和事業服務)的互操作性。網絡互操作性方法的重點是,創建網絡是困難的;但是,利用軟件定義的網絡和通用電子設備(如類似的芯片架構)可以使每個軍種無縫共享信息。換句話說,這種方法更注重通信網絡的構建方式,而不是在這些網絡內發送數據的組織方式。軟件定義的無線電和網絡使無線電可以很容易地被編程,并因此更容易地相互通信。微電子(即物理硬件)最終定義了無線電的物理和軟件能力。

其他分析家認為,JADC2的支出應更多地集中在改變決策方式上。這一論點強調了通過利用人工智能(AI)實現決策過程自動化的必要性,正如國防高級研究計劃局(DARPA)的馬賽克戰爭概念所設想的。在這種方法中,優先利用人工智能系統的支出(如空軍的STiTCHES計劃),可以建立主要集中在需要傳輸的數據和數據結構的特設網絡。這一論點假設人工智能也可以分析情報、監視和偵察(ISR)數據,以確定人類可能錯過的趨勢,從而向軍事指揮官提出潛在的更好的建議。

其他觀察家認為,優先考慮如何使用和管理電磁波譜的決策對于支持JADC2至關重要。這些觀察家認為,像國防信息系統局的電磁戰管理計劃--旨在利用情報方法評估電磁波譜環境,然后自動決定如何使用頻譜來減輕對手的電子戰影響--對于實現全域指揮和控制是必要的。這些觀察家還認為,對手的電子戰效應將需要近乎即時地被緩解,因此需要一個強大的電磁環境部分(以及自動化),以便在對網絡的潛在攻擊中管理國防部網絡。

5.4 互操作性挑戰

由于國防部設想使用JADC2來同時指揮多個領域的部隊,因此連接不同類型部隊的需求也在增加。國防部擁有并運營著許多通信系統,每個系統都使用不同的無線電頻率、標準和數據鏈,這些系統往往不能相互 "交談",因此需要一個網關將一種無線電協議 "翻譯 "成另一種協議。盟友和合作伙伴的加入增加了互操作性的挑戰。前國防部副部長邁克爾-格里芬在2020年3月向眾議院軍事委員會情報、新興威脅和能力小組委員會作證時,指出這個問題是繼續為FNC3進行OSD R&E努力的理由。

使國防部能夠共享來自不同部門和單位的信息的挑戰可以通過三種互操作性的方法來解決:

  • 網關。通信網關(也許稱為 "翻譯器 "更為恰當)可以接收多種協議、安全級別等,并將這些信息轉播給部隊的其他部門。ABMS計劃已經開發了這種網關(見圖6),以實現通信。這種方法允許信息共享,有可能降低開發成本,因為網關可以是飛機/艦艇/地面系統的一個子系統,有可能能夠相對快速地投入使用。這種方法的挑戰是,這種網關可能沒有使用最先進的,因此也是受保護的波形來轉播給部隊。

圖 6:E-11 戰場機載通信節點 (BACN)

  • 新的通信設備。這種方法采用 "自上而下 "的方式(即由OSD或聯合參謀部確定解決方案,然后要求各軍種采用該方案)。使用與聯合戰術無線電系統(JTRS)開發類似的模式,這種方案將購買一個新的通信架構,重點是互操作性。例如,FNC3的努力似乎就是采用這種方法。盡管這種方法可以確保聯合部隊開發的通信系統可以無縫共享信息,而且可能是安全的,但它可能需要大量的投資,并可能遇到時間表的延誤。這種方法的另一個可能的缺點是,隨著系統的投入使用,它們可能對對手的技術不那么有效。

  • 開發軟件來創建網絡。第三種方法是使用軟件,使用戶能夠創建自定義網絡。DARPA的 "馬賽克戰爭 "和ABMS計劃的某些方面就是這種方法的例子。與其他互操作性解決方案相比,這種方法更加模塊化,使為特定行動定制的單位和系統能夠相互通信。這種方法的一個主要風險是技術上的不成熟,特別是用于創建這些網絡的軟件。另一個風險涉及到與不同系統共享的信息量和分類,這些系統經過認證,具有不同的保密級別(例如,可釋放的秘密、不可釋放的秘密、最高機密)。

國防部和國會可以選擇這些方法中的一種或多種。一種特定的方法可能提供短期的好處,而國防部則追求一種長期的方法來解決互操作性的挑戰。

5.5 平衡退化環境下的通信能力

國防部為滿足JADC2的要求而開發通信網絡的方法包括三種相互競爭的能力:

  • 數據吞吐量(即數據傳輸的速度)

  • 延遲(即接收信息/數據的時間延遲)

  • 彈性(在自然或故意中斷的情況下保持通信信號的能力)

軍事作戰新技術的興起,如人工智能、戰術數據鏈(如Link 16和多功能先進數據鏈[MADL])和對手的電子戰能力,為5G和FNC3等未來通信系統平衡這些能力帶來了明顯的挑戰。人工智能和信息戰可能需要大量的數據來實現預測分析,并讓指揮官對戰斗空間有一個準確的了解。與所有可用用戶共享數據的數據鏈并不一定需要高數據速率;然而,數據鏈確實需要低延遲,以確保傳感器能夠證明 "目標級數據",特別是對于像巡航導彈和飛機這樣快速移動的系統。最后,電子干擾器的擴散需要彈性(或抗干擾性能),以便在被主動干擾時保持通信。圖7說明了在開發新的波形時必須平衡這三個相互競爭的要求(無論該波形是為民用還是軍用而設計)。無線電信號能夠提供每一種能力;然而,優先考慮一種要求意味著其他兩種要求可能會受到影響,這可能會給決策者帶來兩難選擇,即在采購中優先考慮哪些能力。

圖7:平衡通信要求

隨著國防部對其通信系統的現代化改造,它可能會考慮技術特點和限制,以選擇在保護其網絡安全的同時推進任務目標的要求。例如,像5G這樣的技術可以提供高數據容量和低延遲,但目前還不清楚這些信號可能受到對手干擾的影響。另一方面,FNC3的設計似乎是為了提供具有高數據率的彈性;但是,由于它依賴于衛星,延遲將增加。

5.6 人工智能在決策中的角色

人工智能是實現JADC2的一個潛在的關鍵組成部分。隨著人工智能被引入軍事決策中,出現了幾個潛在的問題。首先,人工智能在決策中的作用應該達到什么程度?在使用致命武器時,人類的判斷力需要達到什么適當的水平?

第二,國防部如何確保用于人工智能算法協助決策的數據的安全性?盡管國防部把重點放在了數據結構上,但它沒有討論它計劃如何具體確保JADC2的數據有效性和安全性。錯誤的數據可能導致指揮官選擇損害任務目標的選項(如算法推薦可能浪費高價值彈藥的目標)。與此相關的是,國防部打算如何保護云環境中的這些數據,以防止對手操縱它們?這些安全計劃是否足以防止對手的操縱?

5.7 潛在的部隊結構調整

由于JADC2可能需要不同類型的部隊和武器系統,每個軍種都可能尋求改變其訓練、組織和裝備部隊的方式。例如,海軍陸戰隊在其部隊重新設計中宣布,它將取消它認為不符合國防戰略指導的部隊,并將資金重新投入到其他更適合未來作戰環境的項目中。

現役和預備役部隊的能力平衡是部隊結構調整的另一個方面。例如,陸軍在歷史上決定將后勤能力從現役部門轉移到預備役部門。因此,如果美國要開戰,陸軍大概需要啟動預備役部隊來實現行動。當國防部和各軍種準備迎接JADC2帶來的挑戰時,這些組織將如何選擇平衡現役和預備役部隊的能力和部隊結構?

5.8 對JADC2工作的管理

聯合參謀部J6是國防部JADC2工作的主要協調者,每個軍種和一些國防部機構都在進行各種活動。國會中的一些人過去曾表示有興趣建立國防部范圍內的項目辦公室(如F-35聯合項目辦公室)來集中管理大規模的工作。國防部的研究和開發工作將隨著時間的推移而增加,因此,管理這些工作可能會變得更具挑戰性。國會在未來可能會尋求確定或建立一個負責項目管理、網絡架構開發和財務管理的組織。

附錄-聯合互操作性的歷史實例:聯合戰術無線電系統

聯合戰術無線電系統(JTRS)是一個通信項目,旨在通過在所有軍種中部署無線電設備來提高通信的互操作性。該計劃于20世紀90年代中期開始,最終于2011年被前國防部負責采購、技術和后勤的副部長弗蘭克-肯德爾取消。在他的理由中,肯德爾副部長指出,"由于當時技術不成熟,移動特設網絡和可擴展性的技術挑戰沒有得到很好的理解......從JTRS GMR[地面移動無線電]開發計劃中產生的產品不太可能在經濟上滿足各軍種的要求。" 在15年的開發工作中,國防部花費了大約150億美元,在終止時還需要130億美元。

JTRS計劃旨在用可在大部分無線電頻譜上運行的基于軟件的無線電取代軍隊使用的25至30個系列的無線電系統--其中許多系統不能相互通信。根據設想,JTRS將使各軍種與選定的盟國一起,通過各級指揮部的無線語音、視頻和數據通信,包括直接獲取來自機載和戰場傳感器的近實時信息,以 "無縫 "方式運作。被描述為 "軟件定義的無線電",JTRS的功能更像一臺計算機,而不是傳統的無線電;例如,它可以通過添加軟件而不是重新設計硬件來升級和修改,以便與其他通信系統一起運行--這是一個更昂貴和費時的過程。國防部聲稱,"在許多情況下,一個具有多種波形的JTRS無線電臺可以取代許多單獨的無線電臺,簡化了維護工作",而且由于JTRS是 "軟件可編程的,它們也將提供更長的功能壽命",這兩個特點都提供了潛在的長期成本節約。JTRS計劃最初被分成五個 "集群",每個集群都有一個特定的服務 "領導"(見表A-1),并由一個聯合項目辦公室管理整個架構。

注:外形尺寸無線電臺基本上是士兵攜帶的小型化無線電臺,以及重量和功率受限的無線電臺。

正如下文所討論的,JTRS在開發過程中遇到了一些困難。這些問題可能與未來的JADC2開發有關。

尺寸和重量的限制和有限的范圍

根據政府問責局(GAO) 2005年的一份報告: 為了實現寬帶網絡波形的全部功能,包括傳輸范圍,Cluster One無線電需要大量的內存和處理能力,這增加了無線電的尺寸、重量和功耗。增加的尺寸和重量是努力確保無線電中的電子部件不會因額外的內存和處理所需的電力而過熱的結果。到目前為止,該計劃還未能開發出符合尺寸、重量和功率要求的無線電,而且目前預計的傳輸范圍只有三公里--遠遠低于寬帶網絡波形所要求的10公里范圍....。Cluster One無線電的尺寸、重量和峰值功率消耗超過直升機平臺要求的80%之多。

由于無法滿足這些基本的設計和性能標準,人們擔心Cluster One可能無法按計劃容納更多的波形(計劃中Cluster One有4到8個存儲波形),而且它可能過于笨重,無法裝入重量和尺寸都受到嚴格限制的未來戰斗系統(FCS)載人地面車輛(MGVs)以及陸軍的直升機機群。一些觀察家擔心,為了滿足這些物理要求,陸軍將大大 "削弱 "第一組的性能規格。然而,根據陸軍的說法,它在減少Cluster One的重量和尺寸以及增加其傳輸范圍方面取得了進展;然而,將所有需要的波形納入Cluster One證明是困難的。據報道,Cluster Five無線電臺也遇到了類似的尺寸、重量和功率方面的困難;這些困難更加明顯,因為有些Cluster Five版本的重量不超過1磅。

安全

JTRS的安全問題成為發展中的一個重要困難。據一位專家說,該計劃最大的問題之一是安全,"即加密,因為JTRS的加密是基于軟件的,因此容易受到黑客攻擊"。 計算機安全專家普遍認為,用于任何目的的軟件都是脆弱的,因為目前沒有一種計算機安全形式能提供絕對的安全或信息保證。據美國政府問責局稱,JTRS要求應用程序在多個安全級別上運行;為了滿足這一要求,開發人員不僅要考慮傳統的無線電安全措施,還要考慮計算機和網絡安全措施。此外,國家安全局(NSA)對JTRS與美國盟友的無線電系統接口的安全擔憂也帶來了發展上的挑戰。

與傳統無線電系統的互操作性

一些分析家表示擔心,使JTRS與傳統無線電 "向后兼容 "的目標在技術上可能是不可行的。據報道,早期的計劃試圖通過交叉頻段來同步不兼容的傳統無線電信號,這被證明過于復雜。目前陸軍的努力集中在使用寬帶網絡波形來連接傳統的無線電頻率。一份報告指出,雖然寬帶網絡波形可以接收來自傳統無線電的信號,但傳統無線電不能接收來自JTRS的信號。為了糾正這種情況,陸軍考慮使用19種不同的波形來促進JTRS向遺留系統的傳輸。在JTRS無線電中加入如此多的不同波形會大大增加內存和處理能力的要求,這反過來又會增加JTRS的尺寸、重量和功率要求。

作者:John R. Hoehn,軍事能力和計劃分析師

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序言

指揮、控制和通信(C3)系統是所有軍事作戰的基礎,為國防部(DoD)的所有任務提供計劃、協調和控制部隊和作戰所需的關鍵信息。歷史上,美軍取得并保持了C3技術的主導優勢,但同行的競爭者和對手已經縮小了差距。國防部目前的C3系統沒有跟上威脅增長的步伐,也沒有滿足我們聯合作戰人員不斷增長的信息交流需求。聯合部隊必須配備最新的C3能力,為所有領域提供實時態勢感知和決策支持。

未來的沖突很可能由信息優勢決定,成功的一方將來自多個領域的分布式傳感器和武器系統的大量數據轉化為可操作的信息,以便更好、更快地做出決策并產生精確的效果。國防部(DoD)正在執行一項重點工作,通過綜合和同步的能力發展,在所有領域迅速實現靈活和有彈性的指揮和控制(C2),以確保對我們的對手的作戰和競爭優勢。這項工作被稱為聯合全域指揮與控制(JADC2),是決策的藝術和科學,將決策迅速轉化為行動,利用所有領域的能力并與任務伙伴合作,在競爭和沖突中實現作戰和信息優勢。JADC2需要新的概念、科學和技術、實驗以及多年的持續投資。

該戰略代表了國防部對實施國防部數字化現代化戰略中C3部分的設想,并為彌合今天的傳統C3使能能力和JADC2之間的差距提供了方向。它描述了國防部將如何創新以獲得競爭優勢,同時為完全網絡化的通信傳輸層和先進的C2使能能力打下基礎,以使聯合全域作戰同步應對21世紀的威脅。該戰略的重點是保護和保持現有的C3能力;確保美國、盟國和主要合作伙伴在需要的時候能夠可靠地獲得關鍵信息;提供無縫、有彈性和安全的C3傳輸基礎設施,使聯合部隊在整個軍事作戰中更具殺傷力。這一戰略的實施需要在作戰領域內和跨作戰領域內同步進行現代化工作,從完美的解決方案過渡到一個高度連接的、敏捷的和有彈性的系統。

本文件確定的目標為DOD的C3系統和基礎設施的現代化提供了明確的指導和方向。然而,現代化并不是一個終點,而是一項持續的工作。國防部將評估和更新該戰略,以適應在通往JADC2道路上的新的作戰概念和技術。

引言

美國防部正面臨著幾十年來最復雜和競爭激烈的全球安全環境。在這個大國競爭的新時代,國防部必須提高聯合作戰人員的殺傷力,加強聯盟伙伴關系,吸引新的合作伙伴,并改革國防部以提高績效和經濟效益。

當我們建立一支更具殺傷力的部隊并加強聯盟和伙伴關系時,DOD必須專注于關鍵的有利工具,以有效地運用聯合多國部隊對抗大國競爭。有效的部隊使用始于有效的C2,即由適當指定的指揮官在完成任務的過程中對指定和附屬部隊行使權力和指導。在現代戰爭中,這可能是人對人、機器對機器(M2M)的循環,或者隨著自主程度的提高,M2M的循環中也有人類。在其最基本的層面上,成功的C2需要有可靠的通信、發送和接收信息的手段,以及其他處理和顯示可操作信息的能力,以幫助指揮官進行決策并取得決定性的信息優勢。

圖1:指揮、控制和通信現代化

該戰略的重點是支持有效的聯合和多國作戰的C3使能能力(圖1)。C3使能能力由信息整合和決策支持服務、系統、流程以及相關的通信運輸基礎設施組成,使其能夠對指定和附屬的部隊行使權力和指導。這些能力使指揮官和決策者能夠迅速評估、選擇和執行有效的作戰方案以完成任務。

具體而言,該戰略為2020-2025年的C3使能能力現代化提供了方法和實施指南。作為2018年國防戰略(NDS)實施的一部分,聯合參謀部正在制定聯合和任務伙伴網絡的工作概念,以便在有爭議的環境中執行全域聯合作戰。根據這些概念,負責研究和工程開發的國防部副部長辦公室(OUSD(R&E))正在開發和發展一個長期的(2024年及以后)全網絡化指揮、控制和通信(FNC3)架構。實施這些未來的概念和架構將需要時間來使得新的技術和多年的投資成熟可用。這個C3現代化戰略為彌合今天的傳統C3使能能力和未來的FNC3使能JADC2之間的差距提供了方向,以確保聯合部隊能夠 "今晚作戰(fight tonight)",同時為聯合全域作戰所需的未來技術創造一個可行的過渡路徑。

戰略目標

本戰略提出的C3現代化目標與國防部數字化現代化戰略(DMS)和其他更高層次的指導意見相一致,包括國家發展戰略、國防部2018年網絡戰略、聯合作戰的基石概念:《聯合部隊2030》和《國防規劃指南》。它實施近期的現代化作戰和創新解決方案,通過更安全、有效和高效的C3環境提供競爭優勢。為此,國防部必須解決這些C3現代化的目標:

1.開發和實施敏捷的電磁頻譜操作;

2.加強定位、導航和授時信息的交付、多樣性和彈性;

3.加強國家領導指揮能力;

4.提供綜合的、可互操作的超視距通信能力;

5.加速和同步實施現代化的戰術通信系統;

6.全面建立和實施國防部公共安全通信生態系統;

7.創造一個快速發展5G基礎設施和利用非美國5G網絡的環境;

8.提供有彈性和響應的C2系統;9.提供任務伙伴環境能力。提供任務伙伴環境能力和服務。

圖2:DOD數字現代化戰略

圖3:DOD C3現代化和數字現代化戰略的一致性

圖2和圖3分別顯示了本戰略中實施的DMS要素以及兩個戰略之間的目標和目的的一致性。

DOD C3依賴于一個復雜的、不斷發展的系統,從網絡基礎設施和核心服務到戰術邊緣的手持無線電和移動設備。本戰略中包含的九個目標是對圖2中強調的六個DMS目標的更細粒度的分解。C3現代化的其他關鍵因素包括聯合信息環境能力目標、數據中心化和數據分析,分別包含在DMS、國防部云戰略和國防部人工智能戰略中。有效的國防部事業管理將確保這些戰略的成功同步和實施。

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