本手冊旨在幫助電子戰和雷達系統工程師對系統能力進行一般估計。本手冊由 NAVAIR 電子戰/戰斗系統部主任贊助。章節包括:基本原理;天線;雷達方程;雷達與接收機特性及測試;微波/射頻組件;電光紅外;飛機動力學考慮;數據傳輸總線;詞匯表;縮寫和縮略語。
《多軍種行動評估戰術、技術和程序》(MTTP)為參謀人員確立了技術和程序,以便更好地向指揮官通報行動進展情況,從而確定風險和資源需求,使行動更加有效。為便于理解和掌握手冊內容,需要介紹三個主要概念:評估的定義,包括參謀人員和評估小組的作用;評估對指揮部的作用;以及如何進行評估的多個步驟。
評估是一個持續的過程,參謀人員要觀察和評估作戰環境以及友軍單元行動對其任務的影響,以便更好地為指揮員提供信息。成功的參謀部在評估小組的支持和指導下,利用現有參謀人員進行評估。按照《聯合出版物》(JP)5-0《聯合規劃》的規定,被指派進行行動評估的參謀人員要利用現有參謀人員在特定工作線或行動線中的領導作用,與行動或計劃官員協調提供支持證據,并支持他們向指揮官提出行動建議。盡管評估人員可能是一個獨立的工作組,但他們的建議可為行動或計劃決策提供支持。
從規劃之初到整個執行過程,成功的評估整合為指揮員提供了一種手段,可以積極主動地識別和調整任務完成過程中新出現的機遇和風險。及時發現機遇和風險可為指揮官帶來明顯優勢,如可能使敵人失去平衡并迅速結束戰斗;調整聯合部隊能力的重點以最大限度地減少干擾;或加快目標、條件和最終狀態的實現。反之,錯失良機和風險則可能導致交戰曠日持久、人員傷亡增加,并增加遭受挫折的可能性。
成功的規劃包括在整個執行過程中整合從接受任務開始的持續評估概念。參謀部整合的概念包括指揮員做出關鍵決策所需的信息、資源短缺的識別以及完成任務式的風險。
評估中的最佳做法包括:從預期結果入手,組建一線工作組領導評估工作,嵌套上級和下級評估,開展基于標準的評估以衡量進展情況,利用戰略問題傳達數據要求,利用變革理論為友好行動提供框架和可信度,以及發布書面評估以明確傳達深思熟慮的評估結果。
本 MTTP 嵌套于 JP 5-0 中介紹的六個行動評估步驟中。本出版物將進一步解釋每個步驟的重要性以及完成這些步驟的方法。
以下是本出版物各章和附錄的摘要:
第一章 評估概述
第一章向指揮官及其參謀人員概述了評估過程,并提供了JP 5-0與本出版物中討論的MTTP之間的聯系。
第二章 評估框架
第二章討論評估流程的第一步和第二步。這兩個步驟是在行動規劃階段制定行動評估方法和評估計劃。
第三章 收集和分析
第三章討論評估流程的第三和第四個步驟。這些步驟收集和分析信息與情報,在行動期間進行。
第四章 通報評估結果并調整計劃
第四章介紹了完成評估流程第五步的過程:傳達評估結果。這一步最常被稱為評估,因為它需要通過口頭和視覺手段將參謀部的評估意見傳達給指揮官,以便做出決定。第四章簡要討論了評估流程的第六步,即調整計劃或行動。
附錄 A 成果與指標連接模型
附錄 A 詳細討論了如何創建正確的問題或陳述,以有效收集推動評估的指標。該模型可幫助新評估員或評估小組制定評估計劃,為指揮官的決策點提供支持。
附錄 B 評估計劃示例
附錄 B 展示了海軍陸戰隊第二遠征軍在過去一次行動中使用的評估計劃示例。該示例將通過展示評估計劃的工作示例以及如何創建評估計劃來提供幫助。海軍戰爭學院提供了幾個示例,供評估人員整理思路、制定指標和展示數據收集計劃。
附錄 C
附件和附錄示例 附錄 C 提供了各處條令中的行動命令評估格式,并提供了每種格式的來源。
1.目的
美軍這份多軍種戰術、技術和程序(MTTP)出版物可作為指揮官和參謀人員的指南,用于將評估納入在軍事行動范圍內任何地點開展行動的規劃和行動流程。它提供了行動評估的實用技術和程序,是對當前聯合和軍種條令的補充。MTTP 是確保在正確的時間向正確的決策者提供適當評估信息的一種手段。
2.范圍
本 MTTP 出版物:解釋評估技術和程序,使行動更加有效。
提供以下評估框架
(1) 與聯合出版物 5-0《聯合規劃》保持一致。
(2) 描述參謀人員和指揮官在行動各階段的行動。
(3) 提供共同參考,使各層級之間以及指揮官與其參謀部之間能夠有效溝通。
描述了評估規劃并將其納入計劃和行動流程。
提供適合各部門一般情況的行動評估技術和程序,同時承認各軍種開展的類似評估活動一般側重于不同的領域。
3.適用性
本 MTTP 出版物適用于執行行動的指揮官及其參謀人員。
4.實施計劃
主要負責的參與軍種指揮辦公室將審查本出版物;驗證信息;并在適當情況下參考本出版物并將其納入軍種手冊、規章和課程中,具體如下:
陸軍。經批準和驗證后,本出版物將按照美國陸軍訓練和條令司令部指揮官的指示,將其中包含的戰術、技術和程序納入美國陸軍條令和訓練文獻計劃。根據認證頁上列出的適用指令進行分發。
海軍陸戰隊 海軍陸戰隊將根據訓練與教育司令部 (TECOM) 總司令的指示,將本出版物中的程序納入美國海軍陸戰隊 (USMC) 條令出版物。根據海軍陸戰隊出版物分發系統進行分發。
海軍。海軍將按照海軍作戰發展司令部 (NWDC) (N5) 指揮官的指示,將這些程序納入美國海軍培訓和條令出版物。根據 MILSTRIP/MILSTRAP Desk Guide(MILSTRIP/MILSTRAP 桌面指南)、Naval Supply Systems Command Publication 409(海軍供應系統司令部出版物 409)進行分發。
空軍。空軍將根據適用的管理指令納入本出版物中的程序。根據空軍第 33-360 號指令《出版物和表格管理》分發。
5.用戶信息
美國陸軍聯合武器中心、海軍陸戰隊總部、DC、CD&I、NWDC、Curtis E. LeMay 條令發展與教育中心和海陸空應用(ALSA)中心在各軍種司令部的共同參與下編制了本出版物。ALSA 將在必要時對本出版物進行審查和更新。
本出版物反映了當前的聯合和軍種條令、指揮與控制組織、設施、人員、職責和程序。聯合和軍種出版物中適當反映的軍種規程變化將納入本文件的修訂中。
澳陸軍研究與發展請求 (ARDR) 16/0054 要求對自主化和自動化在整個戰斗勤務支援 (CSS) 功能中的應用機會和相關影響進行研究。本報告概述了范圍界定研究、主題專家討論和研討會以及 CSS 自動化和自主系統用例開發的結果。范圍界定研究包括關鍵概念和趨勢、技術掃描以及后勤行動潛在應用的識別。與陸軍總部人員舉行的研討會的成果包括對入圍技術進行優先排序,選出前四項技術進行進一步研究:預測分析、最后一英里后勤無人機系統、便攜式聯網健康診斷技術和半自動化車隊。進一步的討論確定了所選技術的關鍵信息要求和界限。報告接著介紹了兩種相關技術的詳細使用案例:半自主護航和最后一英里物流無人機系統,包括一個加強戰傷護理的使用案例。
圖 1:自動和自主系統分類的三維框架
自動化和自主化領域的技術發展是影響當今軍事行動的最重要技術趨勢之一。本報告是對陸軍研究與發展請求(ARDR)16/0054 的貢獻,研究了自動化和自主系統在戰斗勤務支援(CSS)中的潛在用途。本報告還借鑒了技術合作計劃(TTCP)陸地小組第 6 技術小組就供應和分配中的自主性所開展的工作。
本文件的第一部分概述了初步范圍界定研究的主要結果,包括概念模型的開發、主要趨勢的研究、不同類型自動化和自主系統的詳細技術掃描,以及這些系統在陸地后勤中潛在應用的映射。
概念模型考慮了問題空間的關鍵方面。這包括屬于自動化和自主化范疇的技術類型: 物流信息系統 (LIS)、各種無人系統和蜂群、人力增強系統、電力和能源管理系統以及各種新興的健康技術。這些系統的應用領域被映射到供應、運輸、衛生、工程和維護、指揮與控制(C2)以及能力生命周期管理等廣泛的后勤功能中。該模型進一步考慮了社會、技術、環境、經濟、政治和軍事部門的內部和外部驅動因素,以及不同任務類型和環境的作戰背景。
對關鍵方面的考慮有助于突出自動化和自主系統面臨的主要挑戰。這些挑戰包括:數據管理和安全;決策和信任的平衡;處理復雜環境的能力;技術成熟度和具體的物理限制;導航對全球定位系統的依賴;組織整合和人機界面;以及缺乏監管生態系統。這些系統在軍事環境中的一般理想特性包括:監管負擔低、優雅退化、低成本、穩健性、多功能性、模塊化和適應性。
技術掃描強調了后勤領域的大量潛在應用。通過審查軍事技術報告和與澳大利亞國防軍后勤官員的討論,本研究將其縮小到后勤功能中的具體應用概念:
本報告的第二部分涉及在陸軍總部與陸軍后勤專題專家(SMEs)開展的研討會活動,旨在完善進一步的研究方向。研討會的討論內容包括支持和反對使用特定技術的論據、技術優先級排序工作、特定信息要求和技術判別因素的討論,以及對選定使用案例的審查。研討會的結果是,從范圍界定研究的龐大清單中篩選出了 CSS 最感興趣的四項技術:
在討論選擇技術的關鍵特征時,重點強調了部隊保護、改善 CSS 的交付、系統脆弱性和擁有成本等主要因素。其他考慮因素包括跨域效應、與項目和作戰概念的兼容性以及用戶接受度。
報告接著概述了在分配任務和戰斗傷亡管理中使用無人機系統以及半自主車隊的詳細用例。這些用例是利用系統工程原理開發的,并在主題專家研討會上進行了完善。詳細審查用例后發現的共同問題包括確立價值主張,即考慮在哪些情況下使用該技術是合適和有必要的。一個重要的共同要求是在資產所有權和戰術/操作控制方面制定明確的 C2 框架。技術考慮因素包括通信范圍、網絡安全問題以及與組織流程的整合。從使用案例中得出的其他問題包括資產保護和簽名、任務分配的靈活性和替代用途,以及對總體法律、條令和監管框架的要求。
在識別和分析新興技術、建立進一步發展使用技術概念的共同框架以及使用情景方面,為正在進行的工作提出了建議。建議進行建模和模擬,以開發可靠的商業案例。再次強調任何新的網絡系統都需要詳細的數據管理和利用戰略。
本專著重點介紹了美國陸軍現代電子戰(EW)能力發展的滯后情況。它比較了美國陸軍、空軍和海軍陸戰隊在電磁頻譜方面發生的技術變革。探討了從 1955 年到 2005 年作為 EW 學科倡導者的陸軍情報處是如何管理不善的。此外,這本專著還評估了陸軍的不同作戰概念,以及這些概念在多大程度上促進或延緩了電磁作戰能力。美國陸軍和情報部門在EW能力發展史上的不同時期非自愿和有意地忽視了EW能力。截至本專著撰寫之時,美國陸軍仍在忽視電子戰學科,即使其競爭對手仍在不斷推進其電子戰技術和戰術的發展。
圖 2. 軍事情報作戰電子戰和情報組織圖
美國正在失去電磁頻譜。對手在電磁頻譜概念和技術方面取得了進步,而美國陸軍卻沒有。陸軍前電子戰(EW)負責人杰弗里-丘奇上校(退役)公開描述了這一問題。他聲稱,俄羅斯等"在過去 20 年里一直在繼續發展和獲取電子戰能力,而......陸軍卻退出了這一行業"。EW,即戰場上電子發射器之間的戰爭,是一門失傳的藝術,陸軍要保持競爭力就必須恢復它。但在陸軍重新找回這門藝術之前,評估導致電子戰過時的教訓至關重要。必須認真思考是誰導致了戰爭遺留爆炸物的衰落及其原因。這樣,以前導致其衰落的因素就不會在重新引入時再次出現。
對于誰該負責的問題,答案似乎是美國陸軍情報處。丘奇上校在比較該部門過去與 EW 的關系和最近的整合努力時感嘆道,如果 EW 再次被置于情報部門之下,"情報人員將最終能夠擺脫 EW,再次將其接管并粉碎"。雖然這可能略顯夸張,但丘奇上校的說法不無道理。自 1955 年以來,情報處一直是 EW 的倡導者,并且仍然保留著該學科的部分內容。隨著陸軍組建電子戰單元并投入使用新的電子戰技術,電子戰的發展歷程在 20 世紀 80 年代逐漸加快。20 世紀 80 年代,作戰電子戰情報(CEWI)營和旅使 EW 達到了頂峰。這些單元為陸軍各師和團提供各種電子戰和情報兵力支持。20 世紀 90 年代,由于預算和部隊削減,CEWI 組織和 EW 技術逐漸萎縮。伊拉克自由 "和 "持久自由 "行動使人們不再關注在常規戰場上使用 EW。僅從時間順序來看,情報處在此期間似乎任由 EW 枯萎。以至于到 2005 年,EW 的支持者變成了消防處。然而,情報處并非故意忽視,而是將 EW 放在了次要位置。從 20 世紀 70 年代至今,陸軍的條令重點不斷變化,也是導致其衰落的原因。電子戰的故事對未來至關重要,因為士兵們正試圖重建這種能力;但僅僅追究責任和大致了解原因是不夠的。陸軍必須努力恢復電子戰能力,以保持與對手的競爭力。
本專著將試圖解釋情報部門如何由于內部偏見以及陸軍如何由于體制上的無知而忽視了國家的電子戰能力。作為 "積極防御 "條令的一部分,陸軍在 20 世紀 70 年代重點關注電子戰。盡管作戰概念發生了變化,電子戰技術也在不斷進步,但情報部門仍然堅持了這一重點。不過,在某些情況下,情報部門利用電子戰的名稱來爭取資金支持,而實際上并未將電子戰置于與信號情報(SIGINT)等其他學科同等的地位。全球反恐戰爭重塑了在反叛亂行動中使用電子戰的觀念。這些事件將陸軍的重點從特定的預警平臺上轉移開來。該部門無法為電子戰提供可行的途徑,于是將這一學科讓給了消防部門。
該部門忽視 EW 的一個主要原因在于 SIGINT 的復雜性和偏見。由于 SIGINT 與國家安全局存在監管關系,因此很難在軍團、師和旅各級整合 EW。負責情報工作的陸軍副參謀長斯科特-貝里爾中將承認了這一困難。他指出,EW 面臨的主要挑戰 "是整合問題......。[即]......。......未來部隊必須整合 SIGINT、電子戰和網絡能力,以提供態勢感知"。"這些理念是相輔相成的,過去曾在相同的技術和組織中結合過,但成效有限。
本專著還關注陸軍如何在下一場戰爭中通過承擔空軍的覆蓋范圍來補償減少的 EW。鑒于自 20 世紀 70 年代中期以來陸基電子戰的萎縮,陸軍依賴于其他軍種的電子戰資產。空軍和海軍陸戰隊(作為海軍的一部分)始終將以雷達干擾為重點的 EW 戰納入其能力范圍;因此,在某些情況下,陸軍將其 EW 需求外包是合理的。在海灣戰爭中,地面預警機的許多問題都暴露了出來。空軍在那場戰爭中廣泛開展了 EW,但地面 EW 的開展卻很有限。陸軍非但沒有努力解決問題,反而加倍重視空軍的 EW,任由地面系統萎縮。如今的問題是,專門執行預警任務的飛機太少。可能在下一場戰爭中為陸軍提供支持的飛機就更少了。
最后,本專著將探討陸軍安全局(ASA)(以前是陸軍的 SIGINT 分支機構)在破壞 EW 學科方面所扮演的角色。陸軍安全局的作用是悲劇性的,因為它為 EW 提供了最大的生存希望,卻在其消亡過程中扮演了主要角色。在陸軍官僚機構中,ASA 有足夠的獨立性和權力來實際創新 EW。但問題是它沒有這樣做。ASA 過分專注于其核心能力,而不是采取一種更長遠的方法來發展電子戰。
說到預警機,有三個部門必須明確。首先是電子戰支持,涉及電磁活動的攔截、識別和定位。其次是電子攻擊(EA),即在電磁頻譜范圍內采取蓄意影響敵方戰斗力的行動。這些行動將 "防止或減少敵方對電磁頻譜的有效利用",包括干擾、破壞和欺騙。最后,電子防護是 "保護人員、設施和設備免受...... "的被動和主動手段。電子戰"。這三個部門合在一起就是陸軍內電子戰職能的廣度。
本專著側重于電子戰的非技術方面,以維持許可分類。它重點介紹了電子戰、情報處和陸軍在技術、組織和條令方面的關系。它將對其他相關主題進行簡要介紹,如其他軍種的電子戰和 SIGINT 的上級組織。從 1955 年情報處獲得 EW 的主導權至今,該書的研究范圍一直未變。不過,按時間順序排列的重點是 1973 年阿以戰爭后現代電子戰的出現,直至 2005 年消防處獲得部分電子戰學科。
本專著的重點是電子戰、情報處和美國陸軍條令概念之間的關系,并不主張完整的解決方案。本文的一些結論暗示了未來電子戰可能的行動方向。然而,作者在 EW 技術或本文范圍之外的更大學科方面并不具備必要的經驗。因此,下面的分析仍然是關于當代戰爭預警缺乏有效性的觀點,以及本應成為其倡導者的組織所導致的這一論點。關于美國陸軍電子戰未來積極作用的更大問題,必須留給該學科中了解該技術的實踐者和官僚機構中了解電子戰在美國國防大概念中的動態的人去解決。
各軍種和部門的指揮官總是盡其所能獲得信息并與他們的部隊共享,因為信息是戰爭經濟中的資本。隨著陸軍內部、聯合部隊和商業部門的技術不斷發展,一個清晰的網絡架構有利于與其他網絡的有效整合,避免通信工作的脫節。本專著通過組織、訓練和理論以及設備的角度研究了無線電在第一次世界大戰期間在美國陸軍中的實施情況,以評估美國陸軍如何整合一項新的信息技術。為了更好地理解無線電在第一次世界大戰期間和戰間時期的實施,本專著還借鑒了兩位理論家丹尼爾-卡尼曼和赫爾南多-德索托的作品。隨著信息技術在民用社會中越來越普遍,假定對民用系統的熟悉可以轉化為操作人員天生就懂得如何整合和操作軍事系統是很危險的。整個聯合部隊共享信息的速度越快,效率越高,軍隊在戰場上發揮所有資源的效率就越高。為了充分利用不斷發展的通信技術來實現高效的信息共享,美國國防部(DOD)應該實施并保持一個慎重的過程,使整個聯合部隊的網絡架構、政策和理論標準化,以指導操作人員的培訓并為系統開發提供依據。
這本技術手冊涵蓋了對抗全方位的無人駕駛飛機及其各自系統組件的所有方面。它應該通過啟動思考和強調北約對打擊無人駕駛飛機系統的全面解決方案的方法,來幫助匯集民間和軍事專家。這本書很有用,是對聯合空軍和空間力量委員會出版的學術著作的寶貴補充。
圖1.3提供了無人機系統組件及其相對空間排列的概況。根據組件本身、它所處的領域以及它與北約部隊的潛在距離,有不同的攻擊點作為采用反措施的選擇。雖然這些攻擊點可以由以下各節描述的任務來解決,但所有的攻擊點都應相互補充,并有助于全面的、多領域的C-UAS努力。
LSS無人機系統作為COTS產品,任何人都可以輕易獲得,并對關鍵的公共基礎設施和軍事設施構成迫在眉睫的威脅。確保友軍和關鍵基礎設施安全的部隊保護措施通常集中在需要保護的區域。自然和人為的障礙物,如樹木或建筑物,可以覆蓋LSS無人機系統的接近,并大大延遲對該地區這些物體的探測,進一步縮短可用的反應時間。力量保護措施的主要目的應該是拒絕UAS進入保護區域。然而,出于情報目的安全捕獲UAS可能也是可取的。
較大的無人機系統可以在高達30,000英尺的高空運行,在某些情況下甚至更高。這些無人機系統的雷達截面(RCS)與任何其他傳統的飛機相當,因此可以被大多數空中和導彈防御(AMD)系統探測到并參與。然而,現代地對空彈藥并不便宜,而且是為打擊高價值目標而設計的。大量或成群的低成本無人機系統可能會迅速顛覆傳統AMD的成本效益比,并使目前的系統效率降低。短程防空(SHORAD)、反火箭炮、火炮和迫擊炮(C-RAM)系統,甚至是傳統的防空炮可能提供有效的,但也是高效的,對無人機系統的防御。
大型無人機系統的發射和回收通常從任務區內部或附近的地面控制站(GCS)進行。地面控制站可以是移動的,安裝在卡車上,也可以是固定的,放在地面上,例如靠近機場。在任何情況下,大型無人機系統的發射和回收元件(LRE)是一個高價值的目標,因為它通常負責發射和回收幾個無人機。消除一個LRE可能會使無人機系統的操作在相應的地區停止,因為新的無人機系統不能再被發射,空中的無人機可能無法被安全回收。因此,人工智能可能會在對手的無人駕駛能力甚至可以用來對付友軍之前,破壞、降低、拒絕或摧毀它們。
一旦升空,大型系統通常可以從LRE移交給MCE,并通過衛星通信(SATCOM)進行BLOS操作。MCE可以位于任務區以外的地方,可能是在對手的領土深處,并利用一個加固的基礎設施。北約特種作戰部隊(SOF)可能被用作攻擊敵方MCE本身的手段,摧毀對無人機系統BLOS操作至關重要的SATCOM地面節點,甚至在無人機系統機組成員下班后殺死他們的戰斗人員。
無人機系統完全依賴于其計算機系統、信息技術和網絡連接。控制站,特別是在固定裝置(如MCE)內的控制站,有可能通過網絡空間受到攻擊,利用其硬件和軟件的安全漏洞,也可以利用人為的故障、疏忽或易感性。通過GSM網絡運行的COTS無人機系統很可能只能通過網絡空間領域進行訪問,因為電磁頻譜中的對抗措施可能是禁區,例如,如果頻率被公開使用。
無人機系統的C2是通過LOS或BLOS無線電傳輸進行的,通常也依賴于定位、導航和定時(PNT)信號。電磁作戰(EMO)可用于所有層級的UAS,以阻礙和破壞C2和PNT傳輸,甚至欺騙PNT信息以轉移或降落UAS。然而,"傳統 "的電子戰(EW)有其局限性,現代型號的UAS能夠自主飛行,不再依賴連續的數據鏈。然而,即將到來的定向能武器(DEW),如高功率微波(HPM)或高能激光(HEL),可能會給EMO組合增加動能,并可用于使傳感器有效載荷無法使用或摧毀無人機本身。
檢測飛行中的UA通常是防御它們的第一步。較大的UA甚至可以用傳統的雷達系統探測到,而LSS UA需要更多的專業設備將其與雜波,如樹葉和鳥類區分開來。然而,除了空域監視之外,可靠地識別入侵的無人機系統及其能力,以及識別C2傳輸的來源,對于選擇適當的反措施至關重要。這包括關于UA的能力和自主水平、對手LRE和MCE的位置,以及SATCOM資產和使用的頻率的信息。C-UAS系統必須得到這些信息,最好是實時的,以處理一個合適的目標定位解決方案。
SATCOM是BLOS無人機系統操作的一個重要部分。但COTS UAS也利用各自衛星群提供的PNT信號。在 "外空條約 "的限制下,針對天基通信和PNT的反措施可能是一個合法的選擇,以抵御對手UAS的整個艦隊。這不一定需要反衛星武器的動能交戰。事實上,地面或天基干擾能力可能是有效的,而不需要冒產生大量碎片的風險,這些碎片可能使整個軌道無法為人類所用。
本專著追求的是確定美國陸軍如何能夠建立對定位導航和授時的共同作戰理解。規劃人員、分析人員和戰略人員必須了解如何實施空間使能因素和能力,以應對有爭議的作戰環境中的挑戰。最重要的是,本專著試圖回答美國陸軍將如何在未來的多域作戰中減輕定位導航和授時(PNT)的不利影響的問題。空間使能器對于成功彌補BCT級別的空間作戰差距以應對PNT戰爭中的近距離威脅是至關重要的。了解美國陸軍在MDO期間如何針對近距離對手開展行動,對于未來的任務規劃至關重要,這將使美國陸軍在多域作戰中應對作戰挑戰并保持作戰優勢。該專著將提供背景資料,確定美國陸軍在被拒絕、降級和中斷的空間作戰環境(D3SOE)中的GPS所面臨的當前問題,適用于PNT的當前文獻,并分析當前PNT的能力和局限性。最后,它的結論是關于美國陸軍必須如何認識到MDO的未來影響,并確定將阻礙美國陸軍未來行動的任何執行的脆弱性的建議。
在當前的信息和技術時代,世界人口已變得越來越依賴實時數據。無論是手機、電視,甚至是電力,技術已經成為地球上日常生活中提供實時信息的主力軍。隨著這種技術全球化的增加,對美國國家安全的挑戰和保護美國國內外利益的復雜性也在增加。美國繼續在有爭議的作戰環境中投射力量。美國在被拒絕的、退化的和被破壞的作戰環境中通過空間能力投射力量的能力不能僅僅停留在戰略領域,還必須延伸到作戰和戰術層面。
今天,近在咫尺的對手威脅,特別是中國和俄羅斯,正在與美國進行一場越來越復雜的技術競賽。國防空間戰略(DSS)總結提出,由于俄羅斯等大國開發、測試和部署反空間能力及其相關的軍事理論,以便在沖突中延伸到空間,因此構成最大的戰略威脅。這與其說是創造最主要和最致命的武器的競賽,不如說是一場更專注于如何拒絕對手能力的競賽。了解到這些空間支持行動的戰略利益,外國政府正在發展威脅他人使用空間能力的能力。中國和俄羅斯各自將空間武器化,作為降低美國和盟國軍事效力和挑戰美國空間行動自由的手段。
這種拒絕對手能力的技術競賽可能導致信息傳遞的 "內容 "和 "方式 "的范式轉變。拒絕信息傳遞是信息作戰(IO)和多域作戰(MDO)的最前沿。美國陸軍目前在作戰層面上面臨的問題是對定位、導航和授時(PNT)以及空間能力如何在退化、中斷或被拒絕的作戰環境中實現任務規劃和執行缺乏共識。美國陸軍必須了解PNT戰爭如何在作戰環境中發生,以及如何在未來的MDO期間減少所有梯隊對PNT戰爭的敵對使用。
三種不同的基本能力的組合定義了PNT。定位是指在標準大地測量系統(如1984年世界大地測量系統或WGS84)中準確和精確地確定一個人的位置和方向的能力,或在需要時確定三維位置。導航是確定當前和所需位置(相對或絕對)的能力,并應用于修正航線、方向和速度,以達到世界上任何地方的所需位置,從地下到表面,從表面到空間。計時是指在世界任何地方并在用戶定義的及時性參數范圍內,從一個標準(協調世界時或UTC)獲得并保持準確和精確的時間的能力。計時還包括時間轉移。
授時是PNT的關鍵。它是定位和導航的基礎。GPS的定位和導航數據來自接收設備的授時信號。全球的用戶完全依靠美國空軍維護的衛星群來獲得授時信息。
由于平民依賴PNT,即目前現代技術的支柱,美國軍隊也極其依賴PNT及其能力。廣泛依賴衛星信號進行導航和計時,使美國的關鍵基礎設施和經濟活動處于危險之中。
從戰術層面上進行徒步巡邏的步兵到進行聯合演習的海軍艦艇,甚至是在戰略層面上投擲精確制導炸彈的B-52 "斷頭臺",這些行動的成功執行所需的精確位置的計算都使用PNT。PNT的中斷可能有能力阻止美國軍隊的行動。人們越來越關注對手破壞GPS信號的方法和手段,從而使美軍無法獲得實現 "美國戰爭方式 "的定位和導航信息。美軍必須對付這些對手的措施,以便在被拒絕的、退化的和被破壞的空間作戰環境(D3SOE)中有效運作。
在D3SOE中有效運作依賴于幾個維持連接網絡的天基系統。天基系統和不受阻礙的空間訪問對國家的經濟福祉越來越關鍵,并與美國的國家安全相關聯。美國陸軍依靠空間能力來實現和加強陸地戰爭;幾乎每一個陸軍和聯合行動都受益于這些能力。了解這些涉及的復雜系統的風險將產生一種保護美國利益的預防行動的緊迫感。
基于空間的能力是軍事、商業和民用部門的一個組成部分。目前美國的空間政策闡明了基礎活動,通過加強機構間和商業伙伴關系來改善空間系統的開發和采購。長期存在的空間技術和成本障礙正在下降,這使得更多的國家和商業公司能夠參與到衛星建造、空間發射、空間探索和人類太空飛行中。私人商業公司Space X最近公布了其空間計劃。這可能促進美國商業空間能力和服務的新市場機會,包括依賴美國政府提供的空間系統的商業應用。促進商業應用對有保障的PNT的依賴,可以利用美國的能力來增強和鼓勵新興技術和空間能力的民用和軍用互操作性。鑒于上述概述,本專論將討論在美國陸軍作戰計劃中理解PNT的重要性。
美國陸軍將如何在未來的多域作戰 (MDO) 中減輕 PNT 戰爭的影響?
美國陸軍要求重點支持有保障的PNT和緩解技術,這可能使美國陸軍在MDO期間應對作戰挑戰并保持作戰優勢。為了應對有保障的PNT所面臨的近似挑戰,美國陸軍必須找到新的和全面的方法,通過同時使用其他作戰領域,如網絡戰和電子戰,來減少對計時系統的威脅。這也意味著要建立一個防御性的時間基礎設施和網絡,以維護和改善友好的授時源和授時分配,重點是精確授時的廣泛用途。在GPS被屏蔽的環境中,確保準確的PNT信息被傳遞給作戰人員是絕對關鍵的。為了采用這些技術,并有效地應對近距離的威脅,美國陸軍必須在作戰層面上提高整個部隊對空間能力和促進因素的共同理解。
美國陸軍必須認識到MDO的未來影響,并確定將阻礙美國陸軍未來行動的任何執行的弱點。了解美國陸軍在MDO期間如何對近距離的對手開展行動,對于未來的任務規劃至關重要。MDO方法將等同于美國陸軍如何減少其目前對PNT的過度依賴,同時繼續執行和實現任務的成功。
通過條令、歷史和理論的視角,研究將集中在公開來源的非保密檔案材料、當前和歷史上的軍事學說以及理論框架,以產生一個規范性的建議來回答研究問題。訪問聯合導航戰中心(JNWC)、美國陸軍空間和導彈防御司令部(USASMDC)、美國戰略司令部(USTRATCOM)和位于科羅拉多州彼得森空軍基地(AFB)的美國空間司令部(USSPACECOM)的人員資源,將提供歷史和當前背景以及與研究問題有關的信息。這將有助于指導研究,任何發現,并提供與此主題有關的額外背景。該專著將確定當前的MDO理論,包括當前的空間作戰理論,以了解已確定的PNT脆弱性,在可能的情況下減輕,以及在空間使能器可以彌補任何操作差距的情況下未減輕。空間使能器對于在BCT層面成功彌補空間作戰差距以應對PNT戰爭期間的近距離威脅是最重要的。
本專著將特別關注解決美國陸軍應通過實施集中的系統方法來理解PNT的過程。這個過程將通過在各旅戰斗隊(BCT)實施空間使能器和空間能力來提高對PNT戰爭的作戰理解。空間能力是投射陸地力量和贏得近距離戰斗的關鍵使能因素。本專著分為四個主要部分:第一部分是導言,包括背景信息,指出美國陸軍在D3SOE中面臨的GPS問題;第二部分提供適用于PNT戰爭的當前理論,以及對當前PNT戰爭能力和限制的理解;第三部分分析美國陸軍目前如何計劃和執行MDO;第四部分總結了影響、建議,以及必須進行的額外研究。
本專著的目的是從防空歷史和空中力量穿透這些防御的工作中提煉出教訓。它從第一次世界大戰、第二次世界大戰、越南、"沙漠風暴 "以及俄羅斯和中國的現代發展中確定了六條經驗。這六條經驗為空軍和地面部隊在未來進行壓制敵方防空(SEAD)和滲透行動的努力提供參考。本專著探討了聯合部隊應如何對待SEAD任務的問題,以及來自陸地領域的部隊是否應在穿透地基防空系統方面發揮更重要的作用。
T.R. Fehrenbach提醒我們注意戰爭的一個持久特征。無論我們的技術變得多么復雜和先進,武裝沖突仍然需要士兵參與。空中力量理論家認為,在未來的戰爭中,人類可能不再需要近距離的暴力對抗,僅靠空中手段就能達到目的。雖然純粹的空戰仍然是一個遙遠的想象,但地面部隊將繼續奮勇向前,與泥濘中的人們一起奪取目標。本專論并不是說空中力量是不必要的;相反,它是至關重要的。空軍的覆蓋面和影響力已經與地面機動密不可分,在最近的戰爭中,空軍已經成為軍隊進攻的必要先導。然而,空中優勢作為地面進展的先決條件的模式可能不再成立了。移動式和便攜式防空系統的擴散,加上危害地面部隊的遠程打擊能力,無論其位置如何,都可能迫使地面作戰先于其空中補充。
本專著討論了聯合部隊在未來應如何進行壓制敵方防空(SEAD)。它考慮了攻擊性空軍和地面防御者之間的斗爭。具體來說,它討論了防空系統的進步已經發展到了美國空軍無法繼續承擔壓制和穿透它們的主要份額的程度。在未來,美國陸軍可能不得不對綜合防空系統(IADS)進行第一輪打擊,為美國空軍開始空中優勢的戰斗打開大門。
海上防空對于地面部隊的機動自由至關重要。在減少對手的防空資產之前,敵人的空軍可以隨意攻擊機動編隊。自從20世紀初早期的飛行者從飛機上投下第一件武器以來,空中力量對現代機動作戰一直是至關重要的。空中和地面防御系統已經發展到這樣的程度,即一支軍隊如果不首先擊敗其競爭對手的空軍就進行攻擊是不可想象的。迅速而徹底地擊敗伊拉克的防空系統并隨后摧毀其空軍,對于聯軍在 "沙漠風暴 "行動中的快速機動和壓倒性勝利至關重要。 以美國空軍為先導,然后是地面機動的SEAD模式是如此強大,以至于美國和北約的競爭對手注意到并進行了調整。今天的綜合防空系統(IADS)是高度網絡化的,相互支持的,并且是分層深入的。 這些防御網絡,再加上遠程彈藥的出現,造成了一個多層面的問題。國際防空系統迷惑了敵方空軍為其地面部隊建立機動空間的能力,同時遠程火力也使這些攻擊部隊受到威脅。先進的IADS與遠程彈藥的雙重困境,要求我們考慮我們目前的SEAD方法是否足夠。
所提出的假設是,聯合部隊應該作為一個密切協調的地面和空中團隊進行未來的SEAD。美國陸軍應該為反應靈敏、強大和機動的防空和導彈防御系統、遠程精確火力、地面發射的反輻射制導導彈(ARGM)和游動彈藥提供資源。
所采用的方法是對SEAD的歷史、理論和學說的研究。它考慮了SEAD從第一次世界大戰到現在的歷史。反擊空中和導彈威脅(聯合出版物3-01)將SEAD歸類為主要的進攻性反空(OCA)任務。其目的是 "通過破壞性或擾亂性的手段使敵方的地表防空系統失效、摧毀或暫時退化。" 美國部隊發展SEAD是為了應對日益復雜和有效的地基防空系統,它與防空的進步有效地共同發展。本專著中的防空歷史有五個主要部分。第一部分討論了第一次世界大戰中的空中力量發展,以及早期空軍能力的提高如何為地面機動提供了機會。一戰中對空襲的反應導致了二戰期間為防止滲透而對空中武裝進行牽制的武器的產生。二戰的戰斗人員完善了一戰中創造的技術,為進攻的空軍和地面的防御者開發了更致命的瞄準系統和改進的彈藥。在越南戰爭期間,越南人民軍(PAVN)采用了密集的防空武器組合,這需要美國裝備和訓練專門的飛機來壓制北越的防御;這是SEAD能力的第一個例子。接下來,該專著回顧了美國在 "沙漠風暴 "行動中對空地戰的運用,以顯示SEAD的有效性,以及它如何為其他世界大國進一步調整以對抗FM100-5中的理論提供了基礎。 第五章考慮了俄羅斯新一代戰爭(RNGW)、中國遠程導彈以及防空武器的擴散以防止滲透。作者將SEAD理論和學說的演變與歷史實例結合起來,說明空軍與IADS之間的競爭是如何發展到今天的高精尖系統的。最后,該專著提出了一個地面部分未來在對抗現代IADS的戰斗中的貢獻模式。
聯合部隊如何進行未來的海空防務行動,對于各軍種在面對未來的國際防空系統時如何整合和合作至關重要。現代國際防空系統對未來的空中行動,以及暗示的地面行動構成了一個重大障礙。國家和非國家行為者對地對空武器的使用加劇了國際防空系統的瓦解問題。它極大地提高了進行海空導彈和滲透敵占區所需的戰斗力水平。阿富汗圣戰者組織在蘇聯-阿富汗戰爭中使用 "毒刺 "導彈,以及最近在烏克蘭上空擊落馬來西亞航空公司MH17航班,都是這些系統的擴散已經超出既定軍隊嚴格使用的例子。在未來的戰爭中,雙方都可能面臨一個連續的國際防空系統和非正規部隊采用的未聯網的防空。聯合部隊必須開發多種方案來擊敗這些系統,并擴大他們的方法,以最大限度地提高靈活性,使空中和地面部隊能夠對由國際防空系統和獨立的地對空武器防御的對手構成眾多威脅。
本手冊旨在幫助電子戰和雷達系統工程師對系統的能力進行一般估計。本手冊由NAVAIR的電子戰/作戰系統部主任贊助。第四版更新了前幾版中第3-7和3-8節的技術信息。
【關鍵詞】
飛機動力學、天線、數據傳輸總線、光電和紅外線、以太網、互聯網協議、機動性、微波組件、極化、雷達方程、輻射模式、接收器特性、接收器靈敏度、接收器測試、射頻組件、RS-232 接口, RS-422 平衡電壓接口, RS-485 接口, 傳輸控制協議
《不列顛之戰:第一個綜合防空系統 》,作者是LTC Gregory P. Shipper,50頁。
不列顛戰役是唯一一場完全由空中力量進行的戰役,并取得了勝利。本專著所探討的研究問題是:英國的綜合防空系統是如何阻止德國空軍為入侵英國而設定的要求的?英國人之所以取得勝利,是因為他們的分層防御計劃給沒有護衛的德國轟炸機帶來了多個同時存在的問題,使他們無法專注于他們的指定任務。雷達的秘密使用導致英國皇家空軍有能力預先確定其時間地點,并選擇讓英國戰斗機中隊與轟炸機交戰。英國人比德國人更迅速地了解作戰環境的變化的能力,導致他們有能力在德國的決策周期內行動。約翰-博伊德上校的OODA循環概念的設計是為了幫助更好地理解不斷變化的環境,比敵人更快地提出多個問題讓他們解決,阻止他們完成任務。對今天的作戰環境來說,重要的是技術如何幫助以更快的速度處理信息,加快了解戰場的過程,并比敵人更迅速地運作。
1940年6月5日,德國總理阿道夫-希特勒正處在一個十字路口。德國軍隊剛剛迫使英國遠征軍(BEF)離開歐洲大陸,法國國家政府也已經投降。這意味著德國以相對最小的努力成功地接管了整個歐洲大陸或使之中立化。希特勒有消滅約瑟夫-斯大林和他的共產主義政府的宏偉計劃。但是,他仍然需要讓英國通過談判達成解決方案,結束西部的戰斗,這樣他就可以集中所有的精力來對付蘇聯。德國在戰時沒有能力進行兩線作戰,因為它缺乏必要的原材料資源,無法為德國的戰爭工業提供燃料。如果德國首先攻擊蘇聯,它可以獲得繼續對任何一個國家進行戰爭所需的材料。然而,如果德國先攻打英國,它就不得不犧牲自己的資源來保存戰斗力,以便日后與蘇聯作戰。希特勒選擇先攻打英國,希望能迅速取得勝利。當德國未能取得對英國的勝利時,他們將注意力轉向了東線。他們進攻蘇聯,這將是人類最大規模的軍事行動。在1940年7月1日至10月31日的短暫時間里,英國皇家空軍不畏艱險,將第一次決定性的失敗交給了德國戰爭機器。
英國人在對抗德軍的努力中取得了成功,因為他們的綜合防空系統。本文探討了英國綜合防空系統背后的網絡,它將所有使防空系統獲得成功的各種碎片和組織匯集在一起。綜合防空系統的整體成功歸功于皇家空軍(RAF)戰斗機司令部的指揮官休-道丁(AOC)的工作。他明白,保衛英國本土不受攻擊的唯一方法是將各個司令部整合到一個能夠協調其集體努力的單一控制之下。道丁的計劃基于這樣的信念,即英國人需要在德國飛機到達目標之前將其損失最大化,這是英國人在整個英國天空的戰役中取得成功的關鍵因素。道丁制定并實施了一套針對德國轟炸機編隊的防御系統,降低了他們到達目標的能力。德國戰斗機的燃料限制意味著一旦轟炸機編隊越過英吉利海峽不久,就會有有限的或沒有戰斗機的覆蓋。掌握了這個關鍵的弱點后,道丁指示他的戰斗機中隊集中力量對付沒有護航的轟炸機。德國戰爭機器遭受的損失是不可持續的。最終,德國人將他們的大部分空軍部隊從戰場上撤出,集中精力對付即將到來的蘇聯東部戰役。
道丁系統的綜合防空系統部分的設計是首創的,它使英國人能夠集中精力,減少在分配哪個航空中隊對即將到來的德國威脅發動的冗余。本文要探討的研究問題是:英國的綜合防空系統是如何阻止德國空軍設定德國入侵英國的要求的?證據支持,這場戰役的成功很大程度上屬于休-道丁空軍元帥的概念,以及他如何將各種組織組織在一起的想法,對英國人的成功至關重要。為了使他的計劃可行,道丁不得不爭取必要的資產,當時英國政府的重點是建立和裝備新的戰斗機中隊,以便在歐洲大陸上協助法國的戰爭。道丁的綜合防空計劃的總體概念并不限于對德國編隊的觀察。他還使用了第一次世界大戰期間使用的經驗和技術,將齊柏林飛機引導到高射炮(AAA)的有效射程和英國飛機的飛行路線上。
AOC道丁用來進入德國決策周期的過程從來都不是原創或獨特的。他認識到,德國人在他們所有的編隊中一直使用相同的模式,并沒有改變它們。約翰-博伊德上校觀察到,在朝鮮戰爭期間,他的中隊與共產黨的部隊作戰時,也在使用同樣的觀察方法。博伊德將他的意見總結為一個概念,即OODA(觀察、定位、決策和行動)循環。這個模型可以用來剖析英國人如何戰勝德國空軍的原因。現有的英國防空理論和在空戰開始時部署在關鍵地點的可用設備為防御計劃奠定了基礎,當德國空軍在對該島的早期空襲中展示他們的理論和戰術時,它們得到了擴展。
本研究以博伊德上校的OODA循環為比較模板,說明英國空軍司令部如何對德國的戰術進行調整,以保持他們的能力,防止德國的轟炸行動產生預期效果。在事后看來,博伊德的概念顯示了一個組織如何能夠成功地對新出現的情況作出反應,從而走在德國軍隊的前面。首先要研究的是,英國人是如何根據他們對德國人在整個第一次世界大戰期間如何進行空中作戰的觀察來設計他們的第一個理論和戰術的,以及他們如何在整個戰爭的剩余時間里根據觀察到的變化繼續進行改進。這些觀察為多層次的綜合防空計劃的發展提供了依據。它們幫助英國人將其最初有限的資產沿英國海岸線和重要的人口和戰爭物資生產中心周圍定位,防止德國人實現其戰略目標。英國人如何應對不斷變化的環境,決定了他們如何能夠發展和實施最新的理論和戰術,通過為海上入侵英國創造條件來阻止德國空軍獲得他們的戰略目標。其次,在戰時時期,英國政府讓軍隊接受了幾次大規模的預算削減和裁軍計劃。他們繼續在紙上進行防空計劃的改進,并進行討論,以進一步測試新的想法,而沒有大量預算的好處,也沒有能力實地測試多種新武器。最后,不列顛戰役是對英國人民生存的終極考驗,因為他們必須對抗一支擁有經驗豐富的飛行員的優勢空軍,這些飛行員在短短七個月內對歐洲大陸的淪陷做出了很大貢獻。
為了了解英國人是如何戰勝一支優勢的敵人空軍的,我們將把他們與博伊德上校的概念進行比較。博伊德將他的OODA概念建立在個人與環境不斷互動的基礎上,只有那些適應不斷變化的條件的人才能生存下來。英國證明,盡管德國空軍在裝備和經驗上有許多優勢,但它并不是不可戰勝的。道丁系統是世界上第一個綜合防空系統。它使盟軍的戰爭生產能力得到了保護,使人們的注意力集中在增加戰爭物資的生產上,而不是對設施的不斷維修。最后,它為英國增加了更高程度的保護,戰斗機中隊更接近他們的目標,這延長了他們飛越目標的時間。
通過介紹設計、配置和所需的端到端信號處理,本科學報告提出了一個用于改進合成孔徑雷達(SAR)成像的系統。與傳統的聚光合成孔徑雷達相比,擬議的系統將產生具有同等或更好的分辨率圖像,并顯著增加區域覆蓋。該系統的設計和配置是基于相控陣天線和適當的硬件,以實現快速電子波束轉向,并允許對多個接收通道進行數字化。目前的技術水平已經足夠成熟,可以建造這樣一個系統的所有組成部分。作為一個具體的目標,報告提出了一個能夠在5公里的地面范圍內以10厘米的分辨率(方位角和斜向范圍)成像的系統。建議的系統是在X波段模擬的,但原則上也可以在任何有足夠可用帶寬的波段運行。重要的是,這種模式可以在無限的方位角范圍內進行收集,這是其他提議的系統所不能達到的。
由于所考慮的決議推動了已知理論的極限,該報告還介紹了一個增強的理論,這是推導信號處理算法所需要的。所提出的方法將基于地球引力勢的球面諧波模型的物理模型納入三維曲線的差分幾何理論。從該理論中,開發并提出了一種基于文數的SAR處理算法,該算法擴展了目前的方法。建議的算法只依賴于精確的姿態數據和單一的精確狀態矢量。因此,如果傳感器儀器能夠在成像時測量這些參數,該方法就適用于機載SAR處理。
本報告中提出的方法為合成孔徑雷達提供了設計和信號處理框架,它可以在大范圍內以極高的分辨率成像。目前的系統不具備這種能力,按照目前的計劃,未來的系統也不可能具備這種能力。一方面,新穎的擬議設計提供了改進的合成孔徑雷達成像,而不放棄目前國家資產所提供的任何能力。另一方面,這些改進滿足或超過了目前在指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察(C4ISR)方面的能力差距。該設計(或其某些變體)應被考慮用于未來的搜救任務。