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DARPA寻求七大战略技术支撑美国未来战场能力

2017-03-31 10:47:59 来源: 海鹰资讯
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作者:北京海鹰科技情报研究所  李磊 文苏丽 杨依然

2017年3月22日美国国防高级计划研究局(DARPA)在美国政府联邦商机网发布《战略技术(Strategic Technologies)》广泛机构公告,旨在寻求创新思想和突破性技术,增强美国重大军事能力,应对不同层面和不同环境的冲突。美国目前面临的不同层面的冲突包括从实兵对抗交战到模糊复杂的“灰色区域”冲突,而不同的冲突环境则包括从条件恶劣的偏远地区到密集的大城市等多种类型的环境。为达到这些目标,DARPA战略技术办公室(STO)重点征询的技术领域包括:态势感知、多域机动、混合影响、系统之系统(SoS)、海上作战系统、系统之系统增强型小单元(SESU)和基础战略技术。

DARPA寻求七大战略技术支撑美国未来战场能力

态势感知

未来冲突主要依赖态势感知能力,态势感知能力能让军事情报专家回答“谁,谁在哪里,何时,为什么”的战场空间问题,并提供武器可用的目标信息,如特性、位置、速度和结构。这种作战能力必须扩展应用到灰色区域(Grey Zone)冲突。在灰色区域冲突中,对手的特性和目标是不明确的。并且,在恶劣环境中,由于敌对势力与密集人口相互混合,使环境本身异常复杂。

美军已经习惯于在非拒止环境的范围内收集大量情报、监视和侦察(ISR)数据来支持态势感知,例如最近在伊拉克和阿富汗作战中,美军利用地面设备和指挥控制中心(C2)处理利用这些信息。美军需要找到建立在对抗环境中能够生存下来的,防区外有对抗能力的ISR能力的方法。敌方难以发现、欺骗这种ISR或是对其进行反击。这种ISR还需要能够扫除灰色区域中的不确定性,并对灰色区域和城市环境的复杂性进行有效管理。

DARPA正在寻求新的、具有开创性的方法,用以在对抗环境中发现难以搜寻的目标。这些方法包括结合现有或新的传感器模式、新的传感器自动目标识别(ATR)技术、新算法和新的系统概念和处理技术。可能需要具备包括感知模式和信号处理等有助于避免或无效化敌方的欺骗和对抗措施的能力。DARPA还需求设计成本低,适应性强的传感器,这些传感器利用商业技术和工艺来减少开发时间和成本,并提高传感器系统的适应性和技术更新率。

对于灰色区域和大城市环境,DARPA正在寻找新的、具有开创性的方法在密集,复杂的环境中收集和管理感测。传感器可包括能够由小单元组成进行快速部署的能力,还可包括利用现代城市环境中固有的传感和信息资源。信息管理应具备能够融合该传感器数据并固化为模型,以支持灰色区域活动目标检测和规划以及各方面操作的能力(包括复杂的环境、基础设施和信息以及认知等方面)。

多域机动

多域机动指的是使作战人员能够在一个动态、复杂、对抗性的作战空间中成功发挥机动的能力,需要强大的适应性规划、系统控制、通信和导航能力。这种能力将使美军作战人员能够管理环境的复杂性,并对敌方进行反击。

规划与控制

现代战争越来越多地采用由平台、武器、传感器和电子战(EW)系统构建的网络。作战管理指挥与控制(BMC2)的联网带来复杂算法和软件方面的挑战,这些挑战包括间歇性连接、数据传输速率限制、以及抗电子和物理攻击造成的网络中断的鲁棒性问题等。此次征询中,DARPA正在寻求有人-无人混合系统的BMC2技术和系统,该领域应综合并发展有关有人操作与自动化系统之间功能分配的实际假设。

DARPA还在寻求支持灰色区域作战规划的创新技术。这包括作战人员评估多领域行动(COA)的技术,包括基础设施、电磁、网络和认知领域等。寻求将认知科学和大数据分析相结合的新概念,为作战人员提供对其直觉的定量测试。

通信和网络

军事行动的成功取决于每个军事梯队的通信安全,包括从美国本土到前线部署的作战人员。DARPA寻求系统构想和使能技术,能在空间,空中,地面,海面和水下环境中提供可靠的高容量移动通信能力。这将包括有/无访问基础架构接口的系统。通信能力建设的目标是随时随地向作战人员提供相关和及时的信息,同时拒绝与敌方具有相同的能力。实现这一目标的方法包括开发提高网络可用性的新系统概念和技术;增加网络容量和可扩展性;增加网络退化耐受力;减轻极强的人为和自然电磁干扰;击败网络和RF开发技术;和反拒绝服务技术。通信性能和可靠性应该扩展到大容量环境,这种环境的特征是传播距离严重恶化并且频谱非常密集、复杂,还具有许多有意和无意的干扰。

DARPA也希望利用新兴商业技术减轻新出现的威胁。DARPA寻求包括可用的商业基础架构以及提供这种能力和良好的性价比的商业设备、组件、工艺和应用的方法。这些商业利用方法将需要考虑在军事环境中,商业基础设施、设备和应用的可靠性、鲁棒性和安全性。DARPA也看重防止或破坏敌人的同时能够保证沟通能力的方法和技术。

美国也需要与联合同伴及其他盟友互通方面的通信技术。这些通信技术应提供最大的适应性,并且易于配置,同时能够保护美国网络的操作和完整。

通信和网络领域特别需要的技术包括:在复杂RF环境中提高频谱利用效率的方法;新的频谱使用技术(如动态使用空间/时间)以及访问新模式(如高频射频(RF)和光学极化);交叉模式(雷达,通信和传感)频谱接入技术;通过更高频率的操作实现空间重复利用,同时实现对干扰的规避和耐受,以及对复杂的RF环境进行大规模测试。

定位、导航和授时(PNT)

美国军方越来越依赖于全球定位系统(GPS)在各种作战环境中精确地定位,导航和授时。然而,随着美国军事行动中GPS发生无法使用的情况越来越多,军队使用GPS的战略优势逐渐减弱。现在作战中可以通过干扰或周围环境条件轻易阻止GPS接入。美国的军事行动中遇到的许多环境(丛林,地下,水下,建筑物和城市内)都使GPS信号受到限制或无法获取。此外,电子战、通信和协作的任务要求不断演变,正在挑战军事系统中使用最先进授时技术的极限。目前在GPS不能使用的环境中,提供精准的位置、导航和授时的系统解决方案比较昂贵并且不甚灵活,且通常需要外部修复才能间歇性访问GPS。

DARPA正在为美国军方提供独立于GPS的精确PNT能力寻求新的技术和系统解决方案,。特别需要为全球同步,安全通信和协作效应提供长时间精确定位和授时系统。需要的技术包括不同节点的特设PNT网络架构;传感器和信号处理(能使PNT应用在不利的环境中包括在城市和地下;以及其他领域(如通信,电子战和ISR系统)支持PNT系统的新架构。此外,实现可承受的、紧凑的和灵活的系统解决方案的技术可以快速、轻松地重新配置,以满足大部分军事任务和平台的PNT需求,这些技术也是需要的。

混合影响

能否在各个层面的冲突中占主导地位,取决于对打击的影响能力和时机上的精准把握能力。在高度冲突的环境中,致命弹药必须准确地从远距离对抗移动目标。这样做还需要利用高能的电子战(EW)系统来对抗敌人的先进武器系统。灰色区域冲突需要美军对冲突施加精确的影响,还要避免导致不良情况升级。因此,根据要施加的影响,对目标需要有尽可能多的认知。实现这些目标需要从动能到非动能到信息的一系列混合效应。

控制电磁频谱的能力使美军能够在冲突环境中产生特定的能动作用。高效的RF技术在全球范围内的扩散和激增使得电磁(EM)频谱控制能力得到重视。许多敌人愈发依赖于RF技术感知和通信,以对其进攻和防御系统进行重大改进。这些技术包括短程战术通信、远程C2通信网络、网络防御系统和RF射频搜寻。为了对抗先进的网络和敏阶系统,DARPA正在寻求诸如分布式系统、相干系统、能提供不对称能力的一次性系统和近距离遥感以及高级干扰和欺骗等主动和被动电子战技术。

随着全球技术扩散,美军将面临的电子战能力变得愈发复杂。美军运用的许多先进能力被敌人用来对抗美国的军事系统。RF材料、组件和子系统的商业投资是巨大的,部署大功率敏捷系统的成本门槛持续下降。DARPA正在寻求新功能的系统概念和先进技术,提供美国军事基本不对称性力量以具备这些新能力。包括使用物理和网络解决方案,分布式系统以及利用精确频谱,授时和定位信息的概念。

系统之系统(SoS)

DARPA需求的技术,可使美军能够具备瞄准能力、强机动能力和打击能力,然后将这些能力迅速整合到有人和无人驾驶平台的编队中。SoS通过增加敌人的环境复杂性,并利用无人驾驶平台信号强度较小特性,增加美军杀伤力和生存能力,SoS还将降低生命周期系统成本。目前现有平台集成了感知、打击和任务系统,未来,将分散到低成本无人机平台上;升级独立系统的成本将远远低于紧密集成系统。

如上所述,如果没有分散控制、高度自主和灵活的通信,SoS就不可能实现。DARPA还可能需求用于加速新SoS的确认和验证的新技术,可能延伸到实时的现场软件性能监控技术,从而绕过传统软件测试的需要,并实现新的自主性。快速SoS整合不应仅限于软件集成和信息的互操作。可能包括快速集成,重新配置以及新硬件系统的定制设计和制造。支持SoS保障的技术也是值得关注的。包括传感和信息技术以及维护和支持培训技术,以助于分布式异构系统的迁移、存储。

DARPA还正在寻求用于将SoS集成整合时间周期压缩至适合作战的时间(数周至数月)的创新技术,从而最大程度地使作战规划层面的整合得以实现。这种技术最终可使指挥官制定一个作战计划,生成全新的任务能力。

海上作战系统

虽然以上讨论的所有技术领域都可能适用于海洋领域,但海洋的大小以及其与众不同的地表-地下边界环境各构成了独特的挑战。DARPA正寻求对抗环境中的海上网络作战创新思想。海洋网络系统必须发展低成本和高适应性的能力来应对新的威胁和任务。需要遍及地下、地面和空域并具备可行性的通信和网络构想,这对于体系作战尤为重要。

DARPA倾向于寻求SoS方法,使用分布式系统作为军力增幅器,从水下进行力量投射,保护美军的重要资产,以助于维护和提高美国海洋优势。这包括评估可行性的模拟工具,可在任务环境中进行系统测试的能力。系统的可行性和可承受性需要有效和可行的通信方式(网络组件,传感器和功能包)作为保证。DARPA正在寻求在终端节点自主使用能力和网络管理工具以减少操作系统负担。

系统之系统增强小单元(SESU)

未来的美国地面部队将越来越多地面对规模、装备上占绝对优越的敌对势力。DARPA需要系统和SoS功能,能使一个小单元(约200名士兵,相应的物资和有限的后退支持)能够击败或至少阻止和延迟这类敌人。

DARPA正在为陆基SESU无人机和无人机部队寻求整合和集成技术,特别侧重于整合通信和导航技术,以便在SoS平台上使用。DRAPA同时也在寻求能够进行有人/无人多任务作战的技术。

为了支持更有效的有人/无人作战以及SESU在复杂环境中的作战,DARPA正在寻求新的人机接口技术,让作战人员在携带和使用武器的同时控制无人机平台。新技术将使SESU部队有能力进行网络攻击或呼吁间接的网络,攻击更复杂的电子战目标,并使用产生混合效应的动能武器和非动能武器。

DARPA还寻求能实现合作部队与主战部队高度协调的互沟通的技术。合作部队范围十分广泛,可以是正式的国家军事伙伴,也可以是非正式的准军事武装,或者可以提供延迟或信息收集支持的其他伙伴。技术应包括安全可靠的通信,以及将这些合作伙伴融入协调行动的规划工具,包括跨越文化和语言差异的辅助工具。

基础战略技术与系统

DARPA结合颠覆性技术,为系统和SoS寻求创新理念,以对上述多个STO重点关注领域,提供多个潜在能力改进。这可能包括能够大幅减少系统的大小、重量、功耗或成本的技术;适应性强和快速更新的技术;提供系统级性能方面的大幅进步的技术;以及显示这些系统和技术军事效用的方法。这包括孔径、组件、硬件、固件、软件或功率装置,以减少尺寸、重量、功率、成本,实现多种模式,并简化在具有不同约束的多个平台之间信号处理波形和功能的移植。还包括管理控制操作模式的手段;从多网络收集性能信息的途径。

评述

在2015年12月22日DARPA发布过《战略技术(Strategic Technologies)》广泛机构公告,重点征询领域包括:战场管理指挥与控制(BMC2)相关的系统和技术;通信与网络;情报、监视和侦察(ISR);电子战(EW);定位、导航和授时(PNT);海上作战系统以及基础战略技术。截止到2017年1月24日,共授予包括Fibertek公司、诺斯洛普·格鲁门等八家单位合同,合计710.2057万美金。

此次征询延续了上次征询的技术领域,又增加了多域机动,混合影响,系统之系统(SoS),系统之系统增强小单位(SESU)四个技术领域,来积极应对灰色地带的冲突,保持信息优势,努力发展智能系统和自主能力。

张宁宁 本文来源: 海鹰资讯 作者:李磊 文苏丽 杨依然 责任编辑:张宁宁_NN3350
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