美軍“敏捷作戰部署”（ACE）信息技術(shù)研究分析

導 讀

美國空軍于2021年12月1日發(fā)布了《敏捷作戰部署》條令說(shuō)明1-21，指出遠征/多能力空軍與可定制的部隊組合是實(shí)現ACE的關(guān)鍵因素所在，敏捷通信與敏捷決策等則是ACE的核心要素，而這均需要先進(jìn)的信息技術(shù)予以支持。美軍已經(jīng)圍繞“飛離”通信終端、Wave Relay移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )(MANET)技術(shù)、“異構電子系統的系統技術(shù)集成工具鏈”(STITCHES)以及人工智能和數據加速(AIDA)計劃展開(kāi)了相關(guān)研究。為此，本文從F-35的高速通信能力探索、反介入/區域拒止環(huán)境下遠征聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與敏捷決策優(yōu)勢構建三個(gè)方面，對美軍的ACE信息技術(shù)研究進(jìn)行梳理分析。

F-35的高速通信能力探索

美國空軍部將在對抗環(huán)境中定義優(yōu)化的強韌基地駐扎、持續維持和通信作為第五項軍種要務(wù)，并且認為美國空軍能夠在F-35的任何部署中采用ACE結構，只是需要以彈性、冗余的通信為前提。 但美軍現有的軍用衛星互聯(lián)網(wǎng)能力實(shí)現需要更長(cháng)的準備時(shí)間，并且其最快的速度仍不足以滿(mǎn)足偏遠地區F-35作戰行動(dòng)所需要的數據量。而F-35戰斗機若要實(shí)現在需要“自主后勤信息系統”、“非保密互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議路由器”網(wǎng)絡(luò )(NIPRNet)和“秘密互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議路由器”網(wǎng)絡(luò )(SIPRNet)的某個(gè)偏遠地點(diǎn)進(jìn)行為期數天、數周甚至更長(cháng)時(shí)間的操作，關(guān)鍵在于必須實(shí)現更為敏捷的通信。 因此，美國空軍現階段正在探索高速通信選項，以支持F-35A Lightning II在偏遠和條件簡(jiǎn)陋的地點(diǎn)進(jìn)行“敏捷作戰部署”(ACE)。美國空軍猶他州希爾空軍基地的第388戰斗機聯(lián)隊的作戰支援中隊網(wǎng)絡(luò )飛行員于2022年3月30日針對“敏捷作戰實(shí)驗室”開(kāi)發(fā)的“飛離”通信終端(Flyaway Communications Terminal)進(jìn)行了為期一周的試驗。圖表：高速通信技術(shù)探索試驗

試驗	描述
試驗團隊	美空軍空中作戰司令部（ACC）、空中作戰司令部的“敏捷作戰實(shí)驗室”（ABL）計劃和“戰斗通信”（CombatCommunications）網(wǎng)絡(luò )團隊為第388作戰支援中隊提供技術(shù)支持
實(shí)現高速通信的解決方案	通過(guò)將1部小型微型互聯(lián)網(wǎng)碟形天線(xiàn)與1個(gè)硬殼中的網(wǎng)關(guān)路由器互聯(lián)，再與“敏捷作戰實(shí)驗室”開(kāi)發(fā)的“飛離”通信終端（FlyawayCommunications Terminal）連接實(shí)現高速通信；網(wǎng)關(guān)路由器可自動(dòng)選擇最快的信號和網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)傳輸數據，具備與硬接線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、衛星互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通的能力，所具有的若干用于蜂窩SIM卡的插槽，可以傳輸來(lái)自許多頻段和區域的數據；“飛離”通信終端，能夠將機密和非機密的數據拆分
試驗結果	該解決方案可將數據傳輸速度提高30倍，足以支持“自主后勤信息系統”及單獨的“非保密互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議路由器”網(wǎng)絡(luò )和“秘密互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議路由器”網(wǎng)絡(luò )；首次實(shí)現了使用衛星和蜂窩互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通一套F-35已部署的匯報設施，其中包含1套“自主后勤信息系統”（ALIS）服務(wù)器棧，并循環(huán)到空軍網(wǎng)絡(luò )中用于F-35供應鏈和后勤的“中心入口點(diǎn)”，從而為需通過(guò)“自主后勤信息系統”推送的大量數據提供了更好的聯(lián)通性

梳理可知：

• 該次試驗利用融入“飛離”新型通信終端的系統，首次利用衛星和蜂窩互聯(lián)網(wǎng)連接F-35A的已部署匯報設施，并將數據傳輸速度提高了30倍;
• 高端通信解決方案所使用的整套系統及其組成都足夠小，可以裝入F-35飛機掛載的部署吊艙內，經(jīng)過(guò)訓練后的任何空軍人員基本上都可以在10分鐘以?xún)韧瓿砂惭b架設，便于操作。

由此可知，基于該解決方案，F-35A有望能夠在“敏捷作戰部署”中的作戰地點(diǎn)使用衛星通信或蜂窩長(cháng)期演進(jìn)(LTE)通信技術(shù)，并僅將離線(xiàn)運行能力作為極端條件下的備用手段。經(jīng)過(guò)培訓后即可設置新解決方案，這也為美國空軍提供了更多的人力選擇，并能夠有力支撐“多能空軍人員”的創(chuàng )建。反介入/區域拒止環(huán)境下遠征聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究 為了實(shí)現從多個(gè)可防御的、可持續的和可重新定位的地點(diǎn)將敵方目標置于危險之中的目標，美國空軍需要在盡可能利用空軍的計算機服務(wù)器和衛星終端等現有資產(chǎn)，最大程度地降低成本的同時(shí)，構建高度靈活的機動(dòng)指揮與控制網(wǎng)絡(luò )，將作戰機隊所需的核心要素緊密結合，包括規劃任務(wù)、維護飛機、輔助升空、保護飛機跑道等。 美國持久性系統有限公司(Persistent Systems)2021年3月15日宣布，通過(guò)美國空軍演示證實(shí)，該公司開(kāi)發(fā)的Wave Relay移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )(MANET)技術(shù)可有效支持美國空軍敏捷作戰部署(ACE)作戰概念。 Persistent Systems的 MANET技術(shù)研發(fā)伊始即旨在通過(guò)快速適應地形波動(dòng)和惡劣環(huán)境條件最大限度地提高連接性和通信性能。該技術(shù)基于Wave Relay數據鏈嵌入式模塊實(shí)現，可以連接分散于不同美國空軍基地的單位，為其提供直接通信、態(tài)勢感知、全動(dòng)態(tài)視頻和音頻。在此將Wave Relay數據鏈嵌入式模塊的主要參數等梳理如下表所示。圖表：Wave Relay數據鏈嵌入式模塊

數據鏈嵌入式模塊	描述
尺寸，厘米	6.86×9.91×1.78
重量，克	96.4
工作溫度范圍，℃	-40～+85
帶寬，mbps	37
平均功耗，W	4.2
特點(diǎn)	包括二層以太網(wǎng)連接，用于攝像機、IP傳感器、視頻編碼器等的即插即用操作，串行到以太網(wǎng)能力使網(wǎng)絡(luò )上串行設備的無(wú)線(xiàn)控制成為可能

梳理可知，Wave Relay數據鏈嵌入式模塊輕巧，便于與其他系統集成，其具有低延遲、低功耗等特點(diǎn)?；谠撉度胧侥K，MANET技術(shù)能夠實(shí)現可擴展的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，點(diǎn)對點(diǎn)提供數據、視頻和語(yǔ)音，并提供37mbps的用戶(hù)吞吐量用戶(hù)數據報協(xié)議(UDP)和27mbps的傳輸控制協(xié)議(TCP)。 演示證明，基于Wave Relay移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )(MANET)技術(shù)，美國空軍可具備在反介入/區域拒止(A2/AD)環(huán)境中為遠征空軍基地提供支持的聯(lián)網(wǎng)能力，并可節省數億美元，以低成本支持遠征空軍基地，能夠滿(mǎn)足美國空軍ACE概念的要求。 該公司還展示了在超視距能力不可用情況下，通過(guò)衛星、互聯(lián)網(wǎng)、5G蜂窩、以及局域網(wǎng)等進(jìn)行自動(dòng)PACE(主要、備用、應急和緊急)通信的能力。 持久性系統公司認為，當云不可用時(shí)，該公司的基地防御和導彈外場(chǎng)解決方案可以完全獨立運行，從而可以在“CloudONE”情況下操作。 此外，該公司獲得的互操作性經(jīng)驗已經(jīng)在“先進(jìn)作戰管理系統”(ABMS)中得到應用，也為ACE未來(lái)與ABMS系統的整合奠定了一定基礎。敏捷決策優(yōu)勢構建 ACE作戰需要在整個(gè)電磁頻譜上具有可移動(dòng)、可生存、安全和可持續的通信解決方案，以便人員能夠在在拒止、斷開(kāi)、間歇或有限帶寬(D-DIL)環(huán)境中接入國防部網(wǎng)絡(luò )和語(yǔ)音服務(wù)。高效的信息共享、分析決策以及指揮控制更是美軍ACE作戰框架的核心要素之一。

而聯(lián)合全域指揮控制(JADC2)能夠為空軍及其聯(lián)合伙伴提供作戰優(yōu)勢，保持作戰效能，實(shí)現跨域的效能融合，因此為了實(shí)現冗余且有彈性的指揮控制節點(diǎn)以確保ACE的有效執行，美軍已經(jīng)針對JADC2的核心技術(shù)架構——先進(jìn)作戰管理系統(ABMS)展開(kāi)了持續研究，將實(shí)現集成決策優(yōu)勢以及敏捷作戰部署、分布式作戰方面作為研究方向與重點(diǎn)，在解決新的基于衛星的通訊系統架構問(wèn)題、由傳感器到射手的網(wǎng)絡(luò )互連、利用云共享信息、人工智能軟件輔助指揮決策等方面已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，并驗證了多軍種無(wú)縫連接及態(tài)勢共享能力和基于人工智能的指揮控制應用。

ABMS第五次“架構演示與評估”(ADE 5) 美國空軍部與美國太平洋空軍、美國北方司令部、聯(lián)合人工智能中心和負責情報與安全的國防部等合作，于2021年7月8日至28日完成了ABMS第五次“架構演示與評估”(ADE 5)，針對通過(guò)集成、分布式、彈性的通信、計算和軟件實(shí)現決策優(yōu)勢進(jìn)行試驗，并針對利用人工智能支持敏捷決策優(yōu)勢開(kāi)展了關(guān)鍵使能技術(shù)試驗工作，致力于實(shí)現一個(gè)集成的任務(wù)架構，無(wú)論是在競爭還是沖突中，從戰斗指揮到邊緣節點(diǎn)的任何地方均可以實(shí)現人工智能支持的決策優(yōu)勢。圖表：第五次“架構演示與評估”(ADE 5)

ADE 5	描述
ADE 5綜合目標	提高對全球競爭和危機行動(dòng)的領(lǐng)域意識； 通過(guò)人工智能增強信息優(yōu)勢； 通過(guò)制定可行的威懾行動(dòng)方案提高決策優(yōu)勢； 通過(guò)快速的跨戰區指揮協(xié)作加強全球一體化； 通過(guò)集成、分布式、彈性通信、計算和軟件提高敏捷決策優(yōu)勢，在邊緣實(shí)現敏捷作戰部署
技術(shù)支柱	來(lái)自空軍和太空部隊的新興技術(shù)和作戰概念、第三次全球信息優(yōu)勢實(shí)驗（GIDE 3）與“太平洋鋼鐵2021”（Pacific Iron 21）敏捷作戰部署演習
試驗內容	與聯(lián)合人工智能中心合作，通過(guò)戰略、運營(yíng)和戰術(shù)層面的軟件應用人工智能實(shí)現決策優(yōu)勢； 增強太平洋空軍部署的通信團隊，使用現成的商業(yè)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和商業(yè)通信路徑提高帶寬、穩定連接并提高網(wǎng)絡(luò )彈性； 提高商業(yè)和政府邊緣計算和存儲能力的靈活性，以幫助作戰人員在分布式操作期間訪(fǎng)問(wèn)任務(wù)應用程序； 將移動(dòng)設備作為計算平臺在商業(yè)衛星和地面蜂窩網(wǎng)絡(luò )上運行機密應用程序，可在機密級別中進(jìn)行中斷和實(shí)現分布式操作； 開(kāi)始將異構電子系統的系統技術(shù)集成工具鏈（STITCHES）技術(shù)由美國國防高級研究計劃局(DARPA) 向美國空軍部過(guò)渡

美軍的11個(gè)作戰司令部參與了ADE 5。通過(guò)在 ADE 5 中的合作，美國空軍部與美國北方司令部、美國太平洋空軍、聯(lián)合人工智能中心和美國內政部(USDI)等在設計和評估技術(shù)架構方面取得了一定進(jìn)展，而這些架構將為高級領(lǐng)導人和聯(lián)合作戰人員提供其所需與應得的決策優(yōu)勢，并將為太平洋空軍部署的通信團隊提供現成的商業(yè)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和商業(yè)通信路徑，以增強網(wǎng)絡(luò )彈性。 ADE 5 的試驗成果及其與 GIDE 3 和 Pacific Iron 21 的合作為實(shí)現綜合決策優(yōu)勢和敏捷、分布式作戰奠定了研究基礎，尤其體現在人工智能輔助決策方面。

• 將利用人工智能實(shí)現敏捷作戰優(yōu)勢作為綜合目標之一;
• 注重與人工智能決策相關(guān)的關(guān)鍵使能技術(shù)的試驗開(kāi)展：與國防部聯(lián)合人工智能中心合作，通過(guò)戰略和戰術(shù)層面的人工智能軟件應用實(shí)現決策優(yōu)勢;
• 美國空軍致力于支持由美國國防部于2021年6月提出的新的人工智能和數據加速(AIDA)計劃，以幫助軍方的11個(gè)跨軍種作戰司令部迅速配備人工智能決策工具。

“異構電子系統的系統技術(shù)集成工具鏈”(STITCHES) STITCHES是DARPA研發(fā)的快速軟件集成工具，旨在提供作為JADC2新概念核心的數據共享功能，具有實(shí)現分布式作戰火力控制中的機對機通信的能力。其主要具備如下特點(diǎn)。

梳理可知，STITCHES更具可維護性和靈活性，并且能夠提高決策效率。其通過(guò)自動(dòng)生成系統間極低延遲和高吞吐量的中間件快速集成跨域異構系統，不強制使用通用接口標準，可根據現有的實(shí)戰能力快速創(chuàng )建所需連接;可提供功能之間的可擴展互操作性，而并非只能實(shí)現協(xié)同工作;STITCHES支持無(wú)需升級硬件或破壞現有系統軟件即可共享數據，這能為作戰人員實(shí)現部隊的可組合性，而這也是滿(mǎn)足不同戰區要求，實(shí)現ACE的關(guān)鍵要素之一。 據悉，該工具鏈早在2020年9月由空軍主辦的大型“入口”活動(dòng)之一中就進(jìn)行了測試。結果顯示，STITCHES 能夠連接投入使用時(shí)間相隔數十年的不同平臺，從而實(shí)現互操作性和數據共享。DARPA表示，該工具鏈完全歸國防部所有，因此任何商業(yè)專(zhuān)有技術(shù)均不會(huì )在實(shí)施過(guò)程中造成進(jìn)一步障礙。 第五次“架構演示和評估(ADE)”演習中的目標之一就在于利用STITCHES向空軍提供人工智能數據“翻譯器”，盡管美空軍并未透露該工具鏈在A(yíng)DE 5中的測試詳情。但基于其早期測試結果及其功能優(yōu)勢可以想見(jiàn)，未來(lái)空軍的重點(diǎn)將通過(guò)該類(lèi)系統集成技術(shù)，創(chuàng )建一個(gè)可與聯(lián)合部隊以及美國合作伙伴和盟友完全集成的 JADC2系統，通過(guò)轉變國防部的數字基礎設施，將所有軍事部門(mén)的傳感器連接到一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò )中以實(shí)現兼容性和互操作性，為決策者提供每個(gè)作戰領(lǐng)域的戰場(chǎng)態(tài)勢感知，進(jìn)而促進(jìn)決策過(guò)程。 Apogee Research, LLC 已于2022年4月獲得空軍研究實(shí)驗室授予的價(jià)值 4800 萬(wàn)美元(基礎加選項)的合同，以將 STITCHES 能力轉移到空軍，這說(shuō)明STITCHES能力已經(jīng)開(kāi)始由DARPA向美國空軍部過(guò)渡。未來(lái)，STITCHES 將在確保美軍作戰人員在需要時(shí)獲得正確數據以成功執行任務(wù)方面發(fā)揮著(zhù)重要作用，將使美國國防部能夠繼續利用其現有電子設備和標準的大量庫存，同時(shí)還支持快速整合能力，以響應ACE概念不斷變化的任務(wù)需求。人工智能和數據加速(AIDA)計劃 美國國防部還于2021年推出了人工智能和數據加速器(AIDA)計劃，將其作為國防部聯(lián)合全域指揮與控制(JADC2)戰略的一部分，并計劃分別為美軍的11個(gè)作戰指揮部綁定其相關(guān)數據，旨在使 11個(gè)作戰司令部能夠實(shí)現基于數據的決策制定， 致力于研究如何將人工智能和數據帶到戰術(shù)邊緣以支持作戰人員。

美軍聯(lián)合人工智能中心于2022年2月披露，其已經(jīng)開(kāi)始構建聯(lián)合操作系統和集成層，以使作戰指揮部和其他軍事部門(mén)最終可以使用聯(lián)合操作系統和集成層快速研發(fā)和部署人工智能算法。 未來(lái)，一旦所有需要的服務(wù)均可用，應用程序將易于開(kāi)發(fā)，從而能夠簡(jiǎn)化人工智能應用程序在整個(gè)部隊中的開(kāi)發(fā)周期?；贏(yíng)IDA計劃，美軍將擁有一個(gè)可以滿(mǎn)足國防部擴展需求的集成層，國防部能夠通過(guò)提供生成應用程序所需的背景資源和鏈接快速輕松地開(kāi)發(fā)應用程序，提升美軍各指揮部在任何潛在的沖突中協(xié)調關(guān)系效率以及決策能力與水平，從而提升ACE作戰效能。 此外，美空戰司令部、駐歐空軍、太平洋空軍等還于2021年12月6日～13日在蘭利·尤斯蒂斯聯(lián)合基地舉行了“敏捷作戰部署”(ACE)指揮控制與通信(C3)作戰演習，主要目的在于試驗裝備和戰術(shù)，并向空軍領(lǐng)導層提供數據集，以便對未來(lái)在競爭環(huán)境中的指揮、控制和通信(C3)作戰行動(dòng)做出明智的決策。 美軍在該演習期間整合了全球聯(lián)合情報通信系統、新型戰術(shù)與商業(yè)衛星通信系統、傳統的軍事衛星通信系統、智能路由設備與跨域設備等設備和軟件，專(zhuān)注于如何與飛機通信，如何建立通信網(wǎng)絡(luò )，以及如何接收情報數據，并重點(diǎn)針對C3操作，以及在A(yíng)CE環(huán)境下執行指揮控制、火力、部隊保護、信息、情報、后勤與機動(dòng)任務(wù)所需的能力進(jìn)行了演練。 由此說(shuō)明，美國空戰司令部正致力于通過(guò)整個(gè)部隊的協(xié)作提升在不穩定、不確定和復雜的威脅環(huán)境下的ACE能力。 小結：美軍圍繞ACE信息技術(shù)所開(kāi)展的相關(guān)研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展：利用“敏捷作戰實(shí)驗室”開(kāi)發(fā)的“飛離”通信終端，首次利用衛星和蜂窩互聯(lián)網(wǎng)連接F-35A的已部署匯報設施，并將數據傳輸速度提高了30倍;基于Wave Relay數據鏈嵌入式模塊的MANET技術(shù)可為反介入/區域拒止(A2/AD)下的遠征空軍基地提供聯(lián)網(wǎng)能力;ABMS第五次“架構演示與評估”(ADE 5)揭示了美國空軍部等在設計和評估技術(shù)架構等方面的進(jìn)展，也表明美軍正在致力于基于STITCHES等系統集成技術(shù)，通過(guò)實(shí)現所有軍事部門(mén)在單一網(wǎng)絡(luò )中的兼容性和互操作性，構建決策優(yōu)勢，并基于人工智能和數據加速(AIDA)計劃構建聯(lián)合操作系統和集成層，以最終使 11個(gè)作戰司令部能夠實(shí)現基于數據的決策制定，提升ACE作戰效能。