美国陆军数字化发展之路从机器人到无人机智能化装备成主力

	  美陆军在数字化战场建设规划、“全球信息网络”（GIG）与陆战网等顶层设计的基础上，为进一步适应跨域协同、网络化、无人化的作战模式，开展了战场物联网、卫星通信系统（包括宽带全球卫星WSG-1、“鹰眼2M”战术侦查纳卫星等），以及战术应用（TacApps）软件、MCSS任务指挥软件套件、SitaWare态势感知与指控系列软件等作战软件的开发与部署，从而为美陆军数字化战场向网络化、智能化发展奠定了基础。在构建多维实时的战场空间数据和敌我态势信息获取、处理与服务系统的同时，美陆军未来司令部还开展了未来无人机系统（FUAS）、未来攻击型侦察直升机（FARA）、未来远程突击飞行器（FLRAA）等“未来垂直起降”作战平台，以及“利剑”机器人、ARV重型机器人战斗车与Packbot便携式机器人等无人地面作战装备的研究。


	


	  近年来，美陆军更是针对未来复杂环境下的作战任务与需求，开展了“班组X”系列项目的研究与探索，致力于研发和集成无人机、无人地面车辆、先进传感器和机器学习等前沿新技术，以增强作战部队的网络化、智能化作战能力。最终将在各平台与作战部队间建立数字化的指挥控制网络，使陆战场全面实现数字化、一体化。


	  自20世纪80年代起，美军就致力于利用现代信息技术将战场上的各种作战力量通过统一的信息网络连接起来，开展了“数字化战场”的理论与实践研究，并对“数字化战场”建设进行了规划。


	


	  为达到“低伤亡”甚至“零伤亡”，美陆军多年来致力于发展无人化装备。一方面将小型、隐身、高速无人装备作为低空、超低空侦察与作战的重要力量；另一方面将利用无人战车、机器人取代坦克、步兵，以执行前沿攻坚与纵深特战等艰巨任务。


	


	  美国陆军十分重视战场网络建设，尤其对“全球信息网络”（GIG）、陆战网的顶层设计格外重视。


	  “全球信息网格”（GIG）是将美军在全世界内的传感器网、计算机网与武器平台网联为一体的全球性信息化作战空间网，预计在2020年建设完成，但详情未见披露。


	  GIG能根据每个用户的需求向其推荐信息与作战知识，能以通用作战图像的形式向作战部队提供战场态势信息，为陆、海、空军和海军陆战队官兵提供数据。


	  GIG将作为美军未来的数据中枢，是未来战争能否从以武器平台为中心转向以网络为中心的关键，更是网络中心战的“神经中枢”。未来，网络中心战可以通过GIG更有效地利用战场信息和战争资源，从而大幅度提高部队的作战能力。


	  “陆战网”与海军的“部队网”、空军的“星座网”并称为GIG的军种子网，是为陆军领导人和指挥官指挥统一陆地作战提供信息的企业级网络。“陆战网”采用与其他军种子网同样的标准和框架以及联合体系结构可以进行建设，以确保能够互联、互通、互操作，最终实现各军兵种间最大限度的态势共享与联合打击。


	


	  “陆战网”涵盖美陆军所有网络、基础设施、通信系统和应用系统，将美国陆军的网络集成为一体化网络，组成新型的网络数据链。端到端陆战网现代化战略包括5个高层次的目标：


	


	  “陆战网”能够将陆军作战行动纳入联合作战框架，将其部署后，美陆军可在全球任何地点进入网络，并利用互联网进行信息接收、存储、处理和传输，以此来实现网络化、一体化作战，并大幅度提高其网络中心作战能力。


	  美陆军在战场物联网、卫星通信系统和作战软件等未来战场网络通信与软件系统的构建方面已经取得了长足的进展。


	  为了在跨域协同、无人化、网络化战场环境下利用战场物联网保持并增强陆军的优势，美陆军研究实验室于2017年成立了“战场物联网合作研究联盟”（IoBT CRA），旨在对陆军未来作战想定下的战场物联网开展研究。


	  而战场物联网的建立旨在将作战人员与装甲、无线电、武器等方面的智能技术有效联系起来，为其提供感官感知、态势理解、战场预测及风险评估等能力，并研究战场上自主代理与作战人员之间的协同作战能力。


	


	  随着软件技术的快速的提升与装备信息化程度的逐步的提升，战场应用软件已成为陆军战场信息系统装备建设中不可或缺的重要组成部分。在军事需求的推动下，美陆军的战场应用软件发展迅速。


	  2017年起，美陆军指挥所计算环境中开始使用战术态势感知软件SitaWare，以使得其未来指挥所、指挥网、战术地面报告系统与陆军全球指挥控制管理系统具备互操作性。


	  2019～2025年间，美陆军还计划通过软件迭代和硬件模块化的综合集成方式，将联合作战指挥平台、未来指挥所、指挥网、陆军全球指挥控制管理系统、战术位置报告系统等多个任务系统整合成一个简单、直观并且具有互操作性的战场信息系统。


	  美陆军始终致力于开发与部署各种战场应用软件，其美陆军通信电子研发工程中心的战术应用（TacApps）软件、莱昂纳多DRS子公司的MCSS任务指挥软件套件与丹麦Systematic公司开发的SitaWare态势感知与指控系列软件等软件较具代表性。


	


	  据《塑造陆军网络（2025-2040）》称，美陆军将加强互联网空间安全和弹性列入未来发展重点，未来将使其未来战场网络具备自我保护、自我修复、远程数据备份甚至必要的“自毁”能力，从而对可能会影响网络运行连续性、弹性与安全性的所有武器系统形成防御能力。


	  卫星是美陆军持续不断的发展的多域战概念的重要组成部分，在此仅以以下几种典型卫星项目为例对美陆军的卫星研究情况做简要分析。


	  美国陆军始终致力于其全球卫星通信星座与卫星终端的研究，旨在使士兵使用便携设备快速连接到全球通信。宽带全球卫星WSG-1首次发射于2007年，其工作速度是原有的国防卫星通信系统（DSCS）的12倍，能以2.1～3.6Gb/s的速度发送数据、图像和视频，在通信容量、连接性与灵活性上均取得了巨大突破。


	  全球快速响应信息程序（GRRIP）和移动战术指挥通信（T2C2）是WSG-1服务于小型便携卫星通信终端有代表性的两个应用实例。


	  T2C2为可充气型，可快速搭建或拆卸，最重要的包含精简版（1.2米卫星终端，可让士兵在战场上在大约10分钟内建立通信）和重型版（2.4米卫星终端）。添加了Ka和X波段，可承受极端天气条件甚至在空投条件下也可运行，并提供灵活、稳健、不间断的高带宽网络通信与任务指挥能力，支持诸如whiteboard、聊天、视频和视频电话会议等通信系统和需要大量数据吞吐的互联网协议电线起，美陆军慢慢的开始使用地面天线发射接收可充气式卫星通信天线（能快速在严酷环境下投入到正常的使用中并连接到WSG-1），并于2018年为其第82空降师第三旅部战斗队配备了T2C2系统。


	  美陆军开展了“鹰眼2M”卫星、被称为“战术空间支持平台”(TSSV)的小型实验卫星等小卫星项目。


	  此外，美陆军正寻求研发可大幅度的增加带宽且价格低的微型光学通信（激光）卫星。美陆军对绝密的国家情报卫星、小型卫星、商业卫星星座等开展了大量的研究与探索，以能够尽快实现积极迅速地向前线部队提供支援。


	


	  美陆军还致力于在LEO部署一种强大、持久的天基传感器层（由美国空间发展局开发），并将其视为多域战的“关键推动者”和“美国防部的第一个任务之一”；美陆军还在发展一种“深度空间概念”，旨在为陆军本身、联合部队和外国伙伴的多域作战提供支持。


	  在“多域战”的指导思想下，美陆军更强调数字化战场网络对陆、海、空、天等传统作战力量的融合、催化与赋能作用。尤其美军大力推行的国防大战略——“第三次抵消战略”的成果在未来陆战场上将更加体现为地面机器人、空中蜂群式无人机等技术在先进战场网络支持下所具备的强大战斗力。为此，美陆军大力开展了对“未来垂直起降平台”、无人战车与地面机器人等的研究与部署。


	  2018年7月起，美陆军未来司令部致力于“未来垂直起降”计划的研究，最重要的包含未来无人机系统（FUAS）、未来攻击型侦察直升机（FARA）、未来远程突击飞行器（FLRAA）等项目，包括轻型、中型和重型3类和5种能力集中设计的直升机。针对不同“未来垂直起降”平台，美陆军亦提出了不同的要求。


	  将采用具有单发、串列双座、可重构大屏显示器等的自主化模块化驾驶舱，以及开放式架构，能携带载荷；能搭建安全的通信网络，以控制辅助无人机，具备人工智能，至少在部分时间能实现无人驾驶；


	  将装备先进的航空电子设备、通信、导航和软件系统；将利用通用和可扩展的控制接口以及即插即用的高级有效载荷，优化各种各样的环境中空地机动单元的无人值守组合。


	  至少能在35℃的高温环境中，搭载12名成员飞到超过1800米的高度，在不加油的情况下航程应超过3200公里，甚至可达到约4500公里；应该能以最快约463公里/小时的速度飞行，最终目标巡航速度应达到约519公里/小时。


	  由美军对“未来垂直起降系统”的要求能够准确的看出，该系统将大多数都用在完成“多域战”任务，需要具备整体态势感知与决策、综合任务装备、任务系统体系架构演示、模块化开放系统架构、有人-无人协同、综合防御和网络威胁下的生存能力、任务的自适应能力、精确打击能力等。


	  据美国陆军的规划，FARA旨在填补目前AH-64E阿帕奇攻击直升机与“影子”无人机之间的关键战斗力缺口，并计划于2023年进行该型直升机的飞行测试；FUAS将逐渐在旅级层面取代RQ-7B“影子”无人机；FLRAA将用于取代UH-60“黑鹰”直升机。


	  在此仅对“利剑”机器人、ARV重型机器人战斗车与Packbot便携式机器人等较具代表性的地面无人作战平台的主要特性进行简单梳理。


	  由此可以看，美陆军的无人地面作战平台目前可以通过遥控完成移动、监视与射击等动作，甚至具有实时通信能力等。据称美国还将对无人地面作战平台的自主驾驶能力进行进一步研究。


	


	  美国国防高级研究计划局（DARPA）正在开展“班组X核心技术”、“班组X实验”与“X班”计划，通过研发和集成无人机、无人地面车辆、先进传感器和机器学习等前沿新技术，增强班组的网络化、智能化作战能力。


	


	  旨在研发可集成至用户友好型系统的新技术，在增强班组人员态势感知能力和作战能力的同时不会带来身体与认知的负荷，其最终目标是确保士兵及海军陆战队队员较潜在对手具有非常明显的战术优势。


	  “班组X实验”项目。班组X项目旨在为合成兵种班组设计、开发和验证系统原型。


	  “X班”计划。旨在增强美陆军步兵班态势感知、网络通信和数据共享的能力，以支持战术情况。


	  精确交战，在保持与步兵武器系统兼容性的同时，精确交战；非杀伤交战，以班组作战速度破坏敌人无人驾驶平台的指挥、控制和使用；


	  具有班组感知能力与自主性，以班组作战速度探测潜在威胁，通过与嵌入式无人驾驶空中和地面系统协作，使班组成员能够在GPS拒止环境中实时了解自身及成员的位置。


	  提升多域作战环境（物理、电磁和网络）中的共享态势感知能力；通过优化利用身体、认知和装备资源来增加班组机动的时间并扩大其机动空间；


	  将为陆军和海军陆战队提供新一代的信息化、数字化武器装备系统，以及最新的智能手机通讯和易于使用的机器人助手。“班组X实验”项目的两个合同商分别为洛克希德马丁公司导弹与火控分部以及CACI公司的BITS系统分部，两家公司通过不同方式增强步兵的作战能力，目前已经进行了相关试验，如下表所示。


	  美国防高级研究计划局（DARPA）最终要利用无人驾驶地面和空中系统使班组战斗力实现最大化。五角大楼要求利用高级科技技术，为战场上的美军、机器人和武器系统创造一个战场数据网络，以不断提供共享信息，并且不一定要依靠卫星或其他网络，从而避免在未来电子战/赛博空间作战中失去互联、互通、互操作的能力。


	


	  美陆军立足于数字化战场建设规划，在对“全球信息网络”（GIG）与陆战网等进行顶层设计的基础上，进一步开展了网络通信、作战软件系统等多方面研究，致力于为未来构建多维实时的战场空间数据和战场态势感知系统。


	  此外，美陆军还针对未来复杂环境下的作战任务与需求，开展了“班组X”系列项目的研究与探索，以研发和集成无人机、无人地面车辆、先进传感器和机器学习等前沿新技术为基础，将逐渐增强美陆军步兵班态势感知、网络通信和数据共享的能力，最终使美陆战场全面实现数字化、一体化，并逐步向网络化、智能化的方向发展。