DARPA尋求七大戰略技術支撐美國未來戰場能力

作者：北京海鷹科技情報研究所 李磊 文蘇麗 楊依然

2017年3月22日美國國防高級計劃研究局（DARPA）在美國政府聯邦商機網發布《戰略技術（Strategic Technologies）》廣泛機構公告，旨在尋求創新思想和突破性技術，增強美國重大軍事能力，應對不同層面和不同環境的衝突。美國目前面臨的不同層面的衝突包括從實兵對抗交戰到模糊複雜的「灰色區域」衝突，而不同的衝突環境則包括從條件惡劣的偏遠地區到密集的大城市等多種類型的環境。為達到這些目標，DARPA戰略技術辦公室（STO）重點徵詢的技術領域包括：態勢感知、多域機動、混合影響、系統之系統（SoS）、海上作戰系統、系統之系統增強型小單元（SESU）和基礎戰略技術。

態勢感知

未來衝突主要依賴態勢感知能力，態勢感知能力能讓軍事情報專家回答「誰，誰在哪裡，何時，為什麼」的戰場空間問題，並提供武器可用的目標信息，如特性、位置、速度和結構。這種作戰能力必須擴展應用到灰色區域（Grey Zone）衝突。在灰色區域衝突中，對手的特性和目標是不明確的。並且，在惡劣環境中，由於敵對勢力與密集人口相互混合，使環境本身異常複雜。

美軍已經習慣於在非拒止環境的範圍內收集大量情報、監視和偵察（ISR）數據來支持態勢感知，例如最近在伊拉克和阿富汗作戰中，美軍利用地面設備和指揮控制中心（C2）處理利用這些信息。美軍需要找到建立在對抗環境中能夠生存下來的，防區外有對抗能力的ISR能力的方法。敵方難以發現、欺騙這種ISR或是對其進行反擊。這種ISR還需要能夠掃除灰色區域中的不確定性，並對灰色區域和城市環境的複雜性進行有效管理。

DARPA正在尋求新的、具有開創性的方法，用以在對抗環境中發現難以搜尋的目標。這些方法包括結合現有或新的感測器模式、新的感測器自動目標識別（ATR）技術、新演算法和新的系統概念和處理技術。可能需要具備包括感知模式和信號處理等有助於避免或無效化敵方的欺騙和對抗措施的能力。DARPA還需求設計成本低，適應性強的感測器，這些感測器利用商業技術和工藝來減少開發時間和成本，並提高感測器系統的適應性和技術更新率。

對於灰色區域和大城市環境，DARPA正在尋找新的、具有開創性的方法在密集，複雜的環境中收集和管理感測。感測器可包括能夠由小單元組成進行快速部署的能力，還可包括利用現代城市環境中固有的感測和信息資源。信息管理應具備能夠融合該感測器數據並固化為模型，以支持灰色區域活動目標檢測和規劃以及各方面操作的能力（包括複雜的環境、基礎設施和信息以及認知等方面）。

多域機動

多域機動指的是使作戰人員能夠在一個動態、複雜、對抗性的作戰空間中成功發揮機動的能力，需要強大的適應性規劃、系統控制、通信和導航能力。這種能力將使美軍作戰人員能夠管理環境的複雜性，並對敵方進行反擊。

規劃與控制

現代戰爭越來越多地採用由平台、武器、感測器和電子戰（EW）系統構建的網路。作戰管理指揮與控制（BMC2）的聯網帶來複雜演算法和軟體方面的挑戰，這些挑戰包括間歇性連接、數據傳輸速率限制、以及抗電子和物理攻擊造成的網路中斷的魯棒性問題等。此次徵詢中，DARPA正在尋求有人-無人混合系統的BMC2技術和系統，該領域應綜合并發展有關有人操作與自動化系統之間功能分配的實際假設。

DARPA還在尋求支持灰色區域作戰規劃的創新技術。這包括作戰人員評估多領域行動（COA）的技術，包括基礎設施、電磁、網路和認知領域等。尋求將認知科學和大數據分析相結合的新概念，為作戰人員提供對其直覺的定量測試。

通信和網路

軍事行動的成功取決於每個軍事梯隊的通信安全，包括從美國本土到前線部署的作戰人員。DARPA尋求系統構想和使能技術，能在空間，空中，地面，海面和水下環境中提供可靠的高容量移動通信能力。這將包括有/無訪問基礎架構介面的系統。通信能力建設的目標是隨時隨地向作戰人員提供相關和及時的信息，同時拒絕與敵方具有相同的能力。實現這一目標的方法包括開發提高網路可用性的新系統概念和技術；增加網路容量和可擴展性；增加網路退化耐受力；減輕極強的人為和自然電磁干擾；擊敗網路和RF開發技術；和反拒絕服務技術。通信性能和可靠性應該擴展到大容量環境，這種環境的特徵是傳播距離嚴重惡化並且頻譜非常密集、複雜，還具有許多有意和無意的干擾。

DARPA也希望利用新興商業技術減輕新出現的威脅。DARPA尋求包括可用的商業基礎架構以及提供這種能力和良好的性價比的商業設備、組件、工藝和應用的方法。這些商業利用方法將需要考慮在軍事環境中，商業基礎設施、設備和應用的可靠性、魯棒性和安全性。DARPA也看重防止或破壞敵人的同時能夠保證溝通能力的方法和技術。

美國也需要與聯合同伴及其他盟友互通方面的通信技術。這些通信技術應提供最大的適應性，並且易於配置，同時能夠保護美國網路的操作和完整。

通信和網路領域特別需要的技術包括：在複雜RF環境中提高頻譜利用效率的方法；新的頻譜使用技術（如動態使用空間/時間）以及訪問新模式（如高頻射頻（RF）和光學極化）；交叉模式（雷達，通信和感測）頻譜接入技術；通過更高頻率的操作實現空間重複利用，同時實現對干擾的規避和耐受，以及對複雜的RF環境進行大規模測試。

定位、導航和授時（PNT）

美國軍方越來越依賴於全球定位系統（GPS）在各種作戰環境中精確地定位，導航和授時。然而，隨著美國軍事行動中GPS發生無法使用的情況越來越多，軍隊使用GPS的戰略優勢逐漸減弱。現在作戰中可以通過干擾或周圍環境條件輕易阻止GPS接入。美國的軍事行動中遇到的許多環境（叢林，地下，水下，建築物和城市內）都使GPS信號受到限制或無法獲取。此外，電子戰、通信和協作的任務要求不斷演變，正在挑戰軍事系統中使用最先進授時技術的極限。目前在GPS不能使用的環境中，提供精準的位置、導航和授時的系統解決方案比較昂貴並且不甚靈活，且通常需要外部修復才能間歇性訪問GPS。

DARPA正在為美國軍方提供獨立於GPS的精確PNT能力尋求新的技術和系統解決方案，。特別需要為全球同步，安全通信和協作效應提供長時間精確定位和授時系統。需要的技術包括不同節點的特設PNT網路架構；感測器和信號處理（能使PNT應用在不利的環境中包括在城市和地下；以及其他領域（如通信，電子戰和ISR系統）支持PNT系統的新架構。此外，實現可承受的、緊湊的和靈活的系統解決方案的技術可以快速、輕鬆地重新配置，以滿足大部分軍事任務和平台的PNT需求，這些技術也是需要的。

混合影響

能否在各個層面的衝突中佔主導地位，取決於對打擊的影響能力和時機上的精準把握能力。在高度衝突的環境中，致命彈藥必須準確地從遠距離對抗移動目標。這樣做還需要利用高能的電子戰（EW）系統來對抗敵人的先進武器系統。灰色區域衝突需要美軍對衝突施加精確的影響，還要避免導致不良情況升級。因此，根據要施加的影響，對目標需要有儘可能多的認知。實現這些目標需要從動能到非動能到信息的一系列混合效應。

控制電磁頻譜的能力使美軍能夠在衝突環境中產生特定的能動作用。高效的RF技術在全球範圍內的擴散和激增使得電磁（EM）頻譜控制能力得到重視。許多敵人愈發依賴於RF技術感知和通信，以對其進攻和防禦系統進行重大改進。這些技術包括短程戰術通信、遠程C2通信網路、網路防禦系統和RF射頻搜尋。為了對抗先進的網路和敏階系統，DARPA正在尋求諸如分布式系統、相干系統、能提供不對稱能力的一次性系統和近距離遙感以及高級干擾和欺騙等主動和被動電子戰技術。

隨著全球技術擴散，美軍將面臨的電子戰能力變得愈發複雜。美軍運用的許多先進能力被敵人用來對抗美國的軍事系統。RF材料、組件和子系統的商業投資是巨大的，部署大功率敏捷系統的成本門檻持續下降。DARPA正在尋求新功能的系統概念和先進技術，提供美國軍事基本不對稱性力量以具備這些新能力。包括使用物理和網路解決方案，分布式系統以及利用精確頻譜，授時和定位信息的概念。

系統之系統（SoS）

DARPA需求的技術，可使美軍能夠具備瞄準能力、強機動能力和打擊能力，然後將這些能力迅速整合到有人和無人駕駛平台的編隊中。SoS通過增加敵人的環境複雜性，並利用無人駕駛平台信號強度較小特性，增加美軍殺傷力和生存能力，SoS還將降低生命周期系統成本。目前現有平台集成了感知、打擊和任務系統，未來，將分散到低成本無人機平台上；升級獨立系統的成本將遠遠低於緊密集成系統。

如上所述，如果沒有分散控制、高度自主和靈活的通信，SoS就不可能實現。DARPA還可能需求用於加速新SoS的確認和驗證的新技術，可能延伸到實時的現場軟體性能監控技術，從而繞過傳統軟體測試的需要，並實現新的自主性。快速SoS整合不應僅限於軟體集成和信息的互操作。可能包括快速集成，重新配置以及新硬體系統的定製設計和製造。支持SoS保障的技術也是值得關注的。包括感測和信息技術以及維護和支持培訓技術，以助於分布式異構系統的遷移、存儲。

DARPA還正在尋求用於將SoS集成整合時間周期壓縮至適合作戰的時間（數周至數月）的創新技術，從而最大程度地使作戰規劃層面的整合得以實現。這種技術最終可使指揮官制定一個作戰計劃，生成全新的任務能力。

海上作戰系統

雖然以上討論的所有技術領域都可能適用于海洋領域，但海洋的大小以及其與眾不同的地表-地下邊界環境各構成了獨特的挑戰。DARPA正尋求對抗環境中的海上網路作戰創新思想。海洋網路系統必須發展低成本和高適應性的能力來應對新的威脅和任務。需要遍及地下、地面和空域並具備可行性的通信和網路構想，這對於體系作戰尤為重要。

DARPA傾向於尋求SoS方法，使用分布式系統作為軍力增幅器，從水下進行力量投射，保護美軍的重要資產，以助於維護和提高美國海洋優勢。這包括評估可行性的模擬工具，可在任務環境中進行系統測試的能力。系統的可行性和可承受性需要有效和可行的通信方式（網路組件，感測器和功能包）作為保證。DARPA正在尋求在終端節點自主使用能力和網路管理工具以減少操作系統負擔。

系統之系統增強小單元（SESU）

未來的美國地面部隊將越來越多地面對規模、裝備上占絕對優越的敵對勢力。DARPA需要系統和SoS功能，能使一個小單元（約200名士兵，相應的物資和有限的後退支持）能夠擊敗或至少阻止和延遲這類敵人。

DARPA正在為陸基SESU無人機和無人機部隊尋求整合和集成技術，特別側重於整合通信和導航技術，以便在SoS平台上使用。DRAPA同時也在尋求能夠進行有人/無人多任務作戰的技術。

為了支持更有效的有人/無人作戰以及SESU在複雜環境中的作戰，DARPA正在尋求新的人機介面技術，讓作戰人員在攜帶和使用武器的同時控制無人機平台。新技術將使SESU部隊有能力進行網路攻擊或呼籲間接的網路，攻擊更複雜的電子戰目標，並使用產生混合效應的動能武器和非動能武器。

DARPA還尋求能實現合作部隊與主戰部隊高度協調的互溝通的技術。合作部隊範圍十分廣泛，可以是正式的國家軍事夥伴，也可以是非正式的准軍事武裝，或者可以提供延遲或信息收集支持的其他夥伴。技術應包括安全可靠的通信，以及將這些合作夥伴融入協調行動的規劃工具，包括跨越文化和語言差異的輔助工具。

基礎戰略技術與系統

DARPA結合顛覆性技術，為系統和SoS尋求創新理念，以對上述多個STO重點關注領域，提供多個潛在能力改進。這可能包括能夠大幅減少系統的大小、重量、功耗或成本的技術；適應性強和快速更新的技術；提供系統級性能方面的大幅進步的技術；以及顯示這些系統和技術軍事效用的方法。這包括孔徑、組件、硬體、固件、軟體或功率裝置，以減少尺寸、重量、功率、成本，實現多種模式，並簡化在具有不同約束的多個平台之間信號處理波形和功能的移植。還包括管理控制操作模式的手段；從多網路收集性能信息的途徑。

評述

在2015年12月22日DARPA發布過《戰略技術（Strategic Technologies）》廣泛機構公告，重點徵詢領域包括：戰場管理指揮與控制（BMC2）相關的系統和技術；通信與網路；情報、監視和偵察（ISR）；電子戰（EW）；定位、導航和授時（PNT）；海上作戰系統以及基礎戰略技術。截止到2017年1月24日，共授予包括Fibertek公司、諾斯洛普·格魯門等八家單位合同，合計710.2057萬美金。

此次徵詢延續了上次徵詢的技術領域，又增加了多域機動，混合影響，系統之系統（SoS），系統之系統增強小單位（SESU）四個技術領域，來積極應對灰色地帶的衝突，保持信息優勢，努力發展智能系統和自主能力。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！