【JADC2】联合全域作战中的网信体系架构分析

云脑智库 2022-05-31 00:00


来源 | 电科防务

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英国《思普德媒体》31日报道,DARPA授予美国系统与技术软件公司1504万美元的合同,继续推进“联合全域作战软件”(JAWS)项目的工作。JAWS寻求开发自动化和预测分析功能的全域作战控制能力,最大限度地提高军事威慑有效性;将为作战人员开发“赋能软件”,为执行跨域任务建立“杀伤网”。



合全域作战能力的有效实施,严重依赖于其体系架构的建设。当前美各军种均在发展联合全域作战能力,以融合现役和在研的新型装备,实现作战效能的有效发挥,但是如何统筹各类现役老旧装备和新型装备的互通性,是实现快速高效联合作战的前提和基础。


一、美联合全域指挥与控制(JADC2)发展现状


 “联合全域指挥与控制JADC2)目标是“J”(联合),囊括海底作战域到太空作战域、网络作战域的全域态势感知能力,在美国本土到全球任何地区的战斗空间迅速、可靠地集成并使用多域战能力,以协调美国各军种以及盟国部队在海、陆、空、天和网等所有作战域开展统一的军事行动。发展目标是提升联合作战范围,将美军所有的传感器与射手近实时地连接,以远超目前所能达到的速度和精度融合大量的多源数据,实现传感器、武器及通信系统的互联互通互操作,缩短OODA环,实现精准、高效作战,降低己方的战损比。


JADC2拟囊括所有军种,但是实现过程中各军种目前并没有统一思路,均在寻求不同的解决方案,如陆军的 “会聚工程”(Project Convergence)、海军的“对位压制工程”(Project Overmatch)、空军的“先进战斗管理系统”(ABMS)。


1.

海军的对位压制工程(Project Overmatch)

联合作战方面,美国海军经验丰富,且海军有新装备的E-2D预警机、舰载机,所以其首要任务是提升装备间的协同能力,同时构建相关标准,为后续装备的开发提供统一的标准架构,奠定基础。


2020年,美军海军签署了“对位压制工程”项目的开发计划,目的是开发海军战术数据网络,主要负责海军及全域作战中的通信网络,需具备稳健的通信能力,可抵御网络对手攻击,拥有足够的带宽以保证视频、话音和瞄准数据的输入输出,具备大量数据的可视化能力。计划2030年装备。


对位压制工程主要基于NIFC-CA、CEC等项目的成功经验,开发支撑更大规模分布式联合作战的能力。理想状态是,将最佳传感器数据传递给最佳射手。“对位压制工程”网络开发有两方面挑战:①必须包括来自不同种类传感器的数据和各类平台间的通信;②必须考虑正常运行期间的整体带宽需求,在严格信号管制条件下可以处理重要信息的能力。


2.

陆军的会聚工程(Project Convergence)

在JADC2的发展背景下,陆军也提出了联合作战发展计划,即“会聚工程”,宗旨是使现有和新型防空系统的传感器、发射器、拦截器以开放式架构集成到联合指挥控制系统中,形成一个集成的火力网络。发展重点同海军——以更快的速度实现跨域作战,使最佳的传感器数据可以最快的发送给最佳射手。


2020、2021年,美国陆军开展了多次试验,以演示其一体化防空反导作战指挥系统(IBCS)的能力。在2020年8月的演习中,将杀伤链运行时间缩短至20秒以内。使用了卫星通信,跨越距离3600多公里,但并没有公开演习的装备。


在更早的7-8月,陆军和空军开展了联合试验,空军的F-35A 获得目标数据后通过U-2 侦察机上搭载的IBCS 机载传感器传输至地面系统,并与地面数据融合之后发送给PAC-3 防空导弹系统,后者发射2枚“爱国者”-3 导弹拦截了2 枚靶弹。IBCS综合传感器负责生成火控方案,但是综合传感器是否是地面融合中心,尚未明确,但是机载系统应该尚不具备融合能力。


3.

空军的先进战斗管理系统(ABMS)

美国空军2016年提出研制空军的先进战斗管理系统(Advanced Battle Management System, ABMS),比海军分布式杀伤概念的提出只晚了1年。ABMS旨在构建一个分布式作战系统族,通过韧性通信网络连接地面、空中的有人/无人平台及太空设施,获取并融合各种传感器数据,为联合作战部队提供更有效的空中与地面动目标指示、多域作战管理与指挥控制。当前,ABMS公开的资料是最广的,2021年1月,美国空军公开的ABMS的28个产品,分属于6大技术类别,包括数字架构标准和概念、数据安全处理、数据的管理、通信网络、传感器集成能力开发、态势生成与控制、分布式一体化武器集成。

对ABMS的架构进行了梳理,主要有以下几点:在标准化概念、标准和架构的支撑下,实现数据的安全管理和处理;开发多种通信手段,包括Link16的升级、增强型卫通、韧性UHF无线电通信等,连接现役的和在研的未来装备,并满足传感器数据和目标数据的传输带宽需求,但是空军的飞机种类繁多,且来自不同的厂商,代差也较大,所以实现通信的互联互通难度较大;在传感器层面,重点发展通用开放式架构,便于各种传感器的集成和情报的融合。此外,重点突出动目标指示能力的开发,因为区别于海空联合作战,在空军对地打击过程中,动目标指示能力是支撑武器打击的关键;在态势层面,通过智能算法和大数据技术,实现天基、空中侦察图像中的目标信息的快速提取。


表1给出了ABMS项目的发展计划,总体来说,第一步先通过通信网络把各传感器、作战系统连接起来,并同时开展体系架构开发和新型通信装备、传感器的研制;第二部将现役装备和新型装备集成,进一步扩大集成范围,逐步替代现役E-8;第三步实现全面作战能力,逐步替代现役的E-3。所以美国空军拟通过ABMS系统代替大型预警机。ABMS拟开发分布式系统族,但是从表1中的台套数看,美军仅计划配备21套ABMS系统(美空军原有E-8预警机16架,E-3预警机30余架),说明其不是无中心的分布式系统,也不是可以无限纳入作战装备的。


从ABMS已经开展的相关试验来看,通过对E-3、E-8的升级改装,使其具备与下一代战斗机、无人机的通信和数据传输能力,继续担任多域输入、实施对空/地/海作战的指挥管理平台;同时ABMS系统包含地面“控制中心”,负责接收地面动目标指示数据,并进行数据融合,其配备远程无线电保密话音系统和多源跟踪系统,从而可以使地面武器通过空中传感器的目标数据进行武器打击。


表1 ABMS项目进展


二、对比分析


从以上分析可知,无论是哪种架构,其宗旨都是发展联合全域作战能力,但是根据不同军种的现役装备能力和待提升能力的不同,发展的侧重点不同。


(1)海军对位压制工程网络主要基于NIFC-CA、CEC等项目的成功经验,开发支撑更大规模分布式联合作战的能力。理想状态是,将最佳传感器数据传递给最佳射手。海军的装备较新,所以重点是增加传感器间的通信能力,可以连接不同种类传感器和平台,在满足整体带宽的需求下,还要具备在未来复杂电磁环境中的必要的通信能力。此外,还要加强标准、通用能力及新型云计算等基础设施的建设,以提升未来网络容量和更大范围的集成和联合作战。通用作战图作为海军作战架构的第一步,将部署在航母上,从属于“作战管理助手工具”,支撑联合作战中的快速决策,以及最佳传感器到最佳射手的选择。


(2)陆军的会聚工程宗旨是使现有和新型防空系统的传感器、发射器、拦截器以开放式架构集成到联合指挥控制系统中,形成一个集成的火力网络。发展重点同海军——以更快的速度实现跨域作战,使最佳的传感器数据可以最快的发送给最佳射手,项目难点一是陆军的地面防空反导系统与空军战机的数据融合,二是地面武器可以以空中传感器获得的目标信息进行打击。


(3)空军的先进战斗管理系统旨在构建一个分布式作战系统族,以替代老旧的E-3、E-8预警机,为联合部队提供更有效的空中与地面动目标指示、多域作战管理与指挥控制。由于空军的飞机种类繁多、代差较大,所以飞机平台间的互联互通是第一步,其正在发展改进型Link16、增强型卫通、韧性UHF无线电通信甚至多跳网络等;同时,空军在发展标准化概念、架构研究,实现数据的安全管理和处理;由于其预警机老旧,所以空军需要开发新型动目标指示能力,支撑武器系统的打击;此外,由于空军拥有众多侦察机,所以通过智能算法和大数据技术,实现天基、空中侦察图像中的目标信息的快速提取也是发展重点之一。


但是从总体上说,联合全域作战的通用架构可以统一划分为标准概念层、基础设施层和作战应用层。其中,标准概念层主要是政府、相关行业制定的统一架构和标准;基础设施层主要负责数据的统一管理、数据安全以及通信网络;作战应用层包括传感器、态势生成与指控和武器等的集成。


中国电科14所 薛慧

- The End

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