美军“鹰视”系统发展与运用研究

● 王 乾 侯 妍

（1.航天工程大学；2.中国人民解放军61646部队）

美军“鹰视”（Eagle Vision）系统是世界上第一款轻型、移动部署式商业遥感卫星图像地面接收处理装备，可近实时接收、处理和分发商业卫星图像，具备接收处理光学和雷达图像的能力，能够融合多种侦察平台的图像数据和地理测绘信息，为军地用户提供定制化的非保密卫星应用产品和服务。

“海湾战争”期间，美国军用航天侦察系统没有接收和处理广域/多光谱图像的能力，且受地面固定站信息处理与传输时间较长的影响，在“沙漠之狐”“沙漠风暴”行动中，军用航天侦察系统未能及时为前线战场指挥员提供合适的卫星图像，只能通过购买法国SPOT商业卫星图像以解燃眉之急。1992年，美国空军开始着手研制“鹰视”系统，旨在开发一种能近乎实时处理和分发商业卫星图像的装备以支持应急作战行动。1999年科索沃战争中，美军首次在作战中使用了“鹰视”系统，检验了“鹰视”系统的作战性能。“鹰视”系统提升了航天侦察情报系统的时效性，便于指挥员实时掌握战场形势，缩短了指挥决策、作战筹划、打击行动、效能评估等各环节的进程，使作战行动更加灵活主动。随着商用卫星的推陈出新，以及网络中心战体系下作战进程的进一步加快，美军的“鹰视”系统经历了持续升级优化的过程，并在卫星应用技术发展的推动下不断完善。

一、“鹰视”系统及其性能分析

“鹰视”系统来源于1990—1992年美国国防部长办公室根据国外比较测试（FCT）计划资助的商业卫星应用项目，最初的目的是评估商业卫星图像及现有商业卫星软硬件设施的应用效果，旨在为美军“任务规划系统”提供最新的卫星图像情报。“海湾战争”期间，美国空军进行了第一次FCT，评估了SPOT系列卫星图像的使用情况，商业广域卫星图像展现了其在空军飞行任务规划中的运用价值，但当时生成的航天侦察情报需要经过美国大陆4个不同站点的处理后才能传送至前线部队使用，这个过程需要4~6周时间，滞后的情报保障完全不能满足快节奏作战行动的要求，对实时任务具有关键影响的航天侦察情报装备的现实需求，催生了美军“鹰视”系统的概念及其产品。“鹰视”系统的组成如图1所示。

“鹰视”系统采用基于商业现货（COTS）的软硬件实施，从而缩短了装备研发时间并有利于成本控制。“鹰视”系统主要由数据采集部分（DAS）和数据集成部分（DIS）组成。DAS包括接收天线和图像处理服务器，天线的控制和数据接收设备连接至方舱内，图像处理服务器则具有解译、编目、存档功能，可将卫星数据处理成标准格式；DIS位于可拆卸式移动工作站内，设置有计算机工作站和大型打印机，具有任务规划、产品生产、归档、分发等功能，可将数据融合处理成有用的情报。此外，系统还配备了发电机和空调，以支持人员长时间在舱内工作。“鹰视”展开时，天线部分可由2人在1h内安装完毕，整套系统可由4人在4h内完成部署。“鹰视”系统的结构如图2所示。

（一） “鹰视–1”和“鹰视–2”

“鹰视–1”生产于1993年，1994年进行列装，其任务是保障应急作战、战区内安全合作事务和抢险救灾工作。1995年，相关业务部门提出对多光谱广域图像的需求，1996年又提出对更高分辨率卫星图像和全天候侦察能力的需求。1996年3月21日，美国空军向美国国防部办公室提交了第二份FCT提案，目的是研究“鹰视–1”接收加拿大Radarsat卫星、印度IRS卫星和欧洲ERS雷达系统卫星等多个国外高分辨率的光学和全天候合成孔径雷达卫星图像的能力。受资金限制，此次FCT中“鹰视–1”未增加接收IRS和ERS卫星的能力，只升级了接收Radarsat卫星的能力。IRS和ERS的卫星数据用来研究“鹰视”系统如何满足业务部门对更高分辨率光学卫星图像，以及对全天时、全天候、广域雷达卫星图像的需求。此外，还将方舱部分由一个卫星数据接收方舱和一个卫星数据处理方舱组集成为一个方舱。1997年，美国升级了“鹰视–1”的处理子系统，其具备融合国家级卫星图像、商业级卫星图像和无人机侦察图像的能力。2001年，美国对DIS的升级使“鹰视–1”能够与“鹰视–3”和“鹰视–4”相互兼容，具备接收5m分辨率图像的能力，并且对SAR图像的处理时间由40min缩短至7min。

图1 “鹰视”系统组成图

图2 “鹰视”系统结构图

具体来说，各系统的性能情况主要包括：（1）“鹰视–1”系统可接收处理的商业卫星数据主要有SPOT、Radarsat、Cartosat和IRS等。（2）“鹰视–2”于1998年由美国国家侦察办公室（NRO）出资建造，旨在使战术级用户能够直接获取加密商业卫星图像，用于作战任务规划、地形图绘制和地理测绘。NRO通过陆军将“鹰视–2”引入联合社区（Joint Community）以评估其战术实用性。“鹰视–2”系统可接收处理的商业卫星数据主要有 SPOT、Landsat、Radarsat、Earlybird、CRSS、Orbview、Resource–21和GDE等。

（二） “鹰视–3”和“鹰视–4”

美军于2000年开始生产“鹰视–3”和“鹰视–4”，2001年对“鹰视–3”和“鹰视–4”进行了升级，使其具备接收1m分辨率卫星图像的能力，并增加了数据分发功能。

目前，经过26年的不断升级改造，“鹰视”系统产品已经发展到第4代，共生产了6套系统，集成了SPOT(–5、–6、–7)、Pleiades(–1、–2)、Worldview(–1、–2)、TerraSAR-X/Tandem-X星 座、Landsat(–7、–8)、IRS、ERS、Radarsat–2、RapidEye、CRSS、Orbview、GDE、CartoSat、Ikonos、Cosmo-SkyMed和Resurs-DK等众多商业卫星的图像数据接收处理功能，安装有EVR2EST（Eagle Vision and Rover Responsive Exploitation of Space Products for Tactical Use）非加密图像服务器，EVR2EST是一个基于网络的通用服务器，用于编目、存档、分发航天侦察情报产品。美军“鹰视”系统的部署情况如图3及表1所示。

（三） “鹰视”系统发展趋势

经过20多年的发展，“鹰视”系统逐渐形成系列化、标准化的航天侦察情报机动保障装备，功能不断增强，从实际运用来看，未来“鹰视”系统发展的重点主要有以下几个方面：

一是重视系统集成，减小体积尺寸，进一步提高机动性、便携性。“鹰视”系统最初需要2架C-130运输机运输，在将2个方舱集成为1个方舱后，只需1架C-130便能装载全部设备。加强系统集成建设可进一步发挥战术级航天侦察装备的机动性，未来整套“鹰视”系统可能变成几个手提箱大小尺寸，移动部署将更加灵活。

二是持续优化系统的软硬件设施，进一步提高航天侦察机动情报保障能力。“鹰视”系统软硬件设施的优化升级是一个渐进的过程，以匹配新型高性能商用卫星对接收处理能力的要求，通过多样化应用技术创新，来提高航天侦察情报机动保障能力。

图3 美国空军国民警卫队”鹰视”系统部署位置及任务划分图

表1 “鹰视”系统部署情况

三是增强系统接收稳定性，拓宽使用范围。目前，“鹰视”系统主要采取机动输送、陆上固定接收处理的方式运行，不具备上船保障的能力，解决好在颠簸情况下天线稳定接收卫星数据这一问题，将极大提升海上方向航天侦察机动情报保障的能力。

二、“鹰视”系统在军事和非军事行动中的运用

“鹰视”系统自投入使用以来，广泛参与了作战、演训及国内外人道主义救援行动中的航天侦察情报保障工作。保障行动通常采取空运或公路运输的方式机动至任务地区，由5~15人组成的商业卫星图像利用小组（Commercial Imagery Exploitation Team，CET）操作，岗位设置有通信系统操作员、系统维护工程师、地理空间情报分析员、暖通专业人员和领导管理人员。“鹰视”系统从接收到卫星图像至生成航天侦察情报只需要30min，情报可通过通信卫星、宽带全球局域网、商业互联网、EVR2EST服务器、FTP伺服器、拷贝、刻盘、打印等方式分发，系统接入到网络时可提供在线访问服务，实现航天侦察情报的快速共享，“鹰视”系统情报生产流程如图4所示。

（一） 军事运用

1.“鹰视”系统优势

“鹰视”系统相较于地面固定接收站的优势在于，其不仅能够在战场上近实时接收处理卫星图像，还可以根据战场指挥员的需要，重点侦照某个区域，便于指挥员全面掌握部队动态、及时弥补已方不足、先敌发现战机。在执行紧急任务过程中，“鹰视”系统还能快速提供部队预先未侦察区域的最新航天侦察情报，缩短作战准备时间。

2.“鹰视”系统对作战的支持及应用技术开发

“鹰视”系统对作战的支持体现在以下3个方面：一是为作战指挥员提供战区内可移动部署的商业卫星图像获取装备。二是为作战指挥员提供战区内融合了国家级、商业级、战术级卫星图像和无人机侦察图像的情报，为C4ISR系统和“任务规划系统”提供符合国防部与国家地理空间情报局（NGA）标准的ADRI和CIB格式图像。三是不断加强添加接收处理新型商业卫星数据的能力，从而提升情报保障质量。“鹰视”系统作战情报保障如图5所示。

图4 “鹰视”系统情报生产流程图

图5 “鹰视”系统情报保障示意图

为了提高航天侦察情报保障水平，美军利用信息技术不断开发“鹰视”系统新的应用，主要包括：一是3D合成技术，利用“任务规划系统”将不同类型的卫星图像与地形学数据融合成数字地形模型（DTM），加上来自无人机或其他战场侦察监视平台的图像数据，可生成作战地区或目标精确的3D模型。二是伪彩色多谱段图像合成技术，利用该技术将自然景物与人造物进行区分以显示伪装目标。例如，从假的木质坦克中辨别出真坦克，通过多谱段图像过滤，还能显示车辆行驶过后的痕迹。三是图像叠加技术，此技术是将两张低分辨率卫星图像进行叠加，从而生成更高分辨率的卫星图像（例如，将2张5m分辨率的卫星图像进行叠加，生成1张2.5m分辨率的卫星图像）。

SPOT公司还为“鹰视”系统开发了一个可视端口（viewing portal），指挥员可以通过该端口访问由“鹰视”系统接收的卫星图像更新后的2D谷歌地图或3D谷歌地球，以确认是否由于不良天气而丢失某些重要信息，“鹰视”系统产品运用如图6所示，“鹰视”系统参与的主要军事行动如表2所示。

3.“鹰视”系统在支援陆军作战中的运用

陆军部队使用的是“鹰视–2”，由CET操作和管理。CET是陆军空间支援小组（ARSST）的一部分，服务对象为战区陆军部队。ARSST的使用申请由战区司令或战区陆军司令提出，经陆军战略司令部司令指示从第一太空旅第一太空营派出并部署于战区。CET可作为单独力量支援不同级别的部队，此时受援部队对CET行使作战控制权（OPCON）。

部署后的CET与国家地理空间情报局、战区相关部队建立常态联系，以统筹战区对商业卫星图像的总体需求。CET的支援申请通常由太空支援分队（SSE）或陆军太空与导弹防御司令部作战中心（SMDCOC）提交。CET主要保障ARSST或受援部队（未分派ARSST时）的优先情报需求，采取实时接收方式获取最新卫星图像的申请一般由受援部队情报收集管理分队负责。

作战支援时，CET既可以通过“鹰视”系统直接接收处理卫星图像，也可以通过“全球广播系统”（Global Broadcast System，GBS）连接到商业卫星公司的图像数据库查找获取符合要求的卫星影像。CET的卫星图像资源通常来自于国家地理空间情报局（NGA）、商业卫星公司和陆军战略司令部频谱作战资源中心（ARSTRAT SORC）。生成的航天侦察情报产品可通过接入受援部队通信网络的方式进行分发，CET还可将产品上传到陆军太空与导弹防御司令部（USASMDC）网站SORC部分的Earth Where服务器上供其他用户访问。“鹰视”系统情报保障流程如图7所示。

图6 “鹰视”系统产品运行实景

表2 “鹰视”系统参与的主要军事行动

图7 “鹰视”系统情报保障流程图

（二） 非军事运用

“鹰视”系统不仅在军事航天侦察领域有着突出的表现，随着近年来自然灾害及重大意外事故频发，美军加强了与外军的交流合作，“鹰视”系统在国内外人道主义救援行动中的组织计划、行动路线规划、直升机着陆区选择，以及识别并减少救援行动中潜在危险等方面发挥了重要作用。“鹰视”系统参与的主要人道主义救援行动如表3所示，“鹰视”系统生产的卫星影像如图8、图9所示。

2017年，“鹰视”系统参与了在美国加利福尼亚州圣克拉拉的Levi体育场举行的第50届“超级碗”橄榄球决赛期间的安保监控任务。任务中，为了加强加州空中国民警卫队与加州政府及联邦政府各机构间的密切合作，美国北方司令部空军、联合部队空中分队指挥部、圣克拉拉消防局和加州公路巡逻队都安装了EVR2EST，直接将Levi体育场周边的卫星图像下载到笔记本电脑、平板电脑和智能手机上使用，有力保障了比赛安全顺利进行。Levi体育场的卫星影像如图10所示。

“鹰视”系统不仅为美国联邦政府、情报机构和军队提供服务，还与国外情报部门建立了广泛的合作关系，以支持这些组织或机构的行动，“鹰视”系统全球合作伙伴关系见表4。

表3 “鹰视”系统参与的主要人道主义救援行动

图8 卡特里娜的飓风卫星影像图

图9 日本福岛核电站的卫星影像图

表4 “鹰视”系统全球合作伙伴

三、结束语

“鹰视”系统作为美军成熟的战术级航天侦察情报机动保障装备，在近几场局部战争和多次人道主义救援行动中均发挥了重要作用。在军事高科技的推动下，现代战争形态正在向多域、智能、无人化方向发展，作战节奏不断加快，加之自然灾害救援、近海船只监测、陆地环境勘察等民用领域对航天侦察情报的需求也越来越多，航天侦察情报机动保障装备建设应紧贴任务需求，以不断提高航天侦察情报保障的质量和效率。