美军“马赛克战”相关技术项目发展

赵仁星，何明浩，冯明月，郭小龙

(空军预警学院，湖北 武汉 430019)

0 引 言

技术是部队升级换代、战法推陈出新的物质基础，是面对未来战争的稳定器。新型作战概念的提出、发展到成熟，不仅要挑战现有的学说、理论、体制和传统，还必须具备支撑其概念成型的技术，特别是具有颠覆性、创新性的关键核心技术，对于信息化时代新型作战概念的形成尤为重要[1]。美军“马赛克战”概念基于大国竞争战略背景提出，致力于适应日益复杂变化的战场环境，利用小瓷片组合形成情报侦察、指挥控制和作战打击等整体部署网，同时注重开发高度自动化和智能化的作战系统，形成网络化作战体系和分布式指挥控制机制，增强作战体系的自适应能力和跨域聚能优势，以提高作战体系整体对抗能力。这种基于未来作战需求的设计看起来遥不可及，以至于有人说实现“马赛克战”的技术革新不亚于牛顿科学范式对传统神学的变革；然而，实际上许多支撑“马赛克战”概念实现的相关项目技术已经陆续展开和探索。

1 相关技术项目分析

美军“马赛克战”概念在2017年8月公布以来，已陆续牵引了一系列技术项目的发展，美国国防高级研究计划局(DARPA)更是以马赛克战目标为核心，从体系架构、指挥控制、通信组网、平台/武器及基础技术等5个方面展开了针对性研究，并进行了构想设计、仿真建模、评估计算、实验鉴定和模拟推演等研究工作，以期形成马赛克作战能力。据统计，在DARPA 2020年预算中，马赛克战相关项目共计32个，占总项目数的21%，经费占比35%。其中，在“马赛克战”概念提出之前DARPA开展的项目中，明确与之相关的有11项(实线框)，推测与之相关的有7项(虚线框)；“马赛克战”概念提出后，明确开展的配套技术项目有9项(点划线框)，推测与之相关的有5项(阴影框)[2]，具体如图1所示。

图1 美军马赛克战项目分布图

1.1 体系架构方面

体系架构方面重点围绕杀伤链动态分配、杀伤网系构建、开发资源管理和任务规划等自动辅助决策工具，解决异构系统兼容互操作等问题，进行马赛克战争概念、体系机构的实验，增强体系架构的柔韧性，加快杀伤网作战体系架构建设，强化其指挥和控制能力，以适应未来军事冲突需要。已经展开的技术项目有体系综合技术与试验(SoSITE)、拒止环境下协同作战(CODE)、复杂适应性系统组合与设计环境(CASCADE)、跨域海上监视与瞄准(CDMaST)、远征城市环境适应性作战测试平台原型(PROTEUS)等。启动的新项目有自适应跨域杀伤网(ACK)、分解/重构(Decomp/Recomp)以及战略技术(Strategic Technology)等[3]，2014年提出的SoSITE项目，通过构建分布式空中作战体系架构，发展能够快速集成任务系统/模块到系统的技术，实现空中平台关键功能在各类有人/无人机作战平台间的分配，包括电子战、传感器、武器系统、作战管理、定位导航与授时以及数据/通信链等功能(如图2所示)，研究验证体系对抗的有效性以及体系架构的稳定性，使得作战体系中新技术的集成整合更简单、灵活，从而保持在对抗环境下的空中优势，解决传统装备研发周期长、维护成本高等问题[4]。

图2 SoSITE项目设想示意图

2018年7月提出的ACK项目，重点针对马赛克战作战体系下大量分散部署的有人/无人平台通信、侦察、打击等任务能力协同需求[5]，为指挥员开发辅助决策工具。通过构建的服务于联合多域作战的情报、监视与侦察系统，以及基于人工智能、大数据处理技术的决策指挥系统，自适应构建更多新的“观察—决策—打击”杀伤链，形成跨域杀伤网，增强聚能优势，加快作战节奏。在战斗情况发生变化时，也可实现动态的杀伤网系重建，辅助指挥员选择最佳作战行动方案，从而给对手制造多重侦察、决策困境。

1.2 指挥控制方面

指挥控制方面重点围绕形成分布式指挥控制能力目标，聚焦控制算法、决策辅助以及人机交互等技术探索。前期展开的技术研发项目主要包括分布式作战管理(DBM)、对抗环境中的弹性同步规划与评估(RSPACE)、驾驶舱机组成员自动化系统(ALIAS)、进攻型使能蜂群战术(OFFSET)，马赛克战概念提出后，开展了空战演进项目(ACE)[6]。

2014年2月发布的分布式作战管理(DBM)项目，旨在开发科学的控制算法、机载决策辅助软件以及服务飞行员的先进人机交互技术，提高分布式自适应规划控制和态势感知能力，降低飞行员工作负荷，帮助飞行员在激烈对抗环境中更好地完成空空、空地作战任务。目前，通过DARPA、美空军研究实验室(AFRL)、洛马公司和BAE系统公司共同进行的相关试验，DBM可实现跨平台共享和管理数据信息，向飞行员提供任务感知信息和友/敌军位置信息，形成通用作战态势感知图，在通信受限等复杂作战条件下，帮助有人/无人机编队按照预定计划，协同执行作战任务。下一步，DBM极可能应用于SoSITE和ACK项目的指挥控制系统，提升分布式指挥控制能力和战场管理能力，全面提升对抗环境中空域作战效率[7]。

2015年启动驾驶舱机组成员自动化系统(ALIAS)，通过开发可定制、嵌入式的自动飞行系统，类似当前自动驾驶技术，让自动化系统接替飞行员，进行起飞、巡航、避障、降落等基础飞行操作，降低飞行员遂行作战任务负荷，提高作战飞机完成作战任务能力，保证飞行安全。未来，在有人机植入ALIAS系统实现自主飞行的基础上，还可使用DBM、RSPACE等项目成果，实现从自动化投送平台转变为空中决策、指控节点，为分布式空中作战奠定基础。

2019年5月6日启动空战演进(ACE)项目，旨在发展空中视距内(WVR)机动(近距离空中格斗)自主化和智能化能力，提高飞行员对飞机战斗自主化的信任。其主要采取自下至上的方法，从局部单机机动、个体战术行动、编队战术行动到全局多飞行器作战行动、复杂飞行器作战行动，逐步开发和验证视距内个体和编队控制算法，提高自主化空战性能，模拟和测量飞行员对WVR的自主作战系统信任度，解决人-机协作的空中格斗问题，增强人们对战斗自主性的信任，以便于推广应用于更复杂战场环境和多类型战斗飞机协同作战中，为未来马赛克战体系作战中分布式指挥控制能力形成奠定基础[8]。

1.3 通信组网方面

通信组网是连接整个马赛克战体系的中枢神经，强调研发网络信息和数据管理工具，用于自动建立跨域、实时通信网络和管理信息流。前期研发的技术项目主要有任务优化动态适应网络(NyNAMO)、对抗环境下的通信(C2E)、九头蛇(Hydra)等。后来，新启动的通信组网项目有保护前线通信(PFC)、海洋交战即时信息(TIMEly)、基于信息的多元马赛克(IBM2)项目等[9]。

2015年10月发布的任务优化动态适应网络(NyNAMO)，针对机载网络战术数据链路缺乏互操作性，阻碍不同飞机间信息共享，通过创建信息覆盖云技术，实现机载系统间信息畅通，使战斗机能够在整个战区网络通过“DyNAMO节点”交换与任务相关的态势信息，帮助实现战场指挥与控制的态势共享，解决机载无线电通信网络不兼容、不同类型系统间信息流转等问题，以支撑跨平台网络通信。

2017年11月提出的保护前线通信(PFC)，旨在研发低利用率(LPE)、低截获率(LPI)、低探测率(LPD)以及抗干扰等先进技术能力，形成综合通信系统，保护前线小规模作战部队之间局部通信，以及前线地面观察员对空视距内和超视距通信，对抗敌方对通信信号进行的探测和地理定位，影响其电子战作用发挥，保障复杂电子环境下的战术行动。

2019年6月发布的海洋交战即时信息(TIMEly)，旨在通过开发异构海上通信架构，在海上完成相关试验验证，解决马赛克战中的通信组网问题，实现战场态势共享。TIMEly被称为“马赛克战”概念的衍生物，其重点关注水下通信，以及有人/无人潜航器、水面舰艇、飞机与卫星之间的通信组网问题，其目标是采用动态可重构的响应式架构，吸收水下通信和海上无人系统前沿技术，支撑构建快速、可重组的海空、海面和水下军事力量组合，这些力量组合行动迅速，动态可变，适应性、灵活性强，更像马赛克中的碎片，能够为海上交战中作战力量重组和作战行动提供即时、高效的信息保障[10]。

1.4 平台/武器方面

平台/武器方面进行的开发和配套建设，着重关注提高作战体系的自主性和灵活性，强调增加分布式作战模式的自适应性，降低作战平台/武器研发成本和维护周期。此方面已经进行的研究有小精灵(Gremlins)、深海有效载荷(UFP)，新启动的项目有垂钓者(Angler)。

2015年9月提出的小精灵(Gremlins)项目，研制一种新型无人机蜂群作战系统，通过分散部署的无人机间网络组合能力，提高作战灵活性、规模调解性以及单元专业化程度，形成具备智能化协同和自组网能力的作战体系，更好地发挥系统整体作战效能。该项目目前已经过相关试验演示，可由C-130型运输机运送至防区外进行发射，通过无人机携带的侦察监视或者电子战功能载荷，遂行侦察探测和电子干扰等任务，任务完成后无人机可返航至防区外，回收至C-130型运输机运送回基地，用于执行以后作战任务。下一步，该项目技术将在运载机型、功能载荷和投放回收效率等方面进行深化拓展，继续强化其军事应用价值[11]。

2013年1月对外发布公告的深海有效载荷(UFP)，目的是研发可预置在海底的可拓展系统，该系统由运载器、有效载荷、通信系统等组成，其运载器可由水面艇投放至水下指定区域，在海中待机休眠数年；其有效载荷可搭载多种ISR设备，比如合成孔径雷达、低功率激光攻击武器、监视传感器、无人机或者潜航器等；作战需要时，远程唤醒上浮有效载荷，释放无人机、传感器、导弹等载荷，执行探测、打击等任务。

2019年11月14日宣布由6家公司共同研发Angler机器人系统。该项目是在陆基机器人、机器自主操纵及水下传感等技术基础上，探索自主机器人解决方案，实现水下操纵和远距离海底操纵，摆脱GPS和人工干预的依赖，使机器人能在水下环境中长时间、长距离保持自主控制和任务规划能力。根据相关报道，Angler系统可用于破坏通信电缆、打捞沉没潜艇飞机、布投水雷等隐秘任务。

1.5 基础技术方面

基础技术方面侧重于目标识别、改进平台尺寸、态势感知及实时后勤资源管理等研究，支撑马赛克作战体系建设发展，为更好实现体系作战能力提供技术支持。已经进行的研究有竞争环境目标识别与适应(TRACE)、导引头低成本转化(SECTR)、灵活编队(A-team)、射频任务运行的融合式协作组件(CONCERTO)、战略技术项目(ST)。马赛克战概念提出后，新启动的项目有地理空间云分析(GCA)、系统之系统增强小型作战单元(SESU)、跨域多模态感知与瞄准(CDMST)、指南针(COMPASS)和Logx项目等[2]。

2014年12月提出的竞争环境目标识别与适应(TRACE)项目，旨在运用机器算法和引入人工智能技术，推进大数据、机器学习和人工智能等前沿技术的军事应用，利用算法挖掘有/无人机平台对复杂环境和密集目标的雷达信号识别潜力，提升竞争环境下态势感知和情报分析能力。

2016年12月提出的灵活编队(A-team)，致力于提高人-机协作跨域式发展，将智能机器人与人类操纵平台灵活、有效地结合编队，形成“人主机辅”作战筹划-决策-行动模式，确保人机最优化编队协作，以更快、更有效应对复杂环境下作战动态变化。该项目研究将与RSPACE、CODE、DBM和SoSITE等其他项目，共同提高人机交互技术发展和人机协作能力水平[12]。

2017年10月发布的地理空间云分析(GCA)项目，旨在开发可扩展的地理空间数据平台和云存储海量数据的自动化管理工具，通过地理空间数据平台，存储光学、合成孔径雷达、射频等商业民用与军用卫星数据；利用自动化管理工具实现对世界各地成像数据库的即时访问，并从聚合数据中提取特定信息，为美军部队提供所需的全球态势感知、事件监测和监视跟踪能力。

2019年3月提出系统之系统增强小型作战单元(SESU)，目的是进行分布式指挥控制、传感器和效应器开发，为200人左右的小型作战单元提供配有传感器、破坏性和非破坏性武器的无人集群系统，拓展小型、精干作战单元能力，使其可以攻击复杂的电子战目标，产生动能武器和非动能武器的混合效应，以支持在复杂环境中进行多任务的有人-无人协同作战。

2 相关技术的主要特点及发展方向

2.1 态势感知与认识网络化

态势感知与认识是指挥决策的先决条件，决定了作战力量运用和行动效果，甚至影响整个战斗全局。相关技术项目旨在充分挖掘分散部署于陆、海、空、天等多维领域作战平台的态势感知与认识能力，通过将战场各作战单元网络化，使分布式各平台共同感知战场态势，进行作战区域内网络化情报信息获取，形成拼图式战场态势和网络化信息共享平台，从而发挥最大的作战能效，以应对动态、对抗和复杂的战场环境。

2.2 信息交互与控制自主化

信息化战争瞬息万变、战机稍纵即逝，不同平台系统兼容性和缺乏互操作性问题，是实现信息交互和控制自主化的关键环节，直接影响体系作战能力生成。相关技术项目通过探索构建开放式架构，发展能够快速集成任务系统/模块到系统的技术，使情报侦察、指挥控制、火力打击等作战要素能顺畅进行信息交互。在此基础上引入计算机控制，开发机器自适应技术和学习技术，通过逐渐真实的模拟环境进行自主化能力检验，以达到人-机协同，快速、高效地应对战场动态变化。

2.3 作战平台与系统无人化

无人化是机械化、信息化融合发展的集中体现，无人化作战平台系统具有力量编组灵活、效费比高、作战能力强等显著特点。目前美军陆续推出的无人机蜂群、忠诚僚机等项目已在实战中陆续应用，未来无人化还将经历“有人为主、无人为辅”、“有人为辅、无人为主”和“规则有人、行动无人”3个发展阶段，无中心、弱中心、有中心以及三者混合兼容是现代战争的发展趋势，无人化作战平台与系统将成为作战新常态，也将形成更全面的体系作战能力。

2.4 任务规划与决策智能化

随着军事智能化步伐加快，世界主要军事强国开启了军事领域“智权”的争夺，未来作战中，对抗双方在高动态状态下竞争博弈，任务规划与决策反应决定最终成败，马赛克战在人工智能技术的驱动下，注重寻求决策层上的非对称优势，基于人工智能敏捷反应和体系联动规划，使得作战态势感知、态势评估、态势预测与武器控制具备快速反应能力，通过利用动态、协调以及高度自主系统的力量，增加对手决策的复杂性，提升己方侦察、判断、决策、行云(OODA)环路运行速度，以快制慢击败对手判断能力，以延迟并最终瓦解敌人的决策环。

2.5 作战行动与协同一体化

马赛克战颠覆了传统整体系统架构，强调采取开放式系统架构模式，构建分布式作战体系，聚合有/无人作战平台、人-机交互系统和陆海空天等多维作战力量资源，根据特定战斗任务中高价值目标和关键节点等不同任务需求，组建作战任务单元，将“侦察-决策-打击”捆绑式杀伤链转变为非线性杀伤网，快速组建形成1套或多套可具体执行的作战方案。当战场态势发生变化时，通过人机操作界面灵活调配战场各类作战资源，即时响应重组作战力量，实现一体化联动和精准协同作战。

3 相关技术发展应用对未来作战的影响

3.1 改变了网电作战传统模式，体系作战能力更强

通过先进技术手段实现多种系统、武器平台的实时灵活组合，并进行网络化作战，颠覆了传统的攻防对抗模式，强化了整体作战能力。一是战场单向透明度高，即便敌方能够使用电子干扰、电磁压制等方式，抵消一部分探测能力，也只是马赛克图块的部分元素，并不影响对整个局势的贡献价值。二是作战变化防御难度大，作战平台分散部署，处于不同的地理方位，凭借其数量上的绝对优势和功能/性能的相对优势，给作战带来了很多新的变化，打破了传统的防御体系运作模式。三是动态可控适应性强，面对不同程度、不同范围的冲突威胁，从传统对抗到“灰色地带”冲突，马赛克战体系可根据战场上的实际态势统筹调度各种资源，实时地进行“动态”分配，形成最优自适应杀伤网。

3.2 提高了指控机制运行效率，跨域聚能优势更明显

马赛克技术强调解决系统组合规划性、互操作性、可执行性等3个方面的能力，无人机蜂群、自主化平台和动态自适应网络技术等核心项目的试验成功，提高了指挥控制运行效率，可灵活调配战场各类作战资源，实现跨域聚能优势，进行非对称作战。一是行动计划更科学，指挥控制采取人工指挥和机器控制相结合的方式，可综合考虑通信、后勤、情报、监视和侦察等各种因素，并评估执行任务的部队要素和战术组合，为指挥员辅助决策最优方案。二是作战实施更高效，指挥员根据所要执行的任务和所能接受的风险，让机器控制系统更精准地匹配作战力量和能力，将感知任务分配至相关平台，雷达根据提供的信息，自动向最合适的武器提供目标数据，由其对目标发起攻击，整个行动过程快速、高效。三是作战节奏更快速，与传统作战指挥方式比较，人工指挥与自主化平台融合的指控模式可进一步加快行动方案制定的速度，即使组合中的部分力量受损，仍可以根据需要立即作出反应，以更快决策速度和自主适应能力应对处置，以快制慢速决制胜。

3.3 创新了功能平台拓展路径，能力升级换代更科学

未来战争中，体系对抗将是主要作战表现形式，继续聚焦于发展高精尖武器装备已不足以威慑竞争对手、在战争中占据优势，马赛克战以先进技术拓展作战平台功能，可实现作战能力逐步升级。一是有效整合了现有作战平台系统，构建开放式架构技术，在充分发挥现有作战系统优势基础上，兼容不同作战平台系统功能，以作战功能的互补融合推动作战效能的发挥，确保体系作战能力满足需求。二是探索了新型装备发展路径，对作战急需武器集智攻关升级改造，采取“烟囱式”技术研发模式，拓展现有体系平台功能，缓解大批量高精尖武器装备经费投入多、研发时间长、体系能力生成慢等问题。三是进一步优化作战体系力量结构，整体力量结构建设思路采取由“小而廉价”的模块化装备平台替代了“大且昂贵”的集成化作战系统，当需要对体系中装备升级时，不必进行“大周期、整体式”的更新换代，可以采用“小周期、单一模块”的升级迭代，既降低成本又可保证其整体能力水平。

4 结束语

介绍了美军围绕“马赛克战”开展的相关技术项目基本情况，并从体系机构、指挥控制、通信组网、武器平台和基础技术等5个方面，对相关技术发展情况进行了针对性梳理和研究，总结了其技术发展具有态势感知与认识网络化、信息交互与控制自主化、作战平台与系统无人化、任务规划与决策智能化、作战行动与协同一体化等特点和发展方向，在此基础上，归纳了其在作战模式、指挥机制和能力升级方面对未来作战的影响，为后续展开针对性研究奠定了基础。