美国空军正在打造下一代“军事物联网”

来源:智汇工业

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关键词:军事物联网 先进作战管理系统 ABMS 联合全域指挥与控制 JADC2

    

    美空军近三年来在加快和加大力度发展“先进作战管理系统”(ABMS)以及“联合全域指挥与控制”(JADC2)能力。但ABMS并非为美空军近几年的新发展之物。早在空军之前,诺格公司就已经开展了15年名为“先进作战管理系统”的研究。


    ABMS又称“军事物联网”,类似于当前人们日常生活中的“物联网”,它是美空军面向未来作战需求而设计打造的一种跨域一体的作战网络,是美军“下一代空中主宰”力量及各域内所有作战元素的连接器,可以连接海、陆、空、太空及网络空间等各个作战域及军种的所有以及任何作战装备。


    JADC2是基于ABMS系统而打造的“决策中心战”或“网络中心战”的核心组成能力,可以实现全域或跨域的一体化作战指挥与控制能力。JADC2系统是ABMS系统的一个组成部分。


    ABMS以及JADC2都以云技术(包括云存储、云计算、云管理等)、数字技术以及人工智能等新技术为使能器,以实现作战性能目标。


    ABMS采用一种分布式、开放型架构,包含多个系统,并采用螺旋式开发方法。


    按照美空军的计划,未来10~20年内,即到2030~2040年,将实现非常完善的作战网络。


    2020年6月9日,美国空军负责采办的助理部长威尔·罗珀表示,“下一代空中主宰”(NGAD)项目的采办规划将在未来几个月内出台。6月5日,美国空军宣布“空军工场”(AFWERX)将在6月15日这一周开始,在拉斯维加斯举行一轮“联合全域指挥与控制”(JADC2)原型演示活动。5月29日,美国空军寿命周期管理中心宣布,授予28家企业共计28份不定期交付/不确定数量合同,每份合同的最高限额为9.5亿美元(但起步额度可能从1000美元不等),以利用开放式系统设计及现代软件和算法开发JADC2系统能力,实现跨平台和跨域指挥与控制能力的成熟、演示和扩展。近期这一系列的举措,将美国空军围绕下一代空中主宰力量所开发的跨域“先进作战管理系统”(ABMS)以及JADC2系统频繁带入人们的视野范围之内,同时也证实美空军正在加紧开发人工智能赋能的ABMS作战网络以及JADC2跨域指挥与控制能力。


    概念、目的及作用


    “先进作战管理系统”(Advanced Battle Management System,缩写为ABMS,以下统一简称为ABMS),是美空军在“多域战”等作战概念的演化下,逐渐提出并力求打造的面向未来作战需求的一种先进网络。它是美空军未来“以网络为中心”的作战方式的一个重要组成,美空军目前正在追求从“以平台为中心”向“以网络为中心”作战方式的转变。但从目前情况分析,美国空军并没有定义一个足够清晰的架构来满足需求,亦即美空军的ABMS系统需求模型尚未完全成型,尚存在着很多不确定性。


    在美空军内部,ABMS被称作或视为“军事物联网”,因为它类似于现在日常生活中的物联网,即自己的设备通过无线网络可以自动进行连接。例如现在的智能手机,当进入连接不畅的地区时,它可以无缝地从5G转移到3G。而未来作战场景中的所有ABMS系统成员(作战平台/设备)通过集成人工智能等先进技术,都可以实现这一功能,即实现联网的灵活性、自动化能力。这可能需要基于云的数据存储技术,以及利用人工智能技术实现对特定信息需求用户的跟踪及数据整理、相关数据推送,从而提高其实用性。


    ABMS是一种分布式指挥控制网络,“联合全域指挥与控制”(Joint All-Domain Command and Control,缩写为JADC2,以下统一简称为JADC2)是其一种重要能力组成,而JADC2系统是ABMS系统的一个重要组成。ABMS和JADC2又共同组成了美军未来能力规划的重要部分。2020年4月1日,美国空军全球打击司令部(AFGSC)司令蒂莫西·雷上将在“未来能力规划要点”中曾指出,未来各军种的远程精确打击能力将极大取决于天军(Space Force)的建设水平,因此各军种应全面参与JADC2计划和ABMS项目。


    2020年4月16日,美国政府问责局(GAO)发布评估报告指出,ABMS是一个系统家族,其旨在取代老旧的指挥和控制能力并开发情报、监视和侦察传感器网络。其将建立一种网络,以连接飞机、无人机、舰船和其它武器系统上的传感器,从而实时提供所有领域威胁的作战情况。


    根据有关信息,ABMS是用来取代已经取消的“联合监视目标攻击雷达系统”(JSTARS)重组计划。JSTARS主要是指诺格公司的E-8C机载联合监视目标雷达系统。JSTARS飞机机队主要是为美国军事力量提供跟踪地面目标服务,并辅助指挥与控制。美国空军期望采用ABMS这种分布式平台架构连接飞机、卫星、船舶、地面车辆和指挥控制站,组成包括无人机在内的多种平台网络,允许指挥官直接和实时共享战场信息,而不是依赖于特定类型的飞机和武装部队的通信系统,从而能够更好的分享数据并提高战斗效能。


    美空军期望ABMS通过集成传感器和效应器来提供安全的联通和处理能力,并确保作战人员可在需要实现“联合全域指挥与控制”的时间和地点获得数据和应用程序。这一系列能力通过开放式和指挥标准以及数字工程技术结合在一起,最终使任何传感器都能通知决策者,并影响陆、海、空、天和网络空间等任何作战域的任何武器。美国空军部首席架构师普雷斯顿·邓拉普(Preston Dunlap)曾表示:“我们的目标是通过可信赖的联网和智能算法,将情报和瞄准数据转换为及时且可操作的信息,使我们的人员能够专注于决策。在这种构想中,信息是服务,而不是平台,各感知层和通信路径将在对抗环境中提供可靠性和保证。”


    总之,美空军对ABMS的最终目标是建设一个集成了“下一代空中主宰”力量的系统簇集群,创造类似物联网的空军装备生态体系,实现跨域作战指挥与控制。


    ABMS带来的变化和影响


    按照高级战斗管理系统架构师普雷斯顿·邓拉普的说法,因为实施ABMS项目,美空军的确已开始通过由诺格、洛马和霍尼韦尔公司创建的新网关(具备低概率被探测截获能力的通信链路),来实现海军和空军F -22和F -35战斗机以及其他平台之间的数据传输。其还取消了“全球闪电”计划,该计划曾验证了AC-130运输机使用SpaceX卫星上的商业互联网的能力;首次使用基于云的指挥控制和态势感知应用;尝试在帐篷里而不是传统水泥式基础设施里管理战场(即实现了一定程度的设备联网灵活性)。


    ABMS架构原型


    ABMS系统的需求、架构及管理、规划模型等都尚未完成。但从目前的一些信息分析,ABMS是一种非常复杂的分布式、开放型多系统架构,其包含了多个子系统及子功能。美国空军ABMS系统采用的开放式体系架构能集成种类不一的各种平台,可将空、陆、海、空间、网络和电磁频谱等各领域作战系统凝聚成统一的力量整体。


    ABMS系统采用螺旋式开发,包含了多种产品。2020年1月21日,美国空军负责采办的主管·威尔罗珀(Will Roper)和高级战斗管理系统架构师普雷斯顿·邓拉普(Preston Dunlap)透露,美国空军正在开发28种产品,使用云来搜集、分析、共享和存储军事数据,并且每种产品都被冠以“feedONE”(政府和非政府信息的数据传输)和“omniaONE”(一种常见的操作图片,显示跨越航空、空间、网络、陆地和海洋等领域的资产)等名称。其他关键组件还包括MeshONE、gatewayONE、deviceONE等。这些系统可成为“多万”系统。


    MeshONE网络系统。它是ABMS体系架构的一个关键组件,由Silvus技术公司开发,是一种高带宽战术边缘网络,可在固定、移动、机载、步兵和海上装备资产(包括无人机和无人地面车辆)间提供连接。


    gatewayONE网络中心通信系统。诺格公司正在开发该系统的原型系统。这是一种开放式架构的系统,支持跨平台通信,可以连接像F-22和F-35战斗机这样的第五代战斗机平台,以支持美国空军的先进战斗管理系统(ABMS)。该通信系统能够使多架五代机平台共享和集成数据,协助实现互操作性。


    deviceONE加密数据软件系统。美国空军研究实验室负责开发的一种基于软件的加密数据访问项目。它可以在更好的保护加密数据安全的基础上,更方便部队人员的移动式数据处理需求。


    ABMS 开发计划和任务


    按照美空军2020年预算,ABMS计划分为七类:


    数字架构、标准和概念开发;


    传感器集成;


    多域数据管理;


    多域安全处理;


    多域连接;


    多域应用;


    效果集成,包括“开放式智能弹药”、“属性飞机”(attritable aircraft)和“实时更新任务数据文件以提高电子战系统性能”。


    美空军ABMS演化历程


    ABMS于2018年首次提出,是美国防部创建“作战云”(Combat Cloud)自组织网络的首次尝试,即将民用的“物联网”(IOT)模型转移到战场上。其首次实验于2019年12月在美国艾格林空军基地进行,并计划之后每4个月进行一次实验,以促进快速创新和成熟。


    在2019年的国防授权法案中,国会同意了空军取消有人驾驶的JSTARS翻新计划,转而采用大型天基系统ABMS系统。


    实际上,早在美国空军取消E-8C“联合之星”飞机项目(JSTARS),转而采用一个开放式体系结构平台之前,诺格公司就已经开展了15年名为“先进作战管理系统”的研究。但在过去五年中,随着反导系统的发展势头增强,各军种围绕着改进的全领域联合指挥和控制的概念重新受到关注,美空军才真正开始开发相关系统。


    (审核编辑: 智汇小新)