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俄专家详解美陆军“战术因特网”研制与完善过程

译自:俄罗斯《外国军事评论》2008年第6期
作者:C.帕尔申(上校)
编译:知远/金韬
目前,信息技术对作战行动、军队指挥方式、方法构成最实质性的影响。信息技术的发展不仅迅速改变着武器装备研制观点,还更频繁地影响到整个军事指挥系统组织原则和部队组织编制的调整。
和其他军种一样,美国陆军司令部也正在C4I发展框架内推行积极的现代信息技术政策,并把建立名为“陆军作战网”(Land War Net)的本军种信息指挥网作为自己的目标。根据“在统一的信息空间内遂行作战行动”构想的基本原则实施计划,该网络在作战区域内可以扩展到最低层的战术环节甚至单兵。“在统一的信息空间内遂行作战行动”的构想的重点是夺取制信息权。制信息权概念实质上与提高作战部队的快速发现、评估目标、定下决心及消灭目标的能力是完全一致的。
美国军事理论家认为,凭借综合信息保障,军队将具有更强的打击实力、生存能力、坚持力和更高的机动性,能够迅速实施战役展开并在抵达作战行动区后立即投入使用,对任何敌人采取有把握取胜的作战行动。该构想实现后,分散部署的武装力量能通过感知统一的作战环境图景,进行高度协同的作战行动,以达成军队集团指挥官所确定的各种层次和规模的目标。形成统一作战环境图景的技术基础是现代化数字信息通信保障系统的广泛应用,美军和其他发达国家军队十分重视该系统的发展。
美国陆军从上世纪90年代中期开始基于现代化数字技术大规模改造其指挥、信息保障和通信系统,当时的改进计划通称为“数字化部队”。美国陆军从1996年开始组建第一个数字化师至今,一直主要致力于通过组网确保提高部队的集体防护能力和毁伤能力。其思想很简单:通过网络通信和信息保障技术联合在一起的部队具有更高的机动性,能将更多的火力集中打击敌人,同时具有更高的防护水平。
同时,毋庸置疑,最复杂多变的作战指挥层次是战术指挥,特别是旅及旅以下部队和分队。因此美国陆军在实施“在统一的信息空间内遂行作战行动”构想的过程中,计划在指挥系统的信息通信支持领域解决的主要任务之一是,仅保留和发展机动通信并在未来取消旅编制中的通信分队(通信连、排)。
我在什么位置?友邻在什么位置?敌人在什么位置?在目前名为“战术因特网” 的信息指挥网络建成后,战术指挥层次将能获得这些最重要的问题及其他一系列问题的答案。“战术因特网”是美国陆军“陆军作战网”不可分割的一部分,而后者是美国国防部全球信息指挥网的组成部分。
美国陆军“战术因特网”由两个基础网络——上级网和下级网组成。上级“战术因特网”用于确保“旅-营”一级进入陆军作战指挥自动化系统,并对前者作战指挥中心提供信息支持。上级网的基础是NTDR (Near Term Digital Radio) 数字化电台,它是未来JTRS(Joint Tactical Radio System)系列无线电台的原型,能确保各旅作战指挥中心数据传递网内高速通信(频率225-450兆赫时可达288千比特/秒,并具有高抗干扰性),网络中每一台NTDR电台都是一个中继站。
下级“战术因特网”用于为“旅-排”层次提供信息支持并将机动平台和单兵联入网内。下级网的基础是改进后的SINCGARS ASIP 网络指挥通信电台和EPLRS(Enhanced Position Location and Reporting System)定位与数据传输系统的无线电终端,后者装有因特网控制器,借助于它,装有旅及旅以下部队 (FBCB2:Force Battle Command Brigade and Below)自动化指挥系统软件的计算机终端可以接入无线电网络,同时能保证在数字地图上显示己方部队位置和其他情报数据的可视化图像。EPLRS无线电网络是下级“战术因特网”高速数据传输的基础部分,从其问世后就成为应用最广泛的战术无线电台。实际上它至今是美军唯一实际使用的机动型无线电数字通信网络系统。
应该特别指出,EPLRS最初被设想为终端定位与上报系统,其研制工作始于70年代中期,当时技术进步已经允许研制具有以下功能的无线电网络,即其电台能通过测量其他电台信号的传播延迟来确定自己的位置,并借助于网络指挥电台利用这一信息自动生成统一的己方部队位置图。
80年代中期,该系统首先装备了海军陆战队,即PLRS(Position Locating and Reporting System)导航与定位系统,但它不具备传递非定位数据的能力。独创的无线电信号传播延迟算法是其确定每个终端位置并在全部终端之间交换位置数据的基础。虽然自“导航星”空间无线电导航系统部署后该无线电定位系统成为备用系统,但它仍是己方部队各部分的最重要定位工具,特别是在高强度冲突中,当敌人使用无线电电子压制器材导致GPS系统局部受到破坏时,或在全球性战争中卫星被摧毁的情况下。PLRS系统在其使用过程中表现出很高的效能,但考虑到其使用经验以及战术指挥层次对交换非定位信息的需求持续增加,美国陆军决定对其进行完善。
90年代中期,美国陆军研制并装备了具有更多功能的EPLRS系统。在对该系统进行改进的过程中赋予其传输有一定结构的信息单位的能力,为美国陆军ABCS自动化指挥系统网的五大基本组成部分之间交换数据提供保障。这五大基本基本组成部分是:AFATDS (Advanced Field Artillery Tactical Data System)野战炮兵火力自动化指挥系统,BCS3 (Battle Command Sustainment Support System)后勤保障系统,AMDPCS (Air and Missile Defense Planning and Control System)防空/反导计划与控制系统,ASAS (All Source Analysis System) 情报处理与分析系统和MCS (Maneuver Control System)陆军军部队与分队作战指挥自动化系统。在旅及旅以下指挥层次,EPLRS与SINCGARS ASIP网络指挥通信电台构成FBCB2自动化指挥系统中用于交换信息的主要通信系统。这种上层建筑能保证向友邻、上级、下级作战指挥机构自动化传递数据,同时分送各终端的位置数据,以便近实时地在数字地图上进行可视化显示。
早期型号的EPLRS无线电终端主要功能的实现仅运用了军用技术,数据最大传递速度为19.2千比特/秒。直到1999年前,组网(5-9版)基础仍是2种EPLRS无线电终端:EPUU (EPLRS User Unit)用户终端和EPLRS NCS (Network Control Station)网络指挥电台,后者即AN/TSQ-158(V)4 NCS-E(D)电台,它安装在HMMWV越野车上,任务是进行网络指挥并对用于确保整个网络同步工作的信号进行处理。所有其他EPLRS终端都安装在交通工具上,也可由人员随身携带。EPLRS NCS网络指挥电台是在PLRS系统的主电台的基础上研制的,并为自动设置网络初始配置参数和选择无线电通信方向而增加了一系列计算功能。
EPUU标准用户终端单价约6万美元,重约10公斤,轻型版重约3公斤,终端发射机功率能自动调节为0.4、3、20和100瓦。每个EPUU终端中都装有可对通信信号的实际分配和网内用户终端之间的信号质量评估情况进行跟踪的软件。在个别无线电通信方向因受到无线电压制或地形原因而被阻断时,该终端能进行必要的运算重新建立接续。NCS电台能确保为每个用户终端提供定位、导航和识别服务并对网络进行全面指挥。网络指挥电台的最新型号是ENM网络指挥电台,它是在有可接入用户终端的PPT并行端口的任何一台便携式计算机上安装一组软件,具有旅、营级网络指挥的全部功能。
标准网络工作频段420-450兆赫被划分为宽3兆赫的8个波道。借助于时分多址技术可以保证在局域网(连、营、旅)内有大量的通路,按照预定计划和后来由NCS电台修正的计划,向每个终端分配一个时间窗口用于传递信息。局域网之间相互联通则通过频分多址、码分多址和跳频技术的融合来实现。确保网络抗无线电干扰的手段首先是通过叠加伪随编码序列(码分多址)和在8个波道上采用速度为512兆赫的跳频技术来扩展信号频谱。为了提高各波道的抗干扰能力使用了FEC直接纠错和网络指挥方法,从而可以改变信息包的直达方式,以网中的任何一台无线电终端为转发器传递信息包。
现役EPLRS无线电终端可用各种方式传递信息:在终端之间建立直接联接或采用组播的方式。据称波道速度为57.6-486千比特/秒,其中下限(57.6千比特/秒)被视为网络全面发挥功能的最低必要指标。EPLRS网通常部署在旅一级,最大服务区接近47×47公里。根据该系统在伊拉克战争的使用经验,其实际最大传递速度不大于450千比特/秒,而且取决于网络构型、地形及天气条件。在必须进行中继传输和相互之间距离增加时,通过能力会下降,因为在这种情况下时分多址信息窗口之间的保护间隔时间将延长。
EPLRS所具备的灵活的网络指挥功能为自动化组网提供了可能,而不必预先获得网内联接情况和网络对部署区域地形变化、用户移动、敌人施放无线电干扰或用户改变对数据传递的要求等变化的适应情况。此外,网络指挥结构具有将用户自动接入网络或从网络断开的功能。
支持每个EPLRS局域网连续发挥功能的软件能确保在损失NCS电台的情况下仍能按既定通信波道传递信息。如果后者因某种原因不能对网络进行指挥,将由师或友邻旅电台自动接替。此外,提高网络功能的持续性的方法还有:在师后方区域补充部署NCS电台,以便在任何一台NCS电台按计划退出作战使用意外损失时承担起网络指挥的功能。如果旅在距离主力较远的地区遂行作战行动,在其网络中可以使用后备NCS电台。
目前美国陆军约有1.35万台无线电终端,它们构成了各种功能的旅和陆航分队“战术因特网”数据传递网络的基础。应特别强调的是,EPLRS系统的无线电终端是确保陆军防空通报与与目标指示网中情报传递的基础。还有约5000台无线电终端装备美军其他军种和北约国家部队。空军用EPLRS无线电终端组建的无线电网被称作“态势感知数据链”(Situation Awareness Data Link)。装备EPLRS无线电终端的的F-16和A-10飞机能交换目标指示数据并在对地航空火力支援时组织协同。海军陆战队团、营一级EPLRS系统可用明语形式传递指令、进行交互通信和传递视频影像。为了确保在海上登陆作战中对陆战队部队与分队提供稳定的支持,登陆舰上也装备了该系统。
尽管“战术因特网”的建设构想看起来很简单,但美军深知,要进一步完善它还应考虑到一系列因素。首先,现代化武装力量具有较高的机动性。通常,旅一级部队无论在联合部队集团还是在多国部队集团中,行动时相互之间都距离较远。为了使战斗力有效倍增,为这种用户提供服务的通信系统应极为灵活,能保证完成最多样化的任务并为每个用户提供足够的通过机会。其次,无线电通信技术成为商业领域发展特别迅速的一个领域。因此,90年代中期,EPLRS系统的研制者雷声公司和美陆军战术无线电台与通信信息计划管理处得出结论认为,通过使用军用专业技术进一步完善该系统是不可能的。因此,他们对改进该系统提出了最主要的要求,即最有效的办法是使用商业领域的最新通信技术成果,从软件上而不是硬件上实现系统的全部功能。
这一创新观点对用户意味着什么?如果说以前EPLRS无线电技术是完全基于军用专业技术,限制了提高战术技术性能的可能性,并要求在改进时投入大量的时间和财力,那么新结构中则因采用商业领域的现代化无线电通信设备设计观点而具有后者所固有的优势。
最新型无线电终端——RT-1720和RT-1925的功能配置是在微处理器中充分实现的,并被转化为信号波形形成程序。这一方法允许在各种无线电台上使用这种波形,例如,采用各种部署方式的EPLRS无线电终端,“陆地勇士”单兵便携电台,机动型JTRS无线电台及一系列其他小型和微型无线电台。形成信号波形的程序方法成为其信息网络兼容性及相互协调的保障基础。在“陆地勇士”单兵CNRS通信分系统的“微光”单兵电台中使用了EPLRS信号波形,从而使装备这一数字电台的士兵能够接收其所在作战行动区内的情报数据,转发并接收目标指示、通报、指挥信息,并能在基于IP协议和IP语音的成批交换技术的基础上进行内部会谈。
信号波形形成的程序基础的耐受性是严格遵守商业标准和满足对各层次上层建筑开放性的要求的直接结果。严格遵守商业标准明显缩短了软件研制时间,降低了成本,并保证了功能指标的加快完善。由于继承使用了先前研制的软件和现成的商业程序模块(如:IP协议存储栈、实时操作系统和直达协议),使这在很多方面成为可能。2003年,美国国防部向EPLRS项目授予了最高奖金(共5个项目参评)。EPLRS计划能够脱颖而出首先是因为其高质量的程序基础和创新的技术方案。以上技术成就为进一步提高整个系统的战术技术性能提供了现实可能性。
现代化的EPLRS方案能确保在标准配置中的数据传输速度达486千比特/秒(在专门配置中达1兆比特/秒),在使用标准IP接口的移动Ad-Hoc网络的自适应配置技术的基础上组网(保留广泛的软件改进能力)。而且采用最新技术使部署在交通工具上的终端成本仅为原来的三分之一(低于2万美元),而步兵单兵装备的“微光”™便携式终端还要更便宜得多。
与EPLRS兼容的电台组成受保护的移动无线电因特网。IP接口采用工业化标准使得自动接入网络象笔记本电脑接入局域网一样简单。内置的移动Ad-Hoc网络记录使每部电台在必要时能发挥中继节点的作用,存储并继续传递数据。这使得网络能持续地适应作战情况的变化,无须操作人员的干预就能自动将报务从发射点发送到指定地点。
由于传统的移动Ad-Hoc网络技术仅在IP协议的水平上涉及直达,因此从通过能力和与更大规模的地区性网络匹配的角度来看,在军事领域使用这种网络的效能较低。EPLRS移动Ad-Hoc网络的特点是在网络水平上使用独创的IP直达组合,在通道水平上使用节点间无线电信号中继。使用这样的技术,业务数据包规模将大大减小,因此,网络不仅能在大量节点(可达数百个)中组成,而且其效率随着入网的无线电终端数量的增加而提高。典型的旅由近千个节点组成,它们全部能在无冲突环境中相互配合。象EPLRS这样的网络系统的一个主要优势是部署简便。由于无线电终端能自动组网并能自动存储和转发报务,因此没有必要补充部署基础性设施,它们独立组成自己的基础设施。
目前,EPLRS信号波形得到了广泛使用,并在美国本土以外用于传递己方部队位置信息、指挥指令、空情与防空目标数据,电话通信,传递视频信息,文字交谈,传递电子邮件和实时目标指示数据。
近年来,EPLRS信号波形的作战效能及广泛使用令美国的一些盟国很感兴趣。2006年,加拿大和澳大利亚陆军购买了EPLRS系统,首先用于保障在联合作战中与美军相互协同。目前,英国根据FIST步兵未来单兵通信器材研制计划,正在进行EPLRS信号形成软件的野战试验。
现代化的EPLRS提供独特的终端联网模式,这些终端的功能指标取决于安装的软件。这是为各军种无线电器材所使用的应用最广泛的高性能网络信号。正在推广的一系列创新包括:符合现代要求与标准的完善的信息加密软件;提高接入各种网络的能力;在直接的无线电可见度受限的情况下为了更好地支持语音和视频转播而优化服务质量。这些措施及计划采取的措施能在统一网络框架内更好地保障各种用户的需求。
现阶段完善EPLRS通信系统的作战使用和能力工作的特点是:将无线电终端列入ER/MP UAS长航时多用途无人机的全套设备,为相互之间没有直接联系的地面网之间转发数据提供保障。中继系统的首次飞行试验定于2008年中期进行,而2009年进行小批量生产。此外,为扩大系统能力,计划在生产EPLRS-XF新型无线电用户终端的同时使用整个军用超短波频段(225-450兆赫)。同时提出一个任务:按照ITU国际通讯联盟标准文件的要求,波道平面图在指定波段向1.2兆赫宽的网络过渡。这种过渡一方面能够增加用户通道数量,同时在这一频段内实现频率平面图与盟友及多国通信系统的标准化;另一方面要求解决由于波道频带变窄而出现的系统通过能力下降的问题。
这样,作为形成旅及旅以下指挥层次的当前情况图的基础系统,EPLRS系统的研制与完善过程表明,美军各军种对建成可靠、稳定、高效的多功能“战术因特网”抱有极大兴趣。这一网络可为战术指挥环节的各方面需求提供服务,并以解决联合作战行动中部队和武器指挥系统的兼容性及相互配合问题为方向。

俄国军队虽然沦为二流,但情报分析能力依然如故。
Justice is the greatest good 正义是最大的善
Injustice is the greatest evil 不公是最大的恶

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需要精心研究啊,中国有缺少的就是这种气度。

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