淺析美國空軍情報、監視、偵察行動的未來發展走向

高向東

(中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003)

0 引言

在過去幾十年里，美軍憑借著強大的情報、監視、偵察(ISR)體系和卓有成效的ISR行動，在海灣戰爭、伊拉克戰爭、阿富汗戰爭和其他反恐、平叛等作戰行動中，始終保持著軍事斗爭的主動權，而美國空軍則一直是美軍ISR行動的主力軍。與此同時，美國空軍的ISR行動也在不斷轉型，從工業時代的前沿部署行動模式，發展到了信息時代的全球聯網行動模式。近年來，由于一些新興技術，如大數據、云計算、人工智能等的快速發展及其在軍事領域的廣泛應用，加之美國2017年頒布的《美國國家安全戰略》、2018年頒布的《美國國防戰略》和2019年頒布的《美國空軍科技戰略》等都已經明確將中國、俄羅斯等列為戰略競爭對手和潛在作戰對手，且這些大國的軍事實力又遠遠超過美軍以往的作戰對手，因此為確保其實現國家安全戰略、國防戰略和科技戰略目標，美國再次全面推進美軍新一輪現代化進程，為應對未來可能面對的高對抗作戰環境加緊進行準備。目前，美國空軍的ISR行動主要依靠2種基本能力：一是將傳感器飛到關注地域搜集想要的情報；二是在全球分布式系統中暢通無阻地分發情報。而在將來的高對抗作戰環境中，這2種能力都難以得到確保，因此，美國空軍加快ISR行動轉型勢在必行。

1 美國空軍分布式ISR行動的發展演變

幾十年前，美國空軍將膠片攝像機和一次性電子搜集器安裝在偵察機上，作為主要傳感器來搜集作戰對手的情報，情報的分析利用必須等到飛機降落后才能進行。這種ISR行動一直持續到越戰期間。不過，到了1970年，美國空軍開始使用U-2高空偵察機在越南搜集信號情報數據，并利用“高級手冊”(SENIOR BOOK)系統將數據傳輸到地面站。到了20世紀80年代中期，美國在歐洲支援北約行動的U-2高空偵察機具備了更加先進的多情報能力，能夠利用視線數據鏈將偵察數據以近實時的方式傳輸給戰區內的地面站。之后，又發展了“高級延伸”(SENIOR STRETCH)和“高級持續”(SENIOR SPAN)能力，通過“擴展范圍”(Extended Tether)項目可進行超視距傳輸行動。

冷戰結束后，美國空軍將這些能力撤回到美國本土，并在20世紀90年代中期重組成可部署式地面站(DGS)1和2，分別部署在弗吉尼亞州的蘭利空軍基地和加利福尼亞州的比爾空軍基地。加上U-2高空偵察機及其傳感器，美國空軍形成了所謂的“應急機載偵察系統”(CARS)能力。CARS的地面站按最初設想需要部署到被支援的戰區，但因美國空軍當時又具備了稱為“移動延伸”(MOBSTR)的能力，故只需將MOBSTR地面中繼站前沿部署，用于接收U-2偵察機的下行鏈路，然后再通過衛星中繼將數據傳回美國本土的地面站。這樣，到20世紀90年代末，美國空軍就在巴爾干地區和西亞地區建立起了分布式ISR行動的初始能力。

到了21世紀初，隨著美國空軍具備了無需將偵察部隊實際部署到戰區也可完成任務的能力后，分布式ISR行動變成了常態，不過行動能力、實際做法和指揮關系還在不斷發展演變。在蘭利空軍基地和比爾空軍基地的DGS-1和DGS-2，加上韓國烏山空軍基地的固定地面站(DGS-3)和德國拉姆斯泰因空軍基地的固定地面站(DGS-4)，就構成了美國空軍分布式通用地面系統(DCGS)的最初基本配置。

“9.11”恐怖襲擊后，隨著美國先后進入阿富汗和伊拉克作戰，分布式ISR行動能力為了滿足不斷增加的戰場需求，得到了進一步發展，主要體現在：擴展了利用全動態影像(FMV)的能力，這些影像主要來自當時大量部署的MQ-1“捕食者”無人機和后來的MQ-9“收割者”無人機。盡管在“9.11”恐怖襲擊前，FMV已經成為美國空軍的ISR任務之一，但卻是在“9.11”之后，這種任務需求才大量增加。同時大量增加的需求，還包括需要對U-2和RQ-4高空偵察平臺獲取的偵察數據進行及時處理和利用。為了有效支援全球ISR行動，美國空軍改組了DCGS，將其變成為“一個全球ISR武器系統，而不只是一套只與某個地區相關聯的有機節點?！?/p>

盡管美國空軍的ISR行動，在執行和平時期或低強度作戰偵察任務方面表現非常出色，但美軍擔心，將來的作戰對手，極可能是中、俄等軍事實力與其接近的國家，作戰空間將延伸到陸、海、空、天、網、電磁等各個作戰域，打的是多域戰，因此目前的ISR行動恐怕難以滿足未來作戰支援需求。

2 美軍對未來作戰空間變化的認識

從美軍出臺和更新的大量作戰概念、作戰條令，以及軍界高官和學術界專家學者在美國國會的作證、公開發表的講話和文章等來看，他們普遍認為，未來戰爭的對抗必將更加激烈，具備突防能力的作戰飛機和不具備突防能力的戰戰飛機，都將面臨殺傷力更加強大的遠程機動式面對空導彈的威脅。美軍現有的基地、雷達和指控系統，也同樣會面臨遠程機動式面對面導彈的威脅。而進攻性和防御性電子對抗措施，再加上網絡作戰能力，也會大大增強現代戰爭中動能武器的作戰效能。因此，在未來作戰空間里進行感知與作戰，需要遂行與當前非常不同的ISR行動。

美軍認為，在未來的作戰環境中，作戰網絡與遠程數據鏈將可能被對手干擾和入侵，美軍將無法確保持續的互聯互通。美國空軍研究實驗室(AFRL)曾在一份報告中明確指出，“復雜的電子戰環境將降低指揮、控制、通信和計算機系統的效能，干擾及時搜集與分發ISR信息?！倍?，這些既會影響機載系統，也會影響天基系統。

另外，在未來的作戰環境中，決策周期將被大大壓縮，既會影響作戰飛機，又會影響參與支援作戰的ISR裝備。目前，在網絡領域，決策周期正在被不斷壓縮，已經超出了人的能力。將來在物理作戰空間，決策周期同樣將被不斷壓縮，最終也將超出人的能力。當前，這種現象已經成為導彈防御作戰的一個決定性特征，未來擴大到其他作戰領域只是時間早晚的問題。

美軍目前在用的空中作戰平臺，在將來高對抗環境中，都不具備很強的生存能力。RC-135、U-2、RQ-4等都不是為突防有重兵防守的環境所設計的，都必須在對手的防區外活動。美軍的其他作戰管理系統，如E-3空中預警與控制系統(AWACS)和E-8聯合監視目標攻擊雷達系統(JSTARS)，也都如此。研發和裝備更遠程的傳感器可從更遠的防區外搜集情報，但在未來高對抗作戰空間，對手的遠程防空導彈將迫使目前使用的防區外系統更加遠離作戰區域，極有可能超出有效范圍，特別是成像傳感器等。

美軍目前的突防系統在未來的高對抗環境中，生存能力也會降低。據北約聯合空中力量能力中心的一份研究表明，無人機在高對抗環境中，無論是面對動能威脅，還是非動能威脅，其生存能力都會降低。研究表明，要想突防現代化的一體化防空系統，飛機的雷達反射截面積必須降低到照射雷達能量的0.01%～0.001%，即-35～-45 dBm。目前，美國只有第五代戰機才具備這樣的能力。而且，據評估，美軍目前使用的數據鏈在高對抗環境中也極易受到電子干擾的影響。

3 美國空軍ISR行動的未來發展走向

基于美軍過去幾十年利用新技術發展轉型的成功實踐，以及應對未來大國競爭高對抗作戰環境的考慮，可以從作戰空間感知、作戰網絡與自主系統應用、信息處理模式，以及技術升級與組織模式等方面，分析美國空軍ISR行動的未來發展走向。

3.1 作戰空間感知

從本質上講，感知未來作戰空間，主要依靠2種情報信息：一種是從作戰空間外搜集的信息；另一種是從作戰空間內搜集的信息。加載了遠程傳感器的防區外機載平臺和天基系統，主要是從作戰空間外搜集信息。盡管遠程防空導彈可能會迫使目前使用的機載成像平臺更加遠離對手的防空系統，但在大多數情況下，無源射頻系統仍然會有效。從長遠看，一些新技術的發展，將解決遠程防區外成像的短板。例如，美軍正在研發一種利用合成孔徑激光雷達的遠程感知技術，其幾何成像的距離和分辨率都超出了傳統孔徑的幾何限制。

解析：(1)略。(2)從工藝流程圖可以看出,反應物是NaClO3、SO2和H2SO4,產物為ClO2和NaHSO4,根據得失電子守恒、原子守恒配平化學方程式:2NaClO3+SO2+H2SO4==2ClO2+2NaHSO4。(3)粗鹽提純中加入NaOH溶液沉淀Mg2+,加入Na2CO3溶液沉淀Ca2+。結合工藝流程圖和氧化還原反應原理,電解過程中,Cl-(NaCl)在陽極放電得到Cl2,ClO2在陰極放電得到。(4)結合工藝流程圖和題意,用含NaOH的H2O2溶液與ClO2作用,

由于可以預見在未來的高對抗環境中，現有作戰飛機的生存能力將大大降低，所以美軍必然會使用低可見空中平臺來執行突防任務，并使用低截獲概率或低發現概率的通信手段，因此很可能會更多地依賴無源傳感器，比如寬視野的無源射頻傳感器就非常適合目標探測與定位。也會大量使用無源光電/紅外傳感器，但這些傳感器所要求的數據傳輸帶寬要更高些。除了專用ISR平臺，美軍在設計第5代主戰飛機和下一代轟炸機時，已經普遍納入了無源射頻搜集系統，這些飛機在突防進入高對抗環境時，可充當作戰網絡的傳輸節點。因此，在未來，美軍ISR體系中的許多傳感器和網絡，并不一定是專用的ISR資源。

另一個趨勢是，美軍為了提高響應速度，同時降低脆弱性，更加愿意大量使用小型系統和飛機。其中，美軍正在不斷提升大量利用小型成像衛星的能力。美國空軍在其“作為一個軍種實施感知”的概念中提出，許多在軌商用小衛星群已經具備光電、紅外、多譜成像、超譜成像和雷達成像能力，回訪周期小于10 min，分辨率可達0.5 m，美軍可以利用這些衛星來探測對手的移動與固定偽裝目標。由于這些小衛星群數量眾多，戰時比起少數大衛星，生存能力強多了。同時，在美國空軍新出臺的無人機飛行計劃中，也提出了在高對抗環境中，大量使用小型低成本一次性無人機的概念。

美軍可從物理作戰空間外進入網絡域獲取數據，因此網絡域現在是、將來仍將是美國空軍ISR行動的重要情報源。開源數據與網絡的普遍性，可使情報搜集人員無需突防就能夠搜集到需要的情報。例如，情報人員可利用社交媒體和手機記錄，來跟蹤和搜集關注對象的情報。同時大數據技術和先進算法的發展，也使得大量利用社交媒體(包括元數據)等來為ISR數據增加情報背景、提升情報價值、確定關鍵事件和關鍵人物的時間和地點等成為可能。隨著大數據分析技術的發展，美軍從非保密網絡搜集的數據，可用于提示ISR傳感器，支持制定搜集計劃等。美國國防部已經組建了算法戰團隊，說明這些能力將會被應用于作戰。美軍研究的內容之一，就是自動執行任務，從廣域影像中識別出機動式導彈。從中可以看出，美軍通過小衛星的亞米級分辨率和高回訪率，加上強大的算法搜索能力，就能夠充分利用從未來戰場上獲取的海量數據。

3.2 作戰網絡與自主系統應用

如前所述，美軍已經認識到，在未來面對強敵的高對抗作戰環境中，美軍現在應對弱敵時所擁有的暢通無阻的情報支援將難以為續。因此，已經開始尋求與發展新的技術與作戰概念，來應對未來的作戰空間。美軍已經認識到，未來的作戰將是非線性的，只能實現“局部和暫時的優勢”，因此，需要將傳統的線性“殺傷鏈”變成非線性“殺傷網”。比如，美軍提出的“融合戰”、“多域戰”等概念，都提出利用多域能力，在需要的時間與地點為作戰取勝創造條件。

美軍預計，在未來將可能面臨遠程通信不持續或中斷的可能性。在這樣的環境中，美軍的ISR行動必須利用復雜自適應系統。這種系統，不是集中控制的，系統的各互動元素具備涌現性，能夠實現分布式控制。復雜自適應系統的主要特性，就是非線性與不可預測性。在這種分散體系中，作戰飛機與ISR飛機能夠互相通信，可在特定時間和空間，自行組織網絡內的元素繼續實施攻擊任務。通過利用互聯的數據，自組織內的每個行為體，都會在接入網絡或網絡中斷時，知道自己哪些信息充足，哪些信息不足。自組織內的每個平臺和節點上的算法，將根據威脅程度、作戰優先級別和交戰規則，提出基于風險的行動方案。這樣的組織原則可有效利用美軍提出的“作戰云”概念。

3.3 信息處理模式

目前，美國空軍ISR行動的主要信息處理模式，是遵循從傳感器到情報分析人員再到終端用戶的線性路徑，其中在處理的初期，需要投入大量的人力。例如，機載平臺獲取的光電影像，先通過數據鏈傳輸到地面站，之后，由人力情報分析人員開始利用該情報。利用的方式多種多樣，比如可以給該影像增加相關的互聯網聊天記錄內容；如果是全動態影像的話，則可增加語音通話內容；還可對影像進行更廣泛的分析、更精確的測量、更詳細的報告，進而生成情報產品等。隨著被利用的影像產品繼續沿著當前的處理模式往下走，全源情報分析人員會利用從其他來源獲取的情報，給該情報增加新的價值，直至形成最終的情報成品。這種人力密集型的處理過程，在低強度戰爭中是可持續的，如果沒有時限要求時，也是有效的，但是無法滿足未來高強度戰爭的需求。

未來的作戰速度，實際上就是機器處理的速度，因此如果要匹配未來戰爭的作戰節奏，美國空軍ISR行動必然會改變目前的這種模式。情報處理的前端將由機器來完成，人力情報分析人員在后期再參與。機上數據處理與數據關聯，將既支持作戰空間內分散的自組織成員，又支持位于物理作戰空間之外的分析成員。在作戰空間內搜集到的大部分信息，可發送給其他傳感器及發射平臺，而無需先發送給地面站，然后再發回來。當然，數據可以與作戰中的其他平臺共享，也可與遠程地面站共享，這里想說的是，信息在網絡中從搜集端傳送到多個終端，進行不同模式的處理，會產生不同的價值。

在這種新模式下，人力情報分析人員操作的工作站可集成顯現所有自動化處理后的數據，再由人力情報分析人員理性判斷是否利用那些仍需后期人工處理的影像傳感器。從本質上講，這種模式將影像傳感器的作用，從發現目標變成了證實和確定目標。因此，當在某些作戰環境中影像平臺無法突防對手的作戰空間時，可主要依賴防區外電子傳感器和其他非影像傳感器。這樣，可將對關注目標的直接觀察，轉變成基于相關數據集合而對目標進行的間接觀察，從而識別和定位給定作戰區域內的關注目標。

若要在不具備視覺和影像提示的環境中探測、識別、打擊目標，美軍需要具備對復雜目標特征的管理能力，能夠處理各種可探測目標的特征，并將其納入可基于這些特征快速識別目標的作戰系統。如果將來有一天影像傳感器無法用于目標識別時，美軍有可能修改交戰規則，允許僅基于非影像特征，來對目標實施需要承擔一定風險的動能瞄準和打擊。從本質上講，一套算法僅能夠以給定的置信度來對目標進行定位和分類，而對目標瞄準與打擊所需要的置信度，會隨著潛在目標的不同，以及行動緊迫性的不同而有所不同。

美軍所說的ISR，其先后順序是從情報生成角度來說的，但從作戰功能角度來說，應該是SRI,即“監視”、“偵察”和“情報”的順序。在未來的戰爭中，美軍通過廣域連續監視，能夠生成大量的數據，再經過機器進行特征抽取，可作為機器輔助決策的依據，然后可將偵察裝備對準從海量數據中發現的特定關注目標。在下游，機器將輔助作戰人員生成情報，支援作戰規劃和決策；在上游，大量數據將在作戰網絡中的各個節點平臺之間交換，在干擾嚴重的環境中，隨著各個節點平臺的連通與斷開，持續不斷地自適應。由于作戰人員無法適應機器決策速度，所以只能是戰前制定交戰規則和條件，戰時由機器去執行。

3.4 技術升級與組織模式

美軍目前的ISR行動模式，在應對平叛、低強度反恐方面仍然非常有效，因此還會繼續使用。但同時，為了打贏未來高對抗、高強度環境下的戰爭，美軍會在新技術應用與組織模式方面做出重大調整。

縱觀美軍過去幾十年的技術升級，一般采取2種方式：一種是基于現有技術利用與發展的增量技術升級，同時配套對組織結構與作戰組織程序進行增量升級；另一種是完全采用全新技術的跨越式技術升級，同時變革組織結構與組織程序。比如，在20世紀初，摩托化運輸出現后，美軍不但用其取代了騎兵，也變革了部隊的組織結構與作戰組織程序。

從當前的線性ISR行動，轉型到將來的復雜自適應行動，將是一次跨越式技術升級，同時行動組織模式也必須相應變革。如前所述，由于美軍在相當長的時期內，還需要保持現有的ISR行動模式，所以美軍很可能會采用雙適應行動組織模式，一方面既適應執行現有的ISR行動流程，允許采用新技術進行現代化增量升級，另一方面也不影響跨越式新技術的應用。在雙適應行動組織模式下，當某個ISR部隊的能力不再具備競爭力的時候，就會被淘汰。當跨越式技術出現時，該行動組織模式將不會插入到現行組織結構中，而是會圍繞這些新技術組建新的ISR行動部隊。這樣做，現行ISR行動可繼續支援海外的低強度作戰，且不影響現代化增量升級，同時可在美國本土組織開展新一代ISR行動，先在各種演習(如紅旗軍演等)中加以完善，然后再拿到海外高強度戰場環境中去應用。先進的技術能力，再加上實戰中積累的經驗教訓，將推動美國空軍新一代ISR行動更加有效地支援高強度作戰。

4 結束語

特朗普總統上臺后，美國為適應大國競爭的新時代，調整了國家安全戰略、軍事戰略和軍種科技戰略，明確將俄、中等國列為戰略競爭對手和潛在作戰對手，同時大量增加軍費投入，全面推進美軍新一輪現代化建設。其中，由于美國空軍的ISR行動一直是支援美軍全球作戰的重要支柱，其未來發展走向將直接影響美軍的聯合作戰能力，因此值得持續關注和研究。