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“会聚工程”2020和“会聚工程”2021中演示的关键系统和技术涉及到情报、监视和侦察、信息处理、指挥控制和自主性等方面，如表1所示。这些相关系统广泛的被人工智能技术赋能，在演习中被应用到了情报、指控、打击和后勤保障各作战环节。表1 “会聚工程”2020和“会聚工程”2021中的关键系统和技术序号类别名称简述1情报、监视和侦察空中发射效果器（Air Launched Effects，ALE）ALE是一系列系统，包括飞行器，一个或多个有效载荷，任务系统应用程序以及相关的支持设备。EDGE 22演习测试了依托ALE实施的大规模交互式无人机蜂群，称为“狼群”，完成28架无人机集群的规模。狼群将作为未来攻击侦察机（FARA）生态系统的前沿元素，部署在预期与敌人接触的区域。综合视觉增强系统（Integrated Visual Augmentation System，IVAS）IVAS是基于微软旗下商业设备HoloLens-2打造的军用定制款固醇夜视镜，旨在通过增强现实技术辅助士兵训练与作战。2022 年9月，在成功进行测试后，美陆军计划接收与微软合作开发的首批5000副 IVAS军用护目镜。机载侦察和目标探测多任务情报系统（Airborne Reconnaissance Targeting & Exploitation Multi-Mission Intelligence System，ARTEMIS）ARTEMIS是一款机载侦察和目标探测多任务系统，优势是增加了在高空的航程和续航能力。 该系统于2020年7月首次部署到欧洲司令部，并携带高精度探测和开发系统（HADES）多域传感器有效载荷。高精度探测和开发系统（High Accuracy Detection and Exploitation System，HADES）HADES传感器包括信号情报、电子情报和通信情报系统，以及合成孔径雷达移动目标指示器，未来计划包括网络/电子战系统以及空中发射效果器，以扩大传感范围。除了被应用到ARTEMIS之外，HADES还被用于机载侦察和电子战系统（ARES）。2信息处理“泰坦”战术情报目标访问节点系统（Tactical Intelligence Targeting Access Node，TITAN）TITAN是一个战术地面站，由美陆军多域特遣部队的情报、信息、网络、电子战和太空营管理，被设计为全域联合指挥与控制的核心。“造雨者”RainmakerRainmaker提供通用数据结构，使不兼容的系统能够无缝共享、保护和同步协调复杂作战行动所需的数据。“融合计划”2021中Rainmaker集成了美国陆军和空军系统，合并了来自不同任务指挥系统的数据。“普罗米修斯”PrometheusPrometheus是一种人工智能软件系统，具有机器学习算法，可获取战术情报目标接入节点（TITAN）接收的传感器数据，通过快速分析情报信息来快速识别潜在威胁并提供目标坐标。在“融合计划”演习中，Prometheus集成在TITAN节点内。“火焰风暴”火力同步优化多域环境中的响应系统(FIRES Synchronization to Optimize Responses in MDO,FIRESTORM)FIRESTORM人工智能系统是尤马试验场的战术人工智能“大脑”，它将传感器连接到美陆军师及以下级别的射手，将目标与武器系统配对，并推荐最佳射手，协助作战人员更快地决定使用哪种致命武力。“射击”同步高作战节奏目标定位系统（Synchronized High OPTEMPO Targeting，SHOT）SHOT用于美陆军在整个战区协调战略和作战级别火力支援的能力，管理射击顺序（传感器到射手），并在某种程度上管理武器库（远程导弹库）。SHOT运行在TITAN地面站上，为TITAN提供信息。3指挥控制一体化防空反导作战指挥系统（Integrated Air and Missile Defense Battle Command System，IBCS）IBCS由诺斯罗普·格鲁曼公司开发，于2021年1月获准投入生产，预计将在2023财年达成全速生产决策。“融合计划”2021中的测试表明，IBCS除了可以连接地面、空中和太空传感器，进行远程检测、跟踪和击败空中威胁目标，还能融合来自F-35传感器的数据以识别和跟踪地面目标，将地面目标跟踪数据传递给火控系统。指挥所计算环境系统（Command Post Computing Environment，CPCE）CPCE是一个基于服务器的软件系统，提供任务指挥应用程序，由通用软件标准和战术服务器基础设施两部分组成，通过任务指挥软件套件可提供易于使用的通用作战态势图，软件套件由士兵操作和维护。可扩展控制接口（Scalable Control Interface，SCI）SCI是一个增强多域作战环境下互操作性的软件控制套件，允许士兵同时控制多种不同类型的无人驾驶或者有人驾驶飞机，可以提供一个通用接口，访问和使用无人机系统平台、有效载荷和伴随的硬件，并简化无人机系统的有效载荷控制。4自主性机组人员驾驶舱内自动化系统（Aircrew Labor In-Cockpit Automation System，ALIAS）ALIAS具有便携式硬件和软件，可在不到一个月的时间内进行配置，以操作任何不同类型的飞机。ALIAS系统的核心MATRIX自主技术。MATRIX技术是一个能力工具包，结合了软件和硬件组件以及多光谱传感器，可在障碍物多的环境中实现自主任务执行，能够实现可扩展的自动化。主从跟随技术（Expedient Leader Follower，ExLF）ExLF技术提供了3-10辆车的编队能力，由一辆可选驾驶车辆带领ExLF车辆进行追踪。ExLF采用了机器人技术内核（Robotic Technology Kernel，RTK）。情报、监视和侦察情报、监视和侦察系统为士兵、决策者和人工智能信息处理系统提供图像、视频和其他重要数据。“会聚工程”2020和“会聚工程”2021中用于情报、监视和侦察的系统主要包括“空中发射效果器”（ALE）、“综合视觉增强系统”（IVAS）、“高精度探测和开发系统”（HADES）、“机载侦察和目标探测多任务情报系统”（ARTEMIS）。1.1空中发射效果器“空中发射效果器”（ALE）是一系列系统，包括飞行器，一个或多个有效载荷，任务系统应用程序以及相关的支持设备。从一架主机上发射的ALE可以单独编组或与其他ALE协同编组，来实现对威胁目标的检测、定位、破坏、打击和损伤评估。相关演习中的ALE均由UH-60黑鹰直升机与MQ-1C灰鹰无人机控制和监督。除了在“会聚工程”2020和“会聚工程”2021中进行试验外，近期的ALE演习包括美国陆军在2022年5月进行的EDGE 22，该演习中测试了大规模交互式无人机蜂群，主要依托ALE项目实施。蜂群中的无人机具有先进的自主性，可在通信拒止的环境中进行协同操作。第82空降师组织并成功完成了规模达到28架的无人机集群，称为“狼群”。EDGE 22演习中ALE分四个批次发射，每一次发射的集群中的最大数量为7，发射流程如图1所示，每个批次发射的ALE只需要一名地面飞行员来执行集群的任务，2021年相同操作需3～4个操作员。狼群将作为未来攻击侦察机（FARA）生态系统的前沿元素，部署在预期与敌人接触的区域。

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图1 狼群的发射流程蜂群中的无人机具备被动或主动能力。被动无人机携带光电或红外成像相机或传感器，能定位敌方通信系统和雷达的电磁辐射。主动无人机携带电子干扰设备实施通信干扰或利用武器打击敌人阵地。同时，目标被确定和识别后，蜂群中的一些无人机可被用作自杀式无人机来打击目标，而其他无人机则充当间接火力或精确弹药的侦察员，如图2所示。

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图2 无人机蜂群中的无人机类型美军广泛使用无人机系统开发商Area-I的ALTIUS系列无人机作为ALE飞行器，携带相关有效载荷和任务系统。在“会聚工程”2020中，美国陆军首次使用四旋翼无人机在半空中捕获并回收了ALTIUS 系列无人机。美国国防部于2022年7月13日宣布，美国特种作战司令部已授予Area-I公司一份价值3050万美元的合同，用于购买ALTIUS 无人机系统。ALTIUS 无人机可以通过高空或者低空中的固定翼（例如灰鹰）和旋翼（例如黑鹰）飞机、通用车辆、地面以及水上船只发射。在“会聚工程”2020、“会聚工程”2021、EDGE 21和EDGE 22演习中，美国陆军均采用了ALTIUS -600无人机。2021年11月推出的ALTIUS -700，相比其前身ALTIUS -600可提供更大的有效载荷能力和更高的耐用性。ALTIUS -700无人机的重量介于9～12千克之间，航程约444公里，滞空时间长达5个小时，且被设计成可回收的，在发射后具有展开的机翼，可以携带的有效载荷包括电子战、弹药和信号情报，重量可达9.5公斤。ALTIUS -700无人机可以执行情报、监视和侦察和信号情报任务，也可以配备弹头执行进攻性任务，或使用洛克希德·马丁公司的移动射频集成无人机抑制器作为反无人机武器。2022年7月，美国陆军选中雷神技术公司的柯林斯航空航天公司（Collins Aerospace），作为任务系统解决方案提供商，以支持ALE小型计划的下一阶段。柯林斯航空航天公司将为ALE部署其Rapid Edge开放式任务系统——包括处理机密数据的解决方案、任务计算、无线电通信、ALE的自主行为等功能，并允许多个有效载荷和数据链路的无缝集成。2022年1月，柯林斯航空航天公司完成了ALE演示，Rapid Edge开放式任务系统成功地执行了战术上相关的ALE行为，同时通过跨域多级安全解决方案进行通信。1.2综合视觉增强系统“综合视觉增强系统”（Integrated Visual Augmentation System，IVAS）是一种类固醇夜视镜，是基于微软旗下商业设备HoloLens-2打造的军用定制款，旨在通过增强现实技术辅助士兵进行训练与作战。除了基础的夜视功能外，IVAS还提供热成像、3D地图、航点叠加等功能。IVAS护目镜以低成本、单信道数据无线电为特色，并配有战术云包，同时具有翻译功能。它能够识别友军和敌军部队，可创建战场实时地图，让士兵在抵达前线途中即可了解战场态势。除了作战用途外，IVAS还可用于训练目的，通过模拟敌对环境进行任务训练。美国陆军计划在未来10年购买121,000套IVAS护目镜，预算达218.8亿美元（包括护目镜维护保养服务和备件）。2022年9月，在成功进行实地测试后，美国陆军计划接收与微软合作开发的首批5,000副 IVAS军用护目镜，这些设备将首先交付给专注于培训的单位，对于现场使用，项目计划将进行调整，以便有更多时间解决缺陷。在“会聚工程”2021演习中，执行突击任务的士兵通过IVAS在行动中分享目标的稳定图像和视频。然而，使用IVAS传递视频的过程对网络提出了更高的要求，传递高清视频需要具有更高带宽的网络，美国陆军正在探讨通过使用对带宽要求更小的高分辨率图片的共享可否代替视频传输，同样达到支持决策的目的。除了IVAS数据传递的问题，美国陆军也正在解决其他系统数据“过度共享”的问题，旨在减少对网络造成的不必要负担。1.3高精度探测和开发系统“高精度探测和开发系统”（HADES）是陆军多域传感系统（MDSS）计划的一部分，通过提供支持多域作战且与平台无关的传感器来支持陆军机载情报、监视与侦察（ISR）系统的现代化建设。目前HADES包括信号情报、电子情报和通信情报传感器，以及合成孔径雷达移动目标指示器，未来计划包括网络/电子战系统和空中发射效果器，以扩大传感范围，如图3所示。相关传感器在两个传感器平台上进行试验，分别为“机载侦察和目标探测多任务情报系统” -“阿尔忒弥斯”（ARTEMIS）和“机载侦察和电子战系统” （Airborne Reconnaissance and Electronic Warfare System，ARES）-“阿瑞斯”。

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图3 HADES构成示意图2021年6月，美国陆军根据HADES授予L3Harris和雷神公司第一阶段其他交易授权协议（OTA协议），以演示、开发、构建和集成原型电子情报和通信情报传感器。HADES原型采购和集成将于23 财年第二季度开始，资格测试和评估将于24财年开始，军事用户评估将于 26 财年开始。HADES将覆盖至平流层，更高的操作高度可以获得更长的观察角度以看的更深远。美国陆军正在寻找潜在的商业喷气飞机作为HADES的平台，既利用商用飞机的速度，又利用商用飞机中的电力和能量来为更多传感器供电。陆军计划在 2028年部署 HADES，并正在考虑购买 10 至 16 架喷气式飞机。尽管美国陆军正在推进以提高空中情报为重点的关键现代化优先事项，但其可能依然会面临一定的阻碍。在过去，美国空军曾反对美国陆军部署喷气式情报、监视和侦察平台的尝试，认为从空中收集战术情报是空军的工作，而美国陆军在这次行动中也可能面临类似的反击。美国陆军认为其不一定能从空军使用的大型喷气机和平台上搭便车，因为美国陆军从地面角度有独特的需求和目标。1.4 机载侦察和目标探测多任务情报系统“会聚工程2021”中使用到的“阿尔忒弥斯”（ARTEMIS）是一个传感器平台，又称作“机载侦察和目标探测多任务情报系统”。它携带HADES将使用的传感器类型，使地面指挥官能够探测、定位和瞄准地面上的敌人资产，并将服务于远程射击，其与远程精确导弹相匹配，能够打击 1,700 英里（约2,700公里）的目标。ARTEMIS被安装在庞巴迪挑战者 650 喷气式商务机中，或将更换美国陆军用于提供信号情报的老旧的RC-12X Guardrail飞机，如图4。目前唯一一架ARTEMIS飞机由承包商雷多斯（Leidos）拥有和运营，承包商既负责驾驶飞机又负责管理传感器套件，并将数据实时传输到美国陆军。相比于螺旋桨驱动的RC-12X Guardrail等传统机载传感器平台，ARTEMIS的一大优势是增加了在高空的航程和续航能力，可以飞行4,000海里（约7,400公里）或在41,000英尺（约12,500米）的工作高度徘徊10小时以上，使其传感器具有足够的时间渗透到敌人的领土。ARTEMIS于2020年7月首次部署到欧洲司令部。

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图4  ARTEMIS飞机和RC-12X Gacuardrail信息处理信息是“会聚工程”的五大核心要素之一，信息处理系统主要用于处理情报、监视和侦察系统收集的数据，在“会聚工程”2020和“会聚工程”2021中，信息处理系统包括“战术情报目标接入节点”（TITAN）、“造雨者”（Rainmaker）、“普罗米修斯”（Prometheus）、“火焰风暴”（FIRESTORM）和“射击”（SHOT）。2.1战术情报目标接入节点美国陆军的“战术情报目标接入节点”（TITAN）又被称为“泰坦”，是一个战术地面站，由美国陆军多域特遣部队的情报、信息、网络、电子战和太空营管理，被设计为多国联合全域指挥与控制的核心。它使用人工智能处理来自太空、空中和陆基传感器的数据来快速评估威胁并向火力系统提供目标，以帮助缩小传感器到射手的时间线，它还为支持指控的目标定位和态势感知提供多学科的情报支持。美国陆军在2023财年为TITAN申请了5,800万美元的研究、开发、测试和评估资金，并预计在未来五年内将花费约1.89亿美元开发该系统。2020年9月，诺斯罗普·格鲁曼公司获得第一阶段合同，为美国陆军的TITAN开发两个原型地面站，作为这项工作的一部分，奎托斯（Kratos）的OpenSpace产品为TITAN空间-地面原型提供虚拟下行链路处理，包括OpenSpace quantum和OpenSpace SpectralNet两款产品。2022年6月下旬，美国陆军选择了帕兰提尔（Palantir）和雷神（Raytheon）为TITAN建造决斗原型。第二阶段胜出的承包商将开发两种变体：高级型和基本型。前者将与战术卡车集成，如中型战术车家族的M1083，并将有能力从空间系统摄取传感器数据。基本型将被安装在美国陆军的联合轻型战术车上。2.2造雨者“造雨者”（Rainmaker）是C5ISR中心的一项科技计划，旨在通过特定“架构”集成传感器数据，它提供一种通用数据结构，使当前在联合任务空间中不兼容的系统能够无缝共享、保护和同步协调复杂作战行动所需的数据。Rainmaker将实现所有军事领域的数据共享，包括陆地、海洋、空中、太空和网络空间，是美国陆军和其他机构建立广泛的人工智能服务以改善战场内外决策的基础，也是美军实现联合全域指挥与控制（JADC2）愿景的支柱之一。2021年4月美国陆军选择博思艾伦汉密尔顿公司（Booz Allen Hamilton）开发Rainmaker解决方案。Booz Allen运用软件开发、数据工程、DevSecOps、人工智能和云计算等相关专业知识创建了一个基于开放系统架构和通用标准的数据结构，以便数据在整个国防部很容易查找、访问、同步和保护。该公司提供了一系列先进的数据服务，包括1）分布式云架构；2）统一协调的跨职能数据存储，包括结构化、非结构化、半结构化和二进制数据；3）先进的分析框架，支持包括机器学习在内的能力；4）使用开放标准的应用程序编程接口，使现有和新的程序能够摄入批量和流式的高速数据。美国陆军努力将Rainmaker数据结构程序集成到综合战术网络内的关键应用程序中，其正在采用混合方法搭建数据结构框架，即以美国陆军网络司令部的基层部队分析平台（lower echelon analytic platform，LEAP）作为数据结构的基础，与Rainmaker功能的组件进行融合，以帮助提供改进的数据访问、管理和保护。同时评估了Rainmaker在中低地球轨道卫星之间的数据传输能力。2.3 普罗米修斯“普罗米修斯”（Prometheus）是一种人工智能软件系统，具有机器学习算法，可获取战术情报目标接入节点“泰坦”（TITAN）接收的传感器数据，通过快速分析情报信息来快速识别潜在威胁并提供目标坐标。在“会聚工程”演习中，Prometheus集成在TITAN节点内。来自不同传感器的情报、监视和侦察数据通过“造雨者”（Rainmaker）进入路易斯-麦科德联合基地的战斗云服务器，并且已经具有统一的数据结构和信息格式。接下来，Prometheus会对这些数据进行融合并分析，发现威胁和目标。一旦找到目标，Prometheus会将这些目标坐标推送到“火焰风暴”（FIRESTORM）。2.4火焰风暴“火焰风暴”即“火力同步优化多域环境中的响应”（FIRESTORM）人工智能系统，是尤马试验场的战术人工智能“大脑”，它将传感器连接到美国陆军师及师以下级别的射手，将目标与适合这项工作的武器系统配对并推荐最佳射手，协助作战人员更快地决定使用哪种致命武力。“会聚工程”2020中，FIRESTORM只有一个决策节点。“会聚工程”2021中，FIRESTORM有多个决策辅助节点来验证决策树。FIRESTORM知道连接到网络上的武器的位置和能力，它使用决策模型将目标与适当的武器匹配。匹配的依据是距离、摧毁目标所需弹头的爆炸力、天气、地理、可用武器、威胁数量和其他因素。“会聚工程”2020时，FIRESTORM的原始版本为一个目标找到了6种射击方案。“会聚工程”2021时，由于更多的传感器和武器被连接到网络上，FIRESTORM的第二次迭代版本找到了21个传感器到射手的射击方案。FIRESTORM在几秒钟内自主地、动态地完成了这些工作。在演习期间，士兵们还能够自己应用补丁并启动固件升级。2.5 射击“射击”即“同步高作战节奏目标定位”（Synchronized High OPTEMPO Targeting，SHOT）系统，是美国陆军作战能力发展司令部C5ISR中心正在努力开发应用程序，在 “泰坦”（TITAN）地面站上运行，为TITAN提供信息。 “射击”（SHOT）用于接收上行链路的打击方案，并执行决策。它用于美国陆军在整个战区协调火力支援，包括管理射击顺序、启动射手执行任务、管理远程导弹武器库。“火焰风暴”（FIRESTORM）将射击解决方案推送给战场指挥官。一旦指挥官做出传感器-目标-武器选择，该决定将被发送到SHOT系统。接收到指挥官的决定后，SHOT将所有未选择的武器从射击序列中断开并在几秒钟内发射选定的武器。同时SHOT将网络上的可用武器库保持最新，供FIRESTORM武器分配使用。一旦选定的武器向目标开火，SHOT和FIRESTORM就会后退，“普罗米修斯”（Prometheus）接手，使用来自“造雨者”（Rainmaker）的新数据进行战斗伤害评估。如果目标没有被摧毁，将再次执行Rainmaker-Prometheus-FIRESTORM-SHOT序列并发射另一件武器，这个循环过程只需要几秒钟，循环过程如图5所示

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图5  Rainmaker、Prometheus、FIRESTORM和SHOT的循环协同示意图一 END 一 本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请点击举报。