從DARPA研究計(jì)劃看海戰(zhàn)場預(yù)警探測系統(tǒng)發(fā)展

葉顯武

(海軍駐南京地區(qū)電子設(shè)備軍事代表室,南京 210039)

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從DARPA研究計(jì)劃看海戰(zhàn)場預(yù)警探測系統(tǒng)發(fā)展

葉顯武

(海軍駐南京地區(qū)電子設(shè)備軍事代表室,南京 210039)

制海權(quán)是軍事強(qiáng)國現(xiàn)代戰(zhàn)爭競爭的焦點(diǎn)，文中介紹了DARPA“跨域?qū)１O(jiān)視與瞄準(zhǔn)”、“戰(zhàn)術(shù)偵查節(jié)點(diǎn)”、“九頭蛇無人潛水母艦”、“預(yù)置式上浮載荷”、“分布式敏捷獵潛”等海戰(zhàn)場作戰(zhàn)樣式研究計(jì)劃，描述了“反潛持續(xù)追蹤無人艇”、“競爭環(huán)境下目標(biāo)識別與適應(yīng)”、“量子傳感器”、認(rèn)知雷達(dá)等支撐海戰(zhàn)場作戰(zhàn)的裝備和技術(shù)研究項(xiàng)目，從系統(tǒng)功能構(gòu)成、協(xié)同探測維度和智能化三個方面展望了未來海戰(zhàn)場預(yù)警探測系統(tǒng)發(fā)展方向。

DARPA；海戰(zhàn)場；協(xié)同；無人；智能

0 引 言

2014年，美軍針對中國日益發(fā)展的反介入/區(qū)域拒止能力，提出“第三次抵消”戰(zhàn)略，試圖借助定向能武器、無人系統(tǒng)、人工智能、高超聲速打擊武器和增材制造等技術(shù)，抵消中國日益發(fā)展的反介入/區(qū)域拒止能力。在此背景下，DARPA于2015年3月發(fā)布《服務(wù)于國家安全的突破性技術(shù)》戰(zhàn)略規(guī)劃，強(qiáng)調(diào)確?？?、海、陸、天、電磁、網(wǎng)絡(luò)等六個領(lǐng)域的作戰(zhàn)能力，通過構(gòu)建復(fù)雜軍用系統(tǒng)，以顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)維持軍事優(yōu)勢[1]。

作為美國國防科研核心機(jī)構(gòu)與全球國防預(yù)研創(chuàng)新標(biāo)桿，DARPA致力于高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)的突破性、顛覆性創(chuàng)新，涉及新樣式、新體系、新系統(tǒng)、新原理、新概念、新材料、新工藝等各個領(lǐng)域，是研發(fā)機(jī)構(gòu)與軍事用戶、基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究、遠(yuǎn)期計(jì)劃與近期應(yīng)用之間的橋梁，被稱為美國國防部轉(zhuǎn)型的技術(shù)引擎。在預(yù)警探測領(lǐng)域，DARPA的研發(fā)能力齊全，涵蓋體系架構(gòu)、系統(tǒng)集成、器件開發(fā)、基礎(chǔ)理論等各個層次，雷達(dá)、光學(xué)、水聲等預(yù)警探測系統(tǒng)新體制、新概念、新技術(shù)層出不窮，呈現(xiàn)頂層規(guī)劃牽引、基礎(chǔ)技術(shù)支撐的良性創(chuàng)新循環(huán)。本文介紹了DARPA近期與海戰(zhàn)場相關(guān)的研究計(jì)劃，并展望了海戰(zhàn)場預(yù)警探測裝備的未來發(fā)展。

1 DARPA海戰(zhàn)場作戰(zhàn)樣式研究計(jì)劃

1.1 “跨域?qū)１O(jiān)視與瞄準(zhǔn)(CDMaST)”

2015年10月，DARPA發(fā)起CDMaST計(jì)劃[2]，旨在論證在高對抗環(huán)境下，利用水下、海上、空中等有人、無人系統(tǒng)的雷達(dá)、光電、水聲探測裝備，構(gòu)建廣域、跨域、分布式對海監(jiān)視瞄準(zhǔn)體系架構(gòu)。該體系的典型特征是將現(xiàn)有的反潛、反艦作戰(zhàn)中的探測、識別、定位、跟蹤、打擊、評估等作戰(zhàn)要素分解到廣泛分布的多種多樣的無人艇、無人艦、無人機(jī)等低成本、協(xié)同作戰(zhàn)、無人化作戰(zhàn)平臺，迫使對手投入更多資源開展體系對抗，將目前集中式航母編隊(duì)反艦、反潛模式，如圖1所示，轉(zhuǎn)變?yōu)樵? 000 000 km2海域范圍內(nèi)的分布式、靈活打擊樣式。CDMaST將把無人作戰(zhàn)、分布式蜂群、第三方制導(dǎo)、跨域協(xié)同從體系上推進(jìn)到一個新的層次，如圖2所示。

圖1 圍繞關(guān)鍵平臺的傳統(tǒng)海戰(zhàn)模式

圖2 CDMaST作戰(zhàn)體系構(gòu)成

1.2 “戰(zhàn)術(shù)偵查節(jié)點(diǎn)(TERN)”

世界大陸98%的區(qū)域位于海岸線1 666 km的區(qū)域內(nèi)，若近海小型艦船能夠發(fā)射和接收長航時無人機(jī)，將可快速抵達(dá)熱點(diǎn)區(qū)域，擴(kuò)展態(tài)勢感知和打擊能力。為解決長航時無人機(jī)上艦問題，DARPA和海軍研究實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開展了TERN項(xiàng)目，其目的是賦予前沿部署的小型艦船成為中空、長航時無人機(jī)系統(tǒng)機(jī)動發(fā)射和回收平臺的能力，為艦艇提供遠(yuǎn)程情報(bào)、監(jiān)視、偵查信息，擴(kuò)展打擊范圍。根據(jù)DARPA項(xiàng)目公告，TERN無人機(jī)將可攜帶約270 kg任務(wù)載荷，作戰(zhàn)半徑1 700 km，能夠在濱海戰(zhàn)斗艦、兩棲運(yùn)輸艦和貨船上起降，如圖3所示。TERN項(xiàng)目于2013年啟動，2015年開始制造全尺寸無人機(jī)原型，預(yù)計(jì)2016年開始飛行測試。

1.3 “九頭蛇無人潛水母艦(Hydra)”

美國海軍當(dāng)前部署的無人潛航器(UUV)和無人機(jī)(UAV)能夠執(zhí)行遠(yuǎn)程偵查和攻擊任務(wù)，但只能圍繞在載人艦隊(duì)的周圍，活動范圍有限，而且會大幅度增加艦隊(duì)的操作成本。DARPA于2013年8月公布了Hydra項(xiàng)目[3]，研制可搭載UUV和UAV的無人潛水母艦，如圖4所示。該無人潛水母艦可在防區(qū)外海域部署超過幾周甚至數(shù)月，需要時即可發(fā)射UUV和UAV，執(zhí)行情報(bào)、偵查、監(jiān)視任務(wù)，形成作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。Hydra項(xiàng)目自身無人操作，所有行動均在水下完成，能夠長期部署于熱點(diǎn)海域，需要時啟動系統(tǒng)。作為水下航母，Hydra項(xiàng)目將對美國海軍維持未來作戰(zhàn)優(yōu)勢具有重要作用。

1.4 “預(yù)置式上浮載荷(UFP)”

2013年，DARPA發(fā)布了UFP項(xiàng)目公告，研發(fā)一種可提前部署至熱點(diǎn)海域、長時間置于深海密閉艙內(nèi)的水下分布式無人系統(tǒng)，可在需要時通過遠(yuǎn)程操控快速升至水面，完成態(tài)勢感知和作戰(zhàn)任務(wù)，如圖5所示。2014年，UFP計(jì)劃完成了概念設(shè)計(jì)和可行性評估，目前正在進(jìn)行小型傳感器、分布式通信和導(dǎo)航系統(tǒng)以及新型遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的開發(fā)，接下來將開展子系統(tǒng)整合，并進(jìn)行演示驗(yàn)證試驗(yàn)。

圖5 UFP可在需要時遠(yuǎn)程操控升至空中執(zhí)行任務(wù)

1.5 “分布式敏捷獵潛(DASH)”

隨著潛艇隱身技術(shù)的發(fā)展、攻擊能力的增強(qiáng)，以及成本的降低和擴(kuò)散數(shù)量的增長，潛艇對傳統(tǒng)海上平臺形成了嚴(yán)峻威脅。DARPA DASH項(xiàng)目試圖通過開發(fā)先進(jìn)遠(yuǎn)程感知無人水下系統(tǒng)來抵消上述非對稱優(yōu)勢，在開放區(qū)域，DASH將使用深海被動聲吶，呈節(jié)點(diǎn)狀工作在海洋深處，相當(dāng)于海洋中的衛(wèi)星，背景噪聲低，數(shù)量靈活可調(diào)，由下至上探測，對上方的潛艇有寬廣的視場，多個協(xié)同工作的聲納平臺能夠發(fā)現(xiàn)并跟蹤大片區(qū)域的潛艇。在近海區(qū)域，DASH采用機(jī)動式主動聲納對發(fā)現(xiàn)的潛艇進(jìn)行跟蹤。為此，DARPA將為 DASH項(xiàng)目開發(fā)兩個原型系統(tǒng)，分別是“可靠聲學(xué)路徑轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”和“風(fēng)險(xiǎn)性控制潛艇(SHARK)”，如圖6所示，分別與上述兩種工作環(huán)境相對應(yīng)。目前DARPA正與海軍共同開展海上樣機(jī)測試。

圖6 DASH SHARK海試

1.6 其他

現(xiàn)代海戰(zhàn)不僅僅是水面與水下的有形較量，還牽涉到空間、航空、陸地等多維作戰(zhàn)力量的整合以及網(wǎng)絡(luò)、電磁領(lǐng)域的無形對抗。DARPA“高超聲速打擊武器”計(jì)劃、“體系集成技術(shù)與實(shí)驗(yàn)(SoSITE)”、“拒止環(huán)境下的協(xié)同作戰(zhàn)”、“分布式作戰(zhàn)管理”計(jì)劃都可能對海戰(zhàn)場作戰(zhàn)方式、作戰(zhàn)手段和作戰(zhàn)效果產(chǎn)生重大變革。

2 DARPA支撐海戰(zhàn)場作戰(zhàn)的裝備和技術(shù)研究項(xiàng)目

2.1 “反潛持續(xù)追蹤無人艇(ACTUV)”項(xiàng)目

隨著水下和水面作戰(zhàn)環(huán)境的日益復(fù)雜，尤其是常規(guī)潛艇靜音性能不斷提升和大量長航時深潛無人潛航器的出現(xiàn)，對水下目標(biāo)的探測和偵察更加費(fèi)時費(fèi)力，反潛作戰(zhàn)的任務(wù)量和難度空前加大。為應(yīng)對此挑戰(zhàn)，DARPA于2010年啟動了ACTUV項(xiàng)目，旨在研發(fā)一種可長時間(2～3個月)在廣闊海域?qū)Φ驮氩耠姖撏нM(jìn)行探測跟蹤的無人艦艇，如圖7所示。艦上搭載有光電傳感器、遠(yuǎn)程和近程雷達(dá)、光探測設(shè)備、可擴(kuò)展模塊式聲納系統(tǒng)以及磁探測陣列和人工智能處理系統(tǒng)。ACTUV探測系統(tǒng)能夠同時跟蹤水面的船只和水下的潛艇，人工智能處理系統(tǒng)會根據(jù)搜集到的數(shù)據(jù)推測目標(biāo)潛艇的潛在意圖，智能調(diào)整工作路線，避免在跟蹤潛艇時與水面船只碰撞。ACTUV具有無人自主駕駛、長時間巡邏和自動搜索跟蹤等技術(shù)優(yōu)勢，服役后將大幅度提升美軍反潛作戰(zhàn)實(shí)力，成為未來海上獵潛的偵查尖兵。該計(jì)劃經(jīng)歷了概念定義、可行性分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建造，已于2016年4月開始海試。

圖7 ACTUV跟蹤靜音柴電潛艇

2.2 “競爭環(huán)境下目標(biāo)識別與適應(yīng)(TRACE)”

在目標(biāo)密集的環(huán)境中，對手可利用誘餌和背景來降低現(xiàn)有目標(biāo)識別裝備的性能。目前基于人工和機(jī)器的圖像識別虛警率高，且自動目標(biāo)識別算法需要耗費(fèi)大量資源，降低了雷達(dá)系統(tǒng)總體性能。DARPA針對以上問題，開展了TRACE項(xiàng)目，并制定了三個主要目標(biāo)：在較低計(jì)算能力的空中平臺上實(shí)現(xiàn)軍事目標(biāo)識別；降低復(fù)雜環(huán)境中目標(biāo)識別的虛警率；在訓(xùn)練數(shù)據(jù)有限的情況下實(shí)現(xiàn)對新目標(biāo)的快速識別。2014年，DARPA發(fā)布TRACE項(xiàng)目公告，將在2016年底前開發(fā)出先進(jìn)的雷達(dá)目標(biāo)識別算法，并設(shè)計(jì)出一種低功耗、實(shí)時的雷達(dá)識別系統(tǒng)；在2018年三季度之前完成算法改進(jìn)并在普通處理器上完成試飛，在典型的空對面作戰(zhàn)場景中驗(yàn)證算法性能和處理器資源消耗。2015年7月，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室代表DARPA為該項(xiàng)目授予DLA公司價(jià)值600萬美元的合同進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。

2.3 “量子傳感器計(jì)劃(QSP)”

根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)，傳統(tǒng)傳感器的分辨性能與工作波長成反比，波長越短，分辨率越高，但是大氣層對電磁輻射的散射和吸收作用限制了可以感知環(huán)境的波長范圍，制約了軍用傳感器的實(shí)際分辨率。根據(jù)量子力學(xué)理論，分辨率是由具有量子態(tài)的多個光子的總能量決定的，與工作波長無關(guān)，為開發(fā)新型高分辨率傳感器提供了理論基礎(chǔ)。2007年，DARPA發(fā)布了QSP計(jì)劃[4]，該項(xiàng)目旨在開發(fā)一種實(shí)用型傳感器系統(tǒng)，利用糾纏、壓縮等非經(jīng)典的光子態(tài)，顯著改善傳統(tǒng)軍用傳感器的分辨性能。該項(xiàng)目分為三個階段：(1)將研究集中量子傳感器方法，第一類方法是通過傳感器向目標(biāo)發(fā)射糾纏光子，第二類方法是將光子的糾纏態(tài)約束在傳感器的檢波器內(nèi)，第三類方法基于“鬼成像”技術(shù)開發(fā)量子傳感器，以確定在室外環(huán)境能否通過糾纏而改變傳感器的分辨率，并明確光子與目標(biāo)之間的相互作用；(2)定義具體技術(shù)要求；(3)開始研制量子傳感器。

2.4 認(rèn)知雷達(dá)技術(shù)

認(rèn)知雷達(dá)技術(shù)基于知識雷達(dá)、知識輔助雷達(dá)和自適應(yīng)雷達(dá)，20世紀(jì)80年代，美空軍提出開展基于知識雷達(dá)研究，用于動目標(biāo)顯示和恒虛警率，擴(kuò)展了自適應(yīng)處理過程中可用的信息源。2001年，DARPA與美空軍研究實(shí)驗(yàn)室啟動“知識輔助傳感器信號處理與專家推理”計(jì)劃，開發(fā)應(yīng)用基于知識和知識輔助算法的實(shí)時知識輔助嵌入式計(jì)算架構(gòu)。2006年，加拿大Haykin教授領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)知團(tuán)隊(duì)提出認(rèn)知雷達(dá)概念，利用經(jīng)驗(yàn)知識和學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射接收的全自適應(yīng)。2010年，DARPA的Joseph R.Guerci[5]撰寫了第一部認(rèn)知雷達(dá)專著，全面系統(tǒng)地闡述了認(rèn)知雷達(dá)的發(fā)展，提出了認(rèn)知雷達(dá)技術(shù)架構(gòu)，指出了認(rèn)知雷達(dá)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在2014年的國際雷達(dá)會議上，Guerci教授又提出認(rèn)知全自適應(yīng)雷達(dá)概念，實(shí)現(xiàn)收發(fā)、雷達(dá)與環(huán)境的聯(lián)合最優(yōu)化。另外，DARPA還開展了自適應(yīng)雷達(dá)對抗和行為學(xué)習(xí)自適應(yīng)電子戰(zhàn)計(jì)劃開展認(rèn)知電子戰(zhàn)研究。

2.5 其他

除了上述裝備技術(shù)領(lǐng)域，DARPA開展的以ASTIR“下一代成像雷達(dá)”計(jì)劃和ViSAR“視頻合成孔徑雷達(dá)”計(jì)劃為代表的太赫茲系統(tǒng)與器件研發(fā)計(jì)劃、“創(chuàng)新性天基雷達(dá)天線”計(jì)劃、平流層預(yù)警飛艇“傳感器即結(jié)構(gòu)”計(jì)劃、微波光子技術(shù)計(jì)劃、以及以“雷達(dá)通信頻譜訪問共享”與“先進(jìn)射頻電子地圖”為代表的頻譜管理技術(shù)都會推動海戰(zhàn)場新質(zhì)作戰(zhàn)能力的生成。

3 海戰(zhàn)場預(yù)警探測系統(tǒng)發(fā)展方向

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成向功能集中和功能分散兩個方向發(fā)展

從國外公開的下一代武器裝備發(fā)展規(guī)劃來看，無論是空間衛(wèi)星，臨近空間高超聲速打擊武器和預(yù)警飛艇，空中戰(zhàn)斗機(jī)、預(yù)警機(jī)、轟炸機(jī)，海上航母、驅(qū)逐艦等大型艦船或潛艇，其預(yù)警探測系統(tǒng)無不向高功率、大口徑、高集成、高性能方向發(fā)展。這一方面是完成復(fù)雜背景下對隱身、高速、高機(jī)動目標(biāo)遠(yuǎn)距離、大空域、高精度、高分辨、快速反應(yīng)、時敏打擊等作戰(zhàn)任務(wù)需求的外在推動，另一方面是摩爾定律推動的計(jì)算能力以及陣列技術(shù)、信息融合處理技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等電子技術(shù)的進(jìn)步為實(shí)現(xiàn)高性能、高價(jià)值平臺提供了內(nèi)在技術(shù)支撐。面對中等實(shí)力的對手，功能高度集成的高價(jià)值平臺依然是未來海戰(zhàn)場取得作戰(zhàn)優(yōu)勢的核心裝備。然而，目前預(yù)警探測裝備使用定制的軟件和硬件，各子系統(tǒng)之間通過硬鏈接方式組合在一起，系統(tǒng)研制、調(diào)試排故和升級更新難度大、周期長，難以跟上技術(shù)更新?lián)Q代的速度。為了解決上述困境，林肯實(shí)驗(yàn)室在20世紀(jì)90年代中期制定了雷達(dá)開放系統(tǒng)架構(gòu)，對實(shí)驗(yàn)室空間監(jiān)視復(fù)合體的四部雷達(dá)進(jìn)行了改造，美軍2000年提出了軟件化雷達(dá)概念，2009年成立了開放式雷達(dá)體系結(jié)構(gòu)國防支援團(tuán)隊(duì)推動軟件化雷達(dá)的發(fā)展，并成功在美國空軍三坐標(biāo)遠(yuǎn)程雷達(dá)上進(jìn)行了驗(yàn)證。為了利用技術(shù)的進(jìn)步升級性能，未來功能集中式預(yù)警探測系統(tǒng)將向開放式、模塊化、軟件化方向發(fā)展。

功能集中平臺的另一個問題是系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、操作控制難度大，美軍正探索將單個高價(jià)值裝備上功能繁多的任務(wù)系統(tǒng)打散到多個小型平臺上，發(fā)揮小平臺靈活、廉價(jià)、飽和攻擊、協(xié)同探測等的優(yōu)勢。DARPA于2014年發(fā)起SoSITE項(xiàng)目，探索一種更靈活的方式將單個武器系統(tǒng)的能力分散到多個有人、無人平臺和武器上。為配合SoSITE計(jì)劃的開展，美軍還開展了“小精靈”、“低成本無人蜂群”等項(xiàng)目，利用算法、軟件和電子技術(shù)方面的進(jìn)步，在有人和無人平臺編隊(duì)中分配功能獲得最佳效費(fèi)比，通過作戰(zhàn)管理的自主化協(xié)調(diào)分布式作戰(zhàn)效果，通過系統(tǒng)的異構(gòu)性來減少共同弱點(diǎn)并提升系統(tǒng)適應(yīng)能力，如圖8所示。另外，美國戰(zhàn)略能力辦公室也與美軍合作，研制基于商業(yè)技術(shù)的套件，將小型艦船與大型艦船組成自主航行海上蜂群，小型艦船以蜂群的樣式監(jiān)控危險(xiǎn)海域，為大型艦船進(jìn)行護(hù)航。2014年8月，美國海軍在詹姆士河對13艘無人水面巡邏艇(其中，5艘自動控制，8艘遠(yuǎn)程遙控)進(jìn)行了蜂群作戰(zhàn)測試，試驗(yàn)中，美國海軍利用這13艘無人艇為一個重要目標(biāo)護(hù)航，途中利用無人艇群的傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)了模擬的敵方船只，艇群隨即做出反應(yīng)，包圍和攔截?cái)撤酱?，有效阻止威脅迫近己方高價(jià)值目標(biāo)，如圖9所示。

圖8 分布式空中蜂群

圖9 分布式海上蜂群

3.2 協(xié)同探測向更廣維度延伸

為實(shí)現(xiàn)對海上低可觀測和超低空目標(biāo)的超視距探測和攔截，美海軍1994年提出“協(xié)同作戰(zhàn)能力(CEC)”系統(tǒng)，通過編隊(duì)內(nèi)各艦船、預(yù)警機(jī)平臺的傳感器協(xié)同探測和復(fù)合跟蹤，形成單一、實(shí)時、火控級的合成航跡，生成統(tǒng)一、精確的威脅態(tài)勢圖，并通過數(shù)據(jù)鏈在編隊(duì)內(nèi)所有平臺共享，從而消除地球曲率對雷達(dá)探測距離的限制，擴(kuò)展防空導(dǎo)彈的殺傷范圍。

2010年美國啟動海軍“一體化防空火控系統(tǒng)(NIFC-CA)”，NIFC-CA是CEC的進(jìn)一步延伸和擴(kuò)展，旨在基于CEC、TTNT等數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)航母驅(qū)護(hù)編隊(duì)、預(yù)警機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)等作戰(zhàn)平臺的傳感器系統(tǒng)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)、武器系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同，構(gòu)建編隊(duì)內(nèi)分布式探測-跟蹤-火控-打擊的防空攔截鏈，擴(kuò)展單艦防御范圍，實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的協(xié)同作戰(zhàn)和超視距防空作戰(zhàn)能力[6]，如圖10所示。2015年，該系統(tǒng)正式部署于“羅斯?！焙侥复驌羧?，實(shí)現(xiàn)初始作戰(zhàn)能力。2016年9月，F(xiàn)-35B和“宙斯盾”武器系統(tǒng)在白沙導(dǎo)彈靶場完成聯(lián)合實(shí)彈測試，F(xiàn)-35B充當(dāng)傳感器角色，探測超視距威脅目標(biāo)，通過機(jī)載“多功能先進(jìn)數(shù)據(jù)鏈”將數(shù)據(jù)發(fā)送至地面站，地面站將數(shù)據(jù)發(fā)送給美國海軍“沙漠戰(zhàn)艦”上的“宙斯盾”武器系統(tǒng)，后者發(fā)射“標(biāo)準(zhǔn)”防空導(dǎo)彈攔截摧毀目標(biāo)。

圖10 NIFC-CA將使作戰(zhàn)范圍擴(kuò)展到攔截彈的最大作用距離

在NIFC-CA取得初步成功的基礎(chǔ)上，2015年10月，DARPA發(fā)起“跨域?qū)１O(jiān)視與瞄準(zhǔn)(CDMaST)計(jì)劃”，論證在高對抗環(huán)境下，利用水下、海上、空中等有人、無人系統(tǒng)的雷達(dá)、光電、水聲探測裝備，構(gòu)建廣域、跨域、分布式對海監(jiān)視瞄準(zhǔn)體系架構(gòu)。CDMaST將把無人作戰(zhàn)、分布式蜂群、第三方制導(dǎo)、跨域協(xié)同從體系上推進(jìn)到一個新的層次。根據(jù)DARPA發(fā)布的信息，CDMaST一種作戰(zhàn)方式為：首先，無人潛航器探測到敵方水面艦船，將數(shù)據(jù)傳送至水面浮標(biāo)；再通過無人艦或無人機(jī)將數(shù)據(jù)中繼至水面有人平臺；最后，發(fā)射遠(yuǎn)程導(dǎo)彈完成反艦作戰(zhàn)，如圖11所示。

圖11 CDMaST典型作戰(zhàn)流程

3.3 智能化水平不斷提高

隨著無人機(jī)、無人艦船、高超聲速武器等無人裝備的迅速發(fā)展，其搭載的預(yù)警探測裝備需要能夠自主進(jìn)行波形和頻率選擇、模式切換、資源調(diào)度、信息處理等執(zhí)行目標(biāo)探測、跟蹤、識別、打擊、評估，完成作戰(zhàn)任務(wù)。目前，DARPA開展的認(rèn)知雷達(dá)、認(rèn)知電子戰(zhàn)等計(jì)劃均要求能夠通過感知外界環(huán)境的變化，自適應(yīng)調(diào)整發(fā)射參數(shù)，實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)和環(huán)境的最優(yōu)匹配，達(dá)到最優(yōu)的作戰(zhàn)效果。將來，快速發(fā)展的人工智能研究成果也將提高預(yù)警探測裝備的智能化水平。

2016年8月，DARPA發(fā)布“可解釋的人工智能”公告。該項(xiàng)目以機(jī)器學(xué)習(xí)和人機(jī)交互為研究重點(diǎn)，尋求建立一套具有可說明模型的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，與可解釋性技術(shù)結(jié)合后，可以使最終用戶理解、信任并管理新一代的人工智能系統(tǒng)。XAI項(xiàng)目包含兩個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域：一是開發(fā)可解釋的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其中包括可解釋性模型和解釋界面；二是有關(guān)解釋的心理學(xué)理論。面臨的開發(fā)挑戰(zhàn)包括如何生成更多模型、如何設(shè)計(jì)解釋性界面以及如何理解產(chǎn)生有效解釋的心理需求。這一人工智能項(xiàng)目將從2017年5月開始，持續(xù)時間為4年。

4 結(jié)束語

為了支撐作戰(zhàn)體系和系統(tǒng)裝備的實(shí)現(xiàn)，DARPA還開展了一系列基礎(chǔ)支撐技術(shù)的研究，如將對武器裝備小型化、智能化、輕量化產(chǎn)生顛覆性影響的微系統(tǒng)技術(shù)，能在整個X波段進(jìn)行相參采樣的“直接采樣數(shù)字接收機(jī)”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光子、電子、MEMS等多樣化器件與硅基襯底異質(zhì)異構(gòu)集成的“多源可用異質(zhì)集成”技術(shù)、將信號/數(shù)據(jù)處理所需功率降低到目前水平1/100～1/1 000的“全向高性能計(jì)算”技術(shù)、以及“芯片內(nèi)/芯片間增強(qiáng)冷卻”技術(shù)等，這些技術(shù)將對海戰(zhàn)場預(yù)警探測系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生持續(xù)性深遠(yuǎn)影響。

[1] DARPA.Breakthrough technologies for national security[EB/OL].http://www.darpa.mil/attachments/DARPA2015.pdf.[2015-03-26].

[2] DARPA.Cross domain maritime surveillance and targeting[R]．DARPA-BAA-16-01,Virginia：PARPA,2015.

[3] DARPA.Hydra[R].DARPA-BAA-13-39,Virginia：DARPA,2013.

[4] DARPA.Quantum sensors[R].DARPA-BAA-07-22,Virginia：DARPA,2007.

[5] GUERCI J R.CoFAR:cognitive fully adaptive radar[C]//2014 IEEE National Radar Conference Proceedings.[S.l.]:IEEE Press,2014:984-989.

[6] DARPA.System of systems integration technology and experimentation[R].DARPA-BAA-14-40,Virginia： DARPA,2014.

葉顯武 男，1971年生，碩士，高級工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)技術(shù)與管理。

Development Trend Study of Marine Early Warning and Detection System by Reviewing DARPA Current Research Programs

YE Xianwu

(Navy Representative Office of Electronic Equipment Resident in Nanjing Area,Nanjing 210039,China)

Sea dominance is still strong nations' military competition focus.The paper introduces DARPA's marine operation mode research programs,such as CDMaST,TERN,Hydra,UFP,DASH,etc.,and depicts equipment and technology research projects supporting marine battlefield,such as ACTUV,TRACE,quantum sensor,cognitive radar,etc.Finally,the paper presents development direction of future marine early warning and detection system in three aspects as system function composition,cooperative operation dimension and intelligent system.

DARPA; marine battlefield; cooperation; unmanned system; intelligent system

??工程·

10.16592/j.cnki.1004-7859.2016.10.004

葉顯武 Email：xianwuye@sohu.com

2016-07-05

2016-09-09

TN98

A

1004-7859(2016)10-0013-05