簡介

為支撐聯(lián)合全域指揮控制（JADC2）發(fā)展，跨域連接戰(zhàn)場傳感器與射手，美軍正大力發(fā)展聯(lián)合層面的智能指揮控制平臺(tái)，“晶格”（Lattice）系統(tǒng)是其中最為引人矚目的平臺(tái)之一?！熬Ц瘛毕到y(tǒng)是一個(gè)軟件平臺(tái)，由美國高科技初創(chuàng)公司Anduril公司2017年開始研制，系統(tǒng)能夠連接從地面雷達(dá)到戰(zhàn)斗機(jī)的各種軍事裝備，接收來自不同系統(tǒng)的信息，為作戰(zhàn)人員提供一個(gè)單一的共用作戰(zhàn)圖，以支撐更快的決策?！熬Ц瘛毕到y(tǒng)采用輕量化設(shè)計(jì)，能夠無縫集成進(jìn)各類飛機(jī)、車輛和艦船平臺(tái)，是美軍由原來大型、綜合性指揮控制平臺(tái)轉(zhuǎn)向基于人工智能的低成本指揮控制平臺(tái)的重要嘗試。

1、平臺(tái)能力

2017年，Anduril公司開始研制一款名為“晶格”的操作系統(tǒng)，原為設(shè)計(jì)用于控制邊境或基地監(jiān)視設(shè)備的軟件，隨著美國防部對JADC2能力需求的不斷增加，各大軍工承包商及一些小型高科技公司紛紛推出能夠?qū)崿F(xiàn)跨域互連和數(shù)據(jù)共享、跨域指揮控制的產(chǎn)品。為順應(yīng)這一發(fā)展需求，Anduril公司逐步將其“晶格”操作系統(tǒng)發(fā)展為一個(gè)能夠連接戰(zhàn)場所有系統(tǒng)的智能化操作系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了“晶格”防空反導(dǎo)指揮控制平臺(tái)、無人指揮控制平臺(tái)以及反無人指揮控制平臺(tái)等一系列智能化指揮控制平臺(tái)。

“晶格”系列指揮控制平臺(tái)被設(shè)計(jì)為一個(gè)簡易、可伸縮、可擴(kuò)展的開放式防務(wù)作戰(zhàn)系統(tǒng)，利用機(jī)器智能來加速殺傷鏈的閉合。“晶格”系統(tǒng)利用傳感器融合、計(jì)算機(jī)視覺、邊緣計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)來檢測、跟蹤和分類作戰(zhàn)人員關(guān)注的所有目標(biāo)，其主要能力包括：

（1）支撐大規(guī)模多域作戰(zhàn)的能力：系統(tǒng)能夠集成全球陸地、海上、空中和太空多個(gè)領(lǐng)域的數(shù)千個(gè)傳感器和效應(yīng)器，在一張顯示屏上生成智能的共用作戰(zhàn)圖，實(shí)現(xiàn)了在大范圍戰(zhàn)場空間中共享對戰(zhàn)場的實(shí)時(shí)理解。

（2）支持開放的生態(tài)系統(tǒng)：能夠?qū)ΜF(xiàn)有系統(tǒng)和服務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)集成，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸并改善工作流程。

（3）支持強(qiáng)大的任務(wù)自主性：開放、模塊化和可擴(kuò)展的硬件組件支持自主感知和指揮控制功能，能夠自主執(zhí)行防務(wù)任務(wù)。

（4）具備自動(dòng)決策優(yōu)勢：系統(tǒng)專為高風(fēng)險(xiǎn)和動(dòng)態(tài)環(huán)境而設(shè)計(jì)，使用深度學(xué)習(xí)模型向作戰(zhàn)人員提供決策點(diǎn)并推薦方案，顯著簡化決策過程的復(fù)雜性。

（5）綜合性的指揮控制能力：系統(tǒng)能夠跨多個(gè)領(lǐng)域、跨多個(gè)分布式地理位置并在對抗通信環(huán)境中對有人和無人資產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)指揮控制。

圖 “晶格”系統(tǒng)界面

2、主要功能

2.1 防空反導(dǎo)指揮控制

“晶格”系統(tǒng)于2020年9月初應(yīng)用于先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)（ABMS）演示實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其防空反導(dǎo)指揮控制能力。演習(xí)開始前，Anduril公司部署了3座裝有雷達(dá)和攝像頭等傳感器的導(dǎo)彈探測塔，從現(xiàn)有的空軍系統(tǒng)，如雷達(dá)和聲學(xué)傳感器收集數(shù)據(jù)并向飛行員和其他平臺(tái)傳遞指令。

演習(xí)中，美空軍在馬里蘭州安德魯斯聯(lián)合基地設(shè)立了一個(gè)臨時(shí)控制中心，作為本次試驗(yàn)的作戰(zhàn)中心。實(shí)彈演習(xí)的主戰(zhàn)場在新墨西哥州白沙導(dǎo)彈靶場，充當(dāng)敵機(jī)的美空軍轟炸機(jī)發(fā)射了6架BQM-167無人靶機(jī)以模擬俄羅斯巡航導(dǎo)彈。

在安德魯斯聯(lián)合基地控制中心，一名美國空軍戴著Facebook旗下Oculus部門制造的虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯，監(jiān)控“晶格”系統(tǒng)提供的白沙導(dǎo)彈靶場三維地圖。當(dāng)模擬俄羅斯巡航導(dǎo)彈發(fā)射后，這名作戰(zhàn)人員在屏幕上看到一個(gè)正在加速的物體，算法警告他這可能是一枚巡航導(dǎo)彈。作戰(zhàn)人員通過調(diào)用虛擬環(huán)境中的攝像頭和其他數(shù)據(jù)來確認(rèn)導(dǎo)彈警報(bào)，當(dāng)他選擇導(dǎo)彈并將其標(biāo)記為敵對導(dǎo)彈時(shí)，出現(xiàn)了一個(gè)如何應(yīng)對的選項(xiàng)菜單。作戰(zhàn)人員用手動(dòng)控制器發(fā)出命令，命令立即被傳遞給控制武器系統(tǒng)的人——戰(zhàn)斗機(jī)飛行員。隨即，一枚真實(shí)導(dǎo)彈擊落了白沙導(dǎo)彈靶場的模擬導(dǎo)彈。在整個(gè)過程中，一名作戰(zhàn)人員能夠同時(shí)跟蹤和處理5枚模擬導(dǎo)彈。

2.2 無人機(jī)指揮控制

“晶格”無人機(jī)指揮控制系統(tǒng)被稱為“晶格任務(wù)自主”（Lattice for Mission Autonomy）軟件，是一個(gè)與硬件無關(guān)的端到端軟件平臺(tái)，采用開放且可擴(kuò)展的架構(gòu)，支持與第三方硬件和軟件的集成和互操作，可同時(shí)控制上百架無人裝備，包括無人協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)（CCA）和水下無人航行器。該平臺(tái)能夠在整個(gè)任務(wù)周期內(nèi)，包括計(jì)劃、演習(xí)、執(zhí)行到戰(zhàn)后分析，指揮控制無人資產(chǎn)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的無人資產(chǎn)集成，在任意領(lǐng)域動(dòng)態(tài)地執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)?！熬Ц瘛睙o人機(jī)指揮控制系統(tǒng)的核心功能包括自主駕駛、戰(zhàn)場空間感知和理解、威脅和目標(biāo)識(shí)別、信號(hào)和通信管理、多平臺(tái)機(jī)動(dòng)協(xié)調(diào)、效果同步、“人在環(huán)上”協(xié)同編隊(duì)等。

“晶格”無人機(jī)指揮控制系統(tǒng)在任務(wù)規(guī)劃上采用劇本（Playbook）設(shè)計(jì)理念及方法，即預(yù)設(shè)防御性制空（DCA）、戰(zhàn)斗空中巡邏（CAP）、巡飛（Loiter）、集結(jié)（Marshal）等任務(wù)模板，并可針對這些戰(zhàn)斗行動(dòng)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，包括巡邏時(shí)間、傳感器類型（雷達(dá)、紅外等）。在目標(biāo)識(shí)別功能中，“晶格”使用了計(jì)算機(jī)視覺（CV）中的深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測。

2.3 反無人機(jī)指揮控制

2021年1月，美軍特種作戰(zhàn)司令部與Anduril公司簽署價(jià)值10億美元的反無人機(jī)解決方案合同，合同研制工作將于2032年1月19日完成。

該反無人機(jī)解決方案由一個(gè)系統(tǒng)族構(gòu)成，包括“晶格”系統(tǒng)、“哨兵”塔（Sentry tower）和Anvil小型無人機(jī)系統(tǒng)組成，同時(shí)集成了最先進(jìn)的第三方傳感器和效應(yīng)器以實(shí)現(xiàn)分層防御?！吧诒彼蓹C(jī)載雷達(dá)和光學(xué)傳感器組成，其內(nèi)置計(jì)算能夠利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法處理數(shù)據(jù)，進(jìn)而檢測、識(shí)別和跟蹤威脅?！熬Ц瘛毕到y(tǒng)在戰(zhàn)場邊緣提供自主偵察、分類和目標(biāo)跟蹤能力，發(fā)現(xiàn)威脅后對用戶提出警告，為用戶提示交戰(zhàn)和打擊解決方案。

3、演習(xí)實(shí)驗(yàn)

“晶格”系統(tǒng)的主要演習(xí)實(shí)驗(yàn)歷程如下：

（1）2020年9月初的ABMS演示試驗(yàn)中，驗(yàn)證了“晶格”防空反導(dǎo)指揮控制能力，具體情況如2.1節(jié)所述。

（2）2023年6月“北方邊緣2023”演習(xí)（EDGE23）

在該演習(xí)中，Anduril公司成功完成了“晶格”系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)前規(guī)劃、作戰(zhàn)分析和指揮控制多架無人機(jī)的演示。操作員使用“晶格”系統(tǒng)指揮了多個(gè)具有混合傳感器有效載荷和功能的無人機(jī)編隊(duì)，包括1個(gè)Textron系統(tǒng)公司的Aerosonde HQ無人機(jī)和3個(gè)不同版本的阿爾提烏斯600無人機(jī)（ALTIUS-600），成功定位、識(shí)別和摧毀了地對空導(dǎo)彈（SAM）發(fā)射點(diǎn)，展示了無人機(jī)編隊(duì)支持陸軍航空兵敵防空火力壓制/摧毀敵防空系統(tǒng)（SEAD/DEAD）任務(wù)的能力。

演示開始時(shí)，“晶格”系統(tǒng)控制了一架配置為空中誘餌的ALTIUS-600無人機(jī)，以及一架Aerosonde HQ無人機(jī)，該無人機(jī)配備電子戰(zhàn)/情報(bào)、監(jiān)視與偵察（ISR）有效載荷，用于進(jìn)行廣域防區(qū)外搜索，以定位地對空導(dǎo)彈雷達(dá)。

在Aerosonde HQ無人機(jī)檢測到目標(biāo)信號(hào)后，“晶格”系統(tǒng)匹配了一對偵察與打擊的自主資產(chǎn)組合，由帶有ISR有效載荷的ALTIUS-600和ALTIUS-600M無人機(jī)組成，以精確搜索信號(hào)和精確目標(biāo)定位數(shù)據(jù)。

在識(shí)別地對空導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)后，作戰(zhàn)人員將目標(biāo)標(biāo)識(shí)為“敵對”，并授權(quán)ALTIUS-600M對目標(biāo)進(jìn)行打擊，同時(shí)“晶格”系統(tǒng)給ALTIUS-600 ISR無人機(jī)重新分配戰(zhàn)斗損傷評估的任務(wù)。掃清敵方導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)后，一架UH-60載人直升機(jī)得以順利抵達(dá)其著陸區(qū)。隨后，UH-60飛行員使用安卓戰(zhàn)術(shù)攻擊套件（ATAK）開始對ALTIUS-600 ISR飛機(jī)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)控制，以開展在目標(biāo)區(qū)域的特別任務(wù)。

Anduril和研制Aerosonde HQ無人機(jī)的Textron系統(tǒng)公司僅用了15周的時(shí)間就完成了上述解決方案從啟動(dòng)到在“北方邊緣2023”演習(xí)中成功演示。本次演示通過將“晶格”系統(tǒng)和第三方傳感器、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)和武器集成到跨域有人-無人組隊(duì)中，實(shí)現(xiàn)了硬件和軟件的無縫集成，通過任務(wù)自主性和傳感器融合實(shí)現(xiàn)了多個(gè)殺傷鏈的快速閉合。美軍認(rèn)為，這種能力可以應(yīng)用于多個(gè)下一代陸軍項(xiàng)目，如未來戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)（FTUAS）、可擴(kuò)展控制接口（SCI）和發(fā)射效果（LE）等項(xiàng)目。

4、最新發(fā)展

據(jù)美防務(wù)進(jìn)展網(wǎng)站2023年5月16日報(bào)道，Anduril公司與Aalyria公司簽署了合作協(xié)議，將“晶格”系統(tǒng)與Aalyria公司的網(wǎng)絡(luò)編排平臺(tái)“太空時(shí)間”（Spacetime）相集成，以支撐美國防部的JADC2計(jì)劃。

“太空時(shí)間”平臺(tái)能夠創(chuàng)建、管理和修復(fù)跨所有域的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)連接始終可用?！熬Ц瘛毕到y(tǒng)從各種資產(chǎn)中提取數(shù)據(jù)并創(chuàng)建作戰(zhàn)空間的整體視圖，利用這些信息將打擊任務(wù)或ISR任務(wù)分配給不同平臺(tái)，同時(shí)明確執(zhí)行任務(wù)所需滿足的具體需求，包括端到端連接、數(shù)據(jù)速率和延遲限制等。根據(jù)這些需求，“太空時(shí)間”將快速創(chuàng)建和管理執(zhí)行這些行動(dòng)所需的Mesh通信網(wǎng)絡(luò)。二者的集成能夠自動(dòng)降低網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)受到的干擾，快速重建網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，以執(zhí)行優(yōu)先任務(wù)和大規(guī)模行動(dòng)。JADC2的實(shí)現(xiàn)需要強(qiáng)大且韌性的網(wǎng)絡(luò)與通信以及將信息實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為情報(bào)的能力，“晶格”的智能作戰(zhàn)圖生成能力與“太空時(shí)間”的高級(jí)網(wǎng)絡(luò)編排能力的集成能夠保障通信降級(jí)或拒止環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而支撐通用作戰(zhàn)圖的生成和指揮官?zèng)Q策，將為美軍提供跨域、韌性、實(shí)時(shí)的指揮控制能力。

2023年7月，Anduril公司與美國太空軍簽訂合同，將于2024年12月在太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)（SSN）站點(diǎn)部署“晶格”系統(tǒng)，用于分析并集成太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)傳感器提供的導(dǎo)彈探測、衛(wèi)星跟蹤和太空碎片等相關(guān)圖像。

5、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

（1）“晶格”系統(tǒng)是美軍從大型綜合性平臺(tái)轉(zhuǎn)向基于人工智能的低成本平臺(tái)的重要嘗試

美軍作戰(zhàn)平臺(tái)以大型、昂貴、難以升級(jí)換代的武器系統(tǒng)為主，無論從數(shù)量層面還是從決策支持工具層面都無法支撐未來的分布式作戰(zhàn)，并且無法滿足多樣化的作戰(zhàn)需求，而以“晶格”為代表的人工智能和自主系統(tǒng)將幫助美軍超越這種人力密集型作戰(zhàn)模式，轉(zhuǎn)向發(fā)展利用人工智能、自主性和低成本傳感器技術(shù)的新模式，有效提升部隊(duì)多樣性、適應(yīng)性和重構(gòu)能力，實(shí)現(xiàn)行動(dòng)方案的指數(shù)級(jí)增長。

（2）以“晶格”為代表的智能指控系統(tǒng)將推動(dòng)美軍有人-無人編隊(duì)技術(shù)發(fā)展

美國防部2018年8月發(fā)布的《2017~2042財(cái)年無人系統(tǒng)綜合路線圖》指出，人機(jī)協(xié)同是無人系統(tǒng)發(fā)展的最終目標(biāo)。美國防部及各軍種均在不斷探索和驗(yàn)證有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)，開發(fā)基于人工智能技術(shù)的算法和軟件，使無人平臺(tái)具備更高的自主性，以協(xié)同完成發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識(shí)別和攻擊目標(biāo)等作戰(zhàn)任務(wù)，典型計(jì)劃有美空軍正在發(fā)展的龐大的無人飛機(jī)部隊(duì)——協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)（CCA）。CCA將作為少量有人駕駛飛機(jī)的無人僚機(jī)來執(zhí)行傳感和攻擊任務(wù)，其成本遠(yuǎn)低于有人戰(zhàn)斗機(jī)，同時(shí)能夠在戰(zhàn)斗中為任務(wù)規(guī)劃者和執(zhí)行者提供更多選擇。

“晶格”無人機(jī)指揮控制系統(tǒng)聚焦無人系統(tǒng)和傳感器集成，以及大型系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)調(diào)，能夠指揮控制多種無人資產(chǎn)，擴(kuò)大了各類有人和無人平臺(tái)的覆蓋范圍，提高了各類平臺(tái)的整體生存能力?？焖俨渴鸬臒o人資產(chǎn)具有邊緣計(jì)算、協(xié)作自治和智能組網(wǎng)功能，能夠與有人資產(chǎn)互操作，為指揮官提供決策優(yōu)勢。

（3）美國防部與小型高科技初創(chuàng)公司在新興技術(shù)領(lǐng)域的合作將加速新能力的作戰(zhàn)部署

與大型國防主承包商相比，Anduril等小型高科技初創(chuàng)公司機(jī)制靈活，絕大部分是數(shù)字化企業(yè)，其運(yùn)營模式往往與美國防部正努力推廣的軟件工廠一致。通過小型企業(yè)來采辦新技術(shù)與新能力，美國防部能夠縮短合同簽訂周期，加快作戰(zhàn)能力的實(shí)際部署速度。如ABMS項(xiàng)目的供應(yīng)商不僅包括洛克希德?馬丁公司這類傳統(tǒng)大型國防承包商，還包括很多在大數(shù)據(jù)分析、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、傳感器融合、建模仿真等方面頗有建樹的中小型企業(yè)和初創(chuàng)公司。美國防部與小型企業(yè)的緊密合作能夠刺激國防領(lǐng)域的創(chuàng)新和多樣化，增強(qiáng)供應(yīng)鏈，同時(shí)引發(fā)大型傳統(tǒng)承包商之間的內(nèi)部競爭與創(chuàng)新。