DARPA X班组项目研究进程探析

DARPA X班组项目研究进程探析

作者：王玉琨  叶秋铃，来源：军鹰智库

当今世界，作战形式和作战环境变得越来越复杂，传统作战样式与高新技术相互交织，简易炸弹与无人侦察、网络攻击与平民枪手，复杂的组合方式使得军队尤其是地面部队面临更具挑战性的作战任务。传统为线性、常规作战行动所构建的陆军，现在所要面临的是线性和非线性交战、常规和非常规作战相互混合交织的军事行动。“X班组”项目正是美国国防部所提出的地面部队建设发展的一种构想。

1.X班组项目提出的背景

美军认为，为了完成作战任务，作战力量必须对其作战环境有一个持续稳定的、多方面的了解，包括其周围的敌情威胁和友邻部队的位置、性质和活动。飞速发展的信息技术正在推动实时的态势感知功能更多地应用于海空军和其他携带武器平台的部队，使其具备更安全、更迅速和更有效地使用精确武器的能力。然而，地面部队迄今未能充分利用其中一些高效的技术和能力，主要原因在于这些技术和能力过于复杂和笨重，不利于陆军和海军陆战队携带，或者难以在复杂的战场条件下使用。为此，美国国防部高级研究计划局（DARPA）制定了“X班组”项目，旨在开发新技术并使其可以融入到地面部队的作战体系中，从而在不增加身体和认知负担的基础上提高班组的感知和作战能力。

即便是信息技术高速发展的今天，地面部队的任务依然是运用火力和机动接近敌人，消灭、俘获敌人，或者用火力、近战、反击击退敌人的进攻。“X班组”项目的目标是加速开发新型的、轻型的、集成的系统，使地面部队在复杂环境中具有前所未有的感知力、适应性和灵活性，并使所属的士兵能够更直观地理解和控制复杂的任务环境。其愿景可以表述为扩展和增强步兵分队的态势感知能力，为分队指挥官提供更大的机动时间和空间，使以步兵分队为主的地面部队能够塑造和支配其作战空间。

2.X班组项目开发流程

项目主要分为两个阶段：准备阶段和实验阶段

2.1准备阶段

准备阶段主要分为两个部分，第一个部分是基础研究，时间为2014年4月到2016年3月，主要是评估体系结构、技术和实验计划，为项目投资提供信息并降低技术风险，内容包括进行集成研究并设计参考体系结构；设计开放的、公共的、商业化可扩展的体系结构；定义关键接口和标准；组织美国陆军、海军陆战队、特遣队研讨会等等；进行实验场地选择和作战支援需求评估；进行基础技术评估并成立战术优势标准委员会(TESB)。

通过基础研究得出以下结论，即重点关注的问题：

通信——缺乏统一信息流通方式，改善和提高通信能力是第一优先事项；

反应时间——缺乏快速识别和应对威胁的能力；

灵活性和适应性——潜在对手或威胁很容易适应我们的程序，需要进行反制；

态势感知——作战环境改变以及伤亡通报信息不能及时传递；

精确能力——动能和非动能作战状态下有较大偏差；

另一个部分是项目的核心技术部分（SXCT），时间为2015年10月至2018年4月，该研究希望扩展和增强班组的态势感知能力，并提供能力来塑造和主导战斗空间，班组将在物理、电磁波谱和网络空间领域进行移动和通信并开展作战任务，考虑到敌人也有能力应用这些领域，因此所有领域都需要精确的行动。

SXCT计划重点关注四个关键技术领域:

精确交战：精确打击存在威胁的目标，同时保持与步兵其它武器系统的兼容性，不增加重量或操作负担，不对任务效率造成负面影响。相关能力包括分布式技术、非视线内打击和制导弹药等。实验目标是使班组能够精确打击1000米外的威胁，同时加强武器系统之间的兼容性。

非动能交战：以班组相应的作战节奏干扰敌人的指挥和控制、通信和使用无人武器。相关能力包括分散的电子监视和来自分布式平台的协调效应。目标是使班组在自己行动进程范围内能够干扰敌人的通信、指挥、控制和无人系统，其中使用无人装备延伸能力范围至少300米以上。主要目标是利用环境效应塑造作战空间，同时剥夺敌人使用通信、指挥控制或无人系统的能力，如利用分布式认知电子战(EW)平台阵列。

班组感知：以班组相应的作战节奏侦测潜在威胁。相关功能包括多源数据融合和自主威胁检测。目标是班组能够在其作战进程内，在1000米范围内探测到视线内或视线外的威胁，融合和利用态势感知敌方部队。如利用声阵列和超声波增强听力，包括具有感知行为的新型无人机，具有多种融合传感器模式的无人系统，班组携带的雷达阵列，用于检测并分别威胁类型的振动成像传感器。

班组自主性：通过与嵌入式无人空中和地面系统的协作，增加班组成员对自己和队友在GPS失效环境中的位置的实时了解。相关能力包括人类和无人系统之间的强大协作。目标是通过与分队编队中的无人系统协作，使班组在GPS失效的环境下，将其个人和集体定位精度提高到6米以内。主要通过机器人感测和协同定位的无人系统，非GPS地理定位单一和多源技术，代理士兵接口系统有机定位和自主性的集成无人机系统。

2.2实验阶段

通过前两部分的努力之后，进入项目实验阶段，实验分为两个部分：第一个部分是系统原型实验，原型主体为两个陆军班（其中一个为对照组）和两个海军陆战队班的班组。实验时间分别为2017年3月至5月、2017年9至11月、2018年3月至5月。X班组实验旨在完成联合作战班组系统原型的设计、开发和验证。联合作战班组将在物理、电磁频谱和网络空间领域通过协同火力、机动以及无人系统对对手形成非对称优势。现行的班组用于线性、确定性的和单域作战，实验的班组设计将用于非线性、不确定性的和多域作战。X班组实验要为联合作战班组奠定技术基础，扩展和增强他们对整个作战环境的态势感知；通过优化利用物理、认知、和物质资源提高机动时间和空间；通过融合火力和机动的物理域、电磁波谱、网络空间领域塑造和支配战场。“X班组”为陆军和海军陆战队所提供的自主系统和配备的现有技术和特殊的传感工具，都是通过准备阶段 X班组核心技术（SXCT）开发的。

实验采用的实体是陆军和海军陆战队的班组，对照其传统运行模式，论证X班组所具备的能力。X班组由人员与无人装备组成，具有以下特征：每个班组成员都具有本地处理和通信能力；所有班组成员之间都可以传递数据和信息，包括与无人系统。在实验中，人员与无人系统之间综合数据，将关键信息分发给其它队员，增加有限的队伍资源，有效地与分散的系统进行交互，通过非对称优势实现新的多域作战行动。

主要有以下几个方面：

共享态势感知

传统的班组：对其物理战场空间的态势理解有限，对电磁波谱或网络空间 (通信、处理器、传感器和软件)没有态势理解;

X班组的加强：现有的通信、处理器、传感器和软件，SXCT带来的自主性和感知力；

新的能力：数据收集、优先次序和传播，数据合成和分析以创建可操作的信息，具有通信约束的信息管理，更加有效地、共享地感知战场空间；

风险:由于分类处理和通信而导致的系统延迟；

优化资源

传统的班组：物质资源有限，在生理和认知上都会给人员造成负担，而且只有指挥官才能访问信息；

X班组的加强：现有的显示、接口和无人平台，SXCT对班组自主能力的加强；

新的能力：系统资源管理、优先级和任务分配，对背景和任务特定功能的语义推理，定制信息直接输入和输出机制，优化团队资源和信息的使用；

风险:系统操作会对班组成员带来一定的身体和认知负担；

协同行动

传统的班组：主要专注于物理领域，电磁频谱能力有限，班组缺乏在网络空间中打击和机动的能力；

X班组的加强：现有的软件和硬件，SXCT对于非动能和精确打击能力的加强；

新的能力：自动任务分配和传感器和射手的自动提示，调节物理、电磁波谱和网络攻击通过实验证明了方法的有效性，形成多维、不对称的优势；

风险:班组不能在一些方面采取有效的行动；

目前实验已经完成第一部分的测试，成功地证明了该项目改善了班组的态势感知和协调能力，显然现阶段实现多域能力并不现实，依然存在一些挑战：无人系统不够集成，无法分发信息，加剧了指挥和控制的挑战；电磁频谱操作仅限于无线电和简易爆炸装置，应用范围较小；电磁波谱操作至少需要4名额外人员，且不能分发信息；网络空间运营由于基站和服务器的限制仅限于固定地点。

第二部分为系统开发实验，系统开发实验环境设定为物理、电磁波谱和网络空间的混合威胁。其最终目标是使班组成功地执行任务，协调火力打击和机动能力，用以对抗距离班组1000米以上的非视线敌情威胁。按照DARPA的财年计划，该实验正在进行当中（2018年10月开始）。

DARPA计划在第二部分实验当中要在以下领域加大投入:

重要硬件的开发，如用户界面、无人平台和新型传感器；

数字通信的重大修改与完善，包括无线电、光波和网络技术；

继续当前X班组核心技术项目研究的技术；

对现有技术能力的渐进升级，实现项目指标和目标。

3.支撑和后续

“X班组”项目的实现需要来自各个领域和学科的执行团队，他们能够选择并使用成熟的关键技术、开发系统原型、进行现场实验、优化系统，使其在项目指标下实现性能最大化。在项目基础研究到实验的各个阶段，由包括洛克希德·马丁公司和雷声公司这样的军工企业和密歇根大学、马里兰大学等知名大学以及其它研究机构参与到当中，项目的理论研究和实验论证提供支撑。

X班组将使地面部队的成员在未来复杂的、多领域的作战环境中更加有效率。DARPA项目经理克里斯托弗·奥洛夫斯基少校说:“我们的目标是开发技术，利用集成移动传感器的输入，支持三维通用作战图像，以及近实时有机定位和识别友军和敌情威胁位置的能力。”“项目的第一阶段展示了多种技术，这些技术在未来可以为装载的陆军和海军陆战队提供前所未有的感知能力、适应性和灵活性，让队员们更直观地理解和控制他们复杂的任务环境。” 2018年12月5日，美国海军陆战队陆空作战中心在加利福尼亚州试验场进行了为期一周的系列测试，在X班组实验中通过使用无人机和无人地面车辆来探测来自物理、电磁和网络领域的威胁。
   随着多域作战等作战概念的不断推进和“X 班组”等基础项目的实验论证，美军未来地面部队建设的脉络渐渐清晰，由班组到排再到更高级别的建制单位，融入无人作战系统和装备以拓展作战力量的范围和能力，将成为美军提升多域作战能力的必然选择。

来源：军鹰资讯

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