浅析美国空军情报、监视、侦察行动的未来发展走向

高向东

(中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003)

0 引言

在过去几十年里，美军凭借着强大的情报、监视、侦察(ISR)体系和卓有成效的ISR行动，在海湾战争、伊拉克战争、阿富汗战争和其他反恐、平叛等作战行动中，始终保持着军事斗争的主动权，而美国空军则一直是美军ISR行动的主力军。与此同时，美国空军的ISR行动也在不断转型，从工业时代的前沿部署行动模式，发展到了信息时代的全球联网行动模式。近年来，由于一些新兴技术，如大数据、云计算、人工智能等的快速发展及其在军事领域的广泛应用，加之美国2017年颁布的《美国国家安全战略》、2018年颁布的《美国国防战略》和2019年颁布的《美国空军科技战略》等都已经明确将中国、俄罗斯等列为战略竞争对手和潜在作战对手，且这些大国的军事实力又远远超过美军以往的作战对手，因此为确保其实现国家安全战略、国防战略和科技战略目标，美国再次全面推进美军新一轮现代化进程，为应对未来可能面对的高对抗作战环境加紧进行准备。目前，美国空军的ISR行动主要依靠2种基本能力：一是将传感器飞到关注地域搜集想要的情报；二是在全球分布式系统中畅通无阻地分发情报。而在将来的高对抗作战环境中，这2种能力都难以得到确保，因此，美国空军加快ISR行动转型势在必行。

1 美国空军分布式ISR行动的发展演变

几十年前，美国空军将胶片摄像机和一次性电子搜集器安装在侦察机上，作为主要传感器来搜集作战对手的情报，情报的分析利用必须等到飞机降落后才能进行。这种ISR行动一直持续到越战期间。不过，到了1970年，美国空军开始使用U-2高空侦察机在越南搜集信号情报数据，并利用“高级手册”(SENIOR BOOK)系统将数据传输到地面站。到了20世纪80年代中期，美国在欧洲支援北约行动的U-2高空侦察机具备了更加先进的多情报能力，能够利用视线数据链将侦察数据以近实时的方式传输给战区内的地面站。之后，又发展了“高级延伸”(SENIOR STRETCH)和“高级持续”(SENIOR SPAN)能力，通过“扩展范围”(Extended Tether)项目可进行超视距传输行动。

冷战结束后，美国空军将这些能力撤回到美国本土，并在20世纪90年代中期重组成可部署式地面站(DGS)1和2，分别部署在弗吉尼亚州的兰利空军基地和加利福尼亚州的比尔空军基地。加上U-2高空侦察机及其传感器，美国空军形成了所谓的“应急机载侦察系统”(CARS)能力。CARS的地面站按最初设想需要部署到被支援的战区，但因美国空军当时又具备了称为“移动延伸”(MOBSTR)的能力，故只需将MOBSTR地面中继站前沿部署，用于接收U-2侦察机的下行链路，然后再通过卫星中继将数据传回美国本土的地面站。这样，到20世纪90年代末，美国空军就在巴尔干地区和西亚地区建立起了分布式ISR行动的初始能力。

到了21世纪初，随着美国空军具备了无需将侦察部队实际部署到战区也可完成任务的能力后，分布式ISR行动变成了常态，不过行动能力、实际做法和指挥关系还在不断发展演变。在兰利空军基地和比尔空军基地的DGS-1和DGS-2，加上韩国乌山空军基地的固定地面站(DGS-3)和德国拉姆斯泰因空军基地的固定地面站(DGS-4)，就构成了美国空军分布式通用地面系统(DCGS)的最初基本配置。

“9.11”恐怖袭击后，随着美国先后进入阿富汗和伊拉克作战，分布式ISR行动能力为了满足不断增加的战场需求，得到了进一步发展，主要体现在：扩展了利用全动态影像(FMV)的能力，这些影像主要来自当时大量部署的MQ-1“捕食者”无人机和后来的MQ-9“收割者”无人机。尽管在“9.11”恐怖袭击前，FMV已经成为美国空军的ISR任务之一，但却是在“9.11”之后，这种任务需求才大量增加。同时大量增加的需求，还包括需要对U-2和RQ-4高空侦察平台获取的侦察数据进行及时处理和利用。为了有效支援全球ISR行动，美国空军改组了DCGS，将其变成为“一个全球ISR武器系统，而不只是一套只与某个地区相关联的有机节点。”

尽管美国空军的ISR行动，在执行和平时期或低强度作战侦察任务方面表现非常出色，但美军担心，将来的作战对手，极可能是中、俄等军事实力与其接近的国家，作战空间将延伸到陆、海、空、天、网、电磁等各个作战域，打的是多域战，因此目前的ISR行动恐怕难以满足未来作战支援需求。

2 美军对未来作战空间变化的认识

从美军出台和更新的大量作战概念、作战条令，以及军界高官和学术界专家学者在美国国会的作证、公开发表的讲话和文章等来看，他们普遍认为，未来战争的对抗必将更加激烈，具备突防能力的作战飞机和不具备突防能力的战战飞机，都将面临杀伤力更加强大的远程机动式面对空导弹的威胁。美军现有的基地、雷达和指控系统，也同样会面临远程机动式面对面导弹的威胁。而进攻性和防御性电子对抗措施，再加上网络作战能力，也会大大增强现代战争中动能武器的作战效能。因此，在未来作战空间里进行感知与作战，需要遂行与当前非常不同的ISR行动。

美军认为，在未来的作战环境中，作战网络与远程数据链将可能被对手干扰和入侵，美军将无法确保持续的互联互通。美国空军研究实验室(AFRL)曾在一份报告中明确指出，“复杂的电子战环境将降低指挥、控制、通信和计算机系统的效能，干扰及时搜集与分发ISR信息。”而且，这些既会影响机载系统，也会影响天基系统。

另外，在未来的作战环境中，决策周期将被大大压缩，既会影响作战飞机，又会影响参与支援作战的ISR装备。目前，在网络领域，决策周期正在被不断压缩，已经超出了人的能力。将来在物理作战空间，决策周期同样将被不断压缩，最终也将超出人的能力。当前，这种现象已经成为导弹防御作战的一个决定性特征，未来扩大到其他作战领域只是时间早晚的问题。

美军目前在用的空中作战平台，在将来高对抗环境中，都不具备很强的生存能力。RC-135、U-2、RQ-4等都不是为突防有重兵防守的环境所设计的，都必须在对手的防区外活动。美军的其他作战管理系统，如E-3空中预警与控制系统(AWACS)和E-8联合监视目标攻击雷达系统(JSTARS)，也都如此。研发和装备更远程的传感器可从更远的防区外搜集情报，但在未来高对抗作战空间，对手的远程防空导弹将迫使目前使用的防区外系统更加远离作战区域，极有可能超出有效范围，特别是成像传感器等。

美军目前的突防系统在未来的高对抗环境中，生存能力也会降低。据北约联合空中力量能力中心的一份研究表明，无人机在高对抗环境中，无论是面对动能威胁，还是非动能威胁，其生存能力都会降低。研究表明，要想突防现代化的一体化防空系统，飞机的雷达反射截面积必须降低到照射雷达能量的0.01%～0.001%，即-35～-45 dBm。目前，美国只有第五代战机才具备这样的能力。而且，据评估，美军目前使用的数据链在高对抗环境中也极易受到电子干扰的影响。

3 美国空军ISR行动的未来发展走向

基于美军过去几十年利用新技术发展转型的成功实践，以及应对未来大国竞争高对抗作战环境的考虑，可以从作战空间感知、作战网络与自主系统应用、信息处理模式，以及技术升级与组织模式等方面，分析美国空军ISR行动的未来发展走向。

3.1 作战空间感知

从本质上讲，感知未来作战空间，主要依靠2种情报信息：一种是从作战空间外搜集的信息；另一种是从作战空间内搜集的信息。加载了远程传感器的防区外机载平台和天基系统，主要是从作战空间外搜集信息。尽管远程防空导弹可能会迫使目前使用的机载成像平台更加远离对手的防空系统，但在大多数情况下，无源射频系统仍然会有效。从长远看，一些新技术的发展，将解决远程防区外成像的短板。例如，美军正在研发一种利用合成孔径激光雷达的远程感知技术，其几何成像的距离和分辨率都超出了传统孔径的几何限制。

解析：(1)略。(2)从工艺流程图可以看出,反应物是NaClO3、SO2和H2SO4,产物为ClO2和NaHSO4,根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式:2NaClO3+SO2+H2SO4==2ClO2+2NaHSO4。(3)粗盐提纯中加入NaOH溶液沉淀Mg2+,加入Na2CO3溶液沉淀Ca2+。结合工艺流程图和氧化还原反应原理,电解过程中,Cl-(NaCl)在阳极放电得到Cl2,ClO2在阴极放电得到。(4)结合工艺流程图和题意,用含NaOH的H2O2溶液与ClO2作用,

由于可以预见在未来的高对抗环境中，现有作战飞机的生存能力将大大降低，所以美军必然会使用低可见空中平台来执行突防任务，并使用低截获概率或低发现概率的通信手段，因此很可能会更多地依赖无源传感器，比如宽视野的无源射频传感器就非常适合目标探测与定位。也会大量使用无源光电/红外传感器，但这些传感器所要求的数据传输带宽要更高些。除了专用ISR平台，美军在设计第5代主战飞机和下一代轰炸机时，已经普遍纳入了无源射频搜集系统，这些飞机在突防进入高对抗环境时，可充当作战网络的传输节点。因此，在未来，美军ISR体系中的许多传感器和网络，并不一定是专用的ISR资源。

另一个趋势是，美军为了提高响应速度，同时降低脆弱性，更加愿意大量使用小型系统和飞机。其中，美军正在不断提升大量利用小型成像卫星的能力。美国空军在其“作为一个军种实施感知”的概念中提出，许多在轨商用小卫星群已经具备光电、红外、多谱成像、超谱成像和雷达成像能力，回访周期小于10 min，分辨率可达0.5 m，美军可以利用这些卫星来探测对手的移动与固定伪装目标。由于这些小卫星群数量众多，战时比起少数大卫星，生存能力强多了。同时，在美国空军新出台的无人机飞行计划中，也提出了在高对抗环境中，大量使用小型低成本一次性无人机的概念。

美军可从物理作战空间外进入网络域获取数据，因此网络域现在是、将来仍将是美国空军ISR行动的重要情报源。开源数据与网络的普遍性，可使情报搜集人员无需突防就能够搜集到需要的情报。例如，情报人员可利用社交媒体和手机记录，来跟踪和搜集关注对象的情报。同时大数据技术和先进算法的发展，也使得大量利用社交媒体(包括元数据)等来为ISR数据增加情报背景、提升情报价值、确定关键事件和关键人物的时间和地点等成为可能。随着大数据分析技术的发展，美军从非保密网络搜集的数据，可用于提示ISR传感器，支持制定搜集计划等。美国国防部已经组建了算法战团队，说明这些能力将会被应用于作战。美军研究的内容之一，就是自动执行任务，从广域影像中识别出机动式导弹。从中可以看出，美军通过小卫星的亚米级分辨率和高回访率，加上强大的算法搜索能力，就能够充分利用从未来战场上获取的海量数据。

3.2 作战网络与自主系统应用

如前所述，美军已经认识到，在未来面对强敌的高对抗作战环境中，美军现在应对弱敌时所拥有的畅通无阻的情报支援将难以为续。因此，已经开始寻求与发展新的技术与作战概念，来应对未来的作战空间。美军已经认识到，未来的作战将是非线性的，只能实现“局部和暂时的优势”，因此，需要将传统的线性“杀伤链”变成非线性“杀伤网”。比如，美军提出的“融合战”、“多域战”等概念，都提出利用多域能力，在需要的时间与地点为作战取胜创造条件。

美军预计，在未来将可能面临远程通信不持续或中断的可能性。在这样的环境中，美军的ISR行动必须利用复杂自适应系统。这种系统，不是集中控制的，系统的各互动元素具备涌现性，能够实现分布式控制。复杂自适应系统的主要特性，就是非线性与不可预测性。在这种分散体系中，作战飞机与ISR飞机能够互相通信，可在特定时间和空间，自行组织网络内的元素继续实施攻击任务。通过利用互联的数据，自组织内的每个行为体，都会在接入网络或网络中断时，知道自己哪些信息充足，哪些信息不足。自组织内的每个平台和节点上的算法，将根据威胁程度、作战优先级别和交战规则，提出基于风险的行动方案。这样的组织原则可有效利用美军提出的“作战云”概念。

3.3 信息处理模式

目前，美国空军ISR行动的主要信息处理模式，是遵循从传感器到情报分析人员再到终端用户的线性路径，其中在处理的初期，需要投入大量的人力。例如，机载平台获取的光电影像，先通过数据链传输到地面站，之后，由人力情报分析人员开始利用该情报。利用的方式多种多样，比如可以给该影像增加相关的互联网聊天记录内容；如果是全动态影像的话，则可增加语音通话内容；还可对影像进行更广泛的分析、更精确的测量、更详细的报告，进而生成情报产品等。随着被利用的影像产品继续沿着当前的处理模式往下走，全源情报分析人员会利用从其他来源获取的情报，给该情报增加新的价值，直至形成最终的情报成品。这种人力密集型的处理过程，在低强度战争中是可持续的，如果没有时限要求时，也是有效的，但是无法满足未来高强度战争的需求。

未来的作战速度，实际上就是机器处理的速度，因此如果要匹配未来战争的作战节奏，美国空军ISR行动必然会改变目前的这种模式。情报处理的前端将由机器来完成，人力情报分析人员在后期再参与。机上数据处理与数据关联，将既支持作战空间内分散的自组织成员，又支持位于物理作战空间之外的分析成员。在作战空间内搜集到的大部分信息，可发送给其他传感器及发射平台，而无需先发送给地面站，然后再发回来。当然，数据可以与作战中的其他平台共享，也可与远程地面站共享，这里想说的是，信息在网络中从搜集端传送到多个终端，进行不同模式的处理，会产生不同的价值。

在这种新模式下，人力情报分析人员操作的工作站可集成显现所有自动化处理后的数据，再由人力情报分析人员理性判断是否利用那些仍需后期人工处理的影像传感器。从本质上讲，这种模式将影像传感器的作用，从发现目标变成了证实和确定目标。因此，当在某些作战环境中影像平台无法突防对手的作战空间时，可主要依赖防区外电子传感器和其他非影像传感器。这样，可将对关注目标的直接观察，转变成基于相关数据集合而对目标进行的间接观察，从而识别和定位给定作战区域内的关注目标。

若要在不具备视觉和影像提示的环境中探测、识别、打击目标，美军需要具备对复杂目标特征的管理能力，能够处理各种可探测目标的特征，并将其纳入可基于这些特征快速识别目标的作战系统。如果将来有一天影像传感器无法用于目标识别时，美军有可能修改交战规则，允许仅基于非影像特征，来对目标实施需要承担一定风险的动能瞄准和打击。从本质上讲，一套算法仅能够以给定的置信度来对目标进行定位和分类，而对目标瞄准与打击所需要的置信度，会随着潜在目标的不同，以及行动紧迫性的不同而有所不同。

美军所说的ISR，其先后顺序是从情报生成角度来说的，但从作战功能角度来说，应该是SRI,即“监视”、“侦察”和“情报”的顺序。在未来的战争中，美军通过广域连续监视，能够生成大量的数据，再经过机器进行特征抽取，可作为机器辅助决策的依据，然后可将侦察装备对准从海量数据中发现的特定关注目标。在下游，机器将辅助作战人员生成情报，支援作战规划和决策；在上游，大量数据将在作战网络中的各个节点平台之间交换，在干扰严重的环境中，随着各个节点平台的连通与断开，持续不断地自适应。由于作战人员无法适应机器决策速度，所以只能是战前制定交战规则和条件，战时由机器去执行。

3.4 技术升级与组织模式

美军目前的ISR行动模式，在应对平叛、低强度反恐方面仍然非常有效，因此还会继续使用。但同时，为了打赢未来高对抗、高强度环境下的战争，美军会在新技术应用与组织模式方面做出重大调整。

纵观美军过去几十年的技术升级，一般采取2种方式：一种是基于现有技术利用与发展的增量技术升级，同时配套对组织结构与作战组织程序进行增量升级；另一种是完全采用全新技术的跨越式技术升级，同时变革组织结构与组织程序。比如，在20世纪初，摩托化运输出现后，美军不但用其取代了骑兵，也变革了部队的组织结构与作战组织程序。

从当前的线性ISR行动，转型到将来的复杂自适应行动，将是一次跨越式技术升级，同时行动组织模式也必须相应变革。如前所述，由于美军在相当长的时期内，还需要保持现有的ISR行动模式，所以美军很可能会采用双适应行动组织模式，一方面既适应执行现有的ISR行动流程，允许采用新技术进行现代化增量升级，另一方面也不影响跨越式新技术的应用。在双适应行动组织模式下，当某个ISR部队的能力不再具备竞争力的时候，就会被淘汰。当跨越式技术出现时，该行动组织模式将不会插入到现行组织结构中，而是会围绕这些新技术组建新的ISR行动部队。这样做，现行ISR行动可继续支援海外的低强度作战，且不影响现代化增量升级，同时可在美国本土组织开展新一代ISR行动，先在各种演习(如红旗军演等)中加以完善，然后再拿到海外高强度战场环境中去应用。先进的技术能力，再加上实战中积累的经验教训，将推动美国空军新一代ISR行动更加有效地支援高强度作战。

4 结束语

特朗普总统上台后，美国为适应大国竞争的新时代，调整了国家安全战略、军事战略和军种科技战略，明确将俄、中等国列为战略竞争对手和潜在作战对手，同时大量增加军费投入，全面推进美军新一轮现代化建设。其中，由于美国空军的ISR行动一直是支援美军全球作战的重要支柱，其未来发展走向将直接影响美军的联合作战能力，因此值得持续关注和研究。