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，“晶格”（Lattice）系統(tǒng)是其中最為引人矚目的平臺之一。“晶格”系統(tǒng)是一個軟件平臺，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到戰(zhàn)斗機的各種軍事裝備，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，能夠無縫集成進各類飛機、車輛和艦船平臺，是美軍由原來大型、綜合性指揮控制平臺轉(zhuǎn)向基于人工智能的低成本指揮控制平臺的重要嘗試。

1、平臺能力

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”防空反導指揮控制平臺、無人指揮控制平臺以及反無人指揮控制平臺等一系列智能化指揮控制平臺。

“晶格”系列指揮控制平臺被設(shè)計為一個簡易、可伸縮、可擴展的開放式防務作戰(zhàn)系統(tǒng)，利用機器智能來加速殺傷鏈的閉合?！熬Ц瘛毕到y(tǒng)利用傳感器融合、計算機視覺、邊緣計算、機器學習和人工智能等技術(shù)來檢測、跟蹤和分類作戰(zhàn)人員關(guān)注的所有目標，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、空中和太空多個領(lǐng)域的數(shù)千個傳感器和效應器，在一張顯示屏上生成智能的共用作戰(zhàn)圖，實現(xiàn)了在大范圍戰(zhàn)場空間中共享對戰(zhàn)場的實時理解。

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

（3）支持強大的任務自主性：開放、模塊化和可擴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)行防務任務。

（4）具備自動決策優(yōu)勢：系統(tǒng)專為高風險和動態(tài)環(huán)境而設(shè)計，使用深度學習模型向作戰(zhàn)人員提供決策點并推薦方案，顯著簡化決策過程的復雜性。

（5）綜合性的指揮控制能力：系統(tǒng)能夠跨多個領(lǐng)域、跨多個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)進行實時指揮控制。

圖 “晶格”系統(tǒng)界面

2、主要功能

2.1 防空反導指揮控制

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

演習中，美空軍在馬里蘭州安德魯斯聯(lián)合基地設(shè)立了一個臨時控制中心，作為本次試驗的作戰(zhàn)中心。實彈演習的主戰(zhàn)場在新墨西哥州白沙導彈靶場，充當敵機的美空軍轟炸機發(fā)射了6架BQM-167無人靶機以模擬俄羅斯巡航導彈。

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)實頭顯，監(jiān)控“晶格”系統(tǒng)提供的白沙導彈靶場三維地圖。當模擬俄羅斯巡航導彈發(fā)射后，這名作戰(zhàn)人員在屏幕上看到一個正在加速的物體，算法警告他這可能是一枚巡航導彈。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)來確認導彈警報，當他選擇導彈并將其標記為敵對導彈時，出現(xiàn)了一個如何應對的選項菜單。作戰(zhàn)人員用手動控制器發(fā)出命令，命令立即被傳遞給控制武器系統(tǒng)的人——戰(zhàn)斗機飛行員。隨即，一枚真實導彈擊落了白沙導彈靶場的模擬導彈。在整個過程中，一名作戰(zhàn)人員能夠同時跟蹤和處理5枚模擬導彈。

2.2 無人機指揮控制

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

“晶格”無人機指揮控制系統(tǒng)在任務規(guī)劃上采用劇本（Playbook）設(shè)計理念及方法，即預設(shè)防御性制空（DCA）、戰(zhàn)斗空中巡邏（CAP）、巡飛（Loiter）、集結(jié)（Marshal）等任務模板，并可針對這些戰(zhàn)斗行動設(shè)置相應的參數(shù)，包括巡邏時間、傳感器類型（雷達、紅外等）。在目標識別功能中，“晶格”使用了計算機視覺（CV）中的深度學習算法實現(xiàn)目標檢測。

2.3 反無人機指揮控制

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

該反無人機解決方案由一個系統(tǒng)族構(gòu)成，包括“晶格”系統(tǒng)、“哨兵”塔（Sentry tower）和Anvil小型無人機系統(tǒng)組成，同時集成了最先進的第三方傳感器和效應器以實現(xiàn)分層防御?！吧诒彼蓹C載雷達和光學傳感器組成，其內(nèi)置計算能夠利用機器學習算法處理數(shù)據(jù)，進而檢測、識別和跟蹤威脅?！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、演習實驗

“晶格”系統(tǒng)的主要演習實驗歷程如下：

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

（2）2023年6月“北方邊緣2023”演習（EDGE23）

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

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

在Aerosonde HQ無人機檢測到目標信號后，“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無人機組成，以精確搜索信號和精確目標定位數(shù)據(jù)。

在識別地對空導彈發(fā)射點后，作戰(zhàn)人員將目標標識為“敵對”，并授權(quán)ALTIUS-600M對目標進行打擊，同時“晶格”系統(tǒng)給ALTIUS-600 ISR無人機重新分配戰(zhàn)斗損傷評估的任務。掃清敵方導彈發(fā)射點后，一架UH-60載人直升機得以順利抵達其著陸區(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飛機進行戰(zhàn)術(shù)控制，以開展在目標區(qū)域的特別任務。

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

4、最新發(fā)展

據(jù)美防務進展網(wǎng)站2023年5月16日報道，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“太空時間”（Spacetime）相集成，以支撐美國防部的JADC2計劃。

“太空時間”平臺能夠創(chuàng)建、管理和修復跨所有域的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)連接始終可用。“晶格”系統(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或ISR任務分配給不同平臺，同時明確執(zhí)行任務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，“太空時間”將快速創(chuàng)建和管理執(zhí)行這些行動所需的Mesh通信網(wǎng)絡(luò)。二者的集成能夠自動降低網(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)先任務和大規(guī)模行動。JADC2的實現(xiàn)需要強大且韌性的網(wǎng)絡(luò)與通信以及將信息實時轉(zhuǎn)化為情報的能力，“晶格”的智能作戰(zhàn)圖生成能力與“太空時間”的高級網(wǎng)絡(luò)編排能力的集成能夠保障通信降級或拒止環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸，進而支撐通用作戰(zhàn)圖的生成和指揮官決策，將為美軍提供跨域、韌性、實時的指揮控制能力。

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)傳感器提供的導彈探測、衛(wèi)星跟蹤和太空碎片等相關(guān)圖像。

5、幾點認識

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

美軍作戰(zhàn)平臺以大型、昂貴、難以升級換代的武器系統(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，有效提升部隊多樣性、適應性和重構(gòu)能力，實現(xiàn)行動方案的指數(shù)級增長。

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

美國防部2018年8月發(fā)布的《2017~2042財年無人系統(tǒng)綜合路線圖》指出，人機協(xié)同是無人系統(tǒng)發(fā)展的最終目標。美國防部及各軍種均在不斷探索和驗證有人-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，使無人平臺具備更高的自主性，以協(xié)同完成發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識別和攻擊目標等作戰(zhàn)任務，典型計劃有美空軍正在發(fā)展的龐大的無人飛機部隊——協(xié)同作戰(zhàn)飛機（CCA）。CCA將作為少量有人駕駛飛機的無人僚機來執(zhí)行傳感和攻擊任務，其成本遠低于有人戰(zhàn)斗機，同時能夠在戰(zhàn)斗中為任務規(guī)劃者和執(zhí)行者提供更多選擇。

“晶格”無人機指揮控制系統(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)，擴大了各類有人和無人平臺的覆蓋范圍，提高了各類平臺的整體生存能力。快速部署的無人資產(chǎn)具有邊緣計算、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)公司機制靈活，絕大部分是數(shù)字化企業(yè)，其運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)能力的實際部署速度。如ABMS項目的供應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、機器學習、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，增強供應鏈，同時引發(fā)大型傳統(tǒng)承包商之間的內(nèi)部競爭與創(chuàng)新。