一、數據鏈技術發展歷程
1.人類戰爭形態演變過程
回顧人類歷次戰爭的發展歷史,不同時期戰爭的形態隨著技術的進步在不斷地更新,目前隨著數據和信息作為戰場的驅動器,現代及未來戰爭使得戰場由人向信息和數據過渡。第一代戰爭主要依靠“人數+戰術模式”,典型代表為1805年奧茲特里茲戰爭和1815年滑鐵盧戰爭,第二代戰爭主要依靠機械優勢,典型代表為1853年克里米亞戰爭和1914年第一次世界大戰,第三代戰爭主要依靠機械+戰術優勢,典型代表為第二次世界大戰和1950年朝鮮戰爭,第四代戰爭則以海灣戰爭、伊拉克和阿富汗戰爭等為代表的以信息化為主導的現代戰爭。
在當前和未來的一段歷史時期內,戰爭形態將定義為數字戰爭,這是一種無邊疆、無邊界、無作戰前后方的戰爭形態。從2018年至今的中美貿易摩擦,以及世界格局、經濟格局和戰爭格局的不斷變化,到目前為止戰爭已經進入了一個不分前沿后沿,不僅僅是人與人、機器與機器的戰場前沿的對抗。作為為戰爭服務的數據鏈的發展擁有自身的一些特點,數據鏈是整個數字化戰爭的驅動器,驅動到一定程度后會回到本源,最終將發展為數據作戰、數據戰爭。
2.數據鏈定義
現階段數據鏈的本質是無縫鏈接傳感器平臺、武器平臺和指揮控制系統的信息鏈路。數據鏈以作戰平臺為主要鏈接對象,以特殊的數據通信為鏈接手段,將處于不同地理位置的作戰平臺組合為完整戰術共同體的鏈接關系。它與作戰平臺緊密結合,把地理上、空間上分散的部隊、各種探測器和武器系統連接在一起,保證戰場態勢、指揮控制、武器協同、情報偵察、預警探測等信息的實時、可靠、安全地傳輸,實現信息共享,實時掌握戰場態勢,縮短決策時間,提高指揮速度和協同作戰能力,增強部隊的整體作戰能力和防御能力,對敵方實施快速、精確、連續的打擊,對我方的重要目標進行全方位的有效保護。
3.數據鏈對戰爭形態影響
20世紀50年代,從數據鏈剛開始興起,直接促使了美國的賽其系統(SAGE)的誕生,美軍數據鏈系統歷經了Link-1、Link-4、Link-11、Link-16、Link-22、CDL系列、CEC、MADL和最新的TTNT系統,海灣戰爭之后,美軍的數據鏈系統在目標的打擊特性上,逐漸從完整的作戰行動規劃,到完整的信息獲取。隨著對抗的不斷深入,完整的信息獲取和完整的作戰規劃對于現代戰爭來說已經不太現實,需要將戰爭的決策和處理逐步前移。數據鏈在整個發展過程中經歷兩個大的階段,一方面從深度和廣度上提升,在廣度上逐漸從單平臺作戰向多軍種、多兵種、異構異類平臺的綜合、協同服務;在深度上從以人為主、數據為輔,過渡到以信息為主,最終實現以數據為基礎,利用數據決策的過程。
數據鏈的第一階段是在早期的平臺型對戰時期,該階段數據鏈的重點是提升單個平臺的作戰能力,當平臺的能力提升至某個瓶頸后,就誕生了第二階段以Link-16和Link-22為典型代表的網絡中心作戰樣式,這階段數據鏈的主要職責是鏈接的是異類異構的平臺和作戰單元;到了第三個階段就是最典型的美軍CDL系列和CEC,這階段的數據交互方式升級為傳感器與傳感器之間,鏈接逐漸深化、細化到作戰平臺具體的組成要素及設備上,未來數據鏈應該是以鏈接數據為主,以數據為戰場決策基礎。
隨著技術的發展和戰爭的演進,參考美軍作戰形態的變化趨勢,主要在三個方面布局,一是跨域作戰,未來戰爭的邊緣持續擴展,不僅包含了陸、海、空、天、電子信息和認知幾個領域,實際上未來打擊的過程會逐漸跨越軍事領域,滲透到其他領域。二是電磁頻譜作戰,電磁頻譜作戰從二戰時期已經存在,主要是對雷達的干擾,但是一直沒有作為重點,直到美軍無人機被伊朗俘獲之后,美軍發現對手可以用很低的代價,使得其投入巨額精力研制的裝備,可被敵方直接利用,隨著戰場對抗環境逐漸復雜化,未來戰爭是能打得起的戰爭。三是機器人部隊,機器人部隊是從無人、自主向智能、認知和決策過渡的一個雛形,機器人戰隊職責是末端根據戰場的變化,直接地對戰場進行評估和部分決策及執行。
二、數據鏈在現代戰爭中的戰略作用
1.未來作戰對數據鏈要求不斷提升
隨著整個戰場數據特征和技術特征不斷變化,未來作戰對數據鏈提出了新的要求:
一是應對復雜的戰場環境。未來戰場上的對手和所處的環境會越來越復雜,不僅是電磁對抗,整個作戰環境都會比較復雜;從美國防高級研究計劃局(DARPA)的戰略規劃可以看出有兩方面在改進,一是對電磁頻譜戰的重新認知和布局;二是在競爭環境下的數據交互方式有顯著的變化,2014年之前美軍一直在推崇軟件定義無線電,直到2014年,美國的軍方尤其是DARPA主推NTCRI體系架構,該平臺由分析工具和界面提供相關情況所有數據的實時視圖,通過結合云計算、大數據和其他交叉學科技術,開發了多種分布式文件系統和作戰系統。
二是能夠實現深度的無人化與云化,目前無人化在整個作戰體系中剛開始應用,但是隨著無人化的技術迭代和升級,未來將邁向更強的智能化;隨著戰場的重心往的末端在遷移,在戰場的末端去解決問題的代價相對較低,體現為低成本的、小型的、局域的打得起的戰爭;在未來戰場上的對抗,逐漸由集中式的統一指揮,過渡到由機器來取代部分決策,把部分前沿性的決策放到機器末端,這種作戰方式全都是模塊化和組合化,單個作戰平臺的能力不再是事先被賦予,而是根據作戰任務的要求,對平臺任務的載荷進行現場臨機的實時加載或者編隊重組。云化的特點是用戰場末端的計算資源來獲取空中的傳輸資源,它的核心理念是使得空口的數據越來越少,但是執行任務的能力越來越強,逐漸地把決策權和處理權放到發展目標。云的能力能夠實現作戰資源的高度融合和自然聚散:當有具體的作戰任務的時候,根據作戰任務的需求將傳感器、打擊和計算資源臨機組合,任務結束后評估、決策,達成目的之后將資源再次分散開。
三是實現不同作戰單元的互操作能力。數據鏈在第一階段發展時期重點體現在兩個方面,一是機器與機器之間的自動控制,二是機器與人的自動交互;而到了下一個層面,則互操作提升為機器人與機器人之間的互操作;互操作的前提是高效復原、可靠互通,當戰場環境末端在環境極為復雜的情況下,數據鏈的大數據是根據戰場態勢、作戰任務的變化,進行分布式的決策?;ゲ僮髂芰ψ詈笾苯芋w現的是分布式的殺傷能力,讓對手無法判斷威脅來源、進攻形式、攻擊方式及打擊維度等核心要素。隨著數據鏈的發展,能夠實現在戰場上任何一個點上都會給對手無形的壓力。
2.智能化數據鏈的主要特點
(1)分散控制的分布式指揮體系
分散控制的分布式指揮體系就將傳統的層級式的作戰單元、作戰任務、作戰種類、作戰類型進行分布分類,尤其是隨著智能化、人工智能、自學習能力的不斷提升,在某一些方面機器的決策能力和計算速度快于人類;但是在特定規則下,制定靈活戰法的能力,機器在邏輯推理制定規則方面遠遠不足人類;
(2)融合高度自動化的決策算法
下一代的戰爭是算法時代,目前可通過融合高度自動化的決策算法,機器算法可替代需要人工的參謀、指揮官等花費大量精力去分析的問題。未來高度自動化的決策算法是未來戰場決定勝負的核心要素,如果戰場末端缺乏的自主決策能力,決策環路會被無限放大,同時無限地暴露出自身弱點,因為目前這種交互方式和手段都可被敵方利用和控制。
(3)人在智能回路的智能化操作流程
人在智能回路的智能化操作流程至關重要,由人來決策戰爭開啟的方式及時機,這是非常重要的環節,因為以數據鏈為基礎的決策方式在空口傳輸的信息量非常小,所以是可靠的、可以被利用的。
(4)對應隱形作戰能力
伴隨無人戰隊的出現,戰爭方式從直接對抗到隱形殺傷的智能化轉變,導致現代戰場交戰方式逐漸由廣域型向窄域型過渡,例如電子偵查領域,如果要發現對方飛行器等目標,我方的雷達的功率及體積相應提升,但是戰場上每一個大的輻射單元都是對方的主要攻擊目標,無論是預警機、地面雷達還是艦船。因此解決這個困境只有將所有偵測設備的分散化、層級化向末端裝備推進,未來的天基、空基、地基、?;枰C合運用各種手段類解決目前戰爭困境,無限度地逼近末端,這也是數據鏈做到快人一步的核心水平和核心技術。
三、數據鏈技術亟待突破的關鍵技術
數據鏈未來需要投入大量精力研究以下幾個方向,也是我軍與其他國家對抗過程中能夠奪取技術優勢及戰爭優勢幾個核心環節:
1.戰場決策和處理前移
目前作戰的數據量越來越大,作戰的裝備數量持續增長,對整個戰場的安全性會形成巨大的危害。數據鏈是面向強規則的端到端的、統一的處理模式,可將原來需在末端處理信息通過在設備前端類處理,例如偵查設備通過在設備前端提取目標的典型特征,通過對少量的數據分析直接反饋至武器平臺直接作戰,既縮短了信息的流轉時間,又極大升了任務執行的成功率。隨著無人戰場、無人作戰的集群戰隊的出現,未來通過前期的信息處理前移還不夠,應當在算法支持的前提下,逐步地將打擊類的決策控制進行前移,但此時對末端的處理能力、算法的穩定性、安全性要求較高,因此在數據鏈研究的關鍵技術里面,如果要讓戰場向末端逐漸地逼近,實現比對手的速度比更快一步,核心算法是未來要大力攻克的關鍵技術之一。
2.機器的互識能力
實現兩個機器之間相互理解一個場景和態勢,一是將人的思維變成機器的思維,機器跟機器之間是理解一個統一態勢之后,由機器進行有效目標的篩選,最后能夠在統一的決策和指揮控制下來達成作戰任務。目前無論是美軍、以色列還是俄羅斯的機器人戰隊,機器互識計劃仍處于初級階段。在機器互識領域如果我軍能夠最新突破或者領先對手,將是數據鏈架構中的一個關鍵技術之一。機器互識之后,讓每一個平臺的作戰能力,不再是全員化、全能化,而是更加單一和精準,通過幾個微小的組合之后,結合強大的機器互識、互理解能力,可以達成一個比較好的作戰效能。
3.微端的控制能力
微端控制解決的核心問題是大成本的集中式建設,向低成本的作戰前沿過渡的一個核心技術。在微端控制領域里,需要在控制的精確性和概略性之間找一個平衡,并不是每一個末端裝備都能夠涵蓋很全,避免成本過高。以美軍F22戰機為例,美國于2011年關閉F22生產基地,主要原因是單價戰機造價高達2億美元,如果我軍能夠以價值2000萬元人民幣的武器擊毀一架2億美金的作戰平臺,那么美軍的成本將無法承受。因此微端領域的典型的特征是低成本化,從戰事功能和戰術技術的發展,有可能會逐漸影響到戰役甚至整個戰場的局面。未來戰場上,如果每一個信息化的裝備,都具備將強的攻擊能力或破壞能力,將給對手形成巨大威脅。未來實現微端控制需要有幾個核心技術支撐:一是能夠接入網絡;二是低功耗;三是能夠長期潛伏;四能夠在關鍵時刻發揮關鍵作用。
四、智能數據鏈發展趨勢
數據鏈的很多技術對我軍的軍事裝備發展,乃至國民建設都會有較強的推動作用,在數據鏈的整個發展過程中,使得我軍的信息化建設體系上了一個臺階。一是將數據為決策和作戰的基礎,戰場數據永遠是基礎;二是信息的重新組合能力,不同的數據組合到一起會變成不同的信息,信息的組合規則會使得信息的處理能力大大提升;三是處理規則,從數據的定義、到信息的組合一直到作戰行動和任務的達成,涵蓋了美軍的算法戰、條例、標準、協議等,但是這規則能夠自我生長、自我演進,把規則約束下的作戰行動樣式靈活應用。此外在民用領域,工業物聯網對整個傳輸和數據處理的要求來逐漸接近數據鏈所提出的能力,當前的數據鏈的技術可以非常便捷地推廣到民用上去,實際上對于工業物聯網,這只是一個數據鏈應用推廣的領域之一。
五、數據鏈相關產業投資機會
1.電磁頻譜對抗領域
電磁頻譜對抗系統作為數據鏈架構中的核心組成部分,電子偵查與電子對抗在未來戰爭中愈發揮重要作用。目前我國在電磁頻譜對抗領域的主體分為各軍工集團下屬的專業研究院所、軍工集團控股的國營企業和部分民參軍企業,其中研究院所主要包括中國電子科技集團下屬14/38/29所、航天8511所、中船重工723所和中航工業607所等專業研制單位;軍工集團控股的國營企業包括中電熊貓集團924廠、南京長峰等;民參軍企業則以西安欣創電子技術有限公司等少數具有核心技術優勢與核心客戶資源的民營企業參與行業競爭,從投資角度看,考慮到國有企業受體制等條件約束,以欣創電子為代表的民營企業將極大受益于我軍電子裝備升級的帶來的重要機遇,未來5~10年具備快速增長的潛力。
2.無人作戰平臺領域
鑒于無人智能化武器裝備在軍事領域具有用途多、生存能力強、作戰環境要求低等優點,在阿富汗戰爭和伊拉克戰爭中,在“非接觸”、“零傷亡”等作戰理念的指引下,以美國為首的多國部隊投入了多種地面和空中無人作戰平臺在戰場上應用不斷增加,目前無人機、警戒機器人、排雷機器人、武裝攻擊機器人等無人作戰平臺已成為數據鏈架構中信息戰和網絡中心戰的重要裝備。中天引控科技股份有限公司作為國內大型察打一體無人機及地面無人作戰平臺的民營龍頭企業,其產品憑借優良的作戰效能和超高的性價比,無人機行業內已經處于國內前三的地位,無人作戰平臺產品在研發、產品設計方面都達到國際領先水平。
3.信息化通訊系統領域
軍隊通過數據鏈的信息化系統的整合實現一體化的作戰能力,將目標探測跟蹤、指揮控制、火力打擊、戰場防護和毀傷評估等功能實現一體化,將聯合指揮中心和各軍種之間的作戰組織實現一體化。2008年以來,我軍逐步建立了較為完善的網絡通信系統,并實現了窄帶向寬帶逐漸過渡,以TD-LTE為主要技術的軍用寬帶移動通信技術逐漸應用廣泛起來。目前國內已有海能達通信股份有限公司、廣州海格通信集團股份有限公司、長沙景嘉微電子股份有限公司、天津七一二通信廣播股份有限公司、上海瀚訊信息技術股份有限公司等多家上市公司提供軍用寬帶移動通信裝備,其中上海瀚訊擁有“芯片-模塊-終端-基站-系統”的全產業鏈布局,承擔的陸軍、火箭軍、海軍、空軍等軍兵種相關派生型裝備的研制任務,并達到與外軍先進的寬帶移動通信裝備的同等水平。