【深度】美空軍先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)建設(shè)研究與思考--體系架構(gòu)與產(chǎn)品線布局/上篇

cqukelly 2023-09-18

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體系架構(gòu)與產(chǎn)品線布局

美空軍先進(jìn)作戰(zhàn)管理系統(tǒng)建設(shè)研究與思考

ABMS是一個由多個硬件和軟件組成的具有開放式體系架構(gòu)的生態(tài)系統(tǒng)，而不是一個單一的作戰(zhàn)系統(tǒng)。根據(jù)ABMS項(xiàng)目集成單位美國空軍快速能力辦公室（DAFRCO）采辦要求，空軍聚焦于兩條并行的路線來建設(shè)ABMS：（1）持久的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施；（2）致力于縮短殺傷鏈和快速作戰(zhàn)能力的能力釋放（Capability Releases, CRs）。

一、體系架構(gòu)

美空軍聚焦于基礎(chǔ)設(shè)施和能力釋放兩條路線，將ABMS拆分成6個模塊，具體架構(gòu)如圖1中所示。

圖 1 ABMS的體系架構(gòu)

在上述6個模塊中，安全處理、連接及數(shù)據(jù)管理這三個模塊為ABMS的核心數(shù)字化架構(gòu)，其主要目的是為了保證聯(lián)合部隊(duì)的互聯(lián)互通性，以便于在戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)役和戰(zhàn)略層面形成決策優(yōu)勢。

01

安全處理模塊：該模塊包括支持全方位的軍事行動的全球多級安全和邊緣的軟件和硬件，一方面能夠用于數(shù)據(jù)存儲，另一方面能夠確保秘密和非密數(shù)據(jù)分開以供所有作戰(zhàn)域的不同層級的作戰(zhàn)人員訪問并確保數(shù)據(jù)的安全性。這一模塊是美國空軍快速能力集成辦公室在ABMS建設(shè)初期采購的物理基礎(chǔ)設(shè)施，該模塊的開發(fā)聚焦于混合商業(yè)和戰(zhàn)術(shù)邊緣的多級安全、多云環(huán)境，致力于實(shí)現(xiàn)安全計(jì)算和存儲的能力建設(shè)，旨在把“企業(yè)級信息技術(shù)與服務(wù)”擴(kuò)展到所有安全級別。當(dāng)與主網(wǎng)絡(luò)或其他作戰(zhàn)域連接斷開時，能夠保證戰(zhàn)術(shù)邊緣安全處理的環(huán)境，同時能夠提供遠(yuǎn)程及移動中操作的工具。這些安全處理解決方案旨在提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能、零信任多級安全應(yīng)用、人工智能算法及機(jī)器學(xué)習(xí)的相關(guān)能力。開發(fā)多級安全（MLS）技術(shù)集是安全處理類別的關(guān)鍵。

02

連接模塊：該模塊包括開放式軟件定義無線電和網(wǎng)絡(luò)、政府的波形庫、寬帶多功能射頻系統(tǒng)，以及開放通信標(biāo)準(zhǔn)（OCS）、5G網(wǎng)絡(luò)、多軌道衛(wèi)星通信的連接及武器平臺之間的機(jī)對機(jī)連接。ABMS利用視距和超視距通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用可以將平臺轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、減少延遲、提供改進(jìn)的抗干擾技術(shù)以及其他提高通信設(shè)備速度和帶寬的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各種傳感器數(shù)據(jù)的及時處理并分發(fā)給戰(zhàn)術(shù)邊緣用戶和戰(zhàn)略級用戶，支持彈性的、強(qiáng)有力的通信及全球數(shù)據(jù)的空間傳輸。

03

數(shù)據(jù)管理模塊：該模塊采用基于云的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)反饋、數(shù)據(jù)包裝以及軟件定義的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，提升聯(lián)合部隊(duì)之間的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)共享的能力。ABMS通過各類傳感器收集數(shù)據(jù)并將將數(shù)據(jù)存儲在分布于各個域上基于云的數(shù)據(jù)庫中，通過訂閱發(fā)布的方式為美國國防部的各類用戶提供服務(wù)。在數(shù)據(jù)管理模塊，空軍著重開發(fā)各類結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)的收集、分類和加工的功能。除此之外，美國空軍在該模塊還部署數(shù)據(jù)處理的功能，采用零信任多級安全應(yīng)用、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，推動數(shù)據(jù)能夠快速地安全地在多層安全級別之間流動，以支持快速的決策制定。

應(yīng)用程序、傳感器集成和效果集成三個模塊是基于上述數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施可實(shí)現(xiàn)的能力發(fā)布。

04

傳感器集成模塊：該模塊包含來自軍事和商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的傳感器，如衛(wèi)星和飛機(jī)上部署的傳感器、地面雷達(dá)等。ABMS旨在采用開放架構(gòu)和傳感器系統(tǒng)硬件和軟件，基于政府通用的標(biāo)準(zhǔn)提供開放和可重復(fù)使用的能力，使用開放的接口以確保應(yīng)用于當(dāng)前及未來的軍事系統(tǒng)的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性和可操作性。

05

應(yīng)用程序模塊：基于云的應(yīng)用程序主要用于處理和融合來自不同作戰(zhàn)域的多個傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通用的作戰(zhàn)圖（COP），提供用戶界面/用戶體驗(yàn)(UVUX)，為作戰(zhàn)人員提供強(qiáng)大和動態(tài)的作戰(zhàn)管理，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的指揮和控制功能。通過這一模塊建設(shè)，ABMS可為多域作戰(zhàn)、地理分散的指揮控制人員設(shè)計(jì)、研發(fā)、演示開放接口應(yīng)用及開放接口軟件開發(fā)工具包，包括人對機(jī)器和機(jī)器對機(jī)器的跨域、多源的數(shù)據(jù)攝取與處理。

06

效果集成模塊：通過開發(fā)政府所有的標(biāo)準(zhǔn)，ABMS可以整合現(xiàn)有和未來軍事系統(tǒng)中空軍和聯(lián)合部隊(duì)的能力到數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施中。該模塊涉及復(fù)雜環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)化武器設(shè)計(jì)、開發(fā)、演示和集成，旨在通過開發(fā)開放式智能彈藥和耐消耗飛行器來提高電子戰(zhàn)系統(tǒng)性能，并實(shí)時更新任務(wù)文件。

二、產(chǎn)品線布局

ABMS共布局了28條產(chǎn)品線，具體情況表1中所示。其中，每條產(chǎn)品線以“ONE”作為后綴，其具體的意義是表明ABMS是開放的、網(wǎng)絡(luò)化且可擴(kuò)展的（Open, Networked, Extendible）。

表 2 ABMS開發(fā)的28條產(chǎn)品線

模塊	產(chǎn)品線	內(nèi)容
安全處理	cloudONE （云）	支持整個ABMS體系架構(gòu)的多級安全分類的云系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)傳輸與應(yīng)用接入
	crossDomainONE （數(shù)據(jù)移動方案）	允許跨分類級別的數(shù)據(jù)傳輸，提供在不同密級的網(wǎng)絡(luò)間無縫安全地傳輸數(shù)據(jù)的解決方案
	plateformONE （軟件開發(fā)平臺）	基于云的互操作軟件的開發(fā)環(huán)境
	AssitONE （部署與配置?具）	用于快速部署和配置安全處理設(shè)備及用戶設(shè)備的工具
	edgeONE （邊緣云）	在數(shù)據(jù)鏈路與cloudOne斷開連接的情況下的本地云備份，邊緣戰(zhàn)術(shù)云用于本地數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用，為邊緣戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)人員提供服務(wù)
	boxONE （邊緣工作站）	可無縫訪問cloudONE或edgeONE的工作站
	（邊緣設(shè)備）	可無縫訪問cloudONE或edgeONE的筆記本
	phoneONE （智能手機(jī)）	可無縫訪問cloudONE或edgeONE的智能手機(jī)及其他終端設(shè)備
連接	gatewayONE （網(wǎng)關(guān)）	確?？缍鄠€平臺和域的雙向數(shù)據(jù)路徑的通信網(wǎng)關(guān)，新型模塊化、開放式架構(gòu)的網(wǎng)關(guān)
	radioONE （無線電臺）	用于接收微型通信數(shù)據(jù)的新射頻天線以及開放式軟件定義的無線電臺
	meshONE （Mesh網(wǎng)）	開放式軟件定義的mesh網(wǎng)
	apertureONE （多功能天線）	通信和雷達(dá)的通用口徑，用于接收衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)的新型天線，支持通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)等多種功能
	commercialONE （網(wǎng)關(guān)安全能力）	提供通信網(wǎng)關(guān)安全加密能力
	Link16e （增強(qiáng)型link16）	網(wǎng)絡(luò)傳輸，具有韌性的增強(qiáng)型link16
	nationalONE（邊緣情報連通能力）	連接情報系統(tǒng)與戰(zhàn)術(shù)邊緣遠(yuǎn)程用戶，提供數(shù)據(jù)和情報
數(shù)據(jù)管理	feedONE （多源數(shù)據(jù)輸入）	來自所有來源（政府或非政府的信息源）的數(shù)據(jù)傳輸
	wrapONE （元數(shù)據(jù)包裝器）	部署于cloudONE的自動人工智能元數(shù)據(jù)包裝器，用于分析、算法和數(shù)據(jù)融合
	dataONE （數(shù)據(jù)）	建立在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫（UDL）基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫，基于云的可發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理器
傳感器	OpenRadarONE（開放雷達(dá)系統(tǒng)）	采用開放結(jié)構(gòu)的雷達(dá)系統(tǒng)及測試床
	OpenMtiONE（移動目標(biāo)指示模式）	用于OpenRaderONE雷達(dá)的空中/地面移動目標(biāo)指示（AMTI/GMTI）
	OpenInlONE（多域傳感器架構(gòu)）	適用于多域傳感器（如提供地理空間情報（GEOINT）、測量與特征情報（MASINT）等的傳感器）的通用開放式架構(gòu)
應(yīng)用程序	AI/smartONE（人工智能探測與預(yù)測）	位于omniaONE之上，使用人工智能向用戶提示潛在有用的信息
	fuseONE （情報融合環(huán)境）	基于cloudONE的多域情報與信息的融合環(huán)境
	omniaONE （多域共用作戰(zhàn)圖）	采用多重傳輸融合并通過fuseONE系統(tǒng)形成的全域戰(zhàn)場的通用操作圖以及基于云的多域共同作戰(zhàn)圖（COP），能顯示陸、海、空、天、網(wǎng)絡(luò)等各個作戰(zhàn)域的資產(chǎn)
	commandONE（多域作戰(zhàn)管理指揮與控制）	使用Line16e網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)斗管理指揮和控制系統(tǒng)
效果集成	MissionDataONE（任務(wù)數(shù)據(jù)）	基于云對任務(wù)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行實(shí)時更新，用于合成打擊
	SmartMunONE （智能武器）	網(wǎng)絡(luò)化的智能武器，能夠動態(tài)的重新分配第三方傳感器的任務(wù)
	AttritableONE （可消耗武器）	多功能、可消耗武器

ABMS作為美軍面向未來戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)管理系統(tǒng)，主要通過核心基礎(chǔ)架構(gòu)、指揮控制和通信三類關(guān)鍵產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)其功能。

1、ABMS的核心基礎(chǔ)為cloudONE，plateformONE和dataONE

cloudONE是美國空軍的“多域作戰(zhàn)專用互聯(lián)網(wǎng)”，是實(shí)現(xiàn)ABMS全域態(tài)勢感知和數(shù)據(jù)共享能力的關(guān)鍵基礎(chǔ)。該產(chǎn)品主要由亞馬遜和微軟兩家公司負(fù)責(zé)開發(fā)。美國空軍計(jì)劃將cloudONE接入美國國防部的聯(lián)合企業(yè)技術(shù)設(shè)施（JEDI），后者為國防部設(shè)計(jì)為所有用戶提供服務(wù)的“通用云”。

plateformONE是ABMS系統(tǒng)中基于云的互操作軟件開發(fā)環(huán)境，其本質(zhì)上是一種基于云的平臺，能夠?yàn)樽鲬?zhàn)人員提供快速、簡單的接入云端的方式。美國國防部已指定plateformONE作為一項(xiàng)企業(yè)服務(wù)，利用微軟和亞馬遜現(xiàn)有的云產(chǎn)品為國防部用戶提供開放式架構(gòu)DevSecOps環(huán)境。

dataONE是ABMS中一個高度靈活的、可擴(kuò)展的通用數(shù)據(jù)平臺。dataONE的前身是美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室、空間與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心及空軍太空司令部共同建立的基于云的“統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫（Unified Data Library）”，該數(shù)據(jù)庫收集了美國的軍事衛(wèi)星的跟蹤數(shù)據(jù)，并按不同安全等級管理太空態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的訪問、集成和分發(fā)，它提供了一個單一的門戶，允許不同安全級別的用戶訪問相應(yīng)級別的、經(jīng)過融合的數(shù)據(jù)。美國空軍和太空部隊(duì)已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)傳感器數(shù)據(jù)添加到dataONE數(shù)據(jù)庫中，創(chuàng)建了全面的戰(zhàn)場圖像，以支持全域作戰(zhàn)。

2、ABMS主要的指揮控制產(chǎn)品為commandONE和ominaONE

commandONE是ABMS中基于云的多域作戰(zhàn)管理和機(jī)器對機(jī)器指揮控制應(yīng)用組件，它能夠根據(jù)指揮官的意圖提供適用的打擊路徑、武器選擇和傳感器布置等方案，能夠?qū)崿F(xiàn)跨域目標(biāo)配對，開展分布式作戰(zhàn)，同時根據(jù)環(huán)境的變化實(shí)時地調(diào)整作戰(zhàn)方案，為指揮人員提供決策支持。

ominaONE可以通過情報融合環(huán)境（fuseONE）生成基于云的通用作戰(zhàn)圖全景（COP），顯示各個作戰(zhàn)域的作戰(zhàn)資源。ominaONE是實(shí)現(xiàn)聯(lián)合全域指揮與控制的關(guān)鍵應(yīng)用。

3、ABMS主要的通信產(chǎn)品為gatewayONE和meshONE

gatewayONE是開放式架構(gòu)的網(wǎng)關(guān)，旨在實(shí)現(xiàn)跨平臺的通信和轉(zhuǎn)換。gatewayONE是由洛克希德·馬丁公司牽頭，聯(lián)合格魯曼和霍尼韋爾公司共同研制的可編程無線電臺和天線系統(tǒng)。gatewayONE解決了F-35和F-22戰(zhàn)斗機(jī)之間數(shù)據(jù)鏈不兼容、無法通信的問題。

meshONE是移動式的自組織網(wǎng)絡(luò)，能夠提供作戰(zhàn)單元（包括地面固定設(shè)備、移動設(shè)備、無人機(jī)、其他無人設(shè)備、海上平臺和作戰(zhàn)人員）之間的相互連接，屬于高帶寬戰(zhàn)術(shù)邊緣網(wǎng)絡(luò)，由Silvus技術(shù)公司開發(fā)。美國空軍將與其他軍種共同建設(shè)meshONE。

一 END 一

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