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DARPA致力于战术边缘:TIGR与RAA回顾

时间:10-10 00:00 阅读:143次 转载来源:战略前沿技术

远望智库:与智者同行,为创新加速

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来源:防务快讯,作者:戴钰超 朱虹

从20世纪90年代的伊拉克战争以及21世纪初的阿富汗战争开始,美国陆军在情报方面事实上按照自上向下进行组织。

随着两个战场的态势转变为反恐行动,显然陆军还需要一些其他特质。在复杂、变幻莫测的伊拉克和阿富汗,最底层的地面梯队掌握着最重要、最及时的信息。这些梯队观察所处环境,确定对手及其潜在盟友的行动模式,并识别出联合伙伴的紧急需求。尽管他们积累的经验是极其珍贵的,但将经验传给司令部、新的单位或伙伴却十分困难。

自下而上的情报、信息和活动的新范式需要新的工具。DARPA挑起了构建和部署战术边缘新工具的重任。

虚拟笔记本——TIGR

2004年,一种名为CAVNET、可收集和横向共享作战信息的平台问世并被部署到伊拉克野外。CAVNET概念提出者Patrick Michaelis少将(2002年为美国西点助理教授)时任第1骑兵师的战斗指挥和首席信息官。CAVNET网站建在保密IP路由网(SIPRNet)上,将来自伊拉克部队的最新行动报告和情报进行编目。

这些信息可提供给比师级或旅级的一般情报官更多的人员使用。连和排的上尉和中尉可使用CAVNET来准备和计划他们的下一次巡逻。到2004年,伊拉克已成为一场小规模部队间的战争,而CAVNET为参战的部队提供了整合的作战信息的能力。

Michaelis强调CAVNET的理念是伊拉克作战行动的核心——共享地面信息和数据比关注自上向下的信息更重要。

TIGR创建过程

在CAVNET部署到战场前,DARPA就在开发另一个指挥控制平台,称为未来指挥所(CPOF),这是一种网络化的可视信息系统,帮助分散的指挥官之间进行通信。未来指挥所是DARPA一项雄心勃勃的大计划的一部分,该计划旨在利用和共享士兵穿戴的传感器提供的数据。自21世纪初开始,未来指挥所在伊拉克和阿富汗被大量使用,并且不断根据用户反馈进行持续更新。2006年,未来指挥所成为陆军官方列档项目。当时DARPA战略技术办公室的一名项目经理Mari Maeda博士想到一个更简单的信息共享解决方案,可更快部署且更能满足需要。

经过与伊拉克返回的上尉、中尉、军士展开交谈,Maeda博士意识到他们仍通过笔记本、数码相机、装有微软Office的膝上型电脑共享任务信息。在本地保存作战信息并发送至总部。

Maeda和Michaelis会面后就知识共享展开了头脑风暴。Michaelis认为未来战场需要部署未来指挥所、CAVNET和Sharepoint的组合,基于web 协作框架,面向较低层级部队。它将会是一个虚拟的信息和事件笔记本,巡逻士兵们可用它规划自己的任务并汇报任务情况。Maeda和Michaelis意识到可以创建一种基于地图的应用来分发信息。该应用就是后来的战术地面报告(TIGR)系统,TIGR应具有类似电视游戏那种可即时理解的用户界面(UI)。

TIGR的开发目标是基于web和视觉上醒目的信息共享应用。TIGR开发团队借鉴了CAVNET、未来指挥所及其他指挥控制应用,3周后向DARPA展示了样品。该原型集成了DARPA未使用过的电视游戏类型用户界面。另一个亮点则是可为小规模部队提供访问和更新地图的能力以及在巡逻规划中使用地图的能力。旅级及以上的情报官已具备这一能力,但低层级却没有。小规模部队难以获得巡逻地区的更新地图,非常希望能在排级加载最新地图、打印出来并在巡逻前带上它们出门。TIGR开发团队的认知基于经验以及与前线战场士兵的交流,通过这些输入,团队能够立即改进TIGR编码。在2005-2006年间开展的演习中,第1骑兵师、第1旅战斗队会同DARPA使TIGR能力成为现实。

在近期举行的一场野战演习中,第82空降师第3旅战斗队的伞兵使用联合战术无线电系统(JTRS)电台和联合作战指挥平台(JBC-P)手持设备进行通信。该手持设备运行着TIGR应用,为离开车辆但需要与更高层总部保持通信的士兵提供能力。

在TIGR环境中有一个包含“事件、人员、报告”的结构。一名士兵提出需要一个名为“采集(Collection)”的知识库,以便在进行下一次巡逻时,在该单一文件夹(即“采集”)中寻找相关事件。

TIGR开发人员采用这一反馈。与陆军更多的正规软件不同,TIGR无须在量产前面面俱到。80分已足够好,在野战中通过不断迭代更新产品会更加有效。

及时性是关键。2006年晚些时候第1旅战斗队再次部署到伊拉克。来自战区的操作员反馈快速涌向DARPA。

TIGR截屏

士兵们学习使用21 世纪部队旅及旅以下作战指挥(系统)FBCB2

DARPA与作战人员紧密协作。程序员就在地面部队人员身旁,提供自下而上的能力,而非自上向下,这在当时极具革命性。而革命总会遇到阻碍,TIGR也不例外。在华盛顿特区和伊拉克,中层管理人员并不适应TIGR。

TIGR成为不可或缺的工具

不仅在战区,在五角大楼DARPA也面临着争论。主要有两大反对意见:一是这将导致断网,二是TIGR并非陆军系统,因为它不是源自官方正式需求。

对TIGR所要求的资源的担忧是有道理的。在伊拉克和阿富汗,100人及以下的小型基地早期的网络非常糟糕。巡逻前哨有长达8小时的断网期(无SIPRNet连接)。由于TIGR是基于web的应用,可从任意地点访问,因此网络是其必要条件。断网时,军队仍需要作战环境地图和行动后报告等信息。

DARPA通过连接分散的服务器,找到了规避该问题的方法。当一个地点的连接发生故障,其他服务器就会缓存TIGR数据。当网络恢复,服务器不断地在后台加载信息,从而仍可访问失去连接时的数据。DARPA开发人员设置TIGR流量优先并进行过滤,构建压缩算法以简化文档。

TIGR软件架构必须限制共享的信息,比如只有减小尺寸的图片才能推出,从而使该应用不会增加网络负担。

Michaelis将TIGR比作云的一种先驱,通过联合服务器向广泛散布的编队提供实时作战情报。

连长可注册TIGR,使用其类似游戏的、地图网格式界面,来划分巡逻路径,标记建筑物、地形、道路或桥梁的变化。TIGR包含景观变化的前后对比照片,由其用户不断进行更新。经过开发,TIGR不只允许标注和图形,还具有录音、数码照片和GPS轨迹收集和搜索功能。

人们喜欢TIGR的众多理由中,有一条是它确保能获取最佳、最新的卫星图像。决策人员认为每个人都能用卫星图像,可这并不意味着前哨士兵可下载它。

2017年5月16日,Summer Favors少校、John Turner上尉和David Gerdes上尉在马里兰阿伯丁试验场演示指挥所计算环境原型。

在RTO /操作员培训期间士兵首次通过PRC-117G无线电台连接到“持久自由行动(OEF)”保密IP路由网。

在伊拉克,2007年仅有25名战术地面报告系统(TIGR)培训师和10名活跃用户,到2008年初,该系统的用户已超过1000名。到2009年10月,该系统已部署到15个旅战斗队并拥有2.3万名用户。最终,TIGR用户帐户扩展至9.7万,另外还有许多未注册用户定期利用该系统信息。据Michaelis称,一旦使用了TIGR,就能了解该系统的潜能。

从进入保密IP路由网到加快陆军扩展信息保障过程,最高级别的指挥支持是至关重要的。

这就是为何进入保密IP路由网而不是自己的小网络的原因。随着TIGR在伊拉克和阿富汗的使用不断扩大,该系统添加了更多能力,包括可访问更广泛的陆军数据库、链接分析工具以及备受推崇的类似谷歌街景的巡逻视图。在战场上,Swink和其他开发人员可以更新TIGR代码,并让士兵在同一天进行测试,而无需经历6个月的陆军开发/测试/部署周期。

当通用动力任务系统公司于2010年采购TIGR系统时,该系统已经成为陆军战术工具包的一部分,但却带有一种意想不到的病毒特征。

TIGR的独到之处在于,该系统是在保密IP路由网上运行的,即使士兵已从战场轮换出来,仍然可以获知战场情况。该系统类似于陆军的社交媒体工具,可用于记录战场情况并共享。

2012年,TIGR转型为正式的陆军项目。随着陆军面临新的、更复杂的威胁,该系统正被纳入通用作战环境中。陆军指挥所计算环境(CPCE)将把TIGR数据和其他几个指挥与控制(C2)系统数据集成到一张地图上的单用户界面中。尽管合并到一起,TIGR的重要作用依然存在。

这把情报推到了边缘,而Mari Maeda博士实际上是想将TIGR作为作战指挥系统而非情报系统。

目前,该系统仍是将作战图分发到小分队的最好系统。负责TIGR项目的前英国特种部队专家从他们在阿富汗的经验中了解并评估TIGR系统,他们接触Swink(前沿人员)帮助部署该系统。

对Mari Maeda博士来说,TIGR也比DARPA通常所从事的工作更进一步。因为不仅发表研究报告,而且真正有人使用该系统。每天巡逻的上尉、中尉和士兵需要和情报人员一样多的战术信息。

DARPA确保战术前沿的可靠韧性网络的新安全手持设备(SHARE)目标是:创建一个系统,可利用韧性安全网在单个手持设备处理多个安全分类级别的信息,该网络无需通过安全数据中心交换线路即可连接设备。

联盟能力:远程协商与帮助(RAA)

ISIS的崛起及随后在伊拉克的地盘争夺战催生了一种具有DARPA渊源的新工具。远程协商与帮助工具的出现源于巴格达的混乱局面,以及美国政府在政治上反对扭转该局面的干预。

在TIGR最初开发之后的几年里,DARPA一直在积极研发其他分布式指挥与控制技术,尤其是那些可由手持设备驱动的技术。2012年,DARPA启动了一个名为“变革性应用”的项目,旨在开发一个类似苹果应用商店的军用移动应用市场,可在普通的或卫星驱动的Android手机和平板电脑上使用。“变革性应用”项目建立在TIGR开发方法的基础上,旨在开发一种获取、采用和维护软件的新模式。

Mari Maeda博士再次成为项目负责人,她的团队认为TIGR的成功会让“变革性应用”更容易被接受,但是却再次遇到了资源和陆军监管的问题。因此,项目团队只开始了小规模的尝试,在阿富汗推出了精选的应用程序进行试用。

DARPA通过“变革性应用”在手持设备上添加新功能,从而开发出几个在阿富汗很受欢迎的应用程序。其中一个应用是基于美国航空航天局(NASA)/空军研究实验室开发的WorldWind软件的Android战术攻击工具包(ATAK)。DARPA通过“变革性应用”项目为ATAK提供了初期资金。

ATAK支持Android手机/平板电脑用户维持所收集的态势感知,并与其他用户协调,快速发布命令、文本信息、敌方/我方位置、并发出最高的“9线”呼叫,请求火力/近空支援。

这些战术边缘的活动是“变革性应用”和RAA系统的衍生物。初步更新的战术手持设备的启动也源于此。

另一个衍生物的代表是DARPA于2012年开发的持续近空支援(PCAS)系统,这是一种同时具备空中和地面部件的火力支持应用。与ATAK一样,PCAS也用于移动设备上,可提高态势感知能力,并使协调近空支援的过程自动化。2013年,PCAS地面单元在阿富汗的500台平板电脑上进行了测试,并于2015年与海军陆战队演示了联合系统。

2018年4月23日,苏格兰愤怒角(Cape Wrath)负责第4海空炮火联络中队(ANGLICO)的Graham Perry少校检查自己的Android战术攻击包,查看可能的攻击目标区域。该连队当时在苏格兰参加联合勇士18-1的演习,这一演习增强了他们在组合武器的集成、小分队战术和陆地导航方面的准备工作和有效性。

开发人员表示其想法是在手机上安装ATAK的一些功能,然后用来共享攻击坐标,并将信息传输到空中支援层。”

在伊拉克的特种作战部队(ISOF)已经在手机和平板电脑上使用离线地图、谷歌地球等Android应用程序,以帮助通信、侦察和瞄准,以及跟踪和导航。

DARPA负责牵头RAA项目的Eric Roles研究员解释说,美国特种部队士兵在巴格达很快意识到类似ATAK程序结合ISOF现有的手持终端协调能力将取得战果,同时要使美军特种作战部队(SOF)与ISOF保持一定的差距。

他们紧急请求中央特种作战司令部(SOCCENT)利用美国、ISOF和当地采办的部件改进RAA工具包。将Frontier Iridium GPS跟踪器与手机和包括ATAK在内的应用程序结合在有限的伊拉克地面蜂窝网络上,该工具包支持美军SOF与ISOF通信、跟踪和共享有限的数据。这种后备支持工具已经帮助迅速捕获了ISIS几个高价值目标。

之后,配备了无线路由器和附加的手持卫星通信能力的RAA工具包能力从支持少量用户发展到可支持100多个用户。这些工具包帮助ISOF部队在美军远程支持下在各地成功击退ISIS。

DARPA与中央特种作战司令部和美海军研究生院合作开展的一项研究评估了有利于应用RAA的条件。这项研究确定了必要的先决条件和吸取的教训,还审查了RAA的技术框架。

虽然是在特定的情况下在伊拉克部署,但RAA使用手持应用程序协调来自美军的远程火力支援,与DARPA近十年来的发展相结合,使分散的小规模前线部队了解最新战况。DARPA最新的C2进展,即SHARE项目,保留了由士兵主导的战场技术。SHARE项目将为战术作战增加一个新的信息保障级别,其利用现有网络在单个手持设备上处理多个安全级别的信息。

安全地分享机密战术数据的能力是DARPA为地面作战人员提供信息和工具的另一项任务,这种信息和工具曾经只供司令部的高级梯队使用。该能力确保普通士兵拥有一定程度的态势感知,使他们比任何时候更安全、更具杀伤力以及更高效。

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