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重构科技优势:美国陆军未来司令部装备技术革新深度解读

2024-05-31 10:14| 来源: 网络整理| 查看: 265

来源:思想的尘埃

美国陆军从2018年开始逐步进行陆军转型进程,通过系统对比“现有能力”与“任务能力”的差距,在“全域战争理论”的顶层设计下,对其作战指导、部队结构、装备体系进行重大革新与重构,陆军于2018年开始启动了大规模现代化换装计划。

美国陆军全面换装总计包括近100个项目计划,其中先期计划包括31个优先项目,与4个定向能和高超声速武器项目。这项总计耗资将达到百亿美元规模的计划涵盖作战领域广泛,包括:新型地面车辆、远程精确火力、增强网络工具,这些现代化项目将大量应用人工智能、机器人、新材料、定向能等颠覆性的赋能技术,陆军将具备深度联合海军、空军、海军陆战队、太空军等其他军种的能力!

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美国陆军现代化进程的装备发展工作主要由陆军未来司令部(AFC)承担,该司令部为美国陆军下属司令部,与美国陆军司令部(FORSCOM)、美国陆军训练和条令司令部(TRADOC)、美国陆军物资司令部(AMC)属于同级的内设司令部。此外,陆军关键技术办公室(RCCTO)主要承担前沿尖端武器系统研发。

陆军装备革新先期计划中的31个优先项目由陆军未来司令部(AFC)承担,2023年将交付其中的24项,4个定向能和高超声速武器项目由关键技术办公室(RCCTO)承担。

美国陆军未来司令部(AFC)下属4个职能部门:

1.支援司令部(SC):

作战能力发展司令部、医学研发司令部、未来与概念中心、软件工厂。

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美国陆军未来司令部神经网络模型截图

陆军未来司令部对企业、科研机构进行整合,目标是充分发挥企业灵活性,尽可能的减少项目失败的风险,同时为士兵创造最佳解决方案。陆军未来司令部的主要业务职能通过四个下属支援司令部执行。

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图为未来司令部及下属司令部门隶属关系及标识:右上1:医学研发司令部及标识;右上2:软件工厂及标识;右下3:未来中心及标识;右下4:作战能力发展司令部及标识。

其中,医学研究与发展司令部负责:军事传染病、战斗伤员护理、作战医学、化学生物防御以及临床康复医学等领域的研究。未来和概念中心负责评估威胁和未来作战环境,概念研发和现代化进程管控,目标是使士兵和部队能够在未来的战场上取胜。

软件工厂采用军地合作机制,软件工程师全部由士兵中选拔,经过院校、企业2-3年一对一培训,以士兵实际作战需求为核心出发点,由士兵工程师研发作战软件。

其核心使命是“使全体陆军部队士兵具备数字化能力”,使士兵能够为当前和未来的系统开发尖端应用程序。

这项将士兵转变为系统工程师的机制远远超越一般的军地合作培养人才的范畴,其背后的兵员素质、经费支持、科研保障、体制论证、计划实施等等都映射着国防意识、国防工业的强大支撑!软件工厂决不是单纯的机构,而是美国陆军在转型过程中培养具有工程师素养的士兵。

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未来司令部软件工厂标识

2.跨职能团队(CFT):

包括远程精确火力团队、下一代战车团队、未来垂直起降团队、陆军网络团队、空中和导弹防御团队、士兵杀伤力团队、定位导航团队、综合训练环境,共8个跨职能团队,陆军31个优先项目主要由上述团队执行。

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陆军跨职能团队(CFT)下属团队

3.集成和同步团队(IST):

士兵杀伤力跨职能团队(同时隶属跨职能团队)、陆军应用实验室、人工智能集成中心、作战系统局。

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士兵杀伤力团队及负责项目

士兵杀伤力跨职能团队(SLCFT)于2018年在佐治亚州本宁堡成立,目的是赋予陆军士兵在任何时间、任何地点、超越任何敌军的战斗能力。士兵杀伤力团队的重点在于增强士兵射击、移动、机动、通信、态势等方面的需求。SLCFT的独特之处在于,它将士兵和分队视为一个综合作战平台,并在开发下一代分队武器、增强型夜视镜仪和综合视觉增强系统时要求满足这些要求,以增强近战部队的性能、杀伤力和生存能力。

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陆军应用实验室(AAL)神经网络截图

陆军应用实验室(AAL)主要负责具体解决方案(寻找地方可用科研机构、生产厂商等),该机构不遵循国防部装备采购合同流程,主要目的是以最快的速度响应部队实战需求。

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陆军人工智能中心神经网络结构截图

人工智能集成中心为集成和同步团队(IST)下设机构,负责美国陆军人工智能技术应用的论证与研发,主导过“普罗米修斯”等人工智能应用计划。

4.直接配属司令部(DSU):

第75创新司令部、陆军测试与评估司令部

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直接配属单位神经网络结构截图

陆军未来司令部直接配属的第75创新司令部、陆军测试与评估司令部主要负责实验项目的测试与评估考核,该司令部以公平、客观为原则,部队驻地分散于美国国内各军队靶场或训练基地内。

5.其他下属组织、活动代号

(1)融合计划

202X:该计划为美国陆军过去15年来组织的最大联合部队实验项目,展示陆军与联合部队协同,通过利用人工智能、机器人、传感器-射手同步网络、大功率武器等技术,如何在战场上取得观察、判断、决策、执行(OODA)体系对抗的整体优势,展示战争的未来。

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美国陆军融合计划2021海报

(2)疯狂的科学家实验室:

“疯狂的科学家实验室”并非实际实验机构,是陆军学术交流的活动代号,主旨是探索未来,了解潜在威胁和新的战场前沿科技。由陆军训练与条令司令部(TRADOC)和陆军未来司令部(AFC)共同负责,定期组织的全球性军事学术交流活动,主要职责是研讨人工智能、脑机接口等前沿颠覆性技术如何结合实战、如何在军事上进行应用以及对作战产生的影响、其他前沿作战理论等,上述机构产生的研究成果将直接为装备技术的发展和运用奠定理论基础。

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疯狂的科学家实验室标识

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疯狂的科学家实验室研究成果《未来作战环境学术研究报告》

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关键技术办公室(RCCTO)

RCCTO为美国陆军新成立的装备革新项目执行办公室,以加快向作战人员提供前沿、尖端、关键技术能力为主旨。此次装备换代该办公室主要负责4项定向能与高超音速武器研发。

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美国陆军xTech快速能力竞赛决赛

美国陆军和关键技术办公室(RCCTO)举办的陆军战略快速采办(xTechAStRA)竞赛,竞赛主要是为了寻找陆军所需关键能力的颠覆性创新方法和技术。该竞赛面向符合条件的美国大、小型企业以及学术机构等,竞赛内容主要涵盖六个领域:多功能天线、战术边缘设备、CEMA能力、新型电池、战术边缘处理和跨域解决方案。组织该竞赛的负责人表示,竞赛的目的就是保持军队始终处于科技的前沿,并将最有前途的新兴能力转移到士兵身上。

美国陆军现代化进程优先项目

美国陆军现代化进程项目共计100余项,其中包括31个优先项目,4个与定向能和高超声速武器项目,到2023年将交付部队24项。虽然部分项目尚未成熟,但是核心是使部队能够尽早接触新兴的颠覆性技术,并感知由技术革新为“战术”带来的颠覆性影响!在陆军使用颠覆性技术的过程中,通过陆军软件工厂,陆军应用实验室、疯狂的科学家实验室等软、硬机制的保障下,加速技术向作战需求的深度融合。

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美陆军未来司令部负责的31个项目列表

31个项目中,2023年未来司令部即将交付的24个项目列表:

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24个项目列表(一)

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24个项目列表(二)

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24个项目列表(三)

交付的所有项目除定向能与高超音速武器外,其余均由未来司令部的8个跨职能团队负责:远程精确火力跨职能团队、下一代战车跨职能团队、未来垂直起降跨职能团队、陆军网络跨职能团队、空中和导弹防御跨职能团队、士兵杀伤力跨职能团队、定位导航跨职能团队、综合训练环境跨职能团队

一、远程精确火力跨职能团队(CFT)

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远程精确火力跨职能团队(CFT)标识

1.精确打击导弹(PrSM)

PrSM的最大射程超过499公里,该项目在陆军现代化计划中排第一位,在成功地进行了4次飞行测试之后,接近全面生产阶段,按计划将于2023年服役。

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精确打击导弹(PrSM)项目标识

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精确打击导弹(PrSM)性能

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精确打击导弹(PrSM)发射测试

2.增程火炮(ERCA)

为响应俄罗斯和中国火炮系统发展的步伐,增程火炮M1299由BAE系统公司于2019年在增程火炮(ERCA)计划下开发,与现有的M109A7榴弹炮相比,其射程和射速均有所提高,性能超越全球所有类似打击系统。

最为核心的变革是融入OPTEMPO目标系统(SHOT)实现远、中、近,同步的一体化、网络化实时火力打击能力。

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增程火炮(ERCA)原形M1299

3.远程高超音速武器(LRHW)

LRHW弹体重量约7400公斤、直径约88厘米、最高速度5马赫、最大射程2775公里,使用双联装M870发射拖车,由M983A4牵引车牵引,可让陆军快速部署并躲避反制火力。将来一个炮兵连会装备4辆发射车共8枚导弹,以及一组连部作战中心,所有装备都可使用C-130空运,方便陆军将导弹部署在离前线最近的野战机场。

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远程高超音速武器(LRHW)部署

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下一代陆军远程火力构成

二、空中和导弹防御跨职能团队(CFT)

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空中和导弹防御团队CFT标识

4.机动短程防空系统

MRC机动短程防空(M-SHORAD)是一种防空火力系统,主要作用是直接支援旅战斗队(BCT),摧毁或威慑低空威胁,包括无人机、旋翼和固定翼飞机。该系统采用斯特赖克(Stryker)平台,与战术单位共同机动,通过360度空中监视的车载传感器检测、识别和跟踪空中威胁。该系统不仅能提供空中防护,还能以对地火力模块摧毁地面目标。

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机动短程防空(M-SHORAD)系统

5.间接火力防护铁穹系统(IDS)

该系统由以色列国防公司Rafael与美国雷神公司合作建造,是目前世界上最有效的短程导弹防御系统之一。以色列军方表示,自2011年部署以来,铁穹击落了大约90%的向以色列发射的导弹。目前,经过升级的IronDome防御系统通过实战检验能够100%击落威胁目标。美国陆军计划将于2023年列装铁穹系统(IDS)升级版。

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铁穹系统(IDS)拦截发射

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铁穹系统(IDS)拦截流程图

以色列的铁穹系统(IDS)实战拦截 打开网易新闻 查看精彩图片 以色列的铁穹系统(IDS)实战拦截

6.低层空中防御雷达系统(LTAMDS)

该系统是一种现代的360度、多任务雷达系统,具有高度的跨功能、交互性和模块化性能。它是第一个专门为陆军综合防空作战而设计的雷达系统,可防御最先进的空中威胁,包括战术弹道导弹、飞机和巡航导弹等。LTAMDS具有远距离感知360度战场空间以及检测和跟踪高速机动目标的能力。LTAMDS为雷神公司研制,用于取代美国陆军现役爱国者导弹雷达系统。与其他竞争系统相比,LTAMDS的优势在于它能够以360度的战场视野检测威胁,超过当今世界任何导弹防御雷达系统性能。

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低层空中防御雷达系统(LTAMDS)

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低层空中防御雷达系统(LTAMDS)部署

7.陆军综合(一体化)防空反导防御系统(AIAMD)

美国陆军受网络中心战理论影响,结合多年的实战经验总结,最终采用诺斯格鲁曼公司解决方案,研发陆军一体化防空反导系统(AIAMD),基于多种传感器目标数据智能选择拦截武器进行拦截,实现武器为中心向网络为中心的转变。

AIAMD本身并不是武器系统,而是整合后的动态管理指控系统,一体化防空反导作战指挥系统(IBCS)是其大脑中枢也是核心组成,IBCS系统将取代升级前的7种烟囱式防空反导指挥控制系统,通过整合“爱国者”、“哨兵”等各平台传感系统和武器资源,形成体系防空作战平台。

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陆军综合防空反导防御系统体系架构

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陆军综合防空反导防御系统拦截示意

三、定位导航跨职能团队(CFT)

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定位与导航团队CFT标识8.定位导航与授时(PNT):定位导航与授时领域包含3个项目,分别是车辆可靠定位导航与授时模块(MAPS)、单兵定位导航与授时模块(DAPS)、美国陆军太空与导弹指挥中心(USAMDC)提供的近地轨道卫星通信。该项目的主要提供部队3方面的核心能力:一是可靠的定位、导航和授时能力,提供创新的增强型GPS,即使部队的GPS信号被干扰甚至无信号,也能提供准确的定位和授时;二是战术空间能力,提供基于LEO的侦察、监视、目标获取和通信能力;三是导航作战能力,陆军行动将同步到总体的太空作战战略中,提供进攻性和防御性空间导航作战能力。

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NEONPersonnelTracker单兵设备

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TRXSystems单兵便携设备(乞丐版)

美国陆军深刻认识到其部队对GPS过度依赖,所以战时对手破坏其GPS网络将是首要任务。对手的反卫星武器、GPS干扰器,甚至GPS欺骗器都旨在破坏削弱美国陆军的定位网络。

面对威胁,美国陆军下一代单兵定位导航设备TRXSystems由NEON?GPS公司研发,核心算法可以融合惯性传感器数据,采用非传统和新兴技术能够在信号弱或被干扰的情况下提供可靠的导航、态势感知、定位和跟踪能力。

除了算法融合提供惯性导航定位,新型PNT设备还可以接入俄罗斯、中国和欧洲的卫星以获取导航坐标,从而在GPS受到干扰时提供备用导航。

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车辆可靠定位导航与授时模块(MAPS)终端

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安装有MAPS的斯特赖克装甲车

车辆可靠定位导航与授时模块(MAPS)由通用动力任务系统公司子公司GPSSource研发,该系统能够应对美国陆军在全球范围内面临的定位、导航和授时的威胁与挑战,可在最严苛的GPS挑战环境中提供卓越的抗干扰能力。

四、未来垂直起降跨职能团队(CFT)

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垂直团队CFT标识

9.未来战术无人机系统(FTUAS)

该系统由诺斯罗普·格鲁曼与MartinUAV(ShieldAI公司)合作研发,将将替代目前在地面机动旅战斗队中部署的RQ-7BShadow,FTUAS具有现代数据链、电光/红外线(EO/IR)传感器、激光指示器、数据加密、有人-无人交互的中低高度自主作战能力。FTUAS有效载荷采用模块化开放系统方法设计,可轻松互换。未来战术无人机系统(FTUAS)最核心的升级是采用人工智能赋能,实现无人自主作战。

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未来战术无人机系统(FTUAS)

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未来战术无人机系统(FTUAS)

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未来战术无人机系统作战运用

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人工智能赋能实现自主作战

五、陆军网络集成跨职能团队(CFT)

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网络集成团队CFT标识

10.下一代集成网络

(NET):2020年5月,美国陆军开始进行作战网络能力的下一轮迭代,进一步提升网络传输能力;2021年完成CS23的关键技术领域与目标,并关注可扩展多波段天线与下一代视距/超视距通信能力。该团队正在加速推进能力集相关工作,以更快推进战术网络的现代化。美国陆军为保持战术网络的技术优势,在实现网络现代化方面做出了重要变革,网络集成跨职能团队和战术级指挥控制与通信项目办公室(PEOC3T),以每两年时间为周期加速装备迭代过程,持续向美国陆军提供新兴网络技术。

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陆军集成网络组网示意图

网络集成跨职能团队将通过四个集成能力的开发部署来实现陆军战术网络现代化,分别为“集成能力21”(CS21)、“集成能力23”(CS23)、“集成能力25”(CS25)和“集成能力27”(CS27)。

“集成能力21”(CS21):CS21重点优化分队级的战术网络,CS21由新型数据电台、“任务指挥”应用与硬件以及远征能力更强的卫星通信终端与相关硬件构成,它的主要任务是向步兵旅战斗队部署初步的综合战术网(ITN)。

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CS21集成后单兵将以平台角色融入体系

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CS21集成后单兵将以平台角色融入体系

上图为陆军下一代分队级战术互联网组网示意图。

CS21的另一项重点任务就是将网络增强技术集成到“综合视觉增强系统”(IVAS)中。网络增强利用单信道电台、综合排级边缘计算及网关技术,将支持IVAS执行多种态势感知功能,包括仿真训练环境以及用于增强态势感知的语言翻译等。

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装备综合视觉增强系统的步兵分队

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单兵下一代武器系统视觉能力实景图

“集成能力23”(CS23):CS23基于CS21开发,以“容量、韧性、聚合”为目标,以增加网络带宽,提升士兵访问多个网络路径的能力,并聚合多种“任务指挥”系统软硬件。CS23工作主要分为统一网络、联合部队互操作性、通用操作环境(COE)和指挥所机动性与可生存性4个方面。

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统一网络:旅级以上部队可以与部署综合战术网ITN的部队具备全球

同步的多域作战能力。美国陆军正积极寻求利用SpaceX的“星链”卫星网络,采用近地轨道天基卫星网络可以在扩大网络容量的同时缩短网络延迟,从而支持“任务指挥”、火力、持续保障和情报系统数据的聚合。

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东南亚starlink近地轨道卫星过境图联合部队互操作性:在全球提供陆、海、空、天、电联合作战所需网络环境以及为联合训练提供通信基础条件。

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通用操作环境(COE):为全域战和指控软件融合规范条件,主要包括融合任务指挥应用软件(火力、情报),后勤应用软件等应用系统,将情报数据与通用操作环境集成为任务指挥情报的一部分。提供具备电磁频谱和电子战能力的优化型通用作战图。此外,该工作还将提供分布式数据计算架构,涉及数据结构、云计算等方面。

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天基近地轨道互联网融入战术互联网

指挥所机动性:主要包含三方面内容,信号特征隐蔽、消除信息冗余以及指挥所机动性。强化指挥所全球远征必须具备敏捷性、生存性,确保在不失去作战机动性情况下快速、无缝安装/拆卸并实现完全“任务能力”。

此外,在人工智能和战术云等颠覆性技术的增强下,CS23还将支持全球地面作战的联合全域指挥控制(JointAll-DomainCommandandControl,JADC2)。CS23已经于2021年第二季度陆续交付陆军部队。

“集成能力25”(CS25):以“自动化与防护”为主要目标,包含优化的战术云、5G、先进空-地通信波束赋形等前沿尖端网络通信技术。在此阶段,美国陆军将进一步强化5G能力集成,综合战术网(ITN)自动化以及云计算技术。

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“集成能力27”(CS27):以“多域控制”为主要目标,强化5G能力同时,重点加强人工智能与机器学习决策支持。

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由于下一代战斗车辆跨职能团队CFT、士兵杀伤力团队CFT、综合训练环境CFT以及关键技术办公室

RCCTO所属的12个装备技术革新项目,所采用的前沿尖端技术更具颠覆性创新,对未来作战将也将产生更为超出认知的影响。考虑到阅读体验及研究的系统性、深度性和专业性,后续将分为一期或二期进行深度解读。

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美国陆军此次换代针对“全域作战”的任务需求进行了

“能力重构”,部分技术革新对作战甚至存在颠覆性影响,主导战争游戏规则的“执念”仍然强烈。美国陆军伴随装备技术的重大升级革新,其作战理论也将发生重大变化,以“体系代差优势”挤压、碾压对手体系作战能力的“屏罩弹性”成为装备换代的核心主旨。

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美国陆军自2018年开始的装备换代针对“全域作战”任务需求进行了“能力重构”,部分技术革新对作战甚至存在颠覆性影响。美军主导战争游戏规则的“执念”仍然强烈,伴随装备技术的重大升级革新,其作战理论也将发生重大变化,以“体系代差优势”挤压、碾压对手体系作战能力的“屏罩弹性”成为装备换代的核心主旨。

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美国陆军现代化进程项目共计100余项,其中包括31个优先项目+4个定向能和高超声速武器项目,到2023年将交付部队其中的24项。

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2023年未来司令部交付的24个项目列表

六、下一代战车跨职能团队(NGCV-CFT)

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下一代战车跨职能团队(CFT)标识

未来司令部下一代战车跨职能团队位于密歇根州底特律兵工厂,其任务是评估陆军下一代战车的技术需求,降低成本、采购风险并提高交付速度。该团队确定下一代战车的核心赋能技术包括:人工智能、机器人、定向能、新材料等。

1.下一代步兵战车(NGCV-OMFV)

换代背景:M2“布雷德利”系列步兵战车服役时间接近40年,虽然经过多次现代化改装,但是受平台限制越来越难以适应未来战争。为了取代服役多年的M2“布雷德利”步兵战车,下一代步兵战车(NGCV-OMFV)项目受到美国陆军高度重视,被列为优先项目中的重中之重,该项目旨在为一线部队提供最先进的作战平台,促进陆军由信息化向智能化作战的能力转变。

竞标企业:美国陆军核准参与竞标的企业包括BAE、莱茵金属、通用动力陆地系统等共四家军工企业,上述企业也分别推出参加竞标的项目样车。目前,美国陆军对莱茵金属公司的下一代步兵战车方案更具意向。

核心能力:美国陆军经过长达10年的反恐战争,在此次换装中要求新一代步兵战车必须能够应对近距离战斗威胁,保持战斗车辆的先敌优势!根据陆军转型方案要求,上述军工企业的必须要采用的核心技术包括:人工智能、人-机交互、高度自动化、机器人、无人机、主动防护等,虽然,最终选型尚未确定,但是技术要求已经明确!

该视频为以色列拉斐尔先进防御系统公司(RAFAEL Advanced Defense Systems Ltd)研发的下一代步兵战车(NGCV-OMFV)综合能力展示。该公司为全球顶尖军工企业,与洛克希德·马丁(Lockheed Martin Corp)、波音(Boeing)、雷神(Raytheon)、诺斯罗普(Northrop Grumman Corp)、莱昂纳多(Leonardo DRS)等美国军工企业有着深度的技术共享、同步与合作,同样也为美国陆军此次装备换代提供技术支持。空中和导弹防御跨职能团队(CFT)所属的间接火力防护项目-“铁穹系统”(IDS)采购于该公司。

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视频中展示的仅是下一代步兵战车作为单车所拥有的“单平台”能力,所涉及的人工智能、计算机视觉、自动化等技术并不是“未来”,也不是“即来”,而是“已来”并经过检验的技术!

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美军现役综合态势感知系统结构图

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美军现役态势感知系统关键组成设备

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美军现役综合态势感知系统-视觉传感器

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单车平台视觉传感器构成设备

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态势感知传感器及系统硬件

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美军现役M1A2“艾布拉姆斯”坦克驾驶员视觉态势感知系统

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其他车辆平台态势感知系统

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轮式车辆系统态势感知系统

莱昂纳多(Leonardo DRS)公司研发的美军现役态势感知系统,于2017年列装,现已广泛应用于M1A2坦克、M2A3步兵战车、斯特赖克轮式平台等车辆装备。

以色列拉斐尔先进防御系统公司(RAFAEL Advanced Defense Systems Ltd)实际研发的新型模块化智能武器系统平台。该新型系统集成了武器、侦察、无人机、主动防护等诸多子系统能力,通过人工智能、机器学习、机器人、自动化技术赋能,在操作人员减少的前提下,极大的提高了单车作为平台“角色”的新质作战能力。

其中,主动防护子系统(Trophy)为以色列拉斐尔先进防御系统公司(RAFAEL Advanced Defense Systems Ltd)与美国莱昂纳多(Leonardo DRS)公司共同研制。目前,是世界上唯一经过实战验证的主动保护系统,可用于装甲、重型、中型或轻型车辆等平台,能够为作战平台提供全方位主动防护能力,全面应对越加严重的反装甲威胁。

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莱茵金属生产的下一代步兵战车(NGCV-OMFV)试验车

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莱茵金属生产的下一代步兵战车(NGCV-OMFV)试验车

2.机动防护火力系统(MPF-轻型坦克)

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BAE研发的M8-AGS轻型坦克披挂新型机动伪装系统

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通用动力陆地系统研发的格里芬II轻型坦克

项目背景:美国陆军的中型旅级战斗队(IBCT)的斯特赖克装甲车,经过长达20年服役,现已经暴露出严重的能力不足。斯特赖克装甲车可以说是美国进行“反恐战争”的产物,在具有绝对优势的情况下可以最大限度的发挥快速部署、机动灵活的优势,但是在应对“大国竞争”中可以说是“毛用没有”。

因此,该项目主要是为了陆军转型任务提供新的机动火力能力,替代通过性不佳,防护极差的斯特瑞克装甲车。同时推出还有另外两个计划:地面机动车辆(GMV)/步兵小队车辆(ISV),轻型侦察车(LRV)。根据计划,陆军计划购买504辆MPF轻型坦克,重量在30吨级,预计2025年前全部交付。

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斯特瑞克装甲车能力不足的问题正愈发凸显

机动防护火力系统(MPF-轻型坦克)项目由BAE与通用动力公司分别研发,目前已经分别推出样车:M8-AGS轻型坦克与格里芬II轻型坦克。上述两型轻型坦克均装备独立的车长热成像观瞄系统以及自动装弹机。在防护方面,均可以通过安装以色列IMI公司研发的“铁拳”主动防护系统防御RPG、反坦克导弹和迫击炮弹的袭击。

这里重点介绍一下瑞典萨博(SAAB)公司研发的机动伪装系统(Mobile CamouflageSystem),该系统目前为全球最为先进的战场伪装装备,已经开始陆续列装美国、德国、以色列等国家陆军。

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萨博(SAAB)的单车静态伪装网

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萨博(SAAB)单兵伪装伞

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萨博(SAAB)单兵伪装网

通过实战检验,该系统能够为坦克、步战车等装甲装备提供静态和动态的多光谱“隐身”防护,帮助车辆融入战场环境,可以有效防止可见光、近红外、热红外和雷达侦查,被敌方侦察设备探测距离至少缩短一半以上。该系统除坦克、装甲车等专用标准配置外,还提供综合散热系统(降低车内温度)、弹道保护系统(防止火炮身管热变形)、伪装伞等加装选项。

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美国陆军布雷德利步战车机动伪装系统

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德国陆军豹2A7坦克机动伪装系统静态展示

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装备机动伪装系统的豹2A7坦克动态展示

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装备机动伪装系统的装甲车辆与未装备的热成像效果对比

3.人-机交互混合编组(MUM-T)

该项目背景源于美国国防部高级研究计划局的“X分队”(Squad-X)计划,美军高度认同“自由式国际象棋”概念,即:人工-人工智能共同协作,要远强于单纯的人工或单纯的人工智能。近年来,美国空军在人-机交互混合编组技术取得了显著的进步,例如,“阿帕奇”直升机与“暗影”无人机的进行人机交互协同作战。陆军人-机交互混合编组(MUM-T)项目也正在大力推进人-机协同作战能力。

陆军人-机交互混合编组(MUM-T)项目旨在实现任务部队与机器人、自动化和无人作战系统的无缝融合,打造出具备“颠覆性”作战能力的人-机混合部队,全面提升态势感知和有效杀伤能力。在人-机交互混合战斗编组中,机器人作为拓展人类士兵感知能力和身体机能的倍增器,再结合人类感知的敏捷优势与人工智能运算的速度优势,将会产生远远优于单独人类或单独机器作战能力。

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陆军人-机交互混合编组(MUM-T)要素组成

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陆军人-机交互混合编组(MUM-T)作战构想

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陆军人-机交互混合编组(MUM-T)参加融合计划演习

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陆军人-机交互混合编组(MUM-T)无人运输车

智能化战争必将随着技术进步而来,也必将引领军事人工智能技术的发展方向。基于未来作战体系的需求,智能武器装备在未来战争中必将发挥重要的作用。

七、士兵杀伤力跨职能团队(SL-CFT)

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士兵杀伤力跨职能团队(SL-CFT)标识

美军未来司令部士兵杀伤力跨职能团队(SL-CFT)于 2018 年在佐治亚州本宁堡成立,团队的核心任务是使美军士兵具备全方位超越敌军士兵的战斗能力,重点是射击能力、机动能力、通信能力和防护能力提升。士兵杀伤力跨职能团队(SL-CFT)最大的作战理念变革是将士兵和分队视为一个综合作战平台,依托下一代班组武器(NGCV-NGSW)、增强型双目夜视仪(ENVG-B)、集成视觉增强系统(IVAS)、下一代班组通信系统等技术装备,全方位增强近战部队的杀伤能力与生存能力。

1.增强型双目夜视仪(ENVG-B)

ENVG-B是美军新一代夜间光学装备,采用双管高清晰度白色荧光粉覆盖和热融合技术,相比上一代增强型夜视设备实现了跨越式发展。通过集成技术实现了Nett Warrior(美军类似于手机的战场信息系统单兵终端设备)与AR(头戴视觉增强设备)工具交互能力,极大的提高了态势感知能力和夜间杀伤力。

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自从枪支出现以来“三点连一线”的瞄准射击程序已经延续百年,美国陆军新列装的新型增强型夜视仪 III与武器瞄准系统 (ENVG III/FWS-I)已经彻底颠覆百年传统的射击标准程序。新型增强型夜视仪 III与武器瞄准系统 (ENVG III/FWS-I)主要用于提高士兵的态势感知能力。

美军认为士兵在近距离作战时,快速准确锁定目标的能力至关重要,特别是在密集的城区作战,目标被周围建筑物遮挡的时候。ENVG III与FWS-I系统将先进的夜视技术、热成像技术和光学瞄准技术集成到一套系统之中,士兵通过多通道融合的可视化图像可以显著提高态势感知能力,从而提高生存与杀伤力。

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新型增强型夜视仪 III/武器瞄准系统的列装给士兵带来的最大优势就是士兵不必将头部暴露在火线以上。需要瞄准的时候,只需将步枪暴露在拐角处即可。2019年,美军训练与条令司令部颁布的新型射击系统训练手册TC 3-20.40,要求从厨师到狙击手的全体陆军成员必须熟练掌握这项新的射击程序。

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新型增强型夜视仪 III/武器瞄准系统 (ENVG III/FWS-I) ,于2018年最先列装特种作战部队以及少量步兵部队,截止2021年美国陆军共计采购3.6万套FWS-I以及6.4万套ENVG III,目前美国陆军步兵已经全部具备新质作战能力。

2.集成视觉增强系统(IVAS):

该系统是根据美国2018年《国防战略》确定的陆军技术革新项目,目的是将武器观瞄信息、位置(GIS)信息、通信信息、指控信息、情报信息、态势信息等一系列关键信息显示技术系统集成到单个设备中,以为士兵提供战斗、演练和训练的统一平台。

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传统单兵系统经过长期的发展已经实现了从单一功能向集成功能的转变, 目前正在向智能化迈进, 而人工智能技术的引入极大地增强了单兵作战能力, 使普通单兵成为战场的关键节点, 具备改变战场态势的能力。美军单兵集成视觉增强系统(IVAS)的出现将远不仅是护目镜这么简单,将会从根本上颠覆陆军步兵传统的战斗方式!

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集成视觉增强系统(IVAS)最主要的突破创新就是将单兵数据共享到作战局域网中, 全方位增强单兵、班组、分队的态势感知和协同战斗能力。该系统所采用的革新技术将使美军士兵能够在组织筹划、指挥控制、态势感知、信息共享、战斗技能等方面得到全方位的“赋能”,为士兵带来前所未有的与战斗环境交互和认知能力。结果就是对传统步兵战术带来“颠覆性改变”,对采用传统步兵战术的敌人形成“降维式打击”。

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3.下一代班组武器(NGCV-NGSW)

美军下一代班组武器(NGCV-NGSW)主要由通用动力OTS、德事隆系统以及西格绍尔等三家公司参与竞标,虽然尚未定型,但是已经“呼之欲出”,进入到白热化的选型阶段。通过近2年对三家竞品的测试,未来司令部士兵杀伤力跨职能团队(SL-CFT)官员表示测试部队对西格绍尔候选的三款轻武器表现出较强意向,未来列装可能性较大。

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美军下一代班组武器(NGCV-NGSW)具备相当的前瞻性,已经超前于当前作战能力需求, 很大程度上代表着未来分队轻武器发展的方向和趋势,极有可能引发新一代轻武器设计革命。

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一方面:NGCV-NGSW最为直观的变化就是采用了全新的6.8毫米口径弹药,美军基于对未来战场作战环境变化考虑,将现役的5.56毫米军用制式口径提升至6.8毫米,在600距离上能够击穿当前所有国家军队的制式防弹衣,目的就是彻底解决远距离杀伤力不足的问题。

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另一方面:NGCV-NGSW不仅仅是传统轻武器,而是一种集成的火力控制系统平台,通过武器融合系统集成操作、导轨、光学(昼\夜)、火控、激光等功能模块,全面提高作战人员的杀伤力。特别是轻型火控系统能够与其他BTAC插件交互,允许图像捕获以及传输到BTAC认知服务插件进行目标识别和实时共享。通过AI技术赋能,不仅可以为士兵提供弹道解决方案,还能将士兵无缝连接到传感器和分队战术互联网,实现数据共享。

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轻型火控瞄准系统

八、综合训练环境跨职能团队(STE-CFT)

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综合训练环境跨职能团队(STE-CFT)标识

美军未来司令部综合训练环境跨职能团队(STE-CFT)于 2018 年在佐治亚州本宁堡成立,团队的核心任务是提升陆军未来作战能力。该团队通过AR、VR、3D等技术将实景、虚拟、仿真等环境融合到一个综合训练环境内。综合训练环境STE将提供一个独立、仿真的数字化虚拟环境,使美军能够在近乎真实的训练环境中反复进行多层级/多领域的战术和指挥训练,从而提升综合作战能力。

全球地形系统(OWT):该系统是STE的关键组成部分,投资巨大,主要由地球情报和空间公司Maxar Technologies的子公司Vricon承建。改项目的理念就是:“允许美国陆军士兵在任何地方训练”,One World Terrain具有极其精准的全球3D数据库,这也是投资如此巨大的根本原因。

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全球地形系统(OWT)的3D数据库精度误差低于1毫弧度(0.58度),能够提供全球3D地形 数据服务能力,支持通过陆军网络访问全球任意位置。该项目第一阶段主要创建能够准确反映复杂作战环境的高分辨率基础数据层。第二阶段将专注于整个美国陆军的3D地理空间组件,包括支持多域作战、任务指挥系统和其他训练功能。除了提供基本模拟训练数据外,OWT的潜在应用还包括态势感知、任务规划、导航和目标定位等等。

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全球地形系统(OWT)加载3D数据库

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全球地形系统(OWT)在全球任意国家、任意地区虚拟环境上线兵力

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全球地形系统(OWT)搭建任意国家、地区虚拟作战环境

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全球地形系统(OWT)生成3D地形模型并进行路径分析

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全球地形系统(OWT)生成红蓝对抗作战环境

通过融合人工智能、大数据、云计算、3D建模等技术的进步,STE已经具备将虚拟现实训练提升到一个新高度的能力,尽管无法完全取代实战,但能够使美国陆军在“虚拟地球”的任何位置进行复杂的虚拟作战演练和训练。全球地形系统(OWT)的应用将加速提升士兵技能, 增强美国陆军应对大规模地面作战的能力。

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全球地形系统(OWT)生成全球任意国家、任意地区3D地形

全球地形系统(OWT)包含众多服务组件,例如,全面开始淘汰上世纪80年代以来的MILES(多用途综合激光交战系统),采用可以精确计算出真实的弹道飞行路径,并能够模拟更多武器的eBullet系统,全面提升实兵对抗和实战能力。在全球地形系统(OWT)中采用eBullet系统能更准确地模拟直瞄武器的飞行路径以及间瞄武器的曲线轨迹,而未来升级的eBullet系统可以模拟无线电频率干扰、毒气和生物制剂的传播。

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步枪eBullet系统

美国陆军部队在全球地形系统(OWT)搭建的虚拟作战环境中,再结合陆军训练和信息系统(ATIS-融合了陆军超过28个互相独立的“烟囱式”系统,将于2023财年投入使用)以及“红队”磨砺,反复进行作战推演、反复进行作战演练直至达成优势最大化的能力,这对于部队的筹划、指挥、协同等“软实力”将产生质的影响,对于“硬实力”来讲,部队在极大缩短投送-部署-演练-作战发起全过程时间成本的同时增强战场综合适应能力,以网络流行语来形容就是战斗中能够“预判你的预判”!

全球地形系统(OWT)于2021年底交付初始作战能力,计划在2023年实现完全作战能力。该系统虽然贴以训练标签,但是以作战的角度分析,全球地形系统(OWT)一旦具备全部能力对作战带来的影响将是极具“颠覆性”的。没有作战经验或者没有资深作战知识储备很难理解OWT的“颠覆性”以什么方式、在什么环节体现。

首先,在传统作战行动中,战前情报很大一部分任务就是对作战地区地形、天候等地理空间环境的侦察,全球地形系统(OWT)能够提供的精准3D数据库可以作为情报成果,直接运用到部队的作战筹划、作战推演、战前演练等等环节,实现可重构、可复制、多层级、多领域的联合机动和任务指挥训练,从而大幅提高部队备战状态;

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全球地形系统(OWT)生成任意国家、地区作战环境

其次,有效的利用地形可以降低敌方30%以上的技术装备效能,OWT构建的虚拟环境精确度很高,除了可提供全球3D地形外,通过云计算和人工智能技术,系统还可提供与地形特征匹配的属性,支持真实体验训练。如,直瞄火力通视性分析、间瞄火力射击射击死角等作战计算能力,以及相比公路车辆在非铺装路面上行驶更容易陷入泥泞,混凝土墙对弹药的防御高于木制墙等作战仿真能力。通过该系统无论进攻还是防御行动,即使部队未到现地,也能最大化运用地形、天候等地理空间环境为己方带来的优势;

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全球地形系统(OWT)进行距离分析及通视分析

最后,通过OWT能够极大提升作战突然性,当今的战场环境虽然极具“透明化”,但是战场“迷雾”却愈加突显,军事欺骗这种传统“以弱胜强”的谋略对于技术优势一方反而更加容易达成,OWT提供的超现实虚拟训练环境在战役以下层级能够全面增强部队组织能力、决策能力、协同能力,而在战术层级OWT能够极大增强单兵认知能力、增强自信以及建立肌肉记忆。

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全球地形系统(OWT)组织红、蓝对抗演练

围绕全球地形系统(OWT)为核心,美军未来司令部综合训练环境跨职能团队还展开了培训软件系统(TSS)项目、可重构虚拟集体训练系统(RVCT)等项目:

视频示例展现:该后勤装备系统正常士兵至少需要1周至3个月不等的专业培训才能熟练掌握,而通过AI赋能驱动,该士兵甚至不需要任何培训,面对不熟悉装备也可“即带即用”。其他战斗场景也是如此:

人工智能、人类技能、特别是军事技能以超常规的方式对作战人员赋能。

(即士兵可以通过AI技术,可以在极短时间内得到人类战斗技能、战斗经验、战斗知识的组合赋能;指挥官可以在不熟悉的作战环境中得到辅助决策,例如,相似地形作战或者进行作战部署,系统即可推送相似地形的历史战例,敌对双方采取不同行动战斗推演结果等等!)

AI技术赋能远远不仅限于某一个环节或领域,只要技术可行赋能可以是任意的、全方位的。例如,传统战术业务中计算动态火力支援计划需要进行图上作业和战术计算,需要考虑的因素包括:敌我位置、机动速度、弹药基数、弹药消耗、持续时间、火力同步等等,综合这些复杂的因素不仅需要计算更需要频繁的通联与协同,这些都需要消耗时间成本。现代作战中战术行动影响战略态势的最基本保证就是“快打慢”,美军此次转型的出发点是应对大国竞争,而转型是否成功的关键之一就是要将OODA 循环进行最小化的折叠。以上是一个简单的实例,以点带面的解释赋能技术的作用,但这代表着赋能技术带来的颠覆性变革!这才是战斗力生成方式真正的转变!

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集成视觉增强系统(IVAS)能够可视化火力计划

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集成视觉增强系统(IVAS)能够可视化作战态势

可重构虚拟集体训练系统(RVCT):美国陆军认为,具备多域作战能力的部队需要世界顶级的现代化训练装备与训练条件支持。集成视觉增强系统(IVAS),能够支持分队级别的战术训练,士兵佩戴IVAS能够看到周围 真实物理环境,同时也能在真实地形上叠映虚拟的障碍物或敌人,全球地形系统(OWT)项目组利用人工智能和机器学习技术,将建筑物的蓝图转换为可供IVAS使用的真实房间模型,采用虚拟现实与真实世界相融合的方式可以使部队能够在各种场景下进行训练。

关于融合计划(PC)简介

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融合计划标识

融合计划为美国陆军过去15年来组织的最大联合部队实验项目,主要目的是通过与联合部队协同,利用人工智能、机器人、传感器-射手同步网络、大功率武器等技术,在战场上取得观察、判断、决策、执行(OODA)体系对抗的整体优势,验证美国陆军转型过程中和转型后的能力,探索未来由美军主导的战争模式。

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融合计划参与军种及核心要素

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关于美国陆军装备技术革新的反思

自信可以但绝不能自大,军事技术进步取决于科学进步,中国在人工智能领域很强,但事实 上美国在此领域更是具有绝对的话语权。从每个子领域全球最顶尖的10名学者分布来看,中国在核心领域还缺少顶级专家的影子。人工智能的范围很大,可细分为21个子领域,中国的24名专家虽然占到了顶级专家总数的24/210,但是在计算机基础研究相关的计算机网络、计算机系统、计算理论等子领域还没有中国顶级专家,而基础研究才是最重要的。

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1991年海湾战争时期,美军开始全面进入信息化建设。2013年伊拉克战争后,“网络中心战”理论的出台,标志着美军基本完成信息化建设,经过10年反恐战争以及现代科学技术近10年的极速演进,2018年开始美军逐步进入智能化建设阶段。

2021年解放军全面实现机械化,并在信息化建设上取得重大进展,但作战体系优势远不是一群无人机、几辆无人车、无人艇、一键部署火炮就能形成的,而智能化军队、智能化战争也远不止于字面意思这么肤浅,这是我们差距,要正视差距!



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