美海军战术云发展研究

基地美海军战术云发展研究摘要:据美国海军官方网站透露，近年来美海军希望利用“战术云”技术适应所有远征作战，利用云计算和大数据技术发展作战工具。目前，战术云软件已进入战场测试阶段，以实现快速共享前线作战单元的最新影像、地图及其他关键信息。战场数据集成是大数据技术军事领域运用的关键,目前,美国海军主要集中在两个领域即反潜作战和一体化防空反导系统,来提升大数据对做战的效果和能力。海军一体化“战术云”于今年已经开始着手部署。(一)美海军着手部署反水面战“战术云”在2016年7月8日至14日进行的一项演示中，来自美国海军指挥、控制、通信、计算机和情报（PEOC4I）计划执行办公室的代表向海员展示了自动化数据分析装备。该演示作为三叉戟勇士演习的一部分，于圣地亚哥进行。这项技术可提高数据分析速度，应对不断增长的信息量，改善作战规划和决策能力。美海军一体化“战术云”旨在提供更快、更全面的战术分析能力，为信息战提供支撑，降低“系统之系统”风险。一体化“战术云”可更好的利用本地和外部数据，为海军战术平台提供决定性的作战优势。这次演示考察了在电磁对抗环境下的多任务信息分析能力，以及多源信息融合能力。PEOC4I海军一体化“战术云”项目主管表示，海军一体化“战术云”重点提升自动化数据分析能力，使原有分析人员不再被如何分析海量数据困扰，专心分析数据。海军一体化“战术云”可用于指控扁平化，构建一体化的信息战作战能力。“三叉戟勇士”演习中，“卡尔文森”号航母上的工程师对这套系统进行了测试，达到了所有目标，包括提高不同C4I系统间的信息共享能力。具体测试任务包括将气象、海洋数据整合到ISR中；整合指控；预测分析、预警、共享信息等。PEOC4I项目主管表示，该项目将“烟囱式”信息结构转为“企业服务式”。尽管只是演示验证，并不是正式项目，海军一体化“战术云”仍是“三叉戟勇士”演习中最大规模的试验之一。因为海军一体化“战术云”不是单独运行的系统，会调用其他应用覆盖整个舰队。这一项目为2019财年和2020财年海上、岸基战术分析能力提供了支撑，提高了战场态势感知能力。这次演示验证由PEOC4I与ONR合作完成，具体专项如下：*PEOC4I的分布式通用地面系统-海军版增量2（DCGS-NInc2）*PEOC4I的海上战术指挥与控制（MTC2）*PEOC4I的敏捷核心服务层（ACS），作为一体化海上网络和企业服务（CANES）的一部分*ONR的战术云参考实现（TCRI）*ONR的态势感知可视化分析（SAVA）下一步，海军一体化“战术云”的数据分析能力将用于应用程序开发，在通用服务的基础上开发人员只需在专业领域进行优化，减少生成的副本，降低了冗余，长期为海军省钱省时。(二)美海军“战术云”的技术背景2007年谷歌首次提出了1种新的IT基础设施的交付和使用模式——云计算。美国国防部早在云计算流行之初便已经开始关注“云计算”在解决军事需求方面的能力，并提出了“战术云”的概念，通过云计算实现作战资源的立即抽调以完成高精度的任务与演练。利用比实时还要快的高精度战术模拟帮助指挥官在实施一系列行动前更好地评估各种战术取舍，以做出更准确的决策。长期以来，美国海军舰载传感器、飞机和其他平台产生大量的数据，但是这些数据没有被有效地利用，需要大量的人力。美国海军通过整合这些类型的信息支持战术作战的能力非常有限。美国海军研究局(ONR称，目前，机载、舰载和其他部署的系统产生了大量数据，想要在作战环境中利用全部数据已经变得很困难。美国海军研究办公室通过采用突破性的分析工具建立海军大数据生态系统解决此问题。(三)美海军“战术云”的发展进程目前，美国海军主要集中在两个领域即反潜作战和一体化防空反导系统，来提升大数据对作战的效果和能力，寻求增强威胁评估预警、作战识别、一体化作战和任务计划以及执行能力。美海军主要在以下四个方面开展研究︰(1)建立海军数据科学通用的基础体系架构，用于不同机构间数据表征和共享;(2)引入数据源并建立索引，通过海军的云环境利用大量的数据集合;(3)进行海军作战分析，开发先进的分析工具支持作战，特别是反潜作战和防空反导作确战;(4)利用云计算的安全性和完整性，增强海军防御能力。面对TB级数据处理的挑战和应对方案，美国海军采用突破性的分析工具建立海军大数据生态系统来解决海军作战中的大数据应用问题。寻求利用大数据增强作战能力的方法通过整合IT系统数据和作战系统传感器获得实时态势结果，美国海军希望利用战术云技术适应所有远征作战,利用云计算和大数据技术发展作战工具。例如，通过指挥员在舰船上查看仪表盘，实时跟踪任务中发生的一切，掌握预期的变化情况，并推测可能出现的结果。“战术云”具有高效动态资源管理能力和实时海量信息处理能力。早在2013年，DARPA（美国国防部高级研究计划局）测试在战场上用智能手机和无线电通过软件组成“战术云”。DARPA的研究成果不仅适用于在海外战场作战的美国部队，也适用于各种传统通讯基础设施失灵的救灾场合。DARPA负责内容移动边缘网络项目（CBMEN）的KeithGremban透露：“CBMEN技术可以充分利用智能手机的存储空间。”通过在智能手机中安装CBMEN战术云软件，配合军用无线电，每位步兵或海军陆战队员都能在与总部失去联系的情况下确保团队相互之间的通讯和信息同步。近年来，美国海军组织开发了名为“海军战术云参考实施”（NTCRI）的大数据云生态系统平台，由数据分析组件和可视化界面提供相关作战环境和情况的所有数据的实时视图。该方案结合云计算，大数据和其他交叉学科技术。另外还有分布式数据存储与索引，主要目的是存储作战数据，建立索引以便快速查询，通过海军的云环境利用大量的数据集；以及数据作战分析，这部分是海军大数据生态系统的核心。目前美国海军主要通过开发先进的分析工具支持反潜作战和一体化防空反导作战，提升大数据对海军作战的效果和能力。探寻利用大数据增强威胁评估预警、作战识别、一体化作战和任务计划以及执行能力的途径。系统抗毁性防御组件，任何系统都要具备抵抗攻击的能力，抗毁性防御组件是贯穿整个大数据生态系统的，数据在采集、整理、存储、传输、分析的过程中都可能遭到攻击甚至篡改，组件主要通过利用云计算的安全性和完整性，增强海军大数据生态系统各模块的防御能力。除此之外．美国海军水面技术创新中心（SNIC）也在开发支持体感操作的可视化显示技术和游戏式的视频训练系统等技术。同时，美国海军系统融合了大数据、云计算和其他交叉学科的技术，并且实现了多种分布式文件系统（Hadoop等）和作战系统。该方案结合云计算、大数据和其他交叉学科技术，开发了包括Cloudera，Hadoop分布式文件系统，Accumulo，MapReduce和Storm和ContentZone在内的系统。海军研究办公室称一切建议都将利用NTCRI作为基础体系架构。2014年8月美国海军研究办公室为其提出的“远征战争数据聚焦海军战术云”发布了白皮书和全部提案的征集请求，寻求利用大数据增强作战能力的方法。美国海军希望通过整合IT系统数据和作战系统传感器获得实时结果。海军研究办公室称，过去通过整合这些类型的信息支持战术作战的能力非常有限。白皮书的倡议集中在两个领域-反潜作战和一体化防空反导系统，寻求增强威胁评估和预警，作战识别，一体化作战的任务计划和执行能力。美国海军研究办公室预计五年内将授予2850万美元的合同。白皮书截止日期是7月18日。白皮书中建议截止日期是10月3日。海军战术云(NavalTacticalCloud,NTC)是一组服务,专注于提供一个端到端的生态系统,用于从多个可能不同的来源获取存、存储、处理和访问数据,适合部署到战术边缘。其目的是提高战斗效率,同时在对手杀伤链内部操作。同时美海军还提出了“全领域进攻性反舰战能力”的概念，它将“集中火力，充分利用全领域的能力，包括空射、舰射、潜射能力，并将所有信息融合在一起。最后将数据放到云端，用户可随时获取并利用这些数据，进一步获取目标信息”。2014年美国“提康德罗加”级导弹巡洋舰“夏洛”号发射“鱼叉”反舰导弹。美海军“全域进攻性水面战能力”是一种运用了全域进攻能力的一体化火力，能综合利用与全域信息网联系在一起的空中发射能力、水面发射能力及水下发射能力。美海军将此称为“战术云”。“战术云”将使美军飞机和舰船得以获取大量瞄准信息，以针对水面目标发射武器。美国海军航空系统司令部打击武器与无人航空项目执行官马克•达拉少将在2016年5月17日在海军联盟举办的“2016海空天博览会”上表示，海军正在创建一个进攻性反水面网络，该网络将把来自卫星、飞机、舰船、潜艇及武器本身的瞄准信息联系起来，形成一个“杀伤网”，以此应对潜在敌人杀伤能力的不断扩大。达拉列举了一个信息通过“战术云”进行共享的反水面作战想定，其中，军事空间资产与F/A-18战斗机之类的飞机、E-2D预警机以及MQ-4C“特里同”无人机共享数据，而来自一艘近海战斗舰的水面舰信息与来自攻击潜艇的信息也被纳入“战术云”中。达拉指出，这种杀伤网由一些跨域节点组成，网上节点可以移入和移出，因为这是一种基于角色的联网方式，搭载何种平台不重要，重要的是生成信息的传感器。“战术云”是云协同网络集群反隐身火控系统的核心，“战术云”没有具体的存在形式但又无处不在“战术云”是利用云计算的虚拟化技术将地理上分散的计算、存储、通讯网络、数据、传感器、射手、武器等资源通过网络进行统一管理并虚拟出来的一个战术资源池；“战术云”中存储着数据和资源，并以服务形式提供给远端作战节点。“战术云”旨在使前线作战人员通过云计算访问重要态势感知信息，借助数据无线电、可穿戴式计算机、坚固耐用的笔记本电脑及其他移动计算设备，增强作战自动化，实现资源共享，通过异构平台或任何移动计算设备来访问敌方关键指挥控制和情报服务，使己方飞机和舰艇获取大量的目标信息后发射武器，对抗敌方水面目标信息。(“战术云”的关键技术)“战术云”与美军航空母舰战斗群的“一体化防空火控”系统(NIFC-CA)概念类似，2015年NIFC-CA首次部署在“罗斯福”号航母（CVN71）上。NIFC-CA可使航母战斗群进行超视距作战，战斗群内的飞机和舰艇可通过高效数据链与其他舰艇和飞机共享目标数据，使武器系统可打击射程之内、传感器有效距离之外的目标。如，E-2D预警机可为DDG51级驱逐舰提供敌方空中目标信息，但这些目标信息却无法通过舰上雷达捕获。除此之外，美国海军水面技术创新中心(SNIC)也在开发先进显示器(该显示器采取触屏操作，而非鼠标或轨迹球操作)、云计算、大数据分析、游戏式视频训练系统等技术。美国海军加大与商业公司合作，鼓励企业在网络、无人平台、大数据分析等领域加大投入。例如，2014年10月洛克希德•马丁公司向海军水面技术创新中心投资350万美元，为新一代水兵开发最新技术，提升海军舰艇现代化的速度与频率。海军研究办公室称一切建议都将利用NTCRI作为基础体系架构。由于美军在大数据领域的驱动和协同，3D打印技术在军事上日趋成熟。(四)美国“战术云”的现存问题及发展前景“云战争”的出现，符合战争形态发展的趋势。它的一系列新特征，将促成一套颠覆性的作战语言体系的建立，传统的作战概念将为云建构、云解构、云感知、云规划、云调控、云杀伤、云拒止、云压制、云破击、云瘫痪、云降级、云防护、云保障、云评估等相应概念所替代。预计今后20～30年左右“云战争”将孕育产生并在随后逐步走向成熟，在与其他战争类型长期并存中逐步成为主导性战争形态。目前，“战术云”软件已进入战场测试阶段，以实现快速共享前线作战单元的最新影像、地图及其他关键信息。据美国“国家利益”网站2016年5月17日报道，“战术云”计划将使得美海军现役武器可以对抗远距离水面目标。由美海军作战部长办公室监督管理，海军一体化作战系统项目执行官乔•希尔少将也表示，本工作主要由达拉所属的打击武器与无人航空项目执行办公室、一体化作战系统项目执行办公室连同海军作战部长办公室一同研究，目前，美海军已经完成了传感器数据获取、武器接口、系