外军单兵作战系统概述

电子信息对抗技术
Electronic Information Warfare Technology
2020,35(3)
中图分类号:E919;TN97 文献标志码:A 文章编号:1674-2230(2020)03-0054-05
收稿日期:2019-09-16;修回日期:2019-09-29
作者简介:王海涛(1976 ),男,博士,计算机学会高级会员,副教授,研究方向为无线自组网㊁应急通信㊁大数据和人工智能㊂
外军单兵作战系统概述
王海涛,刘力军,向婷婷
(南京审计大学金审学院信息科学与工程学院,南京210027)
摘要:单兵作战系统主要涵盖单兵防护系统㊁单兵通信系统和单兵武器系统,是用高科技手段增强士兵战斗力㊁感知力和防护力的整体性系统,通常包括随身防护子系统㊁生命维持子系统㊁通信子系统㊁电子对抗子系统㊁火力子系统和控制子系统等㊂首先,给出单兵作战系统的定义并回顾单兵作战系统的起源背景㊂然后,介绍国外几种比较典型的单兵作战系统,尤其是美军的 陆军勇士”系统㊂接下来,对单兵作战系统的特点和优势进行分析,并阐述外军单兵作战系统的最新发展态势㊂最后,对全文进行小结㊂
关键词:单兵作战系统;数字化战场;C 4I ;电子对抗;可穿戴装备DOI :10.3969/j.issn.1674-2230.2020.03.011
Overview of Individual Combat Systems in Foreign Armies
WANG Haitao,LIU Lijun,XIANG Tingting
(School of Information Science and Engineering,Nanjing Audit University Jinshen College,Nanjing 210023)
Abstract :Individual combat system (ICS)mainly covers soldier protection system,soldier com⁃munication system and soldier weapon system.It is a holistic system that enhances soldier 's combat effectiveness,perception and protection by high-tech means.ICS usually includes port⁃able protection subsystem,life maintenance subsystem,communication subsystem,electronic countermeasures subsystem,fire subsystem and control subsystem,etc.Firstly,the definition of ICS is given and its origin backgrounds are reviewed.Then,several typical foreign individual combat systems are introduced,especially the Army Warrior”system of the U.S.Army.Next,the characteristics and advantages of ICS are analyzed,and the latest development trends of ICS in foreign armies are expounded.Finally,a conclusion is summarized.
Key words :individual combat system;digital battlefield;C 4I;electronic countermeasure;wearable equipment
1　引言
未来战争正逐渐向信息化㊁数字化方向转变,这种新的战争模式将会颠覆传统士兵作战单元的概念,单兵系统作战能力的高低直接决定了战场整体战斗力的强弱㊂早在上世纪80年代,美军就将单兵作战通信系统列为其 目标部队”的五大核心之一㊂单兵作战系统(Individual Combat Sys⁃
tem,ICS))是供单兵使用的包括武器㊁多功能头盔㊁计算机㊁电台和防护服等在内的一体化信息装备,也可以把它当成是由单兵及其装备构成的一种综合人机系统[1]㊂也就是说,单兵作战系统的装备不仅仅局限于传统的武器装具,还包括计算机㊁通信电台和电子侦察仪等现代化C4I (Com⁃mand,Control,Communication,Computer and In⁃
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telligence)设备[2]㊂此外,单兵作战系统并不只局限于一名士兵使用的信息化装备,也可包含几名士兵组成的小分队㊂
研制单兵作战系统的设想最早是美国陆军于80年代中后期提出来的,其目的是通过给士兵配备这种信息化系统增强士兵的五大作战能力,即杀伤能力㊁机动能力㊁指挥控制能力㊁支撑能力和生存能力,从而在未来的高科技战争中攻无不克㊁战无不胜[3]㊂为实现这一目的,美陆军开始实施所谓的 陆地勇土(Land Warrior)”计划㊂随后几年内,英国㊁法国等发达国家也起而效仿,纷纷提出了各自的单兵作战系统计划㊂近二十年来,随着大规模㊁高强度战争的减少,局部小规模战争成为常态,单兵作战的作用日益凸显㊂为此,世界军事强国根据单兵作战能力要求和信息化部队作战特点,着手研究新一代信息化单兵作战系统,大幅度提高单兵的全地域㊁全天候作战能力㊂目前,单兵作战系统已规模化编配到数字化部队㊁特种作战大队㊁空降兵和海军陆战队,用于士兵在信息化作战条件下遂行精确打击㊁侦察㊁作战协同等任务㊂可以这么说,单兵作战系统已成为西方国家建设21世纪军队的一个重要内容,被认为是21世纪的士兵现代化工程㊂
2　外军主要研究项目及典型系统2.1　美国 陆地勇土”计划
美军是最早研发单兵作战系统的军队,其研发的单兵系统也成为其他国家效仿的样板㊂1989年美陆军投资1200万美元,开始实施陆军纳蒂克研究与发展中心提出的为期3年的士兵综合保护系统(Soldier Integrated Protective Ensemble, SIPE)计划,其目的是通过高级技术演示来确定单兵作战系统的可行性㊂此后不久,美军启动了另一个称为增强型综合单兵作战系统(The En⁃hanced Integrated Soldier System,TEISS)的计划,希望把SIPE证实有效的技术转变成可装备部队的实际系统㊂1992年9月进行的SIPE系统演示表明单兵作战系统在技术上是完全可行的㊂因此,1993年美陆军提出了SIPE后续计划,包括近斯和远期部分㊂近期的计划称为 增强型陆地勇士”计划,包括陆地勇士㊁车载勇士和空中勇士三个计划;远期部分则是陆军㊁海军陆战队和特种作战部队共同制定的21世纪陆地勇土计划[3]㊂近期计划的目标是利用现有技术在20世纪末用第一代单兵作战系统装备一个步兵师㊂21世纪陆地勇士计划则作为一个远期科研规划加以保留,以便加速部署升级后的技术,确保下车士兵战斗系统的技术优势㊂
SIPE由五个分系统组成,分别是:综合头戴分系统㊁武器分系统㊁士兵个人计算机/电台分系统㊁先进军服分系统㊁微气候调节/能源分系统㊂第二代单兵作战系统也由五个分系统组成:综合头戴分系统㊁士兵计算机/电台分系统㊁武器接口分系统㊁防护服分系统㊁综合电源分系统[4]㊂综合头戴分系统又称综合头盔分系统,包括轻型防弹头盔㊁综合平面显示器㊁综合图像增强器㊁数字摄像机/数字罗盘㊁敌我识别系统以及防生化面罩和防激光护目装置等;软件分系统主要包括战术软件㊁任务支援软件和应用软件,这些软件可使单兵作战系统与数字化C4I系统联网,并协调执行各项作战任务;武器分系统由武器弹药和一体化瞄具组成;防护服分系统包括防弹背心㊁防核生化服装㊁防护手套和战斗靴及防热T恤衫等;附属单兵装备包括携行具㊁电源和废物处理系统等;士兵计算机/电台分系统主要由计算机和无线电台两部分组成,此外还包括信息收集设备和接口设备㊂
以士兵计算机/电台分析系统为例,早在1990年陆军的有关实验室已着手开发样机,并于1992年11月完成了试制样机,但不支持全球定位系统(Global Position System,GPS)和美陆军战斗网无线电台系统(Single Channel Ground and Air Radio System,SINCGARS)㊂1994年对原始样机进行了改进,增加了决策支援㊁导航㊁维修和训练等功能㊂1995年7月,摩托罗拉公司为调整后的 陆地勇士”计划设计了新的士兵计算机/电台分系统,该系统由士兵计算机㊁士兵电台㊁班长电台㊁GPS接收机和系统接口五部分组成㊂需要指出的是,士兵计算机/电台分系统依靠一个庞大的战场网络在支持其正常运转,包括GPS㊁陆军战术指挥控制系统(Ar⁃my Tactical Command Control System,ATCCS)和战术互联网(Tactical Internet,TI)等[5]㊂
陆地勇士”系统初期作战适应性试验于
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1996年10月至12月在佐治亚州贝宁堡进行,此次试验取得了极大成功,试验表明该系统能提高士兵态势感知能力,改进士兵间的协作通信,并深受士兵欢迎㊂陆地勇士系统于1997年通过了严格的审查测试,并于1999年正式开始投入生产,到2001年装备了一个数字化营㊂伊拉克战争后,网络中心战理念在美军获得高度重视㊂为此,美陆军在2003年3月调整单兵作战系统的研发和部署策略,把 陆地勇士一单兵战车互通型”装备作为单兵作战系统研制计划的重点,并于2006年将互通型单兵作战系统开始装备陆军所有5个兵种 别动队㊁空降部队㊁空中突击部队㊁轻步兵和机械化部队㊂2010年美国陆军士兵系统中心宣布一项名为 未来部队勇士”的单兵装备研制计划,计划研制 地面勇士”C4I单兵系统,该系统集单兵防护㊁单兵战斗武器和单兵通信器材于一身,并计划于2020年大规模列装部队[6]㊂
2.2　法国陆军的单兵作战系统计划
自美军推出陆地勇土计划不久,法陆军于1992年提出未来单兵作战系统计划[3]㊂经过3年的可行性研究后,法军开始概念论证及演示阶段,并于1996年开始转入系统研制阶段㊂
法国未来单兵作战系统是装备与通信一体化步兵系统,包括一套完整的单兵装具,主要由装有先进光学设备的武器㊁头盔㊁通信系统㊁便携式电子平台㊁独立电池组㊁制服与防护设备组成㊂法军单兵作战系统计划的核心是一个能处理图像的中央计算机以及GPS和综合网㊂中央计算机可与头盔显示器相连,也可与腕戴式或手持式人机接口相连㊂人机接口能显示系统状态和定位数据,产生指挥信息㊂此外,系统还包括一个把夜视㊁话音通信和大视野显示合为一体的综合式头盔;一个将无线通信㊁定位㊁导航㊁计算和体能状况监视合为一体的便携式电子终端㊂整套系统具有通信㊁机动㊁后勤㊁火力控制等多种功能,还能利用数据㊁图像或话音等手段进行敌我识别和态势展示㊂据报道,该单兵作战系统已于2009年开始装备法陆军,首期大概装备五个步兵团㊂
2.3　英国陆军的未来单兵作战系统
英陆军也于1993年提出了未来单兵作战系统(Future Fight Solider System,FFSS)计划,后更名为未来步兵士兵技术(Future Infantry Solider Technique,FIST)计划[1]㊂根据FIST计划,将为步兵研制计算机㊁电台㊁多功能头盔和防护服等装备㊂英陆军认识到传统的通信系统已不能满足下车作战步兵的要求,拟将 射手”下一代战斗网无线电系统延伸到单兵一级,作为未来步兵士兵技术计划的主要通信系统㊂1995年英陆军已与ITT 公司和拉卡尔公司等组成的集团签订了 射手”的研制合同,并已于2003年装备英军步兵㊂从1996年中期起,未来步兵士兵技术计划的试验增加了数字化内容㊂该计划的第一阶段在2000年结束,并且步兵单兵作战系统于2005年开始陆续装备英军㊂
2.4　澳大利亚陆军的 勇士”计划
澳陆军于1992年开始实施 勇士”机械化步兵现代化计划[5]㊂1995~1999年为能力定义阶段,1999~2001年为项目定义阶段,2002~2010年为采购阶段㊂与美㊁法㊁英等国的计划相似,澳陆军 勇士”计划也重点研制一种综合单兵作战系统,但澳军强调此系统要适合澳洲本土条件㊂在C4I方面, 勇土”系统可能包括一个能与澳陆军战术指挥控制系统兼容互通的手持式数据终端㊂这种终端能提供预置格式的报告和数字地图,能传输和显示图像㊁敌我位置数据和来自外部传感器的其他数据,如班内其他成员所带体能监视器的数据㊂每个士兵将配备个人短通信设备,用于在班内进行话音和数据通信㊂
2.5　其他单兵系统计划
除上述国家外,德国㊁俄罗斯㊁韩国和印度等也都推出了自己的单兵作战系统计划,如德国的 未来士兵”计划㊁俄罗斯研发的 狼士兵2000”单兵作战系统㊁韩国的 未来部队勇士”系统和印度的 未来步兵作战系统”等[3]㊂不过这些国家把重点放在单兵武器子系统和防护子系统方面,最近才开始注意到电子信息设备㊂此外,北约早在上世纪90年代提出了士兵现代化计划(Solider Modern Project,SMP),并进行了可行性预研和可进行研究㊂但北约此项计划的最终目的是使各成员国研制的单兵作战系统能够互通,而不是研制具体的装备㊂
3　单兵作战系统的特征和优势
单兵作战系统是士兵与装备的完美结合,目
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前已成为数字化战场不可缺少的重要组成部分㊂
换言之,战场的数字化和部队的数字化必须以士
兵的数字化为基础,士兵的数字化必须与整个战
场和部队的数字化同步进行㊂而单兵作战系统是
向士兵提供数字化装备并把士兵连入数字化战场
的关键性系统㊂单兵作战系统最明显的特征就是
信息特征,它的发展是顺应了世界新军事革命的
发展趋势,实现了从 战场孤点”到 体系节点”的
转变,在信息化地面作战中将占据重要地位㊂
目前,国外先进的单兵数字化装备从功能和
结构上看,主要由5个分系统组成[4]:一体化头盔系统,能够为士兵提供战场上所有视听信息;计算
机分系统,可为士兵提供通信㊁预警㊁定位和防护
等服务;武器分系统,能完成昼夜监视㊁跟踪㊁精确
射击等多项任务;先进军服系统,能够防弹㊁防化
学战剂㊁防火㊁防热核㊁防红外监视㊁防激光等;微
气候调节系统,为士兵在炎热或严寒战场条件下
提供保障㊂
目前美㊁英等国已在事实上把单兵作战系统
纳入数字化战场㊂美国陆军部1994年批准的 陆
地勇士”作战需求文件提到[1]: 该单兵系统供下车战斗士兵使用,在减少己方误伤的同时将显著增强士兵应战和摧毁敌方目标的能力㊂”英陆军在推出数字化总体规划后,也要求其单兵作战系统的试验增加数字化方面的内容㊂单兵作战系统最大的优点就是它能显著提高士兵的战斗力,单兵完成任务的能力及生存能力与其可获取的信息的数量和质量紧密相关㊂例如,美陆军 陆地勇士”系统能向单兵提供准确可靠的定时定位数据,不但增强了单兵对敌情的了解,而且也增强了单兵对友军情况的了解,通过计算机整体式头盔和传感器,士兵可以迅速发现目标,识别敌我,了解战场态势,作出准确判断㊂基于C4I子系统, 陆地勇士”系统把单兵连入了数字化战场,使单兵能分享广泛的信息优势,大大提高单兵的决策能力㊁反应速度和整体作战效能㊂
4　单兵作战系统的最新进展和发展态势
4.1　最新进展
当前,各军事强国的数字化士兵系统计划目标之一是设法把通信和电子对抗能力向下扩展至
士兵级㊂在数字化士兵计划的个人通信系统中,
世界军事强国都在积极研发下一代单兵通信系
统,这种通信系统不仅具有丰富的通信手段,还必
须具有低截获概率,能够有效抗多径衰落㊁抗盲区
和抗敌方工作环境的干扰等㊂新型单兵电台将在
无人值守转播能力㊁车辆连接能力㊁通信距离扩展
等方面有大幅改进和提高㊂
此外,随着信息战㊁网络战和电子战等多种新
型作战样式的出现,单兵电子战装备已成为单兵作
战系统重点研发的特殊武器装备[7]㊂单兵电子战装备是陆军㊁海军陆战队和空降兵等军种中执行地
面电子对抗任务的军事人员所使用的装备,其最主
要的特性就是方便携带与使用,所以又称为便携式
电子战装备,它与地面固定站㊁车载㊁舰载㊁机载㊁弹
载和星载等其它承载平台的电子战装备一起构成
了完整的电子战装备体系㊂外军典型便携式电子
战装备主要包括侦察装备与干扰装备两大类[8],前者可分为雷达侦察装备(如 信号”哨兵)与光电侦察装备(如单兵激光告警器),后者又可细分为雷达干扰(如 獾”战场雷达干扰机)和通信干扰装备(如 游击手”电子防护系统)㊂
与此同时,随着人工智能等技术的蓬勃兴起,
智能可穿戴设备作为单兵系统的典型装备在军事
领域的需求也愈加突出[9]㊂作为一种新兴技术和产业潮流,各军事强国也争相对智能可穿戴设备在军事领域的应用投入大批人力㊁物力和财力,制定关于智能可穿戴设备的单兵系统计划[10]㊂2012年雷声公司为美军研制了一款供陆航机组人员使用的智能头盔㊂2015年8月美国国防部宣布将研发柔性可穿戴传感技术㊂美军还将研发高端3D打印技术,用来制造柔性可穿戴电子设备㊂现代化单兵系统,不仅体现在攻击和防护能得到加强,还体现在战场感知能力的提升上㊂例如,英国防务科技实验所于2016年9月展示了一个整合多项传感器的可穿戴系统,帮助士兵在状况复杂的城区冲突地带更快速㊁清晰地掌握战场整体环境,大大提高战场态势感知能力㊂
4.2　发展态势
随着信息技术的快速发展,单兵作战系统在
多个方向不断发展完善㊂根据未来战争的要求和
军事技术的进步情况分析,外军单兵作战系统将
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向一体化㊁信息化㊁模块化㊁微型化和智能化方向发展[4-5]㊂
首先,外军在单兵作战系统的设计中将更加注重一体化,一体化也是一种系统化的方法,即把士兵执行各种任务携行㊁穿戴和使用的所有物品都作为一个整体㊁一个单一的系统来对待,从一开始便对这个系统中的各个系统和部件进行全面考虑,求得它们的最佳配合,从而实现整个系统的优化,同时,将尽量把系统所需的各种功能加以综合和集成,做到一物多用,以减少零部件的数目㊂信息化是指突出单兵作战系统中的信息分系统,即C4I部分㊂这是把士兵连入数字化战场并向士兵提供信息优势的关键部分㊂这一发展趋势使战场对士兵来说有可能成为透明的㊁可视化的从而惊人地提高士兵的战斗力㊂信息化也表现为士兵武器系统与信息系统的紧密结合,如计算机与热辐射瞄准具结合有助于士兵探测㊁识别和杀伤敌方目标㊂未来对士兵杀伤力的提高有可能不必从武器方面着手,而通过改进计算机软件实现㊂单兵作战系统模块化将更适合作战要求㊂这是因为在执行不同任务时单兵作战系统的各个分系统并非全都用得上,因此,最好把这些分系统和部件设计成模块,士兵可根据任务需要对这些模块进行拼装㊂这样既可保证所需功能的基础上减轻士兵的负荷,还可节省费用㊂
微型化是研制单兵作战系统的一个难点,它往往与功能多的要求相矛盾㊂根据美军的调查,认为单兵作战系统所追求的各种能力现均以某种形式存在,真正的挑战是如何把体现这些能力的设备都做得又轻又小又结实可靠㊂为此必须开发一些新技术,如纳米级电子电路等㊂
单兵作战系统的智能化将全面提高系统的自动化程度,使系统功能更强,更便于使用㊂人机合一的电子对抗将在单兵电子对抗中发挥更大的作用,装备的智能化程度也会不断提升㊂例如,计算机不用键盘和鼠标,改用声控或手套型输入装置,显示器嵌入普通的眼镜玻璃片内,甚至把士兵步行的能量转化为计算机的电源,供计算机长时间使用㊂计算机将能根据战场情况,自动向士兵提供最佳行动方案和作战计划㊂探测器能自动报告威胁的位置和类型,提醒士兵采取预防措施,士兵也无需把冲锋枪抵在肩上射击,因为头盔上装有自动瞄准装置,能自动矫正瞄准误差,士兵只要端起武器向着目标开火即可命中㊂
今后,士兵作战系统还将不断探索如何把最新的尖端技术(如外骨骼技术㊁纳米技术㊁生物技术等)来装备未来的士兵,大幅提高士兵的战斗效能㊂
5摇结束语
单兵作战系统将成为未来信息化战场的关键要素之一,也是武器装备现代化的重要一环㊂时至今日,世界各国陆军的单兵作战系统经过艰苦探索,已经普遍确定了构架,或早或晚地进入到实质性的发展阶段㊂即便如此,西方国家单兵作战系统的研制设计人员仍在从各方面改进单兵作战系统㊂美陆军在完成 陆地勇士”计划的同时已开始实施 21世纪部队陆地勇士”计划㊂其能力将比 陆地勇士”更强㊂可以预期,单兵作战系统在未来的战争和非战争的军事行动中必将发挥重要的作用,而且对今后世界各国武器装备系统的发展产生深远的影响㊂
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