美军杀伤网概念研究及对我防空作战装备体系的启示
源自：现代防御技术
摘要：
DARPA寻求从杀伤链转向杀伤网，意图利用信息网络构建高度分散的杀伤网，形成难以预测的杀伤链。美空军在试验旗体系下开展“橙旗”“翠旗”和“黑旗”试验，探索杀伤网概念的落地应用。首先，围绕杀伤网作战概念，阐述杀伤网与杀伤链的内涵与差异；其次，理清DARPA“自适应跨域杀伤网”项目的发展背景，分析其基于电子商务“供应商—消费者”框架的架构设计，总结其“跨域杀伤网协商与实例化的实时推理分析”软件针对项目关键技术的演示验证情况；再次，从作战管理、体系架构、安全通信、基础设施、标准规范等方面提出构建杀伤网所需的关键技术；最后，瞄准构建未来防御作战弹性杀伤网，从技术角度给出建设我防空作战装备体系的建议。
引言
1996年10月，时任美空军参谋长罗纳德·福格尔曼发表声明，提出杀伤链概念雏形，认为“2025年前，发现、定位、跟踪、瞄准地球表面的任何移动目标将成为现实”［1］。此后，杀伤链概念被美军广泛接受并发展。2018年5月，美国防高级研究计划局（defense advanced research projects agency，DARPA）透露，将寻求从杀伤链转向杀伤网［2-3］。相比杀伤链的静态结构，杀伤网概念强调各领域指挥控制、情报以及武器的统合，形成包含众多节点的网状结构，凸显跨域协同性和动态重组性。同年7月，DARPA 发布“自适应跨域杀伤网”项目（adapting cross-domain kill-webs，ACK）跨部门公告（broad agency announcement，BAA），开展构建杀伤网的关键技术研究［4］。杀伤网是“马赛克战”核心要素，也是智能化战争时代杀伤链的主要发展方向。“从杀伤链转向杀伤网”有望成为美军后续较长一段时间的主要军事变革方向之一。
近年来，美空军在试验旗体系下陆续设立并开展“橙旗”“翠旗”和“黑旗”等系列试验，关注杀伤网集成、先进可生存性以及数据驱动式试验，提供全域试验能力以推动系统成熟并部署［5］。2021年3月，美空军举行“橙旗”“黑旗”联合试验，演示验证无需人在回路的情况下，使F-35，F-22战斗机与陆基远程火力、海军火力、天基传感器等相集成［6］。2021年10月，美空军举行“橙旗”“翠旗”“黑旗”联合试验，集成空中、地面作战资源，构建跨域远程杀伤网［7］。相关动向表明，美军已经在杀伤网概念的落地应用上取得重要突破。
2022年2月俄乌冲突以来，俄乌双方拉锯战中互有胜负，凸显出各自杀伤链先于对方闭合、杀伤网保持稳健对体系作战能力发挥的重要性。美军杀伤网构建将加快战争节奏，增强美军内部、以及其与其盟军的联合作战优势，构成对我安全威胁。在此背景下，跟踪美军杀伤网重点项目进展、理清杀伤网与杀伤链内涵、分析其关键技术，可为我防空作战装备体系发展提供启示和借鉴。
1 杀伤网与杀伤链概念
1.1 杀伤网与杀伤链定义
杀伤链是信息化战争的产物，美军在C4ISR（command，control，communication，computer， intelligence，surveillance，reconnaissance）中提出的杀伤链概念，是一个覆盖侦察、监视、情报、计算、通信、指挥、控制、打击要素，实现“从发现到摧毁”的一体化作战任务链，其现行作战条令将这一概念具体规定为由“发现、定位、跟踪、瞄准、交战、评估”等6个环节组合而成的闭合链路，侧重于对杀伤链运转过程的描述，体现了联合作战体系信息流主导能量流进行闭环运转的运行机理，是信息化战争形态下“观察-判断-决策-行动”（observe-orient-decide-act，OODA，OODA）环的实践运用。国内杨松等将杀伤链定义为“针对某类目标，各链路要素基于预先规划的固定架构，相互依赖、依序运行，对目标产生线性杀伤效果的任务环路闭合模式”［8］，明确了杀伤链具有预先规划性、要素强关联性、能力线性累加性等特征。
依托不断发展的信息技术，美军在空中、地面、水面及水下等作战域发展了多种样式杀伤链，包括点对点的“感知—打击”线型杀伤链、以高端高价值作战平台为核心的“节点辐射”型杀伤链和实现多条杀伤链并联组网运行的“网状”杀伤链。当前这些杀伤链只是在单个作战域取得进展，美军认为需建立跨域“杀伤网”（kill web），使不同作战领域实现信息共享和资源共享，以保持作战优势。因此，在新型作战概念引领及新兴科技支撑下，杀伤链加速向复杂多维的杀伤网发展。
2020年4月，DARPA下属的自适应能力办公室（adaptive capabilities office，ACO）将杀伤网描述为“各作战要素的可组合集成体”，能够通过关联特定要素，执行多种独立的杀伤链，从而实现传统多种功能杀伤链的效果。“杀伤网”用来实现全域协同，利用全域融合的空中发射、水面发射和水下发射等能力，实现全域攻击能力。文献［8］中提出了杀伤网具有跨域互联性、目标操纵性、链路冗余性和网络适变性等特征。
1.2 杀伤网和杀伤链的对比
“杀伤网”理念是针对当前“杀伤链”存在的诸多问题提出的。这些问题包括：风险集中于单个平台；易受到敌方动态演进杀伤链攻击；升级困难；难以实现跨域应用。相对应地，“杀伤网”则具备风险分散、具备演进能力、可快速升级、可跨域应用等优点。杀伤网和杀伤链的对比示意见图1［9］。
图1 杀伤链与杀伤网对比示意图
因此，杀伤网衍生自杀伤链，但并非多条杀伤链的简单组合，其需要依托支撑作战节点互联的通信网络，根据作战任务需求和战场态势，灵活组合作战节点。相比杀伤链，杀伤网具有鲜明的“去中心化”“按需定制”“跨域使用”“扩展性强”的特点。
2 重点项目分析
DARPA“自适应跨域杀伤网”项目是美军探索构建杀伤网的重点项目。该项目借鉴电子商务分布式市场的成功经验，开发基于“供应商—消费者”架构的跨域杀伤网构建技术［4］。
2.1 项目背景［4］
DARPA正在开发马赛克战概念（图2）。马赛克战概念的核心是“系统之系统”（system of systems，SOS）架构，以将各类作战能力分布于战场的有人/无人平台上。作战人员将不再依赖精心设计的固定杀伤链，而是将分布式能力组合成杀伤网，给对手施加多重困境。为实现马赛克战，需要开发软件决策辅助工具来支持将系统实时编配组建杀伤链，并根据战场态势实时调整编配方案。
图2 马赛克战杀伤网［4］
当前美军各军种已完全接受跨域作战的需求，例如陆军主导的多域作战（multi-domain operations，MDO）概念和空军关注的联合全域指挥控制（joint all-domain command and control，JADC2）概念。当前的指挥控制组织和流程难以支持相关作战概念，极大限制跨域作战的效能。
ACK项目基于上述背景启动，将开发软件以支持杀伤网构建，能够确定作战资源能力、分析海量作战方案、根据人类指挥官决策分配作战任务，实现以机器的速度提升作战能力。
2.2 架构设计［4］
ACK项目将提供感知、武器、非动能效应、通信等功能的实体视为“供应商”，将承担作战任务目标以及负责构建杀伤链的实体视为“消费者”，构建“供应商—消费者”的去中心化框架。在该框架中，战场各域的实体开展任务能力竞标，为作战人员提供多条备选杀伤链。
图3展示了支持去中心化构建杀伤链的ACK框架及其流程［4］。其中，能力市场中的每个节点都可视为潜在“服务供应商”，指挥控制节点可视为“消费者”，不同节点间通过网络连接。当确定新作战目标时，以下流程将启动：确定作战目标之后，ACK将向决策者提供一系列候选脚本。这些脚本详细描述支持特定杀伤链闭环所需的所有要素及每一要素必需的服务质量等信息。脚本不会指定具体的传感器类别、武器类型、通信网络等，而是根据预期效应、服务质量等来确定需求。一旦作战人员选择特定脚本，ACK就会为脚本所需服务向整个战场的虚拟联络员发送“标的需求”。虚拟联络员在权衡自身资源的可用性、成本等方面信息后进行响应。虚拟联络员将“报价”反馈给消费者节点。消费者节点将对可选脚本进行综合评判，确定并构建最优杀伤链。
图3 支持去中心化构建杀伤链的ACK框架
2.3 关键技术及其演示验证情况
ACK项目为实现预期目标，需要解决3个关键技术挑战［4］：①跨域资源能力表示，使供需双方能够表示能力需求，以快速确定满足作战需求的潜在解决方案。②杀伤链动态规划，权衡众多跨域资源的能力优劣势，结合战场态势，动态规划最优杀伤链方案。③作战方案分发，将确定的作战方案分发给指定作战资源。
为解决上述技术挑战，ACK项目支持雷声技术公司研发出“跨域杀伤网协商与实例化的实时推理分析”（analysis for kill-web negotiation and instantiation across domains，ARAKNID）软件。ARAKNID软件能够获悉可用作战资源能力，分析大量杀伤链方案，向指挥官提供作战方案建议，再根据指挥官的选择向作战平台发送任务信息［10］。该软件在美军多次演习期间，演示验证ACK项目的关键技术。
2020年8—9月，雷声技术公司参与美空军“先进作战管理系统”（advanced battle management system，ABMS）第2次演习，并演示验证ARAKNID软件。期间，在面临多个威胁情况下，ARAKNID软件基于可用平台、传感器和武器分析多种杀伤链方案，计算出成功率、附带损伤以及机会成本，并以排名的形式向指挥官呈现备选作战方案，最后根据指挥官的决定向多个指控系统发出作战指令［11］。
2021年7月，雷声技术公司参与美北方司令部领导的第3次“全球信息优势实验”（global information dominance experiments，GIDE）演习。期间，ARAKNID软件在不同作战场景下确定优选作战方案，包括向空中战斗机分配多个目标交战任务、发出紧急起飞指令召唤更多战斗机等［12］。
ACK项目的跨域资源能力表示、杀伤链动态规划、作战方案分发等均属于作战管理技术的范畴，通过联合作用来实现“梳理杀伤网内作战资源—确定最佳杀伤链—调动作战资源执行任务”的作战管理目标。
3 关键技术分析
根据杀伤网概念来源及背景分析，为快速构建可靠杀伤网，除ACK项目发展的作战管理技术之外，还需发展支撑作战管理落地应用的体系架构、安全通信、基础设施以及标准规范等关键技术。
3.1 作战管理
作战管理系统是生成杀伤网方案、推荐最佳杀伤链预案的核心部分，其关键功能是以满足任务需求为目标，基于网络中获取的各类型装备信息进行资源优化配置，快速给出最优的满足需求的组合方案。未来杀伤网将能够根据作战任务和打击目标，从全域空间选取相对较优的所需功能节点，动态重构一条或多条杀伤链路，从而实现对各类时敏目标的即时打击，以有效应对快速变化的战场态势，而不仅仅是采用预先构建的信息流转路径。因此，当网络内的装备资源逐渐丰富，各类型资源存在使用时序、空间、成本等各种约束时，快速给出最佳的作战管理组合方案是关键难点。由于杀伤网生成不仅要求“优”、还要求“快”，人工智能和计算机技术的发展为以上点的突破提供了有效途径，通过机器智能支撑的分布式作战管理和作战任务在线协同规划，可消除不同作战域异构节点间在作战速度和节奏上的差异，实现具有高度自主性的跨域协同作战。
3.2 体系架构
开放式、自适应的体系架构是构建弹性杀伤网的关键基础技术之一。传统作战体系架构主要瞄准特定作战任务构建，不具有普适性，难以灵活构建所需杀伤链。杀伤网追求的作战体系架构，能够将原本独立的侦察探测、火力打击、电子战、通信网络等系统集成，并根据作战目标与战场态势随需构建杀伤链。2020年4月，DARPA启动“自适应作战体系架构”（adaptive warfighting architectures，AWA）项目，旨在开发新型作战体系架构，以支持构建具有复杂效应传送链路的杀伤网，能够关联特定要素以打通多条独立杀伤链，根据需要选择最优杀伤链，支持美军在强对抗环境作战［13］。诺斯罗普·格鲁曼公司为美陆军研发的“一体化防空反导作战指挥系统”（integrated air and missile defense battle command system，IBCS）也采用开放式、自适应体系架构，具有前向兼容、后向扩展、迭代交互等特点，能够集成各军种、跨领域系统，支持开展“任何传感器—最佳射手”作战［14］。IBCS飞行试验如图4所示［15］。
图4 IBCS飞行试验
3.3 安全通信
在强对抗高动态环境中，安全可靠的通信网络是构建跨域杀伤网的基础条件，杀伤网将通过战场物联网络连接全域泛在的各类作战资源，因此需增强跨物理域通信技术、动态网络配置技术等研究。战前提前配置网络，可能存在对通信资源的分配不足或过度分配，进而导致战时通信资源未充分利用或性能不佳、大规模数据拥塞等问题。因此，为实现对通信资源的动态灵活管理。2021年5月，DARPA启动“任务集成网络控制”（mission-integrated network control，MINC）项目，旨在开发一种能对信息和通信路径进行自主选择和排序的软件，实现敏捷自修复网络之网络的分布式管理，支持在强对抗、高动态环境中构建多域杀伤网［16］。MINC项目目标如图5所示。
图5 MINC项目目标
Fig. 5 MINC program’s vision
3.4 基础设施
基础设施主要包括为支撑杀伤网构建所需的大数据平台、基础通信及计算、存储设备等设施。其中，大数据平台是支持作战管理生成策略方案的重要基础。由于多域作战装备生成数据资源的异构性，数据规模、质量的差异性，使得不同领域不同层级作战管理用户直接使用存在困难，因此，支撑作战管理决策方案生成的大数据平台应统筹不同领域各个层次用户对装备数据资源的使用需求，对分布式部署作战资源上报的各类数据实现清洗、分类、结构化存储和分层维护管理，为不同层级的决策提供数据支撑。根据功能需求划分，分布式的数据存储及管理系统架构、标准化的数据管理流程、服务化的基础数据处理工具以及智能化的业务数据分析工具是研究大数据平台技术的重要内容。
3.5 标准规范
统一的通信标准、数据标准、平台标准等是构建多域联合作战杀伤网的加速剂，但全军统一的标准框架在推行过程中存在代价高昂、实施缓慢等问题。在多域联合作战杀伤网构建过程中，应分析杀伤链闭合过程中各节点装备铰链时所需的通信交互需求，根据跨不同用户交换少量结构化、高影响因素信息，以及将紧耦合系统松散化的需求，设计建立异构系统的智能接口标准/规范插件规范，包括数据、协议、插件设计等标准，设计类似美陆军IBCS系统中的A-kit，B-kit接口插件，取消异构系统间的直接交互，由该智能接口完成相应服务调用和相应数据提取，从而确保多域联合时态势一致可互通、命令统一可下达。
4 对我防空作战装备体系发展的启示
虽然杀伤网是美军为实现全域作战而提出的概念，但针对我防空作战领域体系建设，其项目研发经验和面临挑战也具有一定的借鉴意义。尤其是当前防空作战面临着作战场景更加广泛、作战样式更加灵活、作战意图更难识别的无人机、弹药集群等新型威胁，同时各类防空作战装备层出不穷，研究可应用于全军的弹性防御杀伤网概念及相关技术，对实现高效反集群等新型威胁具有重要价值。美军杀伤网概念及项目研究，对我防空作战装备体系发展主要有以下几点启示：
（1） 研发人工智能加持的多节点分层作战管理系统，支持杀伤网快速生成。作战管理系统不仅需要为各作战单元节点入网提供接口套件，支持各装备按照体系可识别的信息接入，同时不同层级、不同领域作战管理系统之间需联合开展最佳组合规划和冲突消解处理，确保在满足时间性能、精度匹配、成本效用等约束的条件下，按照执行任务的优先级顺序推荐防空作战杀伤链组合方案。在防御体系资源能力各异、作战任务需求多样的情况下，为实现杀伤网动态优化调整，需重点关注强化学习、智能优化等人工智能技术在实现具体辅助决策中的应用。
（2） 加快推进可支撑弹性防御杀伤网构建的适变体系架构设计与验证推广。弹性防御杀伤网强调作战资源的不唯一性、可扩展性、跨域性以及灵活融入能力，这需要防御体系架构具有开放性和兼容扩展性。因此，应围绕体系要素组成与能力表征、交互关系、运行流程、交战规则等方面研究适应防御作战杀伤网生成与动态优化的体系适变机制，并加快新型体系架构的验证与适时推广，为弹性杀伤网构建奠定框架基础。
（3） 持续推进冗余可靠的基础通信环境建设和通信服务开发。基础通信环境是实现杀伤网信息流转、发挥相较于杀伤链生存优势的“神经网络”。防空作战具有点面结合、动静兼顾的特点，根据任务需求，防空装备需动态切换机动伴随防御和固定阵地防御作战模式，因此，为保证装备随遇接入体系，自动上报自身能力并受领作战任务，必须持续推进空天地一体、有线无线融合、安全可靠冗余的通信基础环境建设。同时，为避免使用时通信资源拥堵，需开发相应的通信服务软件，实时掌握通信资源使用情况并做好带宽分配，确保满足任务需求下的信息通联。
（4） 加强面向防空作战的大数据基础平台、安全保密等基础设施建设。瞄准弹性杀伤网构建的任务需求，充分论证分析支持战场态势生成系统、防空作战管理系统高效运行大数据平台的数据存储应用需求、运维管理需求等，以及各节点入网组网后的安全保密需求，借鉴互联网大数据中台、区块链等技术发展与应用，加强军用相应基础设施建设。
（5） 加强标准规范体系建设与标准的贯彻落实。为从顶层牵引防空作战装备体系建设，支持防空作战杀伤网作战概念向作战能力转换，应围绕防空作战杀伤网设计、建设、运用、试验、评估等环节开展标准体系建设，在现有防空反导作战标准的基础上，明确标准框架，查漏补缺、修订完善，并贯彻落实，切实规范装备体系建设。
5 结束语
美军杀伤网概念是全域作战理念下杀伤链概念的破茧升级，这一实践或将深刻改变现代战争态势，对我造成巨大影响，也为我未来装备体系发展提供启示和参考。本文通过跟踪美军在杀伤网概念提出背景、项目研究、试验落地等方面的相关成果，分析了杀伤网构建所需的关键技术，并从防空作战角度，从技术层面给出了对未来我防空装备体系发展的启示建议。但由于各个作战领域都有其独有的特点，杀伤链统合为杀伤网并非易事，要真正实现杀伤网的弹性构建，不仅需打破技术壁垒、概念壁垒，更需打破现实壁垒。因此，未来在开展杀伤网概念及技术研究的同时，还需关注作战中各军种的联合指挥流程优化、加强不同军兵种之间的配合，共同发挥体系协同效应。
