兰德报告《在电磁频谱中智胜敏捷对手》解读.docx

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1、兰德报告在电磁频谱中智胜敏捷对手解读目录1 .摘要12 .导语23 .电磁频谱的重要地位33.1. 电磁频谱的历史沿革33.2. 2.重编程程序定义及对应组织33.3. 适应大国竞争的迫切需要44 .研究方法与空军EWIR未来愿景55 .美空军EWIR现状及设想的愿景51. 1.当前美空军重编程序的速度和面临的障碍65. 2.美空军EW1R设想的愿景76 .“空军项目”案例研究的结果81. 1.认知型电子战的操作路径86. 2.云集成和数据工程97 .飞行进程软件和容器化107. 1.机载高性能118 .美国空军如何实现以上愿景？128. 1.认知电子战的作战化129. 2.云集成与数据工程1

2、210. 3.飞行进程软件与容器化微服务1211. 4.机载高性能计算139 .相关对策建议139. 1.当前的建议1310. 2.长远规划1410 .结语151.摘要兰德公司于2023年1月19日发布报告在电磁频谱中智胜敏捷对手(174页)。报告称，美国空军的电子战综合重新编程(EWIR)机构负责编译关于电磁频谱中发出的敌方威胁(特别是雷达和干扰器)的情报，并配置电子战(EW)设备以使飞机或其它美国空军资源能够做出反应和应对电磁频谱环境中的不利变化。美国的敌人和竞争对手们正在寻求通过增加其系统的复杂性和适应性来抵消前者多年来获取的在电磁频谱领域和通过电磁频谱作战的能力，美军识别、跟踪和响应其

3、电子战资产所需的更新速度要远比EWIR机构创立之初的设定目标快得多。研究团队开发了四个相互关联的技术案例研究，这些案例研究共同构成了开发近实时、自主、机上软件重新编程能力以及由人工智能赋能的认知电子战所必需的基本要素。研究团队还强调了现有EWIR机构的重要持续作用，即使美国空军正朝着认知未来迈进。关键词：美国，空军，电磁频谱，认知电子战，电子战综合重新编程2 .导语2023年1月19日，美国智库兰德公司发布一份名为在电磁频谱中智胜敏捷对手(OutsmartingAgi1eAdversariesintheE1ectromagneticSPeCtrUm)的研究报告，该报告指出电磁频谱(E1eCtr

4、OmagnetiCSPeCtTUm,EMS)优势在锻造强大军事实力过程中发挥着越来越重要的作用，也对美国空军电子战综合重编程(EIeCtrOniCWarfareIntegratedReprogramming,EWIR)程序机构带来了巨大挑战。本文主要解释电磁频谱为何在美军中占据重要地位，介绍兰德公司“空军项目”(PAF)对此展开的具体研究、美空军电子战综合重编程序设想的愿景以及“空军项目”有关的对策建议，为准确研究和把握当前美国在电磁频谱作战领域的最新动向及发展特点提供参考和借鉴，供读者学习交流。图1原报告封面3 .电磁频谱的重要地位从近几次美国发动的局部高科技军事行动来看，电磁频谱领域已经成

5、为军事争夺的热点。美国在其大国竞争战略指出，现在的竞争对手和以往存在根本区别，美军若想继续抢占电磁频谱领域优势，就不得不做出相应改进。3.1. 电磁频谱的历史沿革获得并有效利用电磁频谱的能力对于持续稳定发挥军事优势来说越来越重要。英国通过收集信号情报(Signa1SIntenigence,SIGINT)和利用无线电波电子干扰技术击败了德国，成为首个在第二次世界大战中尝到电磁频谱甜头的国家。当前，电磁频谱中除无线电频率(RadiOFreqUency,RF)的那部分外，利用先进的情报技术规避威胁等领域正在被广泛探索和开发利用。因此对于美空军而言，在制信息权的世界里，能够感知和掌握电磁操作环境(E1

6、eCtromagnetiCOperatingEnvironment,EMoE)比以往任何时候都更加重要。3.2.重编程程序定义及对应组织长期以来，美国空军旗下的EWIR机构负责编译对手在电磁频谱领域(特别是雷达和干扰器)的各类情报，并以数字化方式更新配置电子战(EIeCtrOniCWarfare,EW)设备，包括上传更新数据、编写新的软件代码以及更换硬件或软件设备等其他手段，此类过程被称为重编程序。据了解，EWIR机构主要依托美国国家航空航天情报中心(NationaIAirandSpaceInte11igenceCenter,NASIC)和在2023年成立的第350频谱战联队(SPeCtrUm

7、WarfareWing,SWW)等组织来完成此项任务。事实上，新配置后的电子战设备能够使美空军作战飞机或其他平台在电磁频谱不利的环境中及时做出反应或回击。当前，EWIR机构主要通过以下三种形式完成目标：一是改变战机的作战任务程序；二是更新机载任务数据文件一一即包含预先感知威胁的特征特点或对该威胁做出相应的反应程序；三是调整硬件设施，包括提高或改进传感器的处理能力。3.3.适应大国竞争的迫切需要报告称电磁频谱的更新速度远远要比EWIR机构创立之初设定的目标快得多。因此，美空军正在积极探索如何实现更加主动、更快且更先进的电磁频谱有关能力的提升。对此，兰德公司的PAF做了大量研究，包括对手在电磁频谱

8、中的能力是如何发展的、软件重编程序需要多快才能应对与电子战有关的威胁、当前从获取情报到重编程序中还存在怎样的障碍以及哪些技术在当下还有改进的必要等。此外，“空军项目”并不局限于目前EWIR机构所要求的任务，还涉及更广泛的问题，包括数据支持、军事规划、战略预算以及其他操作程序等。值得一提的是，该报告研究的重点是实现美空军在执行任务时软件重编程序中各项指标的建设，帮助进一步增强机器学习算法(MaChine1earning,M1)O换言之，将电子战和电磁频谱作战管理的数据能够通过软件让机器正确理解，最终使美空军武器平台能够自主学习、重编程序、适应并回击飞行中遇到的各类威胁，而这种基于机器学习的能力被

9、称为认知型电子战。该报告称，美国现如今在电磁频谱中的作战优势正在被对手和竞争者们逐步抵消，这对美军运用电子战造成了困难。为了适应大国竞争战略的需要，美国国防部在2023年发布了电磁频谱优势战略，该文件进一步阐明了要建设一支完全整合、以作战任务为牵引的，为大国竞争而服务的电磁频谱组织机构，同时强调未来的电磁频谱能力必须能够有效应对日益复杂的外部环境威胁，确保任务顺利执行。4.研究方法与空军EW1R未来愿景兰德公司的空军项目（PAF）对以下问题进行了研究：电磁频谱中的对手能力进展状况，与EW相关的软件重新编程需要多快才能跟上威胁的变化速度，当前情报重新编程过程中存在哪些隙碍，以及需要对哪些先进技术

10、进行必要的改进。PAF的工作围绕电子战综合重新编程（EW1R）展开，但其范围涵盖了与电磁频谱作战中数据和软件支持作用相关的更广泛的问题。PAF主要依据主题专家访谈和外场观测（例如，概念演习的空中部分排练）、过程分析和技术预测分析等方法开展了此项研究工作。该方法的核心是开发了四个相互关联的技术案例研究，这些案例研究共同构成了开发近实时、自主、机上软件重新编程能力以及由人工智能赋能的认知电子战所必需的基本要素。改进美国空军EW1R机构的愿景:1）确定仍然存在的制约因素，并确定相应投资优先级；2）对一些现有流程进行进一步有限自动化；3）重新设计软件和硬件开发流程，以提高部署EW1R能力的速度，并开发

11、和维持未来的自主能力；4）创建自适应电子战能力;5）创建认知电子战能力。步骤持续性：投资赋能技术4.创建自适应电子战）任务中、机内任务中、后机内、外EW1R执行时间地点3.重新设计软硬件开发2.寻求现有流程的进一步自动化卜任务后、机外1.确定仍然存在的制约因素并投资优先级当前*未来图2-改进美国空军EWIR机构的愿景5.美空军EW1R现状及设想的愿景美空军认为，正因为当前EWIR的整体过程存在诸多障碍，无法从容应对未来可能遇到的威胁。因此，该报告也对美空军的建设愿景做了相关介绍。5.1.当前美空军重编程序的速度和面临的障碍以往，美空军收集对手雷达和干扰系统的电子情报相对容易，以至于情报产品能够

12、定期更新和及时开发。但随着对手变得更为敏捷加之作战环境日益复杂，美空军重编程序面临诸多挑战。表1当前EW1R过程预测所需的时间步骤涉及对象最快时间平均时间最慢时间采集信号24小时几天至几个月数年处理信号数杪数秒数秒发送、保存信号几分钟4小时3天数据提取、分析发射器数天1个月大于6个月任务数据文档1周内6个月无法完成软件开发和更新作战任务程序6个月(F-16)6个月(F-35)12个月(F-16)3年(F-16)(支规划)数据技术和运营技术每次更新9个月(F-16)12个月(F-16)6个月(F-35)24个月(F-16)12个月(F-35)使用每次更新48小时72小时不进行更新：18个月根据表

13、1和图3列举的各类时间，该报告认为当前的重编程序过程之所以效率不高，主要存在以下五大障碍：一是人工操作步骤的增加降低了流程改进效率；二是无法回避的漫长安全认证和硬件更换过程；三是缺乏强大的计算能力和专业化人才，延误了EWIR过程;四是各机构对任务需求和相关背景缺乏了解和沟通；五是对数据记录、存储和共享的限制抑制了管线数据的发展。威胁环境近似的/否认的有争议的图3与威胁同步所需的EWIR的速度但该报告也认为，当前对手在电磁频谱领域对美国构成的威胁相对较小，这为美空军EWIR机构更新相关任务数据文档提供了时机，并且不会对作战效果产生负面影响。同时，该报告强调如果现在进行一次性大规模的技术变革，会打

14、乱美空军当前的任务部署，代价高昂且无法实现。因此，实现美空军建设愿景应当是循序渐进的。5.2.美空军EWIR设想的愿景为了使美空军在电磁频谱领域中保持竞争力以及具备适应不断变化威胁的能力，该报告认为美空军应在短期内采取以下几个步骤，同时逐步改进结构性问题，以维持其优势地位：一是首先识别眼下依旧可能存在的制约因素并据此确定投资的优先次序；二是根据现有的EW1R流程，力求进一步实现自动化；三是重新设计软件和硬件的开发流程，加快使EWIR能力趋于实战化，发展和维持未来的自主学习能力；四是实现配套的电子战能力建设；五是探索认知型电子战能力。此外，该报告进一步指出：一是在电磁频谱中必须能够快速重编程序，

15、包括评估作战环境、检测对手动向以及做出适当反应，这必须要在几秒到几分钟之内完成；二是需要制定敏捷的软件解决方案，包括硬件更新升级、加强数据工程建设以及强化各系统之间的互操作性；三是需要在政策制定、组织任务统筹、人员专业培训以及计算机指标方面作出相应的改变。基于对重编程序路径分析，该报告探讨出四种类型的发展状况，认知电子战算法的开发、管线数据、软件架构和硬件能力，强调了四种技术相互关联，共同支撑着未来自主重编程序能力的发展。6“空军项目案例研究的结果“空军项目”重点进行了对四个相互关联技术案例的研究，这些案例共同构成了开发实时、自主、平台软件重编程序能力所必需的基本要素，更确切的说，将人工智能向认知电子战赋能一一使用机器学习算法(M1)、让平台能够自主学习、进而重编程序以应对不断变化的威胁挑战。为了实现美空军的最终愿景，该报告认为需要关注以下四个方面：6.1. 认知型电子战的操作路径为了获得快速有效的电磁操作环境，报告认为美空军必须采用新的电磁战系统，同时强调自适应和认知型的电