2021年外军信息系统领域发展综述

方 芳， 彭玉婷

(1.中国电子科学研究院, 北京 100041; 2.中国电科发展战略研究中心, 北京 100043)

0 引 言

2021年，大国对抗更加激烈，印太地区成为大国交锋的焦点，该区域军事行动、演习试验的强度和频次达到新高，信息系统装备技术在其中发挥的作用突显；中美科技博弈升级演进，5G、先进计算等电子信息技术成为科技战的最前沿。在此背景下，外军信息系统领域战略规划、作战概念、装备技术等各方面发展呈现出更加鲜明的数字化、网络化、智能化趋势。

1 密集发布战略文件，牵引信息系统现代化转型

美国近年推出了一系列指导军事电子领域发展的战略规划，形成了从国防部到各军种、覆盖信息系统各功能领域和技术领域的文件体系，旨在以战略引领信息系统现代化转型，为美军联合全域作战提供信息优势[1]。2021年，该战略规划文件体系进一步完善。

在指控通信领域，美国防部2021年初公布《指挥控制通信现代化战略》(2020年9月制定)，为指挥控制通信系统和基础架构的现代化建设提供了明确方向，要求构建无缝、韧性、安全的指挥控制通信基础设施，形成敏捷电磁频谱作战能力、可靠定位导航授时能力、一体化通信能力、迅速响应的指挥控制能力等。5月，美国防部长奥斯汀签署《联合全域指挥控制战略》，9月，国防部制定该战略的实施计划，战略提出应重点关注数据、技术、核指控等问题，强调快速集成人工智能、预测分析等新兴技术，要求通过技术试验破除供应商专有技术的壁垒，提出工作路线图及实现方法；实施计划侧重信息安全问题，给出包括零信任网络安全架构、云技术等七种技术途径。美陆军2021年发布《统一网络计划》《2028指挥控制作战概念》，强调建设安全抗毁的一体化陆军作战网络，构建面向2028多域作战部队的指挥控制作战体系。

在定位导航授时领域，2021年1月，美白宫发布新版“美国天基定位导航授时政策”太空政策7号令，在2004版的基础上纳入了导航战、网络安全、频谱应用以及使用国外天基定位导航授时服务等相关规定，旨在保持其在提供服务和负责任地使用包括GPS及国外系统在内的全球导航卫星系统上的领导地位。美陆军、太空军2021年分别通过了“导航战态势感知能力发展”文件和新版“联合导航战中心”文件，欧盟也于7月提出“基于弹性天基定位导航授时和卫星通信的导航战态势感知计划”，纷纷将导航战提升至重要关注地位。

在数字化转型领域，美太空军5月发布《数字军种愿景》，提出建立一支“互联、创新、数字主导”太空军的目标愿景，指出实现该愿景需重点关注“数字工程、数字人才、数字总部及数字作战”四大领域。美陆军10月发布《数字化转型战略》，从总体层面推进陆军采用云、数据和人工智能等技术重塑部队结构、业务流程、作战体系与组织文化。美国防部地理空间情报局10月、11月相继发布《数据战略》《商业地理空间情报战略》，推动该机构的数据中心转型，加强对商业地理空间数据的高效利用。

欧洲国家重点关注数字化转型，布局关键前沿技术发展。2021年3月，欧盟接连发布《2030数字罗盘：欧盟数字十年战略》《“地平线欧洲”2021—2024年战略计划》《2021年管理计划：通信网络、内容和技术》，为欧盟数字化发展提供战略建议,指出欧盟应该通过加强人员的数字化技能培训、加强数字化基础设施投资等方法实现数字化转型，拟重点开发微电子、量子、区块链、石墨烯、脑科学等技术。英国国防部9月发布《国防数据战略》，明确了数据的战略资产性质，并将其视为英国国防的横向推动力和持久能力，要求国防部必须采取各种方法更有效、一致地收集、管理、共享和利用数据，通过行为和文化的范式转变，掌握并快速释放数据的全部力量，将有助于国防实现多域集成和信息优势，提高业务效率和获得战场优势。

2 调整优化管理体系，统筹关键领域发展

2021年10月，美国防部国防信息系统局宣布完成机构重组，旨在应对全球网络空间战场迅速发展变化的形势，通过五条工作路线强化机构使命与任务，加强与行业合作伙伴的协同，构建满足全球作战人员需求的网络信息系统，以“行动速度取胜”。五条工作路线包括：一是指挥控制优先，将指挥控制系统和能力置于优先地位，支撑实现联合全域指挥控制，以便在面临实力相近的竞争对手、外部威胁时，能够获得“制高点”优势；二是通过创新推动战备工作，以提升创新和现代化的速度为目标，加强行业合作伙伴的联系，充分利用其创新解决方案，简化流程手续，确保国防部的投资获得最佳价值，使机构维持足够的战备状态；三是把数据作为重中之重，数据是一项重要的战略资产，也是指挥控制的关键促进因素，必须在“数据为重”工作路线的指导下，推进数据利用的积极创新；四是在网络空间安全与用户体验之间寻求平衡，提升和强化基于威胁的防御能力，例如推广零信任安全架构来优化跨网络环境的身份管理体系；五是提升员工能力，通过适当的招聘和人才保留工作，提升该机构与其他民用、政府或军事机构竞争人才的能力。

3 稳步发展重点领域，提升信息系统体系效能

3.1 联合全域指挥控制进入能力形成阶段

2021年，以美国为首的世界军事强国将实现多域指挥控制作为首要发展目标。随着美军正式将联合全域指挥控制上升到战略高度并制定了相应的实施计划，美国防部及各军种在战略规划、系统装备研制与升级、前沿技术研究及应用等方面开展了大量工作，正加速将能够实现“信息优势”的能力与技术转化为采办项目，这标志着联合全域指挥控制已经从概念验证阶段进入作战技术转化和能力形成阶段。

美空军“先进作战管理系统”进入能力交付阶段。2021年2月、7月，该系统成功完成第四轮、第五轮作战试验，试验中系统连接美多军种、多域作战单元构建了高效杀伤网，并首次纳入英国等盟国军事力量，进一步验证了商业通信、边缘计算与存储、智能化辅助决策等技术的运用效能。5月，美国空军宣布该项目进入新的发展阶段，建设重点由快速技术试验和开发转向作战能力部署，并计划通过“能力发布”向作战人员交付急需的作战能力。

美陆军“会聚工程”快速推进能力演示试验。2021年10月，美陆军开展“会聚工程2021”作战演习，以在印太地区第一和第二岛链执行任务为背景,开展了联合全域态势感知、智能化自主化情报侦察等7个作战场景的演习，对基于云的网络体系、自主目标探测识别和优先级排序、智能化战场态势生成与理解等100多项关键技术进行了作战试验，重点演示了“战术目标瞄准访问节点”相关应用。

美海军通过“超越计划”开发部署新型作战架构。2020年10月，美海军启动“超越计划”，旨在开发先进通信网络、基础设施、数据架构、分析工具等，支撑实现分布式海上作战和联合全域指挥控制。2021年初，美海军宣布通过“超越计划”探索构建新型“海军作战体系架构”，该架构将支持各种有人和无人舰艇、潜艇和飞机分散部署、体系运用，计划于2023年在“西奥多·罗斯福”号航母打击群上部署初始版本以开展作战试验，2030年前完成架构开发。

3.2 情监侦体系聚焦全域覆盖以形成感知优势

2021年，以美国为首的军事强国面向联合全域作战需求，着力提升跨域协同的情报获取能力，利用开放体系架构技术、人工智能技术、云技术等赋能情报处理体系[2]，加速推进情监侦装备发展和演习实验，力图为联合全域作战提供感知优势。

军事侦察卫星更新升级，商业侦察卫星加大军事应用。2021年，俄罗斯发射了“北极”水文气象和气候监测系统的首颗气象卫星“北极-M”；法国3颗“天基信号情报能力”卫星成功升空，将构成法国首个信号情报卫星系统；韩国宣布从2022年起开发一种基于微卫星的侦察系统，以增强探测朝鲜机动导弹发射器等安全威胁的能力。同时，以美国为首的军事强国正在加大力度将快速发展的新型商用卫星能力引入到空间情报体系中，构建“军商综合天基情监侦体系”。

有人平台侦察装备仍是航空侦察的核心力量，且向高性能、综合化发展。2021年3月，美陆军确定“未来攻击侦察机”项目原型机竞标方案，并计划开展演示工作；8月，美陆军“机载侦察和电子战系统”(ARES)飞机首次试飞成功，将帮助部队实现机载情监侦能力现代化，并将纳入高精度探测和开发系统计划；4月，以色列空军新型“奥龙”情报收集飞机进驻空军基地，“奥龙”能集成先进雷达与电子情报/通信情报/传感器数据的飞机，可同时识别数千个目标。

无人侦察系统发展迅猛，已成为当前和未来战场情报获取的主要手段。2021年7月，美国通用原子航空系统公司“复仇者”无人机装配洛克希德·马丁公司的“军团”吊舱开展飞行演示，验证了该吊舱在雷达拒止环境中进行被动目标检测与跟踪的能力，为无人机执行联合全域作战任务提供了关键传感能力。4月，美海军开展“无人系统综合作战问题21”，演习中先后投入了Ultra无人机、Triton无人舰艇、ADARO无人艇以及包括MQ-9在内的一大批新型无人装备，这些无人装备主要执行的是海上情报搜集与监视任务，这也是美海军当前无人装备的主要作用。

3.3 通信与网络继续向敏捷灵活、韧性抗毁发展

2021年，为应对大国竞争局势下日益复杂、对抗性更加激烈的作战环境以及所谓对等对手带来的新兴威胁，外军从政策、装备、技术等多个层面着力解决通信网络静态、僵化以及韧性、敏捷性、互操作性和抗毁能力不足等问题，力求实现陆、海、空、天、网络、电磁域内各作战要素的动态无缝连接和信息共享，为联合全域指挥控制提供支持。

商业系统与技术广泛助力军事卫星通信发展。美空军研究实验室2021年2月与卫讯公司签署合同，运用该公司的混合自适应网络概念构建一个“混合架构”，将商业卫星与政府卫星进行整合，形成无缝网络。美太空发展局8月发布“国防太空架构”传输层1期方案征询书，就航天器、演示测试、发射服务、地面段及任务运维等征询建议，将充分吸纳商业界先进理念和技术，构建由约150颗多家供应商开发制造的卫星组成的传输层星座，计划2024年开始发射。此外，美空军通过“商业空间互联网国防应用实验”项目持续推进与星链、一网等公司合作，寻求将卫星互联网能力纳入军事卫星通信体系。

推进网络现代化，构建统一网络支持多域作战。为适应未来作战环境、形成多域作战能力，美陆军正在进行现代化转型，其中重要一部分就是推进网络现代化。近年来，随着综合战术网(ITN)能力集的逐步部署，美军在战术网络现代化方面已经取得了相当大的成就[3]，但在战略和作战层面的企业网络现代化工作上明显滞后。为此，美国陆军一方面继续推进战术网络现代化建设和能力集部署，2021年按计划推进“能力集21”部署并开展“能力集23”方案征询工作；另一方面，2021年制定了《统一网络计划》，对各项网络现代化工作进行整合和协调，特别是实现战术网和企业网的集成，构建未来多域作战部队所需的无缝统一网络。

多角度探索5G军事应用，加强战场应用研究。2021年，美国继续从顶层规划、演示试验、作战应用等方面积极推动5G军事应用的创新发展。2021年1月，美国防部发布《5G战略实施计划》，制定了5G技术的应用发展路线图；6月，美国防部“从5G到下一代计划”进行首次成果演示，构建了专用于智能仓储等后勤应用的5G网络；12月，美空军希尔基地首次成功部署5G网络，开展一系列实验，最终目标是实现空军雷达与3.1 GHz～3.45 GHz的5G蜂窝网络的频谱共享。

激光通信、量子通信技术持续发展。空间激光通信方面，美国防部2021年6月成功发射五颗军用卫星进行星间激光通信演示试验，其中包括两颗DARPA“黑杰克”项目技术演示卫星和两颗“激光互联组网通信系统”卫星，分别并行开展两项单独试验，用于收集低地球轨道的激光通信终端数据。空间量子通信方面，印度拉曼研究所2021年2月利用卫星技术开展的量子实验项目(QuEST)取得进展，团队成功地在相距50 m的两座建筑物之间，展示了自由空间量子密钥分发技术。以此为基础，印度将可能实现更远距离的量子密钥分发，最终实现地面到卫星的安全量子通信。

3.4 预警探测领域发展新系统新技术应对新威胁

2021年，世界军事强国为应对高超声速武器、隐身平台、卫星碎片等目标以及快速发展的蜂群威胁，积极部署应对措施，探索新型预警探测手段，发展新技术，研发新装备，推进重大装备的试验和部署应用。

积极探索针对高超声速、隐身、无人平台的探测手段。2021年6月，美导弹防御局公布高超声速防御作战构想，将“高超声速与弹道跟踪天基传感器”(HBTSS)和天基红外卫星作为探测环节的关键要素[4]。隐身目标探测方面，俄罗斯在2021年2月印度航展上展出可探测各种当前和新兴低可观测性目标的Prima雷达；德国亨索尔特公司10月推出TwInvis无源雷达，可利用包括广播和电视信号在内的多种辐射源探测目标，具备有效可靠的反隐身探测能力。无人系统探测方面，俄罗斯电子公司2021年2月推出“护身符”机动式反无人机系统；美空军6月在埃格林空军基地验证了DARPA为机动部队防护(MFP)项目开发的无人机系统探测打击能力；法国泰勒斯公司10月推出“地面观察员20”多任务雷达，可探测数千米外的微型无人机。

新一代预警探测系统建设稳步推进。美军“天基红外系统”(SBIRS)第五颗地球同步轨道卫星于2021年5月发射，经过六个月的在轨测试后移交至美太空军正式开始在轨工作。“高超音速与弹道跟踪天基传感器”(HBTSS)11月通过关键设计审查，预计2023年发射。“远程识别雷达”(LRDR)于12月在阿拉斯加州克里尔空军基地完成初始部署，计划2022年集成至“陆基中段防御”(GMD)系统，2023年完成正式作战部署。俄罗斯“统一空间系统”(EKS)于2021年11月成功部署第五颗卫星，预计2024年前完成六颗卫星入轨。

网络化协同探测能力取得新突破。2021年5月，俄罗斯“叶尼赛”全数字雷达服役，可实现主被动联合探测；7月，美海军FlexDAR雷达成功验证相距100 km的双基地信号级协同探测跟踪；9月，美空军成功演示“下一代电子战”系统与“萨伯尔”火控雷达之间“脉冲到脉冲”的互操作能力；11月，美海军顺利开展AN/SPY-6雷达组网协同探测的演示验证。基于多平台、多频段、多系统的协同探测能力不断突破，将带来战场透明感知优势，为联合全域作战提供有力支撑。

重点推进太空监视能力提升。巨型星座、太空碎片等空间目标带来的风险日益增加，各国纷纷规划部署太空监视新装备，全面提升太空监视能力。2021年7月，美军宣布在英国建造深空先进雷达站，标志着“深空先进雷达概念”(DARC)项目正式进入建造阶段，DARC项目旨在研究探测地球同步轨道目标的新型雷达技术，开发和验证具有更高精度和更大目标容量的超远距离太空监视雷达，将有效弥补美军“太空监视网络”(SSN)对深空区域探测的不足，实现对太空环境的低轨、中轨和同步轨道/高轨的全高度立体监视。此外，2021年欧盟委员会加速推进“外太空态势先进应用与侦察传感器”(SAURON)研发项目；韩国宣布将在未来5年内投资450亿韩元开发能跟踪和监视太空目标的新型激光技术；日本防卫省表示将建造无人太空巡逻船以监视其他国家太空活动。

3.5 定位导航授时体系日趋完善、对抗性加强

2021年，“导航战”和“可替代导航”成为定位导航与授时领域的关注热点。美国针对2019年《国防部定位导航授时体系战略》提出的全球、区域和局域三层综合定位导航授时体系构想[5]，战略规划上积极布局，技术发展上不断创新，并持续开展应用试验，继续保持技术领先地位。俄、欧等国家和地区在发展自身卫星导航系统的基础上，积极推进可替代导航技术和导航对抗技术，以支撑国家定位导航授时体系发展。

全球卫星导航系统部署日趋完善。2021年6月，美军第五颗全球定位系统(GPS)III卫星成功发射，标志着美军24颗全运行能力的M码卫星部署完毕，已具备全M码信号广播能力，地面段相关系统升级工作和M码用户装备研制也在加速推进；6月，“导航技术卫星”-3(NTS-3)项目首颗卫星平台正式交付，进入卫星集成阶段。2021年9月，俄罗斯第一颗“格洛纳斯”-K2卫星制造完毕，俄罗斯同时还在推进“领事”定位系统的研制工作，主要目标是弥补现有系统的抗干扰能力低、在城市峡谷和其他恶劣条件下不可用等弱点。2021年8月，空客公司和泰勒斯公司对第二代“伽利略”卫星的导航有效载荷进行了评估，验证了相关设计理念，并进行技术问题预测和性能评估，以提高第二代卫星导航有效载荷的生产效率。

不依赖卫星的定位导航授时技术持续发展。2021年4月，美国空军成功完成“敏捷吊舱”在GPS拒止环境下与基于“机会信号”的全源定位导航技术的集成飞行试验，11月又完成该吊舱的原型系统飞行试验，实现了三项重要试验目标：首次高动态范围平台集成试验、基于全远程接口及可替代PNT数据传输以及基于陆上/水上能力转换演示。2021年9月，在美海军、陆军共同主办的第二届年度Global-X挑战赛上，日本、英国、美国和芬兰组成研究团队，创新性地使用μ介子辐射源取代GPS卫星信号，展示了一种与GPS精度相当、用于北极的可替代导航系统的概念。

以“导航战”概念为核心的试验验证频繁展开。系统级作战试验方面，美、俄等国基于导航战和体系对抗思想，通过现有导航设备参与系统作战试验和演习，以干扰和抗干扰技术的应用为实施途径，为联合作战提供定位导航授时服务支撑。美军2021年全年进行了GPS综合试验、GPS干扰试验计35次，主要科目包括设备干扰和抗干扰技术应用、备份GPS源应用等，以验证GPS在干扰环境下的导航定位能力。2021年9月，俄罗斯波罗的海舰队进行了电子战演习，以干扰敌人的导航和无线电通信，对抗竞争对手可能实施的导航战行动。装备级作战试验方面，美、英等国针对军种具体的作战任务，开展基于PNT可信信息传输和应用的多层次试验，验证了不同平台的装备应用能力。2021年5月、9月，英陆军、美陆军分别对“车下A-PNT”系统进行测试，以验证该系统在电磁频谱作战环境中的抗干扰能力。

4 频繁开展演习实验，聚焦信息作战能力实战化

2021年，外军在印太地区开展了大量演习试验，这些军事活动中“信息优势”成为关键词，网信领域系统装备和技术发挥了核心作用。

2021年3月、7月，美国北方司令部与北美防空司令部牵头组织两次“全球信息主宰实验”，多个作战司令部以及国防部联合人工智能中心参与，验证了利用机器学习和人工智能增强跨司令部的后勤协调、情报共享和作战规划的可行性。3月的试验重点测试了三种决策辅助工具，分别为Cosmos、Lattice和Gaia，它们利用人工智能和机器学习技术、从战术到战略层面快速为决策者提供信息，可在全球范围内同时对抗两个竞争对手。7月的试验重点是测试联合人工智能中心的Matchmaker工具，旨在通过综合分析从战场和分析人员获得的实时数据，来制定防御策略。

2021年8月，美国海军举行了40年以来最大规模的海上军演“大规模演习-2021”，演习在大西洋、太平洋和印度洋的多个海域同时进行，横跨17个时区。该演习对“分布式海上作战”等新作战概念进行验证，重点检验“全球联合指挥控制情报与通信”能力，实施了网络战、信息战、无人作战系统等攻防演练。

美空军2021年开展“橙旗”“黑旗”“绿旗”大型兵力试验活动，演示“杀伤网”集成能力[6]。3月，美空军进行年度首次“橙旗”和“黑旗”综合演习，其中一项重大成果是在无需人参与的情况下，实现F-35和F-22与陆基远程火力、海基火力和天基传感器的集成，其他成果包括多个国家F-35的战机与美军指挥控制系统的集成，以及所有领域的战略情报、监视和侦察系统的集成。6月，美军开展“橙旗”和“绿旗”综合演习，旨在演示验证远程数据连接和目标定位能力。

5 结 语

2021年，美国立足大国竞争战略，面向联合全域作战能力建设，持续推进国防部和各军种数字化转型，加速开展信息系统现代化升级，频繁实施跨域联合作战演习，进一步推动各作战要素融合，谋求体系和能力进一步向网络化、一体化、智能化转变。俄罗斯、日本、欧洲国家也积极布局数字化转型，利用人工智能、云计算等前沿技术为军用信息系统赋能，提升信息作战能力。着眼未来，信息将逐步从一种支撑性、支援性力量演变为决定战争胜负的关键要素，以美国为首的军事强国将继续从经费投入、机构调整、管理体制、装备技术、作战概念等方面强力推动信息系统发展，为未来作战提供信息优势。