【特邀专栏】DARPA成功故事之情报、监视和侦查技术（ISR）

本文由skysword编译自DARPA2015年新版发展战略《服务于国家安全的突破性技术》，详情请点击查阅：

关于DARPA成功故事系列，请查阅：

一、需求和机遇

知道作战对手向何处去，在任何时间、地点和条件下辨认出作战目标，一直是美国家安全的核心关切，而这需要情报、监视和侦查（ISR）系统的一系列行动才能完成。在冷战时期，ISR技术发展的需求来源于战术上的非均衡，即苏联军队在武器、弹药和人力上与美国和北约军队相比，占据绝对优势。ISR技术上的优势能够抵消这种非均衡劣势。苏联解体之后，先进ISR技术的发展需求则来源于降低潜在敌对国家的军事威胁以及非国家性质的叛军和恐怖组织的相关威胁。

二、DARPA的解决方案

追溯到上世纪冷战期间，DARPA发展了一系列先进技术来确保美军的ISR能力在世界上首屈一指。例如，在上世纪70年代与苏联对抗中，DARPA启动了“铺路机”（Pave Mover）目标获取、武器投送雷达项目，主要支持研发动目标指示雷达技术，能够从地面背景信号中分辨出慢速移动的目标信号。在1978年，DARPA将“铺路机”和其它相关项目集成为“突击破坏者” (Assault Breaker)项目，目标是使美军具备精确打击离敌防线较远的后续梯队集群运动装甲车辆的能力，这主要通过DARPA发展的先进空中侦查和导航技术来实现，包括含有顶尖水平光电传感器的先进雷达系统，以及将这些系统连为一体的先进数据链技术等。

在白沙导弹试验场进行的“突击破坏者” (Assault Breaker)试验

苏联人描绘的“突击破坏者”侦察打击综合系统和精确制导子弹药

上述技术后来有些得到改进并应用到更加先进的作战系统和平台中，例如进入80年代后的联合监视目标攻击雷达系统（JSTARS）项目，通过空军的战场管理和指挥控制飞机，实现地面目标的跟踪以及将照片传输到指控中心。此后，又发展了“车辆及散兵探测”雷达（VADER），不仅能够跟踪移动车辆，还能够跟踪下车后游散的作战人员。

爱德华兹空军基地上空飞行的装载有联合监视目标攻击雷达系统（JSTARS）的E-8C飞机

为从“突击破坏者”项目所发展的雷达以及其它先进战术雷达系统中获取更多有价值的军事信息，DARPA发起了三项研究倡议，分别是移动目标探测、经济可承受的地面移动目标接触以及联合跟踪项目。这些努力转化为软件工具，用来引导精确制导武器以及识别广阔区域内的细微行动，例如来自信号特征不明显的飞行导弹的威胁。

DARPA在先进传感器和雷达技术上更近期的贡献，使其具备探测复杂气象条件或隐蔽伪装条件下的装甲车辆等移动小目标能力。例如，DARPA的Jigsaw项目研发了一种三维激光成像雷达系统，能够探测到伪装物或树叶植被遮挡下的目标；DARPA支持研发的能穿透树叶植被的侦查、监视、跟踪和交战雷达，具备障碍物下隐藏目标的探测能力；90年代末期发起的“发现者”（Discoverer）II项目，构建了一个天基的雷达系统星座，具备“铺路机”的探测能力，从而实现了在空间轨道上部署先进ISR系统。

装载“能穿透树叶植被的侦查、监视、跟踪和交战雷达”的波音公司A-160T无人直升机能够连续飞行18小时

天基雷达系统

近来，DARPA支持研发了自主实时地面全域监视成像系统(ARGUS-IS)，这是一种先进的机载监视摄像头阵列，能够像谷歌街景一样对整座城市进行实时监控。这种监视成像系统可以安装在无人机上，可捕捉面积15平方英里(约合40平方公里)区域的影像，像素达到令人难以置信的1800MP，是iPhone摄像头的225倍。ARGUS-IS能够从1.75万英尺(约合5334米)高空分辨出地面上最小6英寸(约合15厘米)的物体，换句话说，能够分辨出一个人所拿手机的型号。

ARGUS-IS能够对一座中型城市进行实时监控，像素达到令人难以置信的1800MP

ARGUS-IS成像系统将数百个数字成像传感器获得的影像拼接在一起，进而对一个面积巨大的地区进行实时监控

ARGUS-IS监视系统由368个数字成像芯片构成

获取视频后，ARGUS-IS将其传输给地面，画面最后呈现在指挥室的触摸屏幕上

操作人员可以打开一个窗口，对画面中的任何区域进行放大，一次最多可打开65个窗口

三、产生的影响

DARPA在ISR技术上的贡献给美军的军事行动带来了翻天覆地的变化，使先前的作战思想转化为实际行动，对美军的作战力量起到了战斗力倍增的重大效果。

在伊拉克的“沙漠风暴”行动中，DARPA发展的空中ISR系统（例如JSTARS）为美军的空中作战力量提供了关键的战术情报，同时避免了相关的伤亡。在后续的“伊拉克自由”行动中，同样提供了前所未有的实时战场战术图像。JSTARS能够辨认出地面装甲车辆以及直升机的行进速度和方向，通过安全的数据链传输给远离战场的空军指挥站、陆军地面移动站以及作战分析中心等。此外，DARPA发展的雷达和宽域视频成像技术能够实时发现恐怖分子或暴乱分子网络的行踪。

DARPA支持研发的自主实时地面全域监视成像系统（ARGUS）与高空激光雷达成像运行试验系统（HALOE）一起在“持久自由行动”中得到应用，两者能够提供阿富汗敌方作战力量的高清三维图像数据，与以往办法相比，数据采集速率和采集区域成倍增长。HALOE和“车辆及散兵探测”雷达（VADER）是DARPA的“前沿细胞”的组成部分，2012年被授予联合奖章，因其在“持久自由行动”中提供了关键的情报信息。

高空激光雷达成像运行试验系统（HALOE）为美军在阿富汗战场上提供高清、实时三维战场图像

DARPA支持的ISR技术很多与无人机技术同步融合发展，无人机本身对美军的ISR技术发展作出了重要贡献，其也是在DARPA的持续支持下取得了长足发展。无人机主要作为DARPA研发ISR系统的装载平台，同时其也是在空中或者地面ISR平台的引导下完成恶劣环境下的飞行任务。

四、成果转移

目前，DARPA支持研发的ISR技术已经成功转移到美国空军、海军、陆军、国家侦查局、国家地理空间情报局、国防部的反炸弹机构“联合反简易爆炸装置组织”等。

DARPA支持的ISR技术同样在民用领域取得了众多应用。例如，军用相控阵雷达技术被转移到移动通信网络中；军用雷达信号处理技术被转移到空中交通管制系统中，极大地提高了系统管理的精度；固态探测器和先进光电传感器被广泛运用在智能手机的摄像头中，给商业领域的照片和视频行业带来了翻天覆地的变化。

五、下步展望

今天，DARPA正在支持研发新技术来增强ISR系统在恶劣复杂战场环境下的适应能力。由于ISR系统产生的数据量远远超过人类所能认知、理解和行动的范围，DARPA正在发展先进的数据处理技术，将观测多个目标的多个传感器目标信息进行融合，以及实现对目标行动的自主探测。此外，DARPA还在发展先进的威胁模式分析、发现和预测算法，以对作战任务提供实时支援。

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