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【Cognitive Electronic Warfare】美国空军押宝F-15战机认知电子战能力

掰棒子的防务菌 从心推送的防务菌 2022-07-29
随着各种信息化装备不断研发投入使用,现代战场电磁环境越来越复杂,除了传统的制空权、制海权,制电磁频谱权变得愈加重要。在复杂电磁环境及密集杂波、多目标背景下,如何保证制电磁权成为世界各主要军事强国面临的一个重要问题。2015年,美国智库“战略与预算评估中心”(CSBA)发布了一篇名为《电波致胜:重拾美国在电磁频谱领域主宰地位》的研究报告,明确提出自适应化/认知化是电子频谱战未来的关键技术与重点发展能力。正如美军在分析其未来空中作战环境时称,敌方先进的可编程雷达将对己方目标进行有效探测并实施拦截,美军寄希望认知电子战赋予己方战斗机(F-35一类的第四代战机和F-15一类的第三代战机)近乎实时的认知干扰能力,对难以发现的敌方防空系统进行探测,在飞行中对敌方探测信号分析并寻求干扰压制方法。

而随着F-35不断被“唱衰”,美国空军正在寻求将新的“认知”能力(这种能力利用人工智能或机器学习,这一概念被广泛称为“认知电子战”)添加到现在正在为各种版本的F-15开发的电子战系统中。尽管美国空军没有确定它正在寻求以这种方式改进任何特定电子战套件,但即将推出的用于其现有F-15E“攻击鹰”和新的F-15EX的“鹰无源-有源告警生存能力系统”(EPAWSS)似乎是最有可能的候选项。认知电子战,作为一种通用概念,寻求自动化和以其他方式加速电子战的各个方面,包括快速开发新的对抗措施,可能是实时的。

F-15“鹰无源-有源告警与生存能力系统”(EPAWSS)(翻译&字幕 by 防务菌)
位于俄亥俄州赖特·帕特森空军基地的美国空军生命周期管理中心(AFLCMC)于2021年3月11日发布了有关在F-15变体上增加认知电子战能力的合同通知。根据该公告,F-15项目办公室对 “认知(人工智能/机器学习)电子战能力......可在未来两年内投入使用,并在此基础上逐步改进和集成到目前为F-15开发的电子战系统中”。

2020年11月17日,美国空军第422试验与评估中队进行“大型部队测试活动”20.03演习,一架装备EPAWSS的F-15E“攻击鹰”与一架KC-46A“飞马”空中加油机联动
这则公告与关注者现在所知道的EPAWSS的研制和野战化时间表非常一致,EPAWSS最终将成为空军F-15E和F-15EX飞机的标准配置。EPAWSS的初始作战测试和评估(IOT&E)定于2023年开始,届时预计将决定是否在下一年开始全速生产这些电子战套件。

EPAWSS是一种全数字自我保护系统,旨在取代现有的F-15E上的AN/ALQ-135战术电子战系统(TEWS)。虽然它的确切能力是高度敏感的,但通过开源渠道信息可以发现,这一新的电子战套件可以检测、分类和地理定位各种电磁辐射,包括来自敌对雷达的电磁辐射。它可以优先考虑哪些是最大的威胁,然后采用其干扰器和其他反制措施来对付它们。

从BAE系统公司发布的EPAWSS产品手册中,可以发现其编号为AN/ALQ-250

据BAE系统公司网站3月2日发布消息,其已从波音公司获得了一份价值5800万美元的合同,开始为美国空军生产F-15上装备的EPAWSS进行低速率初始生产(LRIP)(详情可参见防务菌此前推送:【EPAWSS】美空军F-15战机电子战系统进入低速率初始生产)。据其介绍:“EPAWSS为飞行员和飞机提供攻防兼备的电子战选择,提供完全集成的雷达预警、地理定位、态势感知和自我保护解决方案,以在信号密集的争夺和高度争夺的环境中探测和击败地面和空中威胁。”

EPAWSS项目开发负责人、美国空军第772测试中队的民用作战总监埃德·萨巴特(Ed Sabat)在2020年谈到该系统时表示,EPAWSS“利用当今的计算、接收器和发射器技术,对威胁做出更快、更智能的反应,并向飞行员提供更好的可操作信息。”
EPAWSS系统组成
从各种迹象来看,EPAWSS已经以高度自动化的方式运行。这将使其非常适合于认知电子战能力的整合。根据AFLCMC在3月11日发布的这份合同显示:认知电子支援和电子攻击技术将调查/解决自适应、敏捷、不明和数据库外复杂发射器的挑战,这些挑战与背景(非主要感兴趣的信号)信号挑战共存。政府还对认知技术感兴趣,这些技术可以提供快速的电子战重新编程能力,或者利用知识的相互作用和积累来提高系统性能。

通俗地说,这意味着美国空军希望利用人工智能和机器学习来使电子战系统(如EPAWSS)能够更好地执行其核心功能,即使它所接收到的确切信号不在其预先编程的数据库中,或者正在以混乱的方式接收,可能是因为它们正在以一种新的或不寻常的方式发送,或者只是与其他更良性的电磁辐射混在一起。美国空军的想法是,先进的算法将能够自动应对这些挑战,至少在某种程度上,根据现有的数据对新的信号进行分类,或者在杂乱的信号中发现有威胁的信号,所有这些都是实时的。

谈到航空电子战套件,目前的问题是,它们只能利用其内部编程的信息工作。这本身就存在这样的风险,即在任何一个特定的任务中,当遇到以前看不到的威胁,比如一个新的雷达时,它们可能会降低效力。即使在这种新的敌方系统被发现后,情报分析人员和工程师通常也需要一个不小的时间来收集有关它的信息,然后更新现有的对策,以便能够应对它。

一张图给出了电磁“域”的一个非常基本的概述,因为它适用于美国海军陆战队的行动。这是广泛适用于美国军队,作为一个整体,并强调了友好的电磁辐射密度只是目前在作战环境中存在。随着时间的推移,事情只可能变得更加杂乱。
认知电子战提出了一条从根本上改变这一进程的道路。美国空军希望这种技术最终能够使电子战系统快速地将以前未知信号的任何新信息转化为全新的对抗措施或其他能力。这就是AFLCMC合同通知中所说的 “快速电子战重新编程能力”。

这种能力的一个早期版本可能涉及到像EPAWSS这样的套件自己识别新的信号数据,自动进行一些初步分析,然后通过各种网络将其传递给地面人员。然后,这些人员可以立即开始进一步分析信息,并在必要时,开始制定可能的方法来应对新的威胁。

美国空军少校约翰·凯西(John Casey)去年在《超视距》杂志发表的一篇讨论未来认知电子战作战概念的文章(详情可参见防务菌此前推送:【Cognitive Electronic Warfare】认知电子战:向电磁频谱机动战迈进)中写道:“在短期内,陆、海、空和空间领域内成熟的电子战平台将承载认知型电子战能力,作为其探测和识别套件的一部分。在这些平台上,有机收集的机载和非机载信息将为这些承载认知电子战工具包的平台提供谱域感知和发射器特征。在认知电子战工具包的帮助下,前方和远程操作员将仔细检查传感器提供的电磁频谱,以快速确定频谱特征,必要时,立即开始制定对抗措施。”

认知电子战这个概念的绝对“圣杯”是电子战套件,可以自己在内部实时完成所有这些工作。就美国空军飞机上的系统而言,这就意味着在一次架次中,如果出现了全新的电子威胁,机上的设备可以立即开始重新编程干扰器,以最有效的方式进行应对。考虑到这些,非常重要的一点是,AFLCMC的这份合同公告中要求的技术,它现在就可以开始投入使用,然后随着时间的推移扩大能力。

具体到EPAWSS,BAE系统公司已经在认知电子战能力方面做了一些工作,作为美国国防高级研究计划局(DARPA)独立运行的“自适应雷达对抗”(ARC)项目的一部分。BAE系统公司负责ARC项目的项目经理路易斯·特雷保尔(Louis Trebaol)在2016年该公司获得了进行该工作第三阶段的合同后表示:“在第二阶段,我们成功演示验证了在闭环测试环境中表征和自适应对抗先进威胁的能力。我们现在将继续使该技术成熟,并与美国库存中最先进的雷达进行测试,以便将这一重要技术成功地过渡到战机上。”

DARPA“自适应雷达对抗措施”(ARC)项目效果图
另外值得注意的是,除了需要开发各种算法来实现这种能力外,这还需要大量的处理能力,以便在任何一种时间表上工作。目前已经有单独的工作在开发更紧凑的计算机,这些计算机仍然能够进行大容量的处理,特别是着眼于运行人工智能驱动的系统。利用网络来应用机外处理能力达到各种目的的可能性,现在美国空军与洛克希德·马丁公司也在合作往这一方面探索。


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