美陸軍“同一個世界”系統(tǒng)建設(shè)特點、實戰(zhàn)運用及趨勢分析

賈玉茹

2013年以來，美陸軍為強化地理空間系統(tǒng)對作戰(zhàn)訓(xùn)練支撐能力，迭代開發(fā)“同一個世界”系統(tǒng)（以下簡稱OWT系統(tǒng)），旨在通過高精度全球三維地形數(shù)據(jù)庫構(gòu)建仿真戰(zhàn)場環(huán)境，為美陸軍開展“沉浸式”軍事訓(xùn)練提供格式統(tǒng)一、訪問便捷、隨需更新的亞米級分辨率全球三維地形圖。截至目前，OWT系統(tǒng)功能已趨于完善，其應(yīng)用范圍從軍事訓(xùn)練領(lǐng)域逐步拓展到實戰(zhàn)應(yīng)用，在實戰(zhàn)規(guī)劃與演習(xí)演訓(xùn)中發(fā)揮了重要作用。

建設(shè)特點

美陸軍20世紀(jì)90年代開發(fā)的訓(xùn)練系統(tǒng)是傳統(tǒng)的煙囪式垂直體系結(jié)構(gòu)，各系統(tǒng)由不同項目組獨立規(guī)劃、設(shè)計、構(gòu)建，不能共享資源、互相訪問，形成了資源孤島和信息孤島，更新升級效率低下，難以適應(yīng)快速變化的戰(zhàn)場需求，總體成本高。OWT系統(tǒng)作為美陸軍合成訓(xùn)練環(huán)境系統(tǒng)核心組成，打破互不共享的信息壁壘，將實戰(zhàn)、仿真與三維建模有機結(jié)合，通過構(gòu)建近真實訓(xùn)練環(huán)境，為美軍實戰(zhàn)訓(xùn)練提供輔助支撐。其主要有三個顯著特點。

在數(shù)據(jù)格式上，強化標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、突破信息壁壘。著眼解決傳統(tǒng)訓(xùn)練系統(tǒng)格式無法兼容、數(shù)據(jù)無法通用、資源無法共享的矛盾問題，根據(jù)美軍未來戰(zhàn)備訓(xùn)練需求，OWT系統(tǒng)將原有的不同訓(xùn)練系統(tǒng)整合，以通用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)取代50余種地形格式，共用統(tǒng)一基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫，大幅降低美軍軍事訓(xùn)練系統(tǒng)中地形數(shù)據(jù)采集量及開發(fā)維護(hù)成本，縮短了場景構(gòu)建及訓(xùn)練準(zhǔn)備周期。

2020年8月11日至9月18日，在亞利桑那州尤馬試驗場，技術(shù)人員在測試中使用地形數(shù)據(jù)

在數(shù)據(jù)采集上，強化商業(yè)應(yīng)用、突破傳統(tǒng)壁壘。美陸軍原有訓(xùn)練系統(tǒng)更新維護(hù)及迭代升級效率低、成本高，通常來講，構(gòu)建一座大中型城市模型約需一年時間，造價高達(dá)數(shù)百萬美元，且地形缺乏真實感和多樣性，難以適應(yīng)快速變化的戰(zhàn)場需求。OWT系統(tǒng)通過商業(yè)運營模式，加速產(chǎn)品迭代速率，依托先進(jìn)三維圖像處理技術(shù)，可快速調(diào)取高分辨率商業(yè)衛(wèi)星影像或使用無人平臺巡飛目標(biāo)點位獲取實時地理空間信息，在幾天或更短時間內(nèi)即可完成三維模型構(gòu)建，并投入訓(xùn)練使用。目前，裝載OWT三維地形采集工具的無人機已在美陸軍、海軍陸戰(zhàn)隊和特種作戰(zhàn)部隊部署應(yīng)用，美軍分隊可遠(yuǎn)程操控?zé)o人機自動采集訓(xùn)練區(qū)域地形數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)更新上，強化多域融合、突破運用壁壘。OWT系統(tǒng)在多類型遙感衛(wèi)星構(gòu)建任務(wù)區(qū)域地面數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上，依托無人系統(tǒng)、有人飛機、地面車輛，獲取0.02至0.15米高分辨率實時數(shù)據(jù)，對分辨率較低區(qū)域及時打上高清“補丁”，有效保證了地形數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和時效性。同時，為提供更真實的訓(xùn)練體驗，OWT數(shù)據(jù)庫中還加入地形特征屬性，區(qū)分不同路基材質(zhì)對于重型裝備的承載力和通過性，評估武器系統(tǒng)對不同建筑材質(zhì)的打擊效果，結(jié)合虛擬現(xiàn)實、增強和混合現(xiàn)實技術(shù)，提升陸軍集成視覺增強系統(tǒng)互操作性，打造沉浸式訓(xùn)練體驗。

作戰(zhàn)運用

OWT系統(tǒng)建設(shè)初期旨在輔助美陸軍開展基礎(chǔ)模擬訓(xùn)練，后續(xù)功能不斷迭代完善，逐步運用于演習(xí)演訓(xùn)、模擬推演和實戰(zhàn)行動。

在演習(xí)訓(xùn)練中，通過與其他系統(tǒng)融合運用，不斷提升保障效能。在“融合計劃2020”演練中，OWT系統(tǒng)進(jìn)行了初步試用，將厘米級數(shù)據(jù)自動采集到DCGS-A情報大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，以輔助確定威脅區(qū)域，展示了聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃和輔助情報分析3D地形測繪保障能力。在“融合計劃2021”演練中，OWT系統(tǒng)作為可視化系統(tǒng)和任務(wù)規(guī)劃工具，在美陸軍基礎(chǔ)信息系統(tǒng)中得到融合應(yīng)用，還在機動任務(wù)指揮系統(tǒng)中為無人地面戰(zhàn)車提供地形數(shù)據(jù)支持?！叭诤嫌媱?022”演練于2022年10月至11月舉行，旨在推進(jìn)未來作戰(zhàn)環(huán)境中的聯(lián)合及多國部隊互操作性。OWT系統(tǒng)計劃與綜合指揮等36套系統(tǒng)進(jìn)行融合運用，支持高分辨率地理空間情報應(yīng)急生產(chǎn)，在遠(yuǎn)程火力打擊、情報監(jiān)視偵察、無人駕駛航空系統(tǒng)、自主戰(zhàn)斗車輛和集成視覺增強系統(tǒng)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，并在技術(shù)測試評估中改進(jìn)三維地形功能。

在實戰(zhàn)保障中，美軍嘗試使用OWT系統(tǒng)開展地形分析及任務(wù)籌劃，并逐步擴大運用范圍。2021年8月，陸軍第82空降師部署到阿富汗喀布爾協(xié)助人員撤離時，運用OWT系統(tǒng)中的哈米德·卡爾扎伊國際機場三維地形數(shù)據(jù)進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃與地形評估，準(zhǔn)確詳細(xì)地掌握了機場內(nèi)部及周邊環(huán)境特點，在撤離行動中發(fā)揮重要作用。駐印太地區(qū)和阿富汗美軍利用配發(fā)無人機對任務(wù)地域展開探測，通過OWT系統(tǒng)配套軟件迅速處理地形數(shù)據(jù)，并錄入數(shù)據(jù)庫，利用虛擬戰(zhàn)場環(huán)境開展任務(wù)籌劃及行動推演。美軍還利用OWT系統(tǒng)開展前進(jìn)作戰(zhàn)基地戰(zhàn)法研究，以確定部署位置、開展任務(wù)推演。

趨勢分析

美陸軍通過OWT系統(tǒng)構(gòu)建全球仿真作戰(zhàn)環(huán)境，為美軍不同作戰(zhàn)環(huán)境下的跨要素聯(lián)合演練，提供了實戰(zhàn)化、高精度、全要素、近實時的戰(zhàn)場環(huán)境場景保障，后續(xù)將在拓展場景維度、豐富要素細(xì)節(jié)、提供替代PNT方案方面進(jìn)一步發(fā)展研究。

為全球一體化作戰(zhàn)提供統(tǒng)一協(xié)同的全域立體虛擬戰(zhàn)場空間。利用人工智能技術(shù)，從物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)浩瀚無窮的信息中自主識別、搜集、拓展包含戰(zhàn)場環(huán)境及其屬性信息的數(shù)據(jù)源，快速選取、清洗、融合光學(xué)成像衛(wèi)星、合成孔徑雷達(dá)、射頻遙感、智能手機、無人機、監(jiān)控、社交、圖紙等多源信息中的地理空間要素，提升虛擬戰(zhàn)場基礎(chǔ)構(gòu)建效率及迭代更新頻率。

將全球地形數(shù)據(jù)庫由地表擴展至空中、地下、海底、臨近空間甚至太空，打造全域立體虛擬戰(zhàn)場空間，滿足高空、海域、地下、太空作戰(zhàn)需求，有力支撐多域戰(zhàn)、聯(lián)合全域作戰(zhàn)理念。并將OWT系統(tǒng)嘗試應(yīng)用于更多武器裝備平臺和其他軍種作戰(zhàn)訓(xùn)練，容納、整合虛擬戰(zhàn)場空間不同標(biāo)準(zhǔn)、體系，為美軍全球一體化作戰(zhàn)體系能力培養(yǎng)提供統(tǒng)一規(guī)范、可互操作、協(xié)同性強的戰(zhàn)場空間環(huán)境。

為作戰(zhàn)能力生成打造無限真實的全要素虛擬戰(zhàn)場空間。美軍利用OWT系統(tǒng)保障模擬訓(xùn)練及指揮決策，以其豐富的屬性細(xì)節(jié)更貼近現(xiàn)實戰(zhàn)場、貼近實戰(zhàn)。后續(xù)，將持續(xù)加強全球任務(wù)區(qū)域戰(zhàn)場環(huán)境特點分析，深度融合戰(zhàn)場環(huán)境各要素作用機理，為作戰(zhàn)能力生成打造無限真實的全要素虛擬戰(zhàn)場環(huán)境。

陸軍合成訓(xùn)練環(huán)境實驗室演示OWT開發(fā)進(jìn)程

在OWT地形三維數(shù)據(jù)庫中補充完善地形要素與作戰(zhàn)部隊、武器裝備交互影響屬性信息，如承重力、通過性、打擊效果、損耗程度等。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將地理地形與氣象、地質(zhì)、水文、電磁、重力、大氣和空間環(huán)境等戰(zhàn)場環(huán)境要素深度融合，在系統(tǒng)中融入各要素相互作用機理，如不同天氣條件下地形環(huán)境對作戰(zhàn)單元的通過性、損耗程度如何變化，特殊地質(zhì)構(gòu)造對地形承重力有何影響，地震、海嘯、洪水等環(huán)境災(zāi)害對地形地貌的重塑和屬性信息變動，重磁場變化對武器裝備機動、打擊影響規(guī)律，并將關(guān)聯(lián)變化因素進(jìn)行細(xì)致量化，精準(zhǔn)指導(dǎo)戰(zhàn)場空間環(huán)境模擬，提升其真實性和現(xiàn)實感。輔助作戰(zhàn)人員戰(zhàn)前適應(yīng)作戰(zhàn)目標(biāo)點地形及氣候特點，保證作戰(zhàn)訓(xùn)練效果和戰(zhàn)斗力生成。

為GPS拒止、隱蔽作戰(zhàn)條件提供替代PNT解決方案。近年來，GPS系統(tǒng)易受干擾和屏蔽的脆弱性及局限性受到廣泛關(guān)注，美軍意識到衛(wèi)星導(dǎo)航信號干擾與反干擾的重大軍事價值，加緊研究導(dǎo)航戰(zhàn)戰(zhàn)法及替代PNT解決方案。隨著OWT系統(tǒng)在軍事訓(xùn)練及實戰(zhàn)規(guī)劃應(yīng)用初見成效，美軍開始探索高精度三維地形模型戰(zhàn)場攻防應(yīng)用新方向，旨在為衛(wèi)星信號屏蔽條件下導(dǎo)航對抗能力建設(shè)提供替代PNT方案。

在飛機、地面車輛或武器裝備導(dǎo)航系統(tǒng)中預(yù)置高精度地形數(shù)據(jù)，通過搭載的視覺傳感器，實時獲取當(dāng)前位置圖像，自動計算出高精度定位及路徑規(guī)劃信息。因內(nèi)置地形數(shù)據(jù)，無需與衛(wèi)星或地面站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或信號交換，可在GPS拒止、電磁干擾等情況下提供精確定位導(dǎo)航保障，有效降低部署成本，系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾性更強。同時，減少與外界數(shù)據(jù)交換能極大提高作戰(zhàn)單元隱蔽性，提高戰(zhàn)斗力。