Analysis of the U.S. Army's Integrated Unmanned Systems Roadmap (2017-2042)

Analysis of the U.S. Army'sIntegratedUnmanned Systems Roadmap (2017-2042)

新版的《无人系统综合路线图（2017-2042）》是美军无人系统未来发展的总体战略指导。本文分析了新版的发布背景、较前几版的变化、新版的内容及特点，并提出了一些看法。

无人系统是无人机系统（U A S）、无人地面车辆（U G V）和无人海上系统（UMS）的统称。2018年8月30日，美国国防部发布了最新版的《无人系统综合路线图（2017-2042）》，提出了无人系统愿景，并围绕互操作性、自主性、网络安全、人机协作四个主题，归纳出了14项支撑因素，分析了面临的挑战，明确了未来发展的方向。

新版的背景理

美国发布的《无人系统综合路线图(2-17-2042)》

2018年以来，美国的《国家安全战略报告》、《国防战略报告》等多份官方文件中，明确将中国和俄罗斯列为头号战略对手，其中，俄罗斯是美国现实的强大军事对手，中国是美国未来的强大军事对手，并指出，美国面临的威胁并非恐怖主义，而是大国竞争，中国已经成为美国最主要的战略竞争对手。美俄关系持续紧张，在叙利亚问题上，美俄短兵相接，对抗继续进行。中美贸易摩擦升级，美国加强与台湾的军事联系，美中军事关系降温。正是在这样的战略背景下，新版的《无人系统综合路线图（2017-2042）》立足美军无人系统的发展现状，聚焦于有人系统和无人系统的高效融合。

新版的变化

对比前两版的《无人系统综合路线图（2013-2038）》、《无人系统综合路线图（2011-2036）》，新版本发生了较大的变化。

一是内容更加简洁，新版本只有58页，比前两个版本的168页（2013年版）、108页（2011年版）内容有了较大的缩减。在篇幅上，新版本仅有6章19节，而2013年版有8章44节，2011年版有11章45节。

二是聚焦有人系统和无人系统的高效整合。美国防部为在现有的组织架构中更好整合无人系统，实现有人/无人系统的无缝合作，明确提出了国防部无人系统愿景（新版本第一章），归纳了四个关键主题和14项支撑因素（新版本第二、三、四、五章），概括了17项挑战因素、11项未来发展方向和19项关键技术（新版本第六章）。

三是增加了一些新的内容。在新版本中，有些内容是前两个版本所没有的，如第二章的第四节“数据传输集成”和第五节“数据权限”、第五章的“人机接口”等。在第三章“自主性”中，将人工智能和机器学习作为首项支撑因素，而在前两个版本中提及人工智能和机器学习时总是一带而过。新版本中，明确将人工智能和机器学习作为自主性这一关键主题的首要支撑因素。

新版的内容

无人系统愿景

美国国防部的无人系统愿景为：无人系统与有人系统实现无缝协同，压缩作战人员的制定决策过程，降低人员的生命危险。该愿景旨在提供美军无人系统发展的总体战略指导，各军种无人系统的目标和努力方向要与国防部的愿景保持一致，从而有效地减少重复性工作、促进多领域的合作，扩大无人系统的应用潜能，并在任何一种作战环境中使用无人系统。

互操作性

互操作性是联合部队开发无人系统技术的基础，能实现无人系统间信息的快速传输，促进作战系统间的相互合作，从而提高财政效率和运行有效性。互操作性包括五项关键的支撑因素：通用/开放架构、模块化和零件互换、试验鉴定验证确认（TEVV）、数据传输集成和数据权限。表1为互操作性综合路线图，列出了国防部的近期、中期、远期发展目标。

表1 互操作性综合路线图

通用/开放架构能使指挥控制和交流标准化，方便系统间和多领域的协同，实现多平台间的共同控制，并使得平台间的元件更换成为可能，便于互操作性目标的实现。

模块化和零件互换性有助于减少多系统间管理控制的困难，便于硬件更新。对于无人机系统，模块化的子系统将简化适航取证，有效地节省时间和成本。

TEVV强调采用精准的、结构性的标准和工具，有助于更好地描述、规范和鉴定自主需求，是构建高度自主性的关键因素。

当前，各军种和平台拥有不同的数据传输标准，这对全球化作战中的数据传输带来了挑战。数据传输集成将构建通用数据仓库，形成集成的、端到端的联合数据传输能力，并提高数据传输的抗干扰能力和低截获率/低探测率。

过去的几十年中，美军为满足应急作战需求，采购了大量的、数据权限有限的无人系统。受相关合同的限制，国防部难以对这些系统的软件、硬件进行升级、修改和更新，这严重影响了互操作性目标的实现。

表2 自主性综合路线图

表3 网络安全综合路线图

自主性

自主性的增加将对作战理念带来革命性的变化，提高无人系统的作战效率和有效性，为国防部提供战略优势。自主性包括四项关键支撑因素：人工智能（AI）/机器学习（ML）、提高效率和有效性、信任、武器。表2为自主性综合路线图。

AI/ML将提高无人系统的自主学习和自主决策能力，增强战场感知。国防部将与科技公司、工业部门和科研院所开展合作，应用云计算、增强现实和虚拟现实技术，提高无人系统的自主性。

自主能力的提升，将扩宽无人系统的工作范围，提高无人系统的工作效率和有效性，增强无人系统的作战能力，减轻作战人员的认知负担。

当前，作战人员对自主无人系统的研发和应用缺乏信任。国防部将加强有人/无人系统编组，开展更大范围的有人/无人训练，变革现有的作战层级和任务协同，提高作战人员的信任水平。

国防部要形成自主无人系统武器研发的战略共识，开展自主武器系统致命性评估，使用有人工决策参与的武装僚机执行危险任务，减少作战人员伤亡，提高作战人员的识别风险能力和决策水平。

网络安全

无人系统的运行完全依赖于网络连接和有效的频谱接入，网络的安全可靠至关重要。网络安全包括三项关键支撑因素：网络运行、信息保障、电磁频谱（EMS）和电子战（EW）。表3为网络安全综合路线图。

国防部每一项先进的武器系统都依赖于信息系统网络运行，无人系统及其指挥控制更易受到网络攻击。国防部将研发无人系统的深度防御技术，建立弹性的网络结构，提高无人系统的自主防御能力。

信息保障是保证信息和信息系统安全运行的防护性行为。无人系统的安全运行与信息保障能力息息相关。国防部应针对无人系统研发专门的信息保障解决方案，因此须加强与信息技术商业公司的合作，研发相关的技术，并制定相关的政策和制度。

表4 人机协作综合路线图

美国更加注重无人机机队整体效能

国防部须制定电磁频谱战略，加大电磁频谱技术的研发，确保无人系统高效灵活的电磁频谱运行，并且要建立稳健的电磁防护能力，增强无人系统的有效性和可行性。

人机协作

互操作性是无人系统的发展基础，人机协作是无人系统发展的最终目标。人机协作包括两项关键支撑因素：人机接口、人机编组。表4为人机协作综合路线图。

人机接口是指作战人员与无人系统之间建立联系、交换信息的输入/输出设备的接口。人机接口的直观和有效直接影响了作战任务的成功。未来的人机接口将提高人机协作和人机编组的水平。

人机编组是对有人系统和无人系统的有效编组，实现战场协同感知、协同作战。人机编组将减轻作战人员负担、提高无人系统的作战效能，使无人系统从作战人员的工具变成作战人员真正意义上的团队成员。

新版的特点

新版的无人系统路线图，有以下几个特点：

一是思路清晰、目标明确。新版的无人系统路线图聚焦于有人系统与无人系统的高效整合，提出了国防部的无人系统愿景，各军种的发展方向和努力都要以愿景为指导，从而实现美军未来作战中无人系统与有人系统的无缝协同。结合国防部的无人系统愿景和美军的发展实际，归纳出无人系统发展的四个主题，从这四个主题看，互操作性是技术基础、自主性是发展动力、网络安全是发展保障、人机协作是发展目标，互操作性、自主性和网络安全如鼎之三足，人机协作如鼎身，三足协同，缺一不可，才能实现鼎身的稳固。

二是聚焦实战，刀口向内。过去的20年中，为满足应急作战需求，美军各军种采购了数量庞大、类型各异的无人系统，然而，这些系统的通用性和互操作性不强。为此，美国防部刀口向内，致力于消除各军种的壁垒和边界，努力提高无人系统的互操作性，建立通用、开放的架构，构建弹性的通信网络，实现无人系统的模块化和零件互换，建立国防部范围的、标准的、集成化的数据传输，扩大无人系统的作战范围，使其能实现全域作战，从而提高无人系统的一体化作战能力。

三是立足实际，突出重点。保持技术优势是美军建立全球军事霸权的根本，也是美军发展的重中之重，而大力发展无人系统正是维持这一优势的关键举措。新版的无人系统路线图强调技术因素，报告中人工智能和机器学习、信息保障等处提到与商业公司合作，希望借助商业技术领域的创新成果实现无人系统的跨越式发展，并将人工智能和机器学习作为提高无人系统自主性的首要支撑因素、人机接口技术作为人机协作的首要支撑因素，高视重视前沿科技的发展和成果转化。此外，为实现无人系统的快速发展，报告中强调采取灵活、非常规的采办程序，开展多途径的采办方法，更加高效采购无人和自主系统的核心技术。

几点看法

一是参考借鉴。新版路线图中列出的支撑因素、关键技术、面临挑战，是美军无人系统多年来发展经验和教训的总结，有很强的借鉴参考意义。无人系统的发展是系统性的工程，有必要借鉴利用美军提出的技术、问题和挑战，注重顶层设计，全方位布局，充分发挥后发优势，实现弯道超车。

二是持续关注。新版的无人系统路线图是国防部下发给各军种的战略指导文件，内容值得高度关注，但新版的路线图过于简洁明了，寥寥数页不足以清晰反映美军无人系统的未来发展方向，还需持续关注各军种陆续下发的无人系统发展方向。