美军使用LVC技术开展近距空中支援训练的案例分析与启示 2024-03-05 

  

BQ22数据交互示意图。PST渗透路线。BQ22的主站点和分布点地图。

  何晓骁
  在近10年左右的时间,世界各军事强国已普遍将实况—虚拟—构造仿真(LVC)技术用于复杂场景的联合演习演训和航空兵任务训练。LVC技术在塑造空中态势、构建地面威胁等方面发挥了极大作用,并且有效降低了组织实施难度和各类费用成本。在这期间,一些需要航空兵参与支持的其他联合作战场景也大量运用了LVC技术,比如像近距空中支援(CAS)任务训练。在2010年,美空军建模与仿真局在“绿旗东11-1”演习中使用分布式模型和仿真技术,使联合终端攻击控制员(JTAC)在训练演习期间接收到加密的LVC视频广播画面,接收来自MQ-9无人机和其他情报、监视和侦察(ISR)平台的实况或虚拟ISR图像,使得任务训练更接近实战。JTAC与驾驶虚拟无人机机组进行通信,协调飞行以及获取所需的图像。地面参与人员的实时位置信息被融合到虚拟和构造仿真环境中,使虚拟无人机机组和JTAC能近似实时看到人员行动。基于上述技术的突破,美军在Bold Quest(通常指勇敢探索)2022年度演习演训中应用了这项技术,开展了联盟内的特种作战训练活动。
  BQ活动简介
  1.历史简介和主要参与者Bold Quest(简称BQ)是美军联合参谋部J6组织的联盟联合能力演示和评估活动,旨在提高联盟作战环境下的联合火力互操作性。BQ概念于2001年提出并获得批准,首次演习活动于2003年在澳大利亚、加拿大进行。BQ主要的参与者包括美国各军种(陆军、海军陆战队、海军、空军、国民警卫队)、美国特种作战司令部(USSOCOM)和澳大利亚、比利时、加拿大、丹麦、芬兰、法国、德国、意大利、荷兰、挪威、波兰、瑞典、英国以及其他北约盟国。
  2.目标和任务领域BQ总体目标是提高跨领域、跨组织的互操作性和信息共享能力,使联盟作战人员能够快速有效地识别和打击目标。每年BQ活动的焦点是作战演示,其中作战行动人员、能力开发人员和测试评估机构汇聚一堂,开展具有联盟作战样式的多域联合行动。BQ为评估新战法和模拟技术提供了近似实战的环境,并与指挥和控制(C2)系统集成在一起。BQ让美军及其盟友有机会在逼真的作战环境中对作战能力进行压力测试,采用以数据为中心的敏捷方法来提高决策速度,在演示和分析过程中优化整合资源。
  BQ涉及的领域包括在地面部队态势感知、近距空中支援的数字指挥与控制、联盟情报收集与共享、联合火力支援、网络防御、医疗资源和任务网络整合等。Bold Quest 2022(简称BQ22)是在混合LVC环境综合中进行的试验。与前几年一样,BQ22包括了实兵实装和模拟部队,建立了一个跨多个网络、支持参训国家及其部队接入的分布式仿真环境,提供了模拟部队和实兵实装部队的互操作性的基础。在BQ22中,演示和评估在联盟作战环境中训练个人和团队联合打击技能,探索提高分布式仿真能力和缩小互操作性缺口,不断发展的联合全域指挥与控制技战术,使美国及其盟国能够建立信任、提高互操作性,并推进创新和弹性能力。
  组织实施及关键LVC能力
  1.参与机构和主要系统BQ22得益于可互操作的LVC环境,其在模拟部队和实兵实装部队之间的多域综合训练方面开辟了新天地。斯图尔特堡(Fort Stewart)任务训练中心(MTC)、第15空中支援作战中队(ASOS)、科尔马城市训练中心(UTC)和国防部试验船Stiletto号均作为节点参与。
  第132战斗训练中队(132 CTS)/分布式训练作战中心(DTOC)设计、生成并支持BQ22的三种基线场景:1.发现、定位、跟踪(F2T);2.打击协调和侦察(SCAR)/空中拦截(AI);3.城市作战。通过这些场景,成功地将联合和联盟LVC能力引入综合训练环境。
  第184攻击中队/188联队的机组人员通过操作模拟任务控制元件(MCE)控制虚拟MQ-9无人机支持BQ22。第184攻击中队与第65特种作战中队的虚拟MQ-9无人机、美空军欧洲—非洲司令部作战中心的虚拟F-16战斗机、美海军陆战队特种作战司令部和第132战斗训练中队的虚拟JTAC、iATTACK的虚拟MQ-9无人机、位于科尔马的第165空中支援作战中队的精确打击小组(PST)、荷兰皇家陆军的虚拟F-16战斗机和AH-64直升机一起参加了分布式任务,所有系统都能够在一个共同的仿真环境中连接。在整个活动中,机组人员(飞行员、传感器操作员和任务情报协调员)参与了复杂的CAS和CSAR场景。
  2.关键LVC能力
  在BQ22期间展示的关键LVC能力包括:
  (1)单兵训练系统:荷兰皇家陆军提供了单兵对抗训练系统,称为战术交战模拟系统(TESS)。美国机动部队排和联合终端攻击控制员(JTAC)实兵实装穿戴TESS来参与LVC综合训练。TESS允许虚拟和构造仿真参与者看到并与实兵实装交互。
  (2)跨域语音通信:联合参谋部J6联合评估局(JAD)使用ASTi Voisus系统桥接实装和模拟无线电通信。这一能力允许靶场上的真实JTAC通过语音与赫尔伯特(Hurlburt)的虚拟MQ-9无人机机组通信。
  (3)传感器激励源作用:第57行动组提供沉浸式高级训练和战术战斗组件(iATTACK),将模拟视频推送到真实视频下行链路,可以在现场手持设备上实时观看。该系统提供了一个可配置任务的模拟MQ-9B无人机,将远程全动态视频(FMV)传输到BQ-U网络上,并向在科尔马UTC进行训练的所有本地演习参与者提供实时射频(RF)目标传感器视频。
  (4)战术信息融合:联合接口控制中心(CICC)中的第46测试中队人员为模拟部队提供了与实兵实装部队之间的Link16消息收发能力。JAD还提供了在联合靶场扩展应用协议C(JREAP-C)、分布式交互仿真(DIS)Link16协议之间进行双向转换的软件。
  3.网络组成及数据交互支持BQ22的主要网络包括BQ任务网络(BQMN)和BQ非密(BQ-U)网络。两者均使用北约联邦任务网络(FMN)/任务伙伴环境(MPE)架构和原则。这两个网络是BQ22期间所有联盟成员间的主要连接方式。此外,美军部队从美国特有的训练网络连接,包括联合参谋部J7的联合训练复杂组织网络(JTEN)、特种作战部队(SOF)训练和演习网络(STEN)以及空军国民警卫队的空军储备组件网络X(ARCNet-X)。
  TESS战术交战模拟系统装备了一支美海军陆战队特遣队。该装备包括一个小型激光发射器,该发射器安装在步枪枪管上,用于检测枪口闪光和后坐力,以及带有GPS用于跟踪人员的位置和移动过程的传感器背心。背心还包括用于检测武器“命中”的激光探测器以及命中、死亡或受伤状态的音频播报。上述硬件通过无线传输与安装在科尔马靶场主站点的集中式天线通信。天线向机动作战训练中心(MCTC)传输,该中心捕获并显示数据,并将其转换为分布式交互仿真(DIS)协议,以便于在虚拟环境中使用。该方式有助于在更大LVC环境中进行地面部队训练的综合。Steel Beast Pro软件和VBS4软件生成了额外的模拟部队,包括构造仿真的步兵、AH-64直升机和“豹”2A6坦克。此外,根据场景需要,荷兰飞行员使用F-16或AH-64桌面虚拟飞行模拟器参与飞行任务。每个系统都能够与BQMN上的其他模拟单元连接和交互。混合LVC训练可实现数据收集、分析和行动后审查。
  LVC“压轴活动”
  作为突出这些混合LVC能力的“压轴活动”,第165空中支援作战中队充分利用了这些集成能力,在科尔马尔执行了一次实兵实装精确打击小组(PST)场景。PST对于战术空中控制小组(TACP)来说是一个相对较新的概念。PST由空军特种作战团队开发,并由美空军作战副参谋长批准。目前,TACP和联合终端攻击控制员(JTAC)的主要任务是支援陆军地面机动部队。然而根据PST作战概念,未来TACP和JTAC将同样关注空中战斗,以确保具备空中作战意识的地面机动部队处于有利位置,并能够利用联盟部队的全域联合作战能力来满足空军分队的需求。
  在制定PST演示场景时,第165空中支援作战中队提出了以下期望的学习目标(DLO):
  1.计划并执行侦察任务,以适应动态的任务分配;
  2.为PST、TACP C2和MQ-9 开发技战术程序;
  3.从TACP C2接收任务类型指令任务;
  4.将目标数据从PST传递给TACP C2;
  5.将目标数据更新到符合SCAR标准MQ-9无人机;
  6.为“海马斯”发射车和MQ-9无人机的交战协调时间(TOT);
  根据第165空中支援作战中队的演示场景,PST小组将位于科尔马UTC,而控制PST的TACP C2小组将位于斯图尔特MTC。作战概念要求PST小组在当年6月15日晚上渗透,并在6月16日白天进行侦察和打击支援行动。
  这一活动在最大程度上激发来自现场和分布式仿真参与者。位于科尔马的实兵实装PST中联合终端攻击控制员小组通过高频(HF)语音和Link 16与位于斯图尔特MTC的小型C2小组进行通信。该C2小组通过DIS无线电与位于赫尔伯特的虚拟MQ-9机组和位于爱荷华州德梅因的第132作战训练中队进行通信,后者扮演地面部队指挥官(GFC)的角色。PST小组成功通过Link16控制了美国欧洲-非洲空军司令部(UAWC)的虚拟飞机节点,与虚拟MQ-9无人机机组进行了语音近距空中支援(CAS)任务,并通过GFC调用了构造仿真“海马斯”发射车火力。
  为了弥补实兵实装和模拟部队之间的差距,LVC团队使用了多个独特的系统和能力来满足以下要求:
  (1)融合实兵实装和模拟部队之间的真实位置数据。TESS使用了标准化的北约UCATT激光交战接口标准(U-LEIS),具有位置定位信息(PLI)、战斗跟踪和数据收集功能,支持实战训练事件的事后讲评(AARs)。通过MCTC子系统,PLI数据和武器效果被转换成仿真环境数据。例如,实兵实装的美海军陆战队对其他模拟器中的参与者(如操控虚拟MQ-9机组人员)是可见的。但是,由于进行无缝LVC训练的能力仍然有一定差距,实兵实装参与者无法看到模拟的武器效果。
  (2)建立实兵实装和模拟部队之间的语音通信桥梁。为了使场景中的敌对部队(OPFOR)更难定位其作战位置,PST决定使用高频(HF)语音无线电与位于MTC的TACP C2小组进行通信。从那里,TACP C2小组使用DIS无线电将PST的报告转发给虚拟参与者。这种无线电配置与当前PST作战概念的技战术程序相匹配,并提供了满足空中部队打击目标的虚拟情报、监视与侦察(ISR)和射手支援的能力。PST能够通过TACP C2小组从虚拟MQ-9无人机和构造仿真“海马斯”发射车调用火力。
  (3)建立实兵实装和模拟部队之间的战术数据链互操作性。打通PST和虚拟射手之间的Link16连接是这次演示的主要目标。联合参谋部J6 JAD通过使用多链路接口网关(MIG)支持互联互通,该网关接收包含J系列格式的模拟互操作性标准组织(SISO)-J有效消息的DIS信号PDU,并将DIS PDU转换为J2.0格式。MIG通过单个JREAP C TCP接口与组合联合接口控制中心连接,联合接口控制中心将飞机位置转发到任务网络中。
  (4)实现虚拟情报、监视与侦察(ISR)平台、支援单元与实兵实装PST之间的双向ISR传感器数据流。如上所述,iATTACK提供了一个由飞行员驾驶的虚拟MQ-9无人机模拟器。iATTACK可以通过BQ网络发送FMV,该FMV通过CDS流向所有其他网络。它还可以将其FMV通过C波段或L波段频率的无线射频链路发送,参与者可以用手持设备查看。
  启示
  1.高端资源是各类任务训练的关注重点。航空平台、天基平台是各类演习演训活动的重要参与力量,要在战斗部署、日常训练、后勤补给方面多方协调。除了空军主导的活动外,其他军兵种对空天装备的参演意愿强烈。所以说“虚拟空军”是有效解决资源问题的方法,避免了转场、损耗等成本。就像BQ里说的,虽然在演习中并不总是拥有真实的或替代的空军部队参与,但有了LVC能力,就可以在任何需要的时候拥有“虚拟空军”。
  2.研发投入是训练领域发展的重要指标。在经济大环境下,各军兵种都在争取各自在预算中的份额。由于预算的相对削减,以及高端装备的普及,很多以前习惯的训练模式已行不通。LVC技术作为基础性、共用性的技术,应由军兵种之上的业务抓总部门统筹研究,支撑新形势下更有效地开展训练。
  3.数据融合是虚实混合训练的技术核心。BQ22见证了模拟器之间以及虚拟/构造仿真系统和实兵实装系统之间更高水平的Link16信息交互,另外在语音交互方面也开展了卓有成效的工作。要持续面向现场参与人员的沉浸感,进一步完善融合方法、交换和转换数据的工作,真正实现靠建模仿真增强现场训练效果。