信息化装备的分类及发展趋势

二、信息化装备的分类及发展趋势

信息化装备主要包括综合电子信息系统、信息化弹药、宿息化作战平台、单兵数字武器、计算机网络武器等。信息化武器装备与机械化武器装备的最大区别在于,前者是网络系统中的武器,后者是单个武器平台。发展信息化武器装备既是新军事革命的基本内容,又是建设信息化军队的物质和技术基础。

(一)综合电子信息系统

综合电子信息系统,即指挥、控制、通信、计算机、情报、监视与侦察系统(C4ISR),又称指挥自动化系统,是所有信息化武器和整个军队的“神经中枢”,是战斗力的“倍增器”。综合电子信息系统和精确打击武器一起构成的探测一打击系统是信息化战争的核心,依靠这种系统可以实现“发现即摧毁”的目标。

随着技术的进步和需求的变化,综合电子信息系统始终处于不断发展和完善之中,其内涵逐步扩展,功能不断增强,系统名称也在不断变化。美国是世界上最早开发和使用综合电子信息系统的国家。早在20世纪50年代,美国就已建成了世界上第一个“指挥与控制”(C2)系统。20世纪60年代,随着远程武器特别是战略导弹和战略轰炸机大量装备部队,通信手段在系统中的作用日益完善,于是形成“指挥、控制与通信”(C3)系统。20世纪70年代,美国将情报作为指挥自动化不可缺少的因素,形成“指挥、控制、通信与情报”(C3I)系统。到了20世纪80年代又加上“计算机”一词,变成“指挥、控制、通信、计算机与情报”(C4)系统。海湾战争后,综合电子信息系统进一步增加了监视与侦察功能,演变为C4ISR系统。经过50多年的发展,美国的综合电子信息系统已由最初个别指挥机构分别建立的综合电子信息系统和在各军兵种内部的综合电子信息系统,发展成为三军一体的综合电子信息系统。当前,美国正在试图建立全球一体化的综合电子信息系统。

进入21世纪以来,世界各主要国家都把综合电子信息系统建设摆在重要位置,作为发展信息化武器装备体系的龙头。从各国的情况看,综合电子信息系统主要有三种发展趋势。一是继续大幅提升信息获取、处理和使用能力。信息传输量将得到大幅度增加,可具有指挥、控制、情报、图像、战勤支援、建模与仿真等功能,情报信息可实时传输和处理。二是实现一体化无缝链接。可实现在全球任何地方获得全方位信息接入和得到信息支援。三是提高生存能力。综合电子信息系统是作战打击的主要目标,提高抗干扰和抗毁伤能力,也是未来综合电子信息系统发展的一个趋势。

(二)信息化弹药

信息化弹药,即精确制导弹药,是指依靠自身动力装置推进,能够获取和利用目标所提供的位置信息,并由制导系统控制飞行路线和弹道,命中精度很高的弹药。目前,信息化弹药已经发展成为家族成员众多的大家庭,包括制导炸弹、制导炮弹、制导子母弹、制导地雷、巡航导弹、末制导导弹、反辐射导弹等。

与传统弹药相比,信息化弹药的一个突出特点是能够获取并利用有效信息来修正弹道,准确命中目标,因而具有极高的战斗效能。信息化弹药的出现,是军事技术发展史上的一次革命,它使弹药从原来的不可控发展到部分可控或完全可控。在西方发达国家,信息化弹药的发展已经历了三代,目前正在向灵巧型、智能型方向发展。灵巧型弹药是一种在火力网外发射、“发射后不管”、自动识别与攻击目标的弹药。智能型弹药是能利用声波、无线电波、可见光、红外线、激光等一切可利用的直接或间接的目标信息,自主选择攻击目标和攻击方式的精确制导弹药。

为适应迅猛发展的世界新军事变革,特别是未来信息化战争中实施精确打击的现实需要,世界各主要国家都在大力发展信息化弹药。据推测,随着科技发展及其在弹药领域的广泛应用,未来的信息化弹药将呈现出如下特点。

一是精度高。采用新型制导技术的信息化弹药,其命中精度将比现有信息化弹药提高一个数量级,打击效果也将同步提高。

二是射程远。各种防区外发射的信息化弹药将成为发展重点,一些信息化弹药甚至可能具备洲际作战的能力。

三是隐身化。信息化弹药除采用高速飞行、改变弹道飞行轨迹、实现导弹末端弹道机动等措施提高突防能力外,还将广泛采用隐身技术,实现隐身化。

四是智能化。广泛利用人工智能技术,使之真正具备自主搜索、自主选择、自主攻击的能力,成为有部分人工智能的智能化弹药。

(三)信息化作战平台

信息化作战平台,是指安装有大量电子信息设备如一体化传感器、电子计算机、高性能弹药、自动导航定位设备等,集成了光电技术、新材料技术、新能源技术等众多高新技术,可通过C4ISR系统联结,具有高智能化水平和综合作战能力的武器载体。主要包括坦克和装甲车等陆上平台、水面舰艇和潜艇等海上平台、喷气机和直升机及卫星等空中及太空平台、智能机器人等无人作战平台等。

20世纪70年代以来,美国等西方军事大国就开始将信息技术广泛应用于新型高性能武器装备的研制,因而出现了种类繁多的信息化作战平台,如美军的M1系列主战坦克、M2系列步兵战车、宙斯盾驱逐舰、F-22“猛禽”战斗机,俄罗斯的T-90主战坦克、“现代”级导弹巡洋舰、“金雕”战斗机等。这些作战平台安装有多种信息传感设备和通信器材,可与C4ISR系统联网,具有较强的探测、识别、打击、机动、定位和突防等综合能力。

展望未来,信息化作战平台将呈现出如下发展趋势。

一是高度信息化。未来的信息化作战平台将配有多种通信设备和探测设备,并具有足够的计算机联网能力,能够与上级和友邻互通作战信息,为精确火力打击提供目标信息,为作战行动及时而有效地提供辅助信息。

二是隐身化。未来几乎所有作战平台都将或多或少地采用隐身技术。

三是轻型化和小型化。在信息化战场上,“发现即摧毁”正在成为现实,传统大型或超大型作战平台面临着巨大威胁。更加重视作战平台的机动能力、实现作战平台的轻型化和小型化是一个重要发展趋势。

四是智能化。随着人工智能技术的日益成熟,以智能机器人为代表的无人作战平台系统将在战场上发挥越来越重要的作用,无人战争时代正在加速成为现实。如今,在地面、空中、水下等战场上,人们已经可以看到用于实战的机器人哨兵、机器人工兵、机器人步兵,甚至无人智能坦克、无人智能潜艇等无人化作战平台。

(四)单兵数字化装备

单兵数字化装备,又称“单兵一体化防护系统”。目前,美国、俄罗斯、英国、以色列、澳大利亚等很多国家都制定了单兵数字化装备开发计划。从结构和功能上看,美、英、法等国正在研制的单兵数字化装备大同小异,主要由以下五个分系统组成。

(1)一体化头盔分系统。该系统能够为数字化战场上的士兵提供所有视听信息、主要部件包括增强型视频放大装置、周围听力装置、高分辨力头盔显示器、无线电头盔控制装置、防护面具和电源等。

(2)计算机分系统,亦称“单兵C3I分系统”,可为士兵提供通信、预警、定位和防护等服务,起到综合情报管理的作用,主要部件包括夜间枪具瞄准专用的视频强化图像增强器,光电信号转换式平板显示器,全球定位系统,储有文字、图像、数据、战场态势等信息的单兵计算机等。

(3)武器分系统。该系统集观察、瞄准、射击于一体,能完成昼夜监视、跟踪、精确射击等多项任务,主要部件包括制式步枪、热成像仪、夜战用激光瞄准仪和远距离听力装置等。

(4)先进军服分系统。该系统具有防弹、防化学战剂、防火、防热核、防红外监视、防激光等功能,主要部件包括战斗服、防弹衣、手套、新型战斗靴、制冷圆领衫、承载组件等。

(5)微气候空调分系统。该系统是独立的温度调节系统,可提高士兵在炎热或严寒战场条件下的作战能力,主要部件包括主动冷却背心、周围空气监视器、过滤器、风扇等。(https://www.daowen.com)

单兵数字化装备的开发研制被认为是武器系统发展的一个里程碑。目前,西方军事强国正在制定和实施一系列“数字化单兵作战平台”发展规划。可以预料,随着数字化军队和数字化战场建设的逐步完善,未来“数字化”的士兵将不再是执行作战命令的最小单位和简单的“地面人”,而是有指挥、协调、保障功能的作战单元。从技术角度来看,可能是实现人和战场脱离,地面无人作战时代的开端。

(五)计算机网络武器

随着军事技术革命的不断深入,在未来武器装备发展中,以信息技术为核心、以信息对抗为目的的计算机网络武器将大量涌现并成为夺取和保持“制信息权”的主要手段,同时也会成为未来武器装备体系中一个十分重要的组成部分。计算机网络武器,主要包括计算机网络侦察、计算机网络攻击和计算机网络防护武器装备。

1.计算机网络侦察武器装备

计算机网络侦察武器装备主要包括网络扫描器、网络窃听器、网络密码破译器、电磁侦测器等。

(1)网络扫描器,能广泛收集目标系统的各种信息,包括主机名、IP地址、所使用的操作系统版本号、提供的网络服务、存在的安全漏洞、用户名和目标网络的拓扑结构等,特别是寻求敌网络系统的安全漏洞或安全弱点,并力求找到安全性最薄弱的敌主机作为网络攻击的突破对象。网络扫描器是当今最常使用、最危险的网络侦察武器,许多网络入侵都是从使用网络扫描器开始的。

(2)网络窃听器,是一种能监视网络状态和数据流的软件或工具。网络窃听器一般应部署在网络中的重要位置,如在网关、路由器、防火墙一类的设备或重要网段上。好的网络协议分析软件可以用来分析OSI七层模型的每一层的数据包。它既可以用于分析广域网,如DDN、帧中继、X.25的数据包,也可以用来分析局域网,如以太网、令牌环网、FDDI等的数据包;既可以用于分析TCP/IP协议,也可以用来分析IBM的SNA、NETBIOS等协议;既可以用于分析FTP、TELNET、RLOGIN等应用层的协议,也可以用来分析RIP、OSPF等路由协议。功能更全的网络窃听器不仅能截获网络通信数据包,还能修改数据包。

(3)网络密码破译器,是能从敌网络所截获的密文中推断出原来的明文的软件或工具,功能强大的网络密码破译器还能采用删除、更改、增添、重放、伪造等方法向密文中加入假消息。理论上讲,任何密码都是可以破译的。实际中是否需要设法去破译,主要取决于破译的代价是否大于可能获得的结果、破译的时间是否大于结果的有效期、是否能产生足够多的数据供破译使用。

(4)电磁侦测器,能对敌方计算机网络系统内各种电子设备所发射或辐射的电磁信号进行搜索、定位、检测、识别、记录和分析,获取对方计算机信息系统内的有关信息和情报。

2.计算机网络攻击武器装备

计算机网络攻击武器装备主要包括计算机病毒、预设陷阱、微米/纳米机器人,以及芯片细菌等。

(1)计算机病毒,是一种人为编制的有害程序,它能在计算机系统运行过程中把自身精确地或经修改复制到其他计算机程序体内,从而对源程序进行置换和破坏,甚至毁灭整个信息系统中的软件和数据。

(2)预设陷阱,是在信息系统中人为地预设一些“陷阱”,以干扰和破坏计算机系统的运行。预设陷阱一般可分为硬件陷阱和软件陷阱两种。其中硬件陷阱主要是芯片捣鬼活动。即蓄意修改、变动、设计或使用集成电路芯片,以达到破坏计算机系统的目的。软件预设陷阱的种类则比较多。较典型的有“特洛伊木马”程序、逻辑炸弹和陷阱门等。

(3)微米/纳米机器人,主要是用来攻击电子设备的硬件系统。这些微小型机器人系统是微米/纳米技术和微机电系统发展的结果,其形状类似黄蜂或苍蝇,大小比蚂蚁还小,而且能飞、能爬,很难被发现或识别,可以大量“飞入”或“爬入”敌方的信息中心大楼及保密室,通过计算机的接口钻进计算机或网络服务器,偷窃秘密信息或破坏信息系统。

(4)芯片细菌,是经过特殊培育的、能毁坏计算机等信息系统硬件的一种微生物,主要是用来攻击计算机硬件。这种细菌能“吃掉”硅芯片,毁坏计算机内的集成电路,进而破坏整个城市、大楼、站点或实验室中的信息系统。

3.计算机网络防护武器装备

计算机网络防护武器装备主要有网络哨兵、信息加密系统、网络防火墙等。

(1)网络哨兵,实质上是一种计算机网络安全监控系统,通常安装于网络服务器或主机之上,主要用于对入侵网络的人员进行威胁预警,提高网络的预警防护能力,并确定网络进攻的范围、目标和性质等。

(2)信息加密系统,是指采用自动加密技术、能给文件或电子邮件提供加密和解密一体化功能的系统。用户可通过台式计算机或笔记本电脑在开放式平台系统中传送秘密信息数据,系统自动控制对特定文件的访问等。典型装备有终端密码机、数据库密码机和链路密码机等。

(3)网络防火墙,是用来保护计算机网络安全的一种常用手段,它能允许你“同意”的人和数据进入你的网络,同时将你“不同意”的人和数据拒之门外,最大限度地阻止网络中的黑客访问你的网络,防止他们更改、拷贝、破坏你的重要信息。如美国的“响尾蛇”防火墙已能实现通过互联网在机密网络和大众网络之间安全地传送信息,目前在研的增强型防火墙还能探测蓄意闯入用户并做出反应。“黑洞”防火墙服务于北约“咨询、指挥与控制”局的信息防御需要,可使北约国家,特别是西欧各国能通过互联网进行安全的信息交流。除此之外,还有身份认证与鉴别系统、访问控制与安全审计系统等均属于网络防御武器装备。

拓展知识

高超音速武器:改变未来战争模式的利器

“天下武功,唯快不破”。高超音速,顾名思义,就是速度比音速还快得多,超过马赫数5,约合每小时6000千米以上。高超音速武器是指以高超音速飞行技术为基础、飞行速度为马赫数5以上的飞行器,包括高超音速制导炮弹、巡航导弹、钻地弹、侦察机、轰炸机等。高超音速武器集超高速、高毁伤、高突防能力等诸多优点于一身,必将对未来作战产生深远的影响。俄罗斯战术导弹武器集团公司总经理鲍里斯·奥布诺索夫曾说,“谁第一个掌握高超音速技术,谁实际上就能控制世界”。

(1)加快战争节奏。未来战场无疑将以速度制胜,谁的速度快就会争得战争的主动权。美军常采用观察、定位、决策、行动(OODA)杀伤链,来描述战争决策和行动周期。谁能更快更好地完成OODA链,谁就能获得作战的胜利。按照这个逻辑,高超音速武器一旦进入未来战场,将压缩OODA链到达节点的响应时间,突出战争中速度制胜的优势。未来,制时间权将成为战争关注焦点,“快打快收”“终于一瞬”等都将成为未来战争的显著特征。谁先发起攻击,谁就很可能赢得战争。

(2)拓展战场空间。高超音速武器的研发和应用,促使作战空域不断扩展,逐步形成空天一体、全球性的战场空间。首先,战场界限变得模糊。随着高超音速武器对目标位置选择和定位的不断变化,战场前后方界限愈加模糊,甚至战略后方可变为战略前沿,战略前沿成了战略后方。如美研制的SR-72高超音速无人机,能够自由穿梭于战场上空前后方,对重要目标进行侦察与打击。其次,作战地域覆盖全球。如上所述,高超音速武器可在很短时间内就可以实现对全球任何地方的目标实施精准打击。未来,高超音速武器一旦投入实际运用,将可在全球区域内任意驰骋,对未来成争形态产生很大影响。再次,临近空间变成战场。高超音速飞行器技术的突破,或将使20~100千米临近空间远距离飞行和跨大气层攻击成为现实,过去未曾得到有效利用的临近空间将不再是航空航天飞行器的“禁区”。最后,空天战场融合将日益加深。随着高超音速武器的发展,作战空间进一步向太空拓展,未来战争加速通往空天一体化领域。如美空军X-37B无人太空飞机,有可能转化为空天一体作战的高超音速武器平台,平时在外层空间进行长期部署和机动飞行,携载高速动能武器从外层空间轨道或临近空间高端,对地面目标或海上目标进行快速打击。

(3)颠覆防导系统。高超音速武器具有极强的突防能力,对现有防空反导系统构成严峻挑战。首先,预警探测成为首要难题。高超音速武器飞行速度快、突防能力强,将给现有防空预警雷达探测发现和稳定跟踪带来很大难度。特别是高超音速武器的高速飞行,将大大降低预警系统的发现概率和发现速度;高超音速武器必要的雷达隐身,再加上地球曲率的遮挡效应,将大大增加防御系统的预警难度。其次,快速反应能力要求大为提高。“速度是新的隐形”。高超音速武器以马赫数5以上的速度实施突防,将导致现有防御系统没有足够的预警时间,即使发现目标也难以实施拦截。以俄罗斯新型武器S-400防空导弹为例,其接到作战指令到进入发射状态,就需要4分钟的时间,根本来不及反应,就算导弹及时发射,面对速度如此之快的目标,防空导弹往往也来不及调来应对高超音速武器。作战时,战场态势更加变幻莫测,快速反应和指挥决策的时间更短,整个防空系统的抗击将更加困难。此外,有效拦截难度将大大增加。防空武器系统在应对高超音速武器作战中,由于探测发现困难、跟踪制导跟不上,有效拦截的难度不言而喻。其中,高超音速武器过快的速度将给导弹拦截过程增加许多限制条件,比如对导弹拦截最佳角度、末制导方式、传感器精度和响应速度、引信引爆距离等都有较高的要求。

(4)形成新型战略威慑力。首先,高超音速武器可以强化战略核威慑手段。若高超速巡航导弹配载核战斗部,将极大增强打击能力,提升核威慑力。其次,高超音速武群可以发展成为新型常规战略威慑手段。传统意义上核国家间的威慑主要通过洲际弹道导弹、战略导弹核潜艇和战略轰炸机构成“三位一体”的核力量来实现,而高超音速武器的应用,将使“高超音速”常规威慑在一定程度上替代传统的核威慑,打破世界战略核力量平衡。基于突出的技战性能,高超音速武器使用门槛大幅降低、打击精度大幅提升、打击灵活性更高、打击效果更可控,从而形成既可信又可用的新型战略震慑效果。