《定位、导航和授时的作战理解》美国陆军57页技术报告

2022 年 11 月 29 日 专知
本专著追求的是确定美国陆军如何能够建立对定位导航和授时的共同作战理解。 规划人员、分析人员和战略人员必须了解如何实施空间使能因素和能力,以应对有争议的作战环境中的挑战。 最重要的是,本专著试图回答美国陆军将如何在未来的多域作战中减轻定位导航和授时(PNT)的不利影响的问题。 空间使能器对于成功弥补BCT级别的空间作战差距以应对PNT战争中的近距离威胁是至关重要的。 了解美国陆军在MDO期间如何针对近距离对手开展行动,对于未来的任务规划至关重要,这将使美国陆军在多域作战中应对作战挑战并保持作战优势。 该专著将提供背景资料,确定美国陆军在被拒绝、降级和中断的空间作战环境(D3SOE)中的GPS所面临的当前问题,适用于PNT的当前文献,并分析当前PNT的能力和局限性。 最后,它的结论是关于美国陆军必须如何认识到MDO的未来影响,并确定将阻碍美国陆军未来行动的任何执行的脆弱性的建议。

引言

在当前的信息和技术时代,世界人口已变得越来越依赖实时数据。无论是手机、电视,甚至是电力,技术已经成为地球上日常生活中提供实时信息的主力军。随着这种技术全球化的增加,对美国国家安全的挑战和保护美国国内外利益的复杂性也在增加。美国继续在有争议的作战环境中投射力量。美国在被拒绝的、退化的和被破坏的作战环境中通过空间能力投射力量的能力不能仅仅停留在战略领域,还必须延伸到作战和战术层面。
今天,近在咫尺的对手威胁,特别是中国和俄罗斯,正在与美国进行一场越来越复杂的技术竞赛。国防空间战略(DSS)总结提出,由于俄罗斯等大国开发、测试和部署反空间能力及其相关的军事理论,以便在冲突中延伸到空间,因此构成最大的战略威胁。这与其说是创造最主要和最致命的武器的竞赛,不如说是一场更专注于如何拒绝对手能力的竞赛。了解到这些空间支持行动的战略利益,外国政府正在发展威胁他人使用空间能力的能力。中国和俄罗斯各自将空间武器化,作为降低美国和盟国军事效力和挑战美国空间行动自由的手段。
这种拒绝对手能力的技术竞赛可能导致信息传递的 "内容 "和 "方式 "的范式转变。拒绝信息传递是信息作战(IO)和多域作战(MDO)的最前沿。美国陆军目前在作战层面上面临的问题是对定位、导航和授时(PNT)以及空间能力如何在退化、中断或被拒绝的作战环境中实现任务规划和执行缺乏共识。美国陆军必须了解PNT战争如何在作战环境中发生,以及如何在未来的MDO期间减少所有梯队对PNT战争的敌对使用。
三种不同的基本能力的组合定义了PNT。定位是指在标准大地测量系统(如1984年世界大地测量系统或WGS84)中准确和精确地确定一个人的位置和方向的能力,或在需要时确定三维位置。导航是确定当前和所需位置(相对或绝对)的能力,并应用于修正航线、方向和速度,以达到世界上任何地方的所需位置,从地下到表面,从表面到空间。计时是指在世界任何地方并在用户定义的及时性参数范围内,从一个标准(协调世界时或UTC)获得并保持准确和精确的时间的能力。计时还包括时间转移。
授时是PNT的关键。它是定位和导航的基础。GPS的定位和导航数据来自接收设备的授时信号。全球的用户完全依靠美国空军维护的卫星群来获得授时信息。
由于平民依赖PNT,即目前现代技术的支柱,美国军队也极其依赖PNT及其能力。广泛依赖卫星信号进行导航和计时,使美国的关键基础设施和经济活动处于危险之中。
从战术层面上进行徒步巡逻的步兵到进行联合演习的海军舰艇,甚至是在战略层面上投掷精确制导炸弹的B-52 "断头台",这些行动的成功执行所需的精确位置的计算都使用PNT。PNT的中断可能有能力阻止美国军队的行动。人们越来越关注对手破坏GPS信号的方法和手段,从而使美军无法获得实现 "美国战争方式 "的定位和导航信息。美军必须对付这些对手的措施,以便在被拒绝的、退化的和被破坏的空间作战环境(D3SOE)中有效运作。
在D3SOE中有效运作依赖于几个维持连接网络的天基系统。天基系统和不受阻碍的空间访问对国家的经济福祉越来越关键,并与美国的国家安全相关联。美国陆军依靠空间能力来实现和加强陆地战争;几乎每一个陆军和联合行动都受益于这些能力。了解这些涉及的复杂系统的风险将产生一种保护美国利益的预防行动的紧迫感。
基于空间的能力是军事、商业和民用部门的一个组成部分。目前美国的空间政策阐明了基础活动,通过加强机构间和商业伙伴关系来改善空间系统的开发和采购。长期存在的空间技术和成本障碍正在下降,这使得更多的国家和商业公司能够参与到卫星建造、空间发射、空间探索和人类太空飞行中。私人商业公司Space X最近公布了其空间计划。这可能促进美国商业空间能力和服务的新市场机会,包括依赖美国政府提供的空间系统的商业应用。促进商业应用对有保障的PNT的依赖,可以利用美国的能力来增强和鼓励新兴技术和空间能力的民用和军用互操作性。鉴于上述概述,本专论将讨论在美国陆军作战计划中理解PNT的重要性。

研究问题

美国陆军将如何在未来的多域作战 (MDO) 中减轻 PNT 战争的影响?

假设

美国陆军要求重点支持有保障的PNT和缓解技术,这可能使美国陆军在MDO期间应对作战挑战并保持作战优势。为了应对有保障的PNT所面临的近似挑战,美国陆军必须找到新的和全面的方法,通过同时使用其他作战领域,如网络战和电子战,来减少对计时系统的威胁。这也意味着要建立一个防御性的时间基础设施和网络,以维护和改善友好的授时源和授时分配,重点是精确授时的广泛用途。在GPS被屏蔽的环境中,确保准确的PNT信息被传递给作战人员是绝对关键的。为了采用这些技术,并有效地应对近距离的威胁,美国陆军必须在作战层面上提高整个部队对空间能力和促进因素的共同理解。

重要性

美国陆军必须认识到MDO的未来影响,并确定将阻碍美国陆军未来行动的任何执行的弱点。了解美国陆军在MDO期间如何对近距离的对手开展行动,对于未来的任务规划至关重要。MDO方法将等同于美国陆军如何减少其目前对PNT的过度依赖,同时继续执行和实现任务的成功。

方法论

通过条令、历史和理论的视角,研究将集中在公开来源的非保密档案材料、当前和历史上的军事学说以及理论框架,以产生一个规范性的建议来回答研究问题。访问联合导航战中心(JNWC)、美国陆军空间和导弹防御司令部(USASMDC)、美国战略司令部(USTRATCOM)和位于科罗拉多州彼得森空军基地(AFB)的美国空间司令部(USSPACECOM)的人员资源,将提供历史和当前背景以及与研究问题有关的信息。这将有助于指导研究,任何发现,并提供与此主题有关的额外背景。该专著将确定当前的MDO理论,包括当前的空间作战理论,以了解已确定的PNT脆弱性,在可能的情况下减轻,以及在空间使能器可以弥补任何操作差距的情况下未减轻。空间使能器对于在BCT层面成功弥补空间作战差距以应对PNT战争期间的近距离威胁是最重要的。
本专著将特别关注解决美国陆军应通过实施集中的系统方法来理解PNT的过程。这个过程将通过在各旅战斗队(BCT)实施空间使能器和空间能力来提高对PNT战争的作战理解。空间能力是投射陆地力量和赢得近距离战斗的关键使能因素。本专著分为四个主要部分:第一部分是导言,包括背景信息,指出美国陆军在D3SOE中面临的GPS问题;第二部分提供适用于PNT战争的当前理论,以及对当前PNT战争能力和限制的理解;第三部分分析美国陆军目前如何计划和执行MDO;第四部分总结了影响、建议,以及必须进行的额外研究。

 


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