传感器融合：地面战的当务之急

传感器领域的技术进步及其与综合态势实时图像的融合彻底改变了 ISR 能力。鉴于传感器融合在现代战场上发挥着至关重要的作用。

导言

将来自不同传感器的数据合并成一个更准确的情况表示（用户友好的输出，如显示器/屏幕）的行为被广泛称为传感器融合。最终导致奥萨马-本-拉登死亡的中情局行动 “海王星之矛行动 ”展示了传感器的威力及其在当代精确行动中的融合。这次行动涉及多个情报机构，它们将从卫星技术、信号情报（SIGINT）、人类情报操作员（HUMINT）和其他复杂的 ISR（情报、监视和侦察）技术中获得的信息结合在一起。

将这些不同的监视系统和方法整合成一个紧密结合的情报搜集行动，使分析人员能够对整个大院及其毗邻地区建立一个单一的图像。由于对技术的利用，还可以实时监控任何变化或发展，并最终分析必要的综合投入，以计划和执行成功的行动。

这种多层次的方法强调了在现代 ISR 行动中利用跨领域和能力的各种资产的重要性，从而突出了整合技术实现传感器融合的有效性。为了实现战略目标，所有这些能力还与传统的人类情报侦察技术和人工解读相叠加。

传感器融合层

传感器融合的一个基本例子是安装在现代汽车不同角度的车载摄像头。这些摄像头可拍摄 360 度的照片，驾驶员端的显示屏通过合并摄像头拍摄到的所有数据，提供同一周围环境的单一情景照片，使驾驶员无需单独查看所有照片即可了解周围情况。这不仅省时省力，而且易于理解，因此便于驾驶员做出决策。可用于地面操作的传感器平台层次多样。

• 卫星图像 卫星能够实时提供完全清晰的图像，只需进行有限的处理。印度空间研究组织（ISRO）于 2019 年 11 月发射的 Cartosat 卫星具有 0.25 米的地面分辨率和 16 千米的扫描范围。这确保卫星能够在 16 千米宽的区域内发现长度仅为 25 厘米的物体。

• HALE/MALE 级遥控飞机系统（RPAS） 现代 HALE/MALE 级遥控飞机动力极强，使用基于光学、红外和雷达的传感器，可灵活、精确、极其清晰地观察目标。该平台搭载的多光谱目标瞄准系统集成了视觉传感器，即红外传感器、彩色-黑白日光电视摄像机和激光照明器，可产生融合上述所有输入的全视觉动态视频。此外，这些平台上的合成孔径雷达（SAR）还进一步提高了操作人员的态势感知能力，即使在 DVE（视觉环境耗竭-能见度低）条件下也是如此。

• 空中平台（固定翼飞机和直升机） 直升机和固定翼飞机（运输机和战斗机）通常利用一系列传感器收集 ISR 数据。这些传感器包括用于视觉监视的电子光学/红外摄像机、用于探测和跟踪物体的雷达系统、用于拦截和分析电子通信的信号设备以及用于高分辨率成像的合成孔径雷达。此外，一些主要装备用于在空中交战中指挥和控制作战空间的平台，如空中预警和控制（AEW&C），可能会采用超光谱成像或激光雷达等专用传感器来精确绘制地形图。将多个传感器提供的所有这些数据合并在一起，可为地面指挥官提供全面的态势感知，以进一步推进地面行动。

• 地面战术传感器 现代地面部队采用多种传感器技术来提高对 TBA（战术战场区域）的态势感知能力。从远程侦察和观测系统（LORROS）到声测距设备、热成像综合观测设备（TIIOE）、武器定位雷达和手持式热成像（TI）瞄准镜，这些传感器可提供全面、清晰的作战环境视图。

LORROS 具有高分辨率精确图像和远距离能力，可使地面指挥官精确监控远方区域，而声音测距设备则可探测和三角测量敌方炮火，为反炮火威胁提供重要信息。此外，热成像瞄准具还具有热成像优势，使部队能够探测隐蔽目标，并在弱光或恶劣天气条件下有效导航。通过集成这些传感器技术，地面部队大大增强了迅速果断地探测、识别和应对威胁的能力，从而确保以最小的风险取得作战成功。

图 1. 传感器融合的复杂性

分析

由于传感器融合需要处理、分析和解释来自上述所有这些不同来源/平台的数据，因此分析技术可在 ISR 中发挥重要作用。通过软件工程师设计的复杂算法和机器学习技术，分析不仅能提取可操作的情报，还能识别异常情况，并通过趋势/模式预测未来事件。这种增强的态势感知支持决策过程，确保对不断变化的威胁和挑战做出几乎实时有效的反应。数据是新的黄金，要确保数据得到充分利用，就需要优秀的分析专业人员和软件工具。这两者的结合将进一步带来未来 ISR 领域传感器融合的革命。

数据链：集成器与网络系统

数据链路是增强战场上任何操作人员态势感知能力的工具。它是一种多维工具，可在传感器、射手、战场指挥官和部队多面手之间交换重要信息，其总体目标是缩短 OODA 循环，提高战场透明度。数据链可视为网络中心战（NCW）的基础。在当代常规和灰色区域军事行动中，作战数据链路对于整合部署在卫星、有人驾驶飞机、无人机、直升机和地面 ISR 系统等多个平台上的各种传感器的意义和作用怎么强调都不为过。

强大的安全数据链路不仅是实时通信和数据交换的主干，也是不同传感器系统之间的桥梁或接口。这样，分布在 TBA（战术战场区域）的资产之间就能实现无缝协调和实时协作。通过促进从轨道卫星向在目标区域附近作业的低空直升机传输传感器数据，作战数据链路可确保指挥官全面了解实时作战情况。这种互联性增强了态势感知能力，最终使决策者能够实时监测事态发展，跟踪敌方动向，并及时发现新出现的威胁。

有效的作战数据链路应能将来自多个平台的传感器数据整合成统一的连贯画面，在监视器/显示系统上显示，超越单个平台的限制，从而最大限度地发挥传感器套件/网络的集体能力。例如，通过将卫星图像数据与直升机上的机载传感器（如光电设备）相融合，决策者可获得战场或特定目标区域的多维视角。

所得到的画面实际上是卫星的高空侦察能力与直升机侦察的灵活性和反应能力的结合。这种协同作用提高了侦察、监视和目标捕获任务的效率，为地面部队提供了可操作的情报，增强了他们的作战效能。此外，作战数据链通过在各种平台之间实现及时、安全的数据共享，提高了连通性，不仅简化了决策过程，还增强了联合作战的有效性，使地面部队能够对不断变化的威胁做出迅速反应，并精确打击目标，最终提高了整体作战能力。

挑战

随着作战环境的动态化和大规模化（如战术战区和多域作战），对 ISR 的要求将成倍增加，即使是世界上军事力量最强的国家也可能无法做出类似的精确反应。当传感器的层级增加，各种传感器的数据类型不同（以各种不同的数据集/文件类型提供输出/交付物）时，复杂性就会出现。合并或综合这些众多的数据集，然后将其注入单一的态势图中，是现代陆军必须面对的挑战。在军事行动中，将不同的传感器整合到单一的显示模式/屏幕或作战画面中，在增强指挥官的态势感知方面具有显著优势。

然而，这一整合过程并非没有复杂性和兼容性问题。最大的挑战在于协调来自不同来源的数据，每个来源都有自己的算法和格式、分辨率和更新率。要确保这些输入数据的兼容性和统一性，需要复杂的数据处理软件和融合技术，这可能是资源密集型的，而且容易出现语法错误（编码中的常见错误）和误读。

此外，来自多个平台的多个传感器产生的大量数据/信息可能会让决策者不知所措，导致信息超载，并可能损害决策。此外，传感器精度和覆盖范围的差异可能会给作战画面带来不确定性甚至盲点，从而削弱决策者对所提供的态势画面的信心。在此还应提及的是，与 GPS 集成的传感器也容易受到 GPS 所有误差的影响，包括时钟误差和其他大气偏差（在基于 GPS 的系统中非常常见）。

此外，网络安全问题也会出现，因为在各种平台上集成各种传感器会增加对手潜在网络攻击的攻击面。因此，有必要采取强有力的网络安全措施来保护敏感信息数据和系统。要解决这些复杂问题，不仅需要技术进步（主要是信息技术），还需要训练有素的有效人员、程序指南和 SOP 以及组织结构，以支持和优化综合传感器能力的利用，同时降低相关风险。

展望未来

军事传感器融合市场到 2030 年将增长到 9.21 亿美元。 推动市场增长的主要因素包括：来自敌人的多样化和非常规威胁导致对战场信息的需求不断增加。除了传统的地面目标识别和目标端可操作情报外，传感器融合技术的进步也带来了新应用的发展。军事飞行计划、数据物流、空中任务指令等新应用现在都集中在传感器融合上。在军事传感器融合领域，最有成效的领域是在人工智能武器系统、贫化视觉/夜视武器系统、核生化探测系统和战略监视系统中部署融合传感器技术。

在 ISR 领域，技术进步开创了一个前所未有的数据收集和能力时代。然而，在这一技术优势中，绝不能忽视人类情报学的持久意义。2023 年 10 月 7 日，尽管以色列国防军（IDF）在与加沙的边界围栏沿线部署了大量传感器，但哈马斯仍能潜入以色列境内，这再次证明了人类谍报在 ISR 中的不可或缺性。

人因情报或间谍手段通常被称为最古老的情报搜集形式，涉及通过人的来源（主要是情报操作人员）获取信息。尽管先进的监视技术层出不穷，但 HUMINT 在提供背景、细微差别和对理解复杂情况至关重要的人的因素（人的思想）分析方面的能力仍然是无与伦比的，这需要认知应用，而技术和人工智能很难实现这一点。

人因情报在众多传感器中脱颖而出的主要原因是它的适应性。虽然技术可以是尖端的和多用途的，但它往往缺乏人类头脑中固有的认知灵活性和直觉。人因情报特工拥有独特的能力，能够评估微妙的线索，在敌方营地/人口中建立融洽关系，驾驭错综复杂的社会动态和思维方式，使他们能够提取有价值的见解，甚至能够避开当代最先进的监视或情报收集传感器/系统。

此外，在技术解决方案难以渗透或无法渗透的情况下，如在人类意图、动机水平和其他无形因素（如民众情绪）领域，人因情报学也能大显身手。了解行动背后的 “原因 ”往往与了解 “是什么 ”或 “如何做 ”同样重要。人的信息来源可以提供洞察对手心理的宝贵信息，使决策者能够预测对手的行动，有效地应对威胁，并制定战略对策。

因此，在关注传感器融合以实现有效的综合 ISR（包括各级传感器和多种平台）的同时，还应继续关注我们可利用的最重要的传感器及其处理器，即人类感觉器官和人类思维。将人类情报信息整合到传感器网络中是最不复杂的，因为它不需要任何复杂的算法整合，也不需要任何复杂的架构。它只需要执行任务的人员及其处理人员持续关注和监测。这就需要对操作人员进行充分培训，使其能够识别危急情况，并有能力实时传输输入/情报。总之，在做出决定之前，需要将人类情报信息叠加到所有其他传感器输入/反馈之上。

结论

虽然传感器领域的技术进步及其与全面实时态势图的整合彻底改变了 ISR 能力，但人类情报的不可或缺性怎么强调都不为过。在对手不断改进反侦查方法的作战环境中，人类情报仍是情报行动的黄金标准，可提供宝贵的深入分析、直观的适应性和洞察力。在利用技术力量和各种传感器实现透明战场的同时，重要的是我们不要忘记人的因素在追求国家安全和战略优势方面的持久价值。

参考来源：IDSA