态势感知(SA)已成为军事领域的重要概念之一。俄乌战争促使乌克兰发展信息技术,以管理部队和作战情况。陆军得到了众多信息技术专业人员志愿行动的支持。因此,乌克兰陆军获得了基于 SA 原则的现代软件解决方案,用于实战条件。本研究的目的是分析俄罗斯和乌克兰战争期间军用和民用 SA 信息系统的发展情况。在研究过程中,使用了 SA 问题的系统分析方法。研究对信息解决方案进行了分类,评估了不同分类部门的产品分布情况,并对开发的产品进行了优势、劣势、机会和威胁(SWOT)分析。以最常见的解决方案为例,确定了现有软件产品的主要特点及其运行技术。确定了解决方案的发展前景、对军事管理的贡献以及存在的问题。

图 1 修改后的恩斯利态势感知模型。

俄乌战争的结果之一是信息技术在乌克兰陆军中的迅速发展。这一进程的主要原因是需要在战场上和规划相关行动时获得对敌优势。除了纯粹的军事内容外,还包括对进行区域和地方治理的领土机构进行管理的安全方面,向民众通报现有的军事和其他类型的危险。

在这方面,研究基于态势感知(SA)方法和以网络为中心的战争(NCW)概念在军事和民事层面组织信息互动的最常见方法的形成就变得很有意义。自 2014 年以来,乌克兰一直在积极开发与信息和电信综合体有关的技术,创建无人系统,并根据军事部门的需要发展态势中心。最新和更新的武器类型与这些技术的联合使用使军队能够以新的效率执行任务。分析这些经验对于制定新的军事管理和信息技术使用方法非常重要。

本研究的目标是分析俄罗斯和乌克兰战争期间军用和民用态势感知信息系统(SAIS)的发展情况。

研究的目标是分析当前态势感知概念发展的趋势、俄乌战争期间态势感知工具使用的特殊性、乌克兰态势感知信息工具发展的趋势和成果,并评估现代战争中态势感知系统发展的进一步前景。

在研究过程中,采用了基于军事软件开发分类和类型化的 SA 问题系统分析方法。在结构模型和图形模型的基础上,对 SA 信息系统开发结构进行了概念建模。另外,还对乌克兰 SA 信息系统的发展前景进行了优势、劣势、机会和威胁(SWOT)分析。根据分析结果,确定了系统开发的前景和存在问题的领域。在比较分析的基础上,根据军事任务和发展前景的范围对现有发展的特点进行了划分。

乌克兰态势感知信息系统分析

分析态势感知信息系统的基础是乌克兰现有解决方案的基本分类及其与国际惯例的比较。

态势感知信息系统可按目标用户、覆盖水平和地理范围、与信息和通信平台的集成程度以及基于这些平台的交互类型进行分类。

根据军事行动管理的一般概念和态势感知信息系统的方法,在适当的覆盖水平上有四个信息交互层次,它们分别对应于相应的软件和通信系统类别。这些层次包括战场火力控制层次、战术层次、作战层次和战略(情报)层次。这些层次的特点是数据的空间和时间分辨率不同,处理数据的方式方法也不同。在火力控制层面,对事件的反应速度正在迅速提高,而在战略层面,信息的最大覆盖范围非常重要[17]。

Delta 态势感知系统

Delta 是一种用于收集、处理和显示敌军信息、协调防御部队并按照北大西洋公约组织(北约)标准提供 SA 的系统,由乌克兰国防部国防技术创新与发展中心开发。

Delta 由非常不同的单元使用。它是多领域作战的工具。陆军、海军和防空部队都使用该系统。每个军种在使用 Delta 系统时都有自己的需求和任务。

Delta 系统整合了敌军和资产的位置信息,可以实时跟踪敌军位置,并及时记录探测到的目标,以便对其进行进一步的火力破坏[20]。该系统将敌方信息整合到数字地图上,数据来源多种多样:卫星图像提供商、雷达、传感器、全球定位系统(GPS)跟踪器和无线电截获。用户可以看到陆地、海上、空中、太空和网络空间的情况。该系统可在任何设备上运行:笔记本电脑、平板电脑或手机。Delta 系统曾在击败 “莫斯科 ”号巡洋舰和解放 Zmeinyi 岛等著名行动中使用。

该系统用于计划行动和作战行动。作为 Delta 系统一部分的安全 ELEMENT 信使用于各单元之间的协调和安全交换信息。Delta 的平台和服务按照北约标准构建,支持多边互操作性计划(MIP)规范,并允许进行 NCW。该系统与北约成员国陆军使用的类似解决方案兼容[21]。该系统在北约潮汐冲刺活动中进行了展示。

Delta 是一个基于云的解决方案,已在实施北约标准和最新的行业趋势,如云原生环境、零信任安全和多域操作。在北约成员国,此类解决方案仅处于试验性实施阶段。

Detla 取代了苏联的信息传递原则,即由基层情报人员向军事领导层传递有关敌方的信息。领导层会做出决定,并将其下发至指挥系统。如此漫长的信息传递路径会拖慢陆军的速度,如果指挥所被摧毁,就失去了协调的可能性。

2023 年 6 月,波兰主办了北约 CWIX 年度演习,内容是国家作战和信息系统与北约系统和协议的互操作性。2023 年 6 月 18 日至 22 日,在波兰举行的北约 CWIX 国际演习中,来自 A2724 军事单元的专家作为乌克兰武装部队通信兵(J6)代表团的一部分,使用最先进的 MIP4-IES 协议测试了 Delta 集成平台与类似北约系统的互操作性。目前,在 28 个北约国家中,只有 7 个国家实施了这一协议,并能享受其所有益处。乌克兰是已确认有能力使用现代军事交换协议交换态势信息的国家之一。这也使乌克兰有能力在联合演习和执行任务期间与北约成员国自动交换信息。2023 年测试的主要协议是 Link 16。它能使数据从 F-16 战斗机传输到 Delta [22]。

市场上的系统必须具有互操作性,其开发人员在产品开发阶段就应考虑到互操作性的重要性。Delta 正是这样一个可以与北约国家的软件解决方案交换数据的系统。该系统与北约战场管理系统交互,并按照这些信息交换协议运行[23]。

它的核心是一个集成平台,旨在确保各种传感器和系统的数据可以正确收集,并确保 Delta 用户可以交换这些信息。例如,Delta 集成了数字转型部 - eVorog 和乌克兰安全局 - STOP 俄罗斯战争开发的聊天机器人。

该系统配备了用于监控可疑活动的现代化工具。自 2021 年以来,盟军网络单元一直在持续检查系统漏洞、未经授权的入侵企图、数据泄露等。

该系统不断受到敌方不同强度和规模的攻击。俄罗斯人已被指派单独的小组来 “扑灭 ”Delta。

Delta 开发人员不断从大规模战争中吸取经验教训。当务之急是加强系统的安全性。2022 年 8 月,俄罗斯人对 Delta 发起了网络钓鱼攻击,获得了两个账户的访问权限。

长期以来,Delta 隐藏了系统,不让搜索机器人索引,因此在谷歌上搜索时没有登录页面的链接。黑客伪造了该资源,并在搜索查询中提出。其中一名用户利用了这一点,将自己的账户提供给了一个钓鱼网站。

这些用户可以获取某些地区敌军的有限信息。黑客设法进行了录音,但他们没有获得系统结构的完整信息。

根据乌克兰安全局的规定对用户进行检查,对员工进行测谎。系统具有识别可疑行为模式的协议。网络专家全天候监控从开发到使用的各个环节的安全。

现在,开发人员面临的任务是为 Delta SA 系统的所有用户提供快速身份在线联盟(FIDO)安全密钥。这是一种双因素身份验证工具,用于访问各种系统和应用程序。除密码外,安全密钥还被用作用户验证的第二个因素。主要的操作系统和浏览器都支持该密钥。FIDO 是一个由领先技术公司、政府机构、服务提供商、金融机构和支付系统组成的协会,旨在促进身份验证标准的开发、使用和合规性。FIDO 联盟有 250 多个成员,包括微软、谷歌、苹果、亚马逊、Facebook、万事达、美国运通、VISA 和 PayPal 等领先公司。FIDO 协议使用标准的公钥加密方法来确保更强的身份验证。在注册在线服务时,用户的客户端设备会创建一个新的密钥对。它存储私钥,并向在线服务注册公钥。身份验证由客户端设备执行,它通过签署呼叫来确认自己拥有私钥[24]。

语义数据集成以显示不同数据源的映射框架为基础。例如,从战区传感器获取信息时,可以自动标记。有些图层则由人工填充标记:他们对收到的信息进行确认,例如敌军位置的信息,对其进行验证,并允许一定数量的参与者访问相应的图层。地图上的符号符合北约标准。

乌克兰胜利后,Delta 数据集的维护将是一个大问题,因为这是一个巨大的资源。这可能会导致产品的公司化。

Delta 系统具有以下出口潜力:

与北约系统兼容、

托管在安全云中、

支持整合不同的数据源和传感器、

适应特定类型部队的需求。

与此同时,2016 年,乌克兰国防部向第三方承包商订购了另一项开发成果--Dzvin,这是 Delta 在法律上的竞争对手。乌克兰陆军需要一个通用的指挥总部自动化作战级系统,以确保部队的指挥覆盖面。国防部对 Dzvin 进行了测试,该系统本应解决这一问题,但该项目在 2021 年被冻结。开发和测试了原型,但遇到了与开发成本、时间和产品所有权有关的官僚障碍。

该项目还开始让外国公司参与进来。数字化转型部聘请了开发商 Palantir。这家市值 166 亿美元的美国公司与中央情报局、美国和英国国防部签有合同。在乌克兰,Palantir 将与国防部和总参谋部合作,提供不同级别的 SAIS。它们有助于处理和整合来自卫星、无人机和其他来源的信息,并更快地做出决策。

Delta 在俄罗斯的部分功能由 Acacia-M 系统承担,但它更侧重于部队管理,而非前线感知。俄罗斯国防部在 2018 年花费 200 亿卢布(约合 3.18 亿美元)购买了 32 套 Acacia-M 移动部队管理系统。该系统应能收集来自其他系统的信息,供不同兵种使用,并加快作战和战术层面的决策。

Kropyva 操作系统

Kropyva 战术指挥和控制系统是一款用于创建智能地图的软件,与用于规划和指导任务的设备和仪器相结合。该系统由乌克兰国防企业联盟成员 Logika 设计局有限责任公司开发。

该系统的开发、集成和测试始于 2014 年俄罗斯对乌克兰战争初期,当时是一个志愿者项目,来自陆军 SOS 志愿者组织的一群开发人员开始向武装部队提供平板电脑。从 2014 年到 2023 年,共安装了 1 万单元软件,并建立了技术和软件支持服务[25]。

该系统提供:

  • 访问带有自己 GPS 位置的区域数字地图、

  • 与其他系统用户交换数据。数据一般包括盟军单元的位置、探测到的目标坐标和短文信息、

  • 解决个别计算任务,如计算行军、火力区域或火炮修正、

  • 确保侦察资产数据的交互和传输:自动模式下的无人驾驶飞行器(UAV)、雷达和声纳系统。

  • 使用该系统所需的设备

  • 带 GPS 的平板电脑、

  • 无人机

  • 无线电台、

  • 双筒望远镜

  • 激光测距仪

  • 热成像仪。

90-95% 的炮兵都使用 Kropyva 系统。乌克兰武装部队的陆军--装甲车、步兵或侦察单元等也使用 Kropyva 系统。与苏联的计算器相比,由于该系统的开发,部署炮兵连的时间缩短了五倍,击中计划外目标的时间缩短了近三倍,反炮火时间缩短了十倍。

Kropyva 系统是一个安卓应用程序,输入敌方目标的坐标,最近的炮兵连就会收到,然后进行打击。

在开发过程中,该应用程序增加了新的功能。它每天更新前线的几何信息。士兵们可以看到敌人在哪里,他们在哪里,交换位置和情报,并与指挥所通信。它还包括导航仪、带有精确标高的地图、一个物体到另一个物体的距离以及火炮到物体的射程计算。

Kropyva 的数据并不集中存储在服务器上,而是通过流媒体传输到所有设备。每台平板电脑只拥有其所需的位置和武器信息。

布罗尼娅系统

布罗尼娅系统可在不直接瞄准敌人的情况下进行射击。装甲部队使用该系统。

当坦克进入射击阵地时,必须确定其方位。这些数据会传送给排长,由排长将其输入平板电脑应用程序。炮弹的参数也会输入其中,气象数据也会自动分析。

指挥所可同时计算多辆坦克的射击位置。例如,三辆坦克的计算需要 5-7 分钟,而不使用应用程序的手动计算则需要 20-25 分钟。指挥员将方位指针和横向水平两个参数传送给乘员进行射击。

程序员提供了从卫星地图切换到总参谋部地图的功能,同时保留了目标信息。一般人员地图不仅显示这是一条特定的道路,还显示道路的宽度和路面。

所有志愿解决方案都是自下而上开发的,能够快速响应军方的需求。

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