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数据链技术发展趋势及相关产业投资机会

一、数据链技术发展历程

1.人类战争形态演变过程

回顾人类历次战争的发展历史,不同时期战争的形态随着技术的进步在不断地更新,目前随着数据和信息作为战场的驱动器,现代及未来战争使得战场由人向信息和数据过渡。第一代战争主要依靠“人数+战术模式”,典型代表为1805年奥兹特里兹战争和1815年滑铁卢战争,第二代战争主要依靠机械优势,典型代表为1853年克里米亚战争和1914年第一次世界大战,第三代战争主要依靠机械+战术优势,典型代表为第二次世界大战和1950年朝鲜战争,第四代战争则以海湾战争、伊拉克和阿富汗战争等为代表的以信息化为主导的现代战争。

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在当前和未来的一段历史时期内,战争形态将定义为数字战争,这是一种无边疆、无边界、无作战前后方的战争形态。从2018年至今的中美贸易摩擦,以及世界格局、经济格局和战争格局的不断变化,到目前为止战争已经进入了一个不分前沿后沿,不仅仅是人与人、机器与机器的战场前沿的对抗。作为为战争服务的数据链的发展拥有自身的一些特点,数据链是整个数字化战争的驱动器,驱动到一定程度后会回到本源,最终将发展为数据作战、数据战争。

2.数据链定义

现阶段数据链的本质是无缝链接传感器平台、武器平台和指挥控制系统的信息链路。数据链以作战平台为主要链接对象,以特殊的数据通信为链接手段,将处于不同地理位置的作战平台组合为完整战术共同体的链接关系。它与作战平台紧密结合,把地理上、空间上分散的部队、各种探测器和武器系统连接在一起,保证战场态势、指挥控制、武器协同、情报侦察、预警探测等信息的实时、可靠、安全地传输,实现信息共享,实时掌握战场态势,缩短决策时间,提高指挥速度和协同作战能力,增强部队的整体作战能力和防御能力,对敌方实施快速、精确、连续的打击,对我方的重要目标进行全方位的有效保护。

3.数据链对战争形态影响

20世纪50年代,从数据链刚开始兴起,直接促使了美国的赛其系统(SAGE)的诞生,美军数据链系统历经了Link-1、Link-4、Link-11、Link-16、Link-22、CDL系列、CEC、MADL和最新的TTNT系统,海湾战争之后,美军的数据链系统在目标的打击特性上,逐渐从完整的作战行动规划,到完整的信息获取。随着对抗的不断深入,完整的信息获取和完整的作战规划对于现代战争来说已经不太现实,需要将战争的决策和处理逐步前移。数据链在整个发展过程中经历两个大的阶段,一方面从深度和广度上提升,在广度上逐渐从单平台作战向多军种、多兵种、异构异类平台的综合、协同服务;在深度上从以人为主、数据为辅,过渡到以信息为主,最终实现以数据为基础,利用数据决策的过程。

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数据链的第一阶段是在早期的平台型对战时期,该阶段数据链的重点是提升单个平台的作战能力,当平台的能力提升至某个瓶颈后,就诞生了第二阶段以Link-16和Link-22为典型代表的网络中心作战样式,这阶段数据链的主要职责是链接的是异类异构的平台和作战单元;到了第三个阶段就是最典型的美军CDL系列和CEC,这阶段的数据交互方式升级为传感器与传感器之间,链接逐渐深化、细化到作战平台具体的组成要素及设备上,未来数据链应该是以链接数据为主,以数据为战场决策基础。

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随着技术的发展和战争的演进,参考美军作战形态的变化趋势,主要在三个方面布局,一是跨域作战,未来战争的边缘持续扩展,不仅包含了陆、海、空、天、电子信息和认知几个领域,实际上未来打击的过程会逐渐跨越军事领域,渗透到其他领域。二是电磁频谱作战,电磁频谱作战从二战时期已经存在,主要是对雷达的干扰,但是一直没有作为重点,直到美军无人机被伊朗俘获之后,美军发现对手可以用很低的代价,使得其投入巨额精力研制的装备,可被敌方直接利用,随着战场对抗环境逐渐复杂化,未来战争是能打得起的战争。三是机器人部队,机器人部队是从无人、自主向智能、认知和决策过渡的一个雏形,机器人战队职责是末端根据战场的变化,直接地对战场进行评估和部分决策及执行。

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二、数据链在现代战争中的战略作用

1.未来作战对数据链要求不断提升

随着整个战场数据特征和技术特征不断变化,未来作战对数据链提出了新的要求:

一是应对复杂的战场环境。未来战场上的对手和所处的环境会越来越复杂,不仅是电磁对抗,整个作战环境都会比较复杂;从美国防高级研究计划局(DARPA)的战略规划可以看出有两方面在改进,一是对电磁频谱战的重新认知和布局;二是在竞争环境下的数据交互方式有显著的变化,2014年之前美军一直在推崇软件定义无线电,直到2014年,美国的军方尤其是DARPA主推NTCRI体系架构,该平台由分析工具和界面提供相关情况所有数据的实时视图,通过结合云计算、大数据和其他交叉学科技术,开发了多种分布式文件系统和作战系统。

二是能够实现深度的无人化与云化,目前无人化在整个作战体系中刚开始应用,但是随着无人化的技术迭代和升级,未来将迈向更强的智能化;随着战场的重心往的末端在迁移,在战场的末端去解决问题的代价相对较低,体现为低成本的、小型的、局域的打得起的战争;在未来战场上的对抗,逐渐由集中式的统一指挥,过渡到由机器来取代部分决策,把部分前沿性的决策放到机器末端,这种作战方式全都是模块化和组合化,单个作战平台的能力不再是事先被赋予,而是根据作战任务的要求,对平台任务的载荷进行现场临机的实时加载或者编队重组。云化的特点是用战场末端的计算资源来获取空中的传输资源,它的核心理念是使得空口的数据越来越少,但是执行任务的能力越来越强,逐渐地把决策权和处理权放到发展目标。云的能力能够实现作战资源的高度融合和自然聚散:当有具体的作战任务的时候,根据作战任务的需求将传感器、打击和计算资源临机组合,任务结束后评估、决策,达成目的之后将资源再次分散开。

三是实现不同作战单元的互操作能力。数据链在第一阶段发展时期重点体现在两个方面,一是机器与机器之间的自动控制,二是机器与人的自动交互;而到了下一个层面,则互操作提升为机器人与机器人之间的互操作;互操作的前提是高效复原、可靠互通,当战场环境末端在环境极为复杂的情况下,数据链的大数据是根据战场态势、作战任务的变化,进行分布式的决策。互操作能力最后直接体现的是分布式的杀伤能力,让对手无法判断威胁来源、进攻形式、攻击方式及打击维度等核心要素。随着数据链的发展,能够实现在战场上任何一个点上都会给对手无形的压力。

2.智能化数据链的主要特点

(1)分散控制的分布式指挥体系

分散控制的分布式指挥体系就将传统的层级式的作战单元、作战任务、作战种类、作战类型进行分布分类,尤其是随着智能化、人工智能、自学习能力的不断提升,在某一些方面机器的决策能力和计算速度快于人类;但是在特定规则下,制定灵活战法的能力,机器在逻辑推理制定规则方面远远不足人类;

(2)融合高度自动化的决策算法

下一代的战争是算法时代,目前可通过融合高度自动化的决策算法,机器算法可替代需要人工的参谋、指挥官等花费大量精力去分析的问题。未来高度自动化的决策算法是未来战场决定胜负的核心要素,如果战场末端缺乏的自主决策能力,决策环路会被无限放大,同时无限地暴露出自身弱点,因为目前这种交互方式和手段都可被敌方利用和控制。

(3)人在智能回路的智能化操作流程

人在智能回路的智能化操作流程至关重要,由人来决策战争开启的方式及时机,这是非常重要的环节,因为以数据链为基础的决策方式在空口传输的信息量非常小,所以是可靠的、可以被利用的。

(4)对应隐形作战能力

伴随无人战队的出现,战争方式从直接对抗到隐形杀伤的智能化转变,导致现代战场交战方式逐渐由广域型向窄域型过渡,例如电子侦查领域,如果要发现对方飞行器等目标,我方的雷达的功率及体积相应提升,但是战场上每一个大的辐射单元都是对方的主要攻击目标,无论是预警机、地面雷达还是舰船。因此解决这个困境只有将所有侦测设备的分散化、层级化向末端装备推进,未来的天基、空基、地基、海基需要综合运用各种手段类解决目前战争困境,无限度地逼近末端,这也是数据链做到快人一步的核心水平和核心技术。

三、数据链技术亟待突破的关键技术

数据链未来需要投入大量精力研究以下几个方向,也是我军与其他国家对抗过程中能够夺取技术优势及战争优势几个核心环节:

1.战场决策和处理前移

目前作战的数据量越来越大,作战的装备数量持续增长,对整个战场的安全性会形成巨大的危害。数据链是面向强规则的端到端的、统一的处理模式,可将原来需在末端处理信息通过在设备前端类处理,例如侦查设备通过在设备前端提取目标的典型特征,通过对少量的数据分析直接反馈至武器平台直接作战,既缩短了信息的流转时间,又极大升了任务执行的成功率。随着无人战场、无人作战的集群战队的出现,未来通过前期的信息处理前移还不够,应当在算法支持的前提下,逐步地将打击类的决策控制进行前移,但此时对末端的处理能力、算法的稳定性、安全性要求较高,因此在数据链研究的关键技术里面,如果要让战场向末端逐渐地逼近,实现比对手的速度比更快一步,核心算法是未来要大力攻克的关键技术之一。

2.机器的互识能力

实现两个机器之间相互理解一个场景和态势,一是将人的思维变成机器的思维,机器跟机器之间是理解一个统一态势之后,由机器进行有效目标的筛选,最后能够在统一的决策和指挥控制下来达成作战任务。目前无论是美军、以色列还是俄罗斯的机器人战队,机器互识计划仍处于初级阶段。在机器互识领域如果我军能够最新突破或者领先对手,将是数据链架构中的一个关键技术之一。机器互识之后,让每一个平台的作战能力,不再是全员化、全能化,而是更加单一和精准,通过几个微小的组合之后,结合强大的机器互识、互理解能力,可以达成一个比较好的作战效能。

3.微端的控制能力

微端控制解决的核心问题是大成本的集中式建设,向低成本的作战前沿过渡的一个核心技术。在微端控制领域里,需要在控制的精确性和概略性之间找一个平衡,并不是每一个末端装备都能够涵盖很全,避免成本过高。以美军F22战机为例,美国于2011年关闭F22生产基地,主要原因是单价战机造价高达2亿美元,如果我军能够以价值2000万元人民币的武器击毁一架2亿美金的作战平台,那么美军的成本将无法承受。因此微端领域的典型的特征是低成本化,从战事功能和战术技术的发展,有可能会逐渐影响到战役甚至整个战场的局面。未来战场上,如果每一个信息化的装备,都具备将强的攻击能力或破坏能力,将给对手形成巨大威胁。未来实现微端控制需要有几个核心技术支撑:一是能够接入网络;二是低功耗;三是能够长期潜伏;四能够在关键时刻发挥关键作用。

四、智能数据链发展趋势

数据链的很多技术对我军的军事装备发展,乃至国民建设都会有较强的推动作用,在数据链的整个发展过程中,使得我军的信息化建设体系上了一个台阶。一是将数据为决策和作战的基础,战场数据永远是基础;二是信息的重新组合能力,不同的数据组合到一起会变成不同的信息,信息的组合规则会使得信息的处理能力大大提升;三是处理规则,从数据的定义、到信息的组合一直到作战行动和任务的达成,涵盖了美军的算法战、条例、标准、协议等,但是这规则能够自我生长、自我演进,把规则约束下的作战行动样式灵活应用。此外在民用领域,工业物联网对整个传输和数据处理的要求来逐渐接近数据链所提出的能力,当前的数据链的技术可以非常便捷地推广到民用上去,实际上对于工业物联网,这只是一个数据链应用推广的领域之一。

五、数据链相关产业投资机会

1.电磁频谱对抗领域

电磁频谱对抗系统作为数据链架构中的核心组成部分,电子侦查与电子对抗在未来战争中愈发挥重要作用。目前我国在电磁频谱对抗领域的主体分为各军工集团下属的专业研究院所、军工集团控股的国营企业和部分民参军企业,其中研究院所主要包括中国电子科技集团下属14/38/29所、航天8511所、中船重工723所和中航工业607所等专业研制单位;军工集团控股的国营企业包括中电熊猫集团924厂、南京长峰等;民参军企业则以西安欣创电子技术有限公司等少数具有核心技术优势与核心客户资源的民营企业参与行业竞争,从投资角度看,考虑到国有企业受体制等条件约束,以欣创电子为代表的民营企业将极大受益于我军电子装备升级的带来的重要机遇,未来5~10年具备快速增长的潜力。

2.无人作战平台领域

鉴于无人智能化武器装备在军事领域具有用途多、生存能力强、作战环境要求低等优点,在阿富汗战争和伊拉克战争中,在“非接触”、“零伤亡”等作战理念的指引下,以美国为首的多国部队投入了多种地面和空中无人作战平台在战场上应用不断增加,目前无人机、警戒机器人、排雷机器人、武装攻击机器人等无人作战平台已成为数据链架构中信息战和网络中心战的重要装备。中天引控科技股份有限公司作为国内大型察打一体无人机及地面无人作战平台的民营龙头企业,其产品凭借优良的作战效能和超高的性价比,无人机行业内已经处于国内前三的地位,无人作战平台产品在研发、产品设计方面都达到国际领先水平。

3.信息化通讯系统领域

军队通过数据链的信息化系统的整合实现一体化的作战能力,将目标探测跟踪、指挥控制、火力打击、战场防护和毁伤评估等功能实现一体化,将联合指挥中心和各军种之间的作战组织实现一体化。2008年以来,我军逐步建立了较为完善的网络通信系统,并实现了窄带向宽带逐渐过渡,以TD-LTE为主要技术的军用宽带移动通信技术逐渐应用广泛起来。目前国内已有海能达通信股份有限公司、广州海格通信集团股份有限公司、长沙景嘉微电子股份有限公司、天津七一二通信广播股份有限公司、上海瀚讯信息技术股份有限公司等多家上市公司提供军用宽带移动通信装备,其中上海瀚讯拥有“芯片-模块-终端-基站-系统”的全产业链布局,承担的陆军、火箭军、海军、空军等军兵种相关派生型装备的研制任务,并达到与外军先进的宽带移动通信装备的同等水平。

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