作者|彭玉婷、吴技、陈祖香，中国电子科技集团

来源|蓝海星智库授权发布

01概述

情报监视侦察（ISR）技术领域从美国国防先期研究计划局（DARPA）建立之初就一直是其持续投入的核心领域，DARPA在该领域的杰出贡献使美国乃至全世界的情报监视侦察技术的能力水平和作用领域出现了突破性的提高和拓展。DARPA在该领域内孕育了多种器件和系统的突破，包括相控阵、合成孔径、植被穿透和超视距雷达、非制冷红外热像仪、高带宽抗干扰数据链与通信系统，这些系统提高了信息的保真度，降低了“传感器到射手”的等待时间。

DARPA的情报监视侦察技术领域的研究工作始于20世纪五六十年代，聚焦的技术范围涉及多个方面，主要包括：传感器，用以探测和监控敌方/友方部队；平台，用以部署传感器；处理，用以把传感器数据转换为相关信息和可视化信息；融合，提供不同细节程度的综合知识和情报；通信链，用以分发信息和知识。

DARPA为美国ISR所做的贡献对美军的军事作战行动也产生了巨大的影响，使先前不可能的作战概念成为现实，也为美军带来了兵力倍增器的作用。例如，在“沙漠风暴”行动中，美军的“联合星”（JSTARS）系统用E-8飞机平台（部署）集成了合成孔径雷达（传感器）和动目标指示（处理）能力。侦察数据被传送至地面站（通信链），然后与指控中心的其他信息合并（融合），进而生成提供给打击力量的精确目标指示信息。“先锋”（Pioneer）无人机（部署）搭载电视摄像机和红外探测器（传感器），发送实时数据（通讯链）给舰载计算机（处理），并同舰载处理中心获得的卫星数据进行合并（融合），用于发现和打击敌军的地面部队。

DARPA在情报监视侦察领域的发展大致可以分为4个阶段：①冷战前期，②越南战争后，③海湾战争后，④全球反恐战争后。

1、冷战前期（20世纪50～60年代）

DARPA在这一阶段的主要任务是防止前苏联的技术突袭，其项目需求主要来自于与前苏联的对抗。因此，在这一时期，DARPA情报监视侦察的研究主要聚焦于远程侦察预警。1957年，美国总统的科学咨询委员会小组和很多其他专家指出美国需要弹道导弹防御和空间监视能力，以便侦察、跟踪和确认大型高速来袭或移动的目标。因为雷达波束的电子扫描由于相比于传统的机械扫描更加灵活，DARPA开始研究这种变革性技术来满足美国的上述侦察监测需求。1958年，DARPA启动了“电扫相控阵雷达”（ESAR）项目，首先开始建造大型陆基相控阵雷达，它直接促成了空军的FPS-85空间跟踪雷达项目，成为第1型集成阵列扫描和相位控制的雷达，并对之后所有的大型相控阵系统产生了深远影响。特别是DARPA为其开发的高功率放大器技术成为后来海军“宙斯盾”相控阵雷达的关键技术。同年，DARPA还启动了超视距雷达（OTHR）的研究工作，其技术促成了美空军1966年部署的440L早期预警系统，并对之后的空军FPS-118超视距防空预警雷达、海军可重部署超视距防空预警雷达（ROTHR）都有重大影响。

FPS-85相控阵雷达

2、越南战争前后（20世纪70～80年代）

在这一时期，DARPA一方面继续深入发展可抵消前苏联作战力量优势的情报监视侦察技术，另一方面基于越南战争的实战经验和教训开展了一系列技术研究项目，而这些项目也为形成美军后来强大的战场情报搜集能力构建了技术基础。

20世纪70年代中期，为对抗前苏联强大的装甲部队，美军需要在防区外提供目标监视能力并引导己方飞机或导弹对地面目标进行精确火力攻击。为此，DARPA于1978年启动了“移动铺路者”（Pave Mover）演示验证项目（“移动铺路者”是当时DARPA“攻击突破者”（Assault Breaker）计划的子项目），该项目成功验证了机载多模式雷达实时防区外战场监视和目标捕获的技术能力，其技术构成了后来E-8“联合监视目标攻击雷达系统”（JSTARS）的基础。

同期为支持常规火力的精确打击，DARPA还开展了“相关辐射源定位测试平台”（CELT）项目和“战场应用和目标获取”（BETA）项目的研究。CELT项目是第一个对通信辐射源进行自动化近实时精确定位的系统，在1978～1980年的北约系列演习中得到了成功验证，其技术影响了空军“精确定位攻击系统－辐射源定位系统”（PLSS-ELS）系统和陆军增强型机载“护栏”（Guardrail）信号情报侦察系统（即IBM公司研制的通信高精度机载定位系统（CHAALS））的设计。而“战场应用和目标获取”（BETA）项目验证了基于现代计算机技术的战术数据融合系统的可行性，是最早的战术情报融合系统，其相关技术对后来的北约战场信息搜集与分发系统（BICES）、美军的联合战术融合系统等自动化情报融合系统都有一定影响。

越南战争时期对深入敌后执行战术侦察的需求是推动无人机发展的一个重要因素。DARPA预先认识到在小型无人机上装载传感器设备的作战潜能和应用前景，孕育发展了多种系统及相关关键技术。其作用在整个无人机发展和装备部署的过程中都是非常关键的。

DARPA最初通过几个研究项目对越战时期美海军开发的“史努比”（SNOOPY）旋翼无人机进行改进。DARPA的2个试验型旋翼系统被用于验证在100海里距离外进行远程目标捕获（NITE PANTHER）和防区外精确打击（NITE GAZELLE），都取得了成功。

1971年，DARPA放弃昂贵复杂的直升机平台，转而关注轻型、低成本的模型飞机技术，启动了“微型遥控飞机”（Mini-RPV）项目，“发展新型的低成本、低速、小型无人机执行侦察、目标捕获、目标激光指示和目标攻击等多种任务。”DARPA的研究项目产生了2架原型无人机Praerie和Calere，传感器载荷主要是日间摄像机、前视红外探测器和激光目标指示器。到1977年，DARPA已成功验证了多项无人机技术，但之后的技术转化之路却仍然是漫长而困难的。1974年启动的美陆军“天鹰座”（Aquila）计划源自于DARPA的Prairie无人机，在技术验证阶段成功验证了侦察无人机可满足陆军的战术需求，然而由于任务需求没有得到很好控制以及陆军内部的利益争夺，项目成本增长了10倍，于1987年被陆军取消。DARPA和美海军共同制造了“秃鹰”（Condor）无人机，但没有得到支持进入生产。1984年，DARPA投资开发了中空长航时无人机“琥珀”（Amber），该项目因超越海军需求被终止，但其技术后来被应用到“蚋蚊”（Gnat 750）和“捕食者”无人机上。1985年，以色列基于DARPA的Praeire研究成果研制了“先锋”（Pioneer）无人机，美国海军和陆军先后装备这种无人机，这也是美军第一次成功的无人机采购部署计划。在1991年“沙漠风暴”行动的初期，“先锋”无人机就执行了300架次的飞行侦察任务。在海湾战争及其之后波斯尼亚、海地、索马里的美军行动中，“先锋”无人机都提供了重要的“随时待命、低成本、超视距的战场侦察/目标指示/战损评估能力”。

3、海湾战争之后（20世纪90年代）

在精确打击武器广泛使用的现代化战争中，传统的情报监视侦察系统面临着提高性能的必然需求。在过去，识别出具体的建筑物就足够；而现在的精确打击要求识别目标建筑物的具体房间。这种目标指示细节要求更精密的地理定位数据、近实时图像和融合全源情报。

“海湾战争”凸现了美军在先进侦察监视能力上的不足，DARPA立即适应需求发展了“琥珀”的增强型，即著名的“捕食者”（Predator）无人机；并针对高空长航时无人机的空白发展了“全球鹰”（Global Hawk）无人机。在技术转化上，DARPA创新采用了以“先进概念技术演示验证（ACTD）”为代表的多种机制，给予承包商更多的设计和管理权限，避开繁琐的军兵种发展采购体系，使无人机系统尽快部署到战场。“捕食者”和“全球鹰”都是最好的例子：“捕食者”在首飞后一年即在波斯尼亚投入战场使用，随后又参加了科索沃、伊拉克禁飞区的行动。“捕食者”和“全球鹰”都在阿富汗参加了作战，包括发射导弹执行“察打一体”行动，虽然它们都还是在验证中的原型系统。

全球鹰无人机

1997年，DARPA还启动了试验型天基雷达研究项目“发现者-II”（Discoverer II），旨在验证天基雷达地面移动目标指示和合成孔径雷达成像技术，希望实现对地面移动目标的广域、近实时、近连续的跟踪，提供高分辨率目标信息以支持精确目标指示，并通过数据链实现直接任务分配。虽然项目最终由于高成本和高要求被取消，但在研究过程中得到的多种关键技术攻关成果具有创新性和技术引领作用，对今后的天基预警雷达研制提供了很好的技术储备，对当代雷达技术的发展也具有非常重要的推动和促进意义。

4、全球反恐战争之后（21世纪）

进入21世纪，美军开始将重点转向研发和采办能同时满足全球反恐作战和传统局部战争需要的装备。DARPA情报监视与侦察技术在这一时期的研究重点也适应于这两大作战领域的需求变化，主要包括广域侦察监视、城市作战ISR、反伪装侦察、非传统成像、空间态势感知和微型无人平台/传感器等6大战略重点。面向反恐应用的ISR技术研究得到了空前加强，而应对传统安全威胁的ISR技术发展则注重引入新概念、新技术，力图保持甚至进一步扩大对敌技术代差。

02开展的主要研究工作

1、广域监视侦察

DARPA在广域监视侦察项目的预研投入在其整个ISR发展预算中占有相当大的比重。其中最典型的研究项目是20世纪60年代研制了“电扫相控阵雷达”和超视距雷达，80年代研制了“铺路者”机载战术监视与跟踪雷达，21世纪初研制了“传感器与飞艇一体化结构”（ISIS）的超大孔径共形雷达、“全域自主实时地面侦察成像系统”（ARGUS-IS）和“秃鹰”(Vulture)持久滞空飞行器。

ISIS飞艇概念图

2、城市作战ISR

探测、识别、跟踪和打击隐匿或融入复杂城市环境中的目标已成为21世纪美军面临的一大挑战，因此，改进城市情报、监视和侦察能力成为了DARPA的城市作战研究的要点之一。DARPA面向城市作战开展了多路径应用雷达(MERP)和建筑物透视(Visibuilding)等项目研究，突破了相关关键技术。

DARPA建筑物透视项目概念图

3、反伪装侦察

DARPA在反伪装侦察领域的研究一直在不断深化，从20世纪60年代开始研究的“营地哨兵”（Camp Sentinel）植被穿透雷达，到90年代的“追踪者”（TRACER）战术侦察和反欺骗雷达，再到21世纪初的“穿透植被的侦察、监视、跟踪和交战雷达”（FORESTER），DARPA对植被和人工伪装掩盖下、地上和地下建筑物内各种目标的探测、表征和评估等ISR领域面临的一大技术难题完成了重要突破。

4、非传统成像

在传统成像技术已无法满足日益复杂的目标侦察和识别要求的情况下，DARPA基于焦平面阵列(APA)技术的自适应成像微系统、突破传统成像机理的全新传感器设计，以及面向战术应用的高可用性三维图像技术等，为美军非传统成像技术的突破发挥了重要作用。典型项目包括“自适应焦平面阵列”（AFPA）、“大覆盖区光学搜索跟踪与交战”(Lacoste)和“用于战术成像的合成孔径激光雷达”（SALTI）等，大大提升了成像系统在成本、平台体积和重量、外观尺寸，以及分辨率、海量图像有效利用等方面的能力。

5、空间态势感知

对天侦察将成为未来ISR的重要使命之一，美军在对天侦察领域的研究方向集中在空间快速进入、空间态势感知、空间防护、空间拒止和天基交战等方面。其中，DARPA在空间态势感知技术领域预研的任务，就是通过创新光学和雷达成像技术来提高空间态势感知能力，满足未来空间攻防作战的情报需求。除了可用于空间目标跟踪的“电扫描相控阵雷达”外，比较典型的项目主要是“深空视图”（Deep View）和“空间监视望远镜”（SST）等，其取得的一系列关键技术突破使得美国对天侦察发展成为ISR任务遂行防天作战任务的新的制高点。

DARPA已将空间监视望远镜移交空军

6、无人平台/传感器

DARPA在美国无人机发展中扮演了关键性的作用。其引导发展的“捕食者”和“全球鹰”等无人机已经在战争中发挥了不可替代的作用，成为美军最为重要的作战装备。进入21世纪后，DARPA又投资开展了多项用于ISR的微小型无人机项目，研发出了“纳米蜂鸟”超微型仿生无人机。

03未来发展方向

进入21世纪以来，美国先后提出了“重返亚太”、“亚太再平衡”和“第三次抵消”战略，把主要作战对象重新锁定中、俄等潜在竞争对手，且试图以科技创新强化军事优势，DARPA作为美国预防技术突袭的关键创新机构，根据当前全球安全形势积极调整情报监视侦察技术领域发展策略。DARPA在《服务于国家安全的突破性技术》报告表示，“DARPA当前正在开发新技术能力，以增强竞争环境中的ISR能力。”

1、大力发展持久态势感知能力

“持久态势感知”是美军着眼于未来复杂对抗环境而探讨的新的ISR作战样式。美军认为，随着安全环境越来越复杂，不确定性成为其常态，必须大力发展持久态势感知能力。持久态势感知，即在获取详细、准确的目标信息的同时持久监视广阔区域的能力。过去，美军利用ISR系统提供战斗空间的敌方活动情况，但随着U-2、P-3飞机临近退役以及全球反恐任务等，现有的装备已经无法满足要求。今天，面对新的安全环境，美军需要拥有持续感知其关注区域态势情况的能力。

2、坚定发展无人侦察系统装备与技术

随着对竞争威胁环境下作战伤亡的担忧和对作战运行效费比的考虑，无人系统的发展受到越来越多的重视。无人系统的自主能力将是一个重要的发展趋势。无论是在空中、地面或海上/水下的无人系统，都有一个逐渐向自主或半自主发展的趋势，能够脱离其操控系统继续实施任务。

3、发展面向战术应用的战术传感器技术

大量异类传感器阵列和网络化操作是未来需解决的问题之一。未来，国防部需要能带来新感知形态、具备更高性能和更低功耗的战术传感器。同时，当网络连接或基于云分析是间歇或不可用时，对于供电紧张的系统和区域而言，实现传感器的信息和通讯流是个重大挑战。这些传感器具有“选择性关注”能力，即只收集和传输相关信号来降低能耗；还需具备适应性和嵌入式计算能力以满足实时数据融合需要。DARPA微系统技术办公室（MTO）希望研制出的新技术能支持未来士兵从其周围众多甚至不用连到云端的传感器中提取可指导行动的情报信息。

4、发展面向情报分析转型的大数据情报处理技术

由于先进ISR系统正在高速生成情报数据已经超出人类吸收、理解并依据这些数据采取行动的能力，因此DARPA正在开发新的处理技术，以融合来自观察多个目标的多传感器的数据，并自动探测目标及感兴趣的活动。此外，DARPA还旨在利用先进的模式分析、发现和预测算法来识别威胁，从而提升对时敏作战行动的支援。