介绍
几十年来，美国国防部 （DOD） 一直在努力为实现联合全域指挥与控制 （CJADC2） 的愿景取得有意义的进展。与此同时，在乌克兰，Delta 态势感知系统已迅速发展成为一个与 CJADC2 概念非常相似的平台。Delta 是软件定义战争的典范，并为战场管理提供了一种实用且敏捷的方法。与国防部自上而下对 CJADC2 的愿景不同，该愿景涉及集中管理战略，即集成所有服务和国际合作伙伴之间的数据流和运营，Delta 最初是一个自下而上的解决方案，最初专注于一个单一的高效应用程序：用于态势感知的数字地图。这种初始功能已扩展为一个全面的软件应用程序生态系统，几乎为整个乌克兰军队提供支持，从一线人员到高级指挥官。
Delta 的开发可以与 Amazon 使用的方法进行比较。Jeff Bezos 最初的目标是创建所谓的“万物商店”，但他最初只销售书籍。随着时间的推移，亚马逊逐渐扩大了其商品范围，包括各种商品。同样，Delta 从单个专用应用程序开始，并逐步添加功能。
本文分析了 Delta 的技术发展和能力，并总结了 DOD 可以应用于 CJADC2 及其更广泛的人工智能 （AI） 转型工作的经验教训。
现代战争变得越来越复杂，要求指挥官保持对广泛地理区域内众多因素的态势感知，最好是实时的。乌克兰正在进行的军事行动规模对于如此大的国家来说是前所未有的。
乌克兰军队通过执行大规模军事任务来应对威胁，无论是在地理范围还是规划和执行的复杂性方面。此类活动的两个很好的例子是 2024 年 5 月乌克兰对乌克兰以东约 900 英里巴什基里亚的俄罗斯炼油厂的袭击，以及 2024 年 7 月对位于乌克兰以北约 1,200 英里的奥列尼亚空军基地的袭击。这些距离与西雅图和圣地亚哥之间的距离大致相当。
这些袭击表明，乌克兰一直在开发一个软件系统，旨在收集数据、分析数据、提供全面的态势感知并支持战场决策。尽管Delta 发展的全面历史和围绕它的官僚主义挑战超出了本分析的范围，但值得一提的是，Delta 是由志愿者团体 Aerorozvidka 于 2016 年创立的。2023 年，该系统移交给国防部，到 2024 年 8 月，它被乌克兰国防部门正式采用。该部门包括所有负责维护乌克兰主权的军事和国防机构和单位，例如武装部队、国民警卫队、国家边防局和国家警察。
本文中的分析将借鉴组织和技术视角，重点关注系统开发的关键方法，这些方法可能为在世界各地的军队中实施类似项目提供宝贵的经验教训。
Delta 的组织结构
支撑 Delta 生态系统的组织结构相对简单。Delta 由乌克兰国防部的创新和国防技术中心管理、开发和维护。如上所述，该中心于 2023 年从非政府组织 Aerorozvidka 手中接管了Delta ，该组织的工程师于 2016 年启动了其开发工作，以支持顿巴斯的战斗。自 2023 年以来，该中心的主要任务一直是通过扩大用户群、集成更多数据源以及提高与其他系统和国际合作伙伴的互操作性来推进 Delta 系统。
Delta 的信息由位于前线对面的 8 个城市的态势感知中心综合而成。这些中心充当技术中心，联合和协调来自各种来源的情报 - 无人机、卫星、固定摄像头、传感器和前线侦察单位。
Delta 用于乌克兰军队的所有部门和指挥层，从战术单位到战略领导。地面部队可以通过手机和平板电脑等移动设备以及高级军事领导层同时访问它，从而提供实时态势感知并实现快速、明智的决策。访问权限是分层的，这意味着不同级别的命令具有不同的权限和对系统数据的不同访问权限。为了确保有效使用，移动培训团队会在各个军事单位之间移动，以保持用户的技能最新。
尽管 Delta 的国有制提供了一些优势，例如跨国防机构正式采用以创建单一运营环境，但这种方法存在挑战。由政府机构管理在雇用软件工程师、更新法规以及解决软件及其开发人员的安全问题方面会带来典型的官僚主义限制。尽管如此，态势感知和指挥控制创新的实施速度明显快于仅由 Aerorozvidka 运营的 Delta 时，也与其他军队的类似计划相比。乌克兰迫切需要有效应对战时紧急情况，并且人们普遍认为技术优势将成为战斗所有领域和维度的决定性因素，从而推动了这一速度。
技术架构
在探索系统的技术架构时，本文将研究 Delta 的数据以及旨在收集、处理和利用这些数据的软件应用程序。这些应用程序使用户能够通过各种界面与数据交互，提供做出明智决策所需的功能，并在武装部队和更广泛的国防部门内提供运营支持。
数据
Delta 系统从各种数据源收集信息，以提供全面的态势感知并提高乌克兰武装部队的作战能力。这些来源共同构成了 Delta 应用程序生态系统的基础，这些应用程序支持有效的战场管理。图 1 总结了 Delta 使用的主要数据源。
除了 Delta，乌克兰还使用了其他态势感知和战斗管理系统。其中一种系统是 Kropyva，它最初在炮兵部队中受到欢迎。根据国防部进行的一项调查，Kropyva 与 Delta 一起成为乌克兰军队最常用的三大作战系统之一。Delta 和 Kropyva 通过在不同操作环境中跨不同级别的指挥共享数据来相辅相成，尽管这两个系统并未完全集成。
Delta 系统的显着特点之一是其基于云的架构。它通过托管在国外的服务器在云中存储和处理所有数据，这使其能够抵御俄罗斯对其服务器的打击。但是，这种对云基础设施的依赖可能会给 Internet 连接受限地区的用户带来挑战。使用 Starlink 缓解了这个问题，Starlink 在前线提供了可靠的互联网访问。
应用
当 Delta 收集数据时，需要接口才能使最终用户能够有效地与之交互。这些接口通过应用程序提供，在乌克兰语中通常称为“产品”;这些是 Delta 生态系统的关键组成部分。
有趣的是，Delta 的整个生态系统是从其原始的基础应用程序演变而来的，它本质上是一个数字地图。这张地图是志愿者为增强顿巴斯前线士兵的态势感知而开发的第一个“产品”，显示了敌军和装备的位置和移动。此应用程序现在称为“Delta Monitor”，仍然是 Delta 生态系统的核心，显示来自不断增长的来源的数据。
随着时间的推移，其他应用程序被有机地开发并集成到 Delta 中，反映了战争不断变化的性质和挑战。此次扩展已将 Delta 从一个纯粹专注于态势感知的系统转变为一个更全面的平台。它现在支持与北约所说的 ISTAR（情报、监视、目标获取和侦察）概念以及美国使用的 C4ISR（指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察）框架一致的功能。乌克兰开发人员旨在遵循这些概念，但与此同时推动 Delta 发展成类似于 CJADC2 的东西。本文的以下部分将探讨 Delta 的核心应用，展示这种转变是如何展开的。
- Delta Monitor
Delta Monitor 是 Delta 系统的主要和基础应用程序，用作交互式地图，在多个图层中显示信息。它可以通过 Web 浏览器和适用于 iOS 和 Android 设备的移动应用程序访问。
交互式地图允许用户过滤和查看特定类型的信息，例如无人机、反坦克屏障、战壕和电子战站的位置。数据永远不会从 Delta 中删除，允许用户跟踪随时间的发展并分析战场动态。军事人员每月提供超过 600,000 个敌方物体的信息，其中总共 400 万个由作战人员审查用于规划目的。地图上的每个对象都包含一个分类、一个图像和有关其来源的信息，这允许用户直接联系报告敌方对象或部队位置的人以获取更多详细信息。
Delta 管理面板包括 User Management 和 Delta Intelligence 部分;后者用作收集的数据和图像的存储库。系统开发团队目前正在开发软件来协调每个目标的整个火力交战周期，包括初始侦察、侦察数据的分析和澄清、交战和目标摧毁确认。
- 任务控制
随着前线无人机系统 （UAV） 数量的增加，战争初期迫切需要飞行管理，以避免友好干扰、无线电频率竞争和任务重叠。为了满足这一战场需求，Delta 团队开发了 Mission Control 应用程序，也称为同步矩阵。它在视觉上类似于 Excel 电子表格，主要由无人机操作员通过指定时间、目标位置和任务类型（例如 ISR、打击或炮兵校正）来安排无人机任务。在 Mission Control 的帮助下，无人机操作员每个月都会计划大约 106,000 次任务。
Mission Control 会自动生成大量有关 UAV 性能的数据。此外，作战人员经常手动添加任务详细信息，包括对敌方电子战活动的观察。如果管理和分析得当，这些宝贵的数据具有改进军事规划的巨大潜力，这是三角洲生态系统未来发展计划的一部分。
- UA DroneID
UA DroneID 应用程序是Delta 系统内无人机飞行管理的自然延伸。它的功能类似于用于飞机的敌我识别 （IFF） 系统，专门用于将无人机识别为“敌我”。此功能已集成到 Delta 中，以帮助防止涉及乌克兰无人机的友军火灾事件，同时还可以提高无人机对敌方目标的有效性。 - Delta Tube
为了应对无人机和地面上越来越多的战场摄像机，工程师开发了 Delta Tube，允许用户从这些来源和其他来源流式传输实时高清视频 （Full HD）。流所有者可以完全控制谁可以访问他们的流，确保只有经过验证的用户才能查看素材。此功能可加速情报从侦察资产到打击单位的传输，同时保持对访问权限的完全控制。
- Vezha
2024 年，Vezha 外部应用程序被集成到 Delta 系统中，以增强视频分析和流媒体功能。Vezha 是一个战场视频分析平台，可流式传输实时无人机镜头以及无人机机组人员、炮兵和指挥中心之间的交互。Vezha 使乌克兰军队能够分析来自数百架无人机的视频，每天识别和分类 4,000 多个侦察对象。语音通信、联合视频解密和性能监控等功能对于乌克兰武装部队的快速行动至关重要。
这种集成是外部应用程序如何增强 Delta 功能的一个很好的例子。Vezha 最初由领土防御部队第 411 独立营“Yastruby”开发，后来由国防部创新中心改进并整合到其中。Vezha 的移动版本还与 UAV Mission Control 应用程序相关联，为战场协调做出了重大贡献。
- Avengers
Avengers 是一个 AI 驱动型平台，是改进战场视频分析的下一步。它由国防部创新中心开发，旨在增强对敌军和目标的人工智能检测。该软件能够在无人机和固定摄像机的数千个同步视频流中识别物体并检测目标，即使这些物体被伪装或隐藏在森林中。复仇者联盟还可以区分诱饵和真实目标。
9 月，该部报告称，复仇者联盟通过分析无人机和地面摄像头馈送，每周自动检测大约 12,000 件敌方装备。此功能显著提高了运营效率，实现了更快、更准确的数据处理，同时减少了人为错误。直到今天，《复仇者联盟》的开发仍在不断改进，AI 模型正在使用越来越多的数据进行训练。还有计划将这种支持 AI 的软件直接集成到无人机中。
- 消息服务
通信是成功指挥和控制的命脉。为了满足这一需求，Delta 生态系统中开发了一种安全消息传递应用程序，支持军事单位之间的加密通信和协调。在与 CSIS 的对话中，系统开发人员分享说，Delta 的消息服务链接了各种系统功能，允许用户为特定区域或对象类型配置警报;当发生相关更改时，这些警报会触发实时通知。这增强了部队对控制区和敌人活动变化的快速反应能力。
Delta 的消息服务在通信中变得如此重要，以至于一些部门已经围绕它构建了整个交互框架。但是，应用程序的可用性和可扩展性仍然存在技术问题，尽管设计安全，但限制了其更广泛的采用。具有更有效聊天功能的 Delta 更新版本预计将很快发布。
- 移动设备管理 （MDM）
乌克兰各级战斗人员经常使用个人或捐赠的智能手机和平板电脑，这些智能手机和平板电脑容易受到安全威胁。尽管存在这些漏洞，但战斗机每天都在这些设备上使用军事应用程序，他们的交互必须受到保护。作为回应，Delta 团队创建了 MDM，这是一个安全的、由军队控制的平台，用于在乌克兰武装部队内部分发应用程序，类似于 App Store 或 Play Market。
MDM 在用户的设备上创建一个加密的隔离环境，从而能够安全地安装军事应用程序和敏感数据。它执行严格的安全标准，例如强大的身份验证方法，并允许在设备受损或丢失的情况下远程擦除数据。该平台提供对一组精选的 68 个应用程序的访问权限，这些应用程序专为军队需求而设计，其中 14 个专为作战需求而构建。目前采用 MDM 是自愿的，但作战人员越来越多地使用它，因为受损的设备可能会危及生命。
- 分析平台
最初，Delta 的开发人员专注于建立一个持续收集数据的核心系统，而不是全面分析数据。随着战争变得更加复杂和技术先进，军事人员对全面分析和数据驱动型见解的需求急剧增长。
因此，Delta 团队的下一个重大飞跃将是开发具有 AI 功能分析平台，尤其是在文本信息的处理方面。需要从文本中提取语义元素并将其转换为可以表示为 map 对象的结构化消息。在与 CSIS 的对话中，与创新中心合作的开发人员分享说，他们还在开发类似于讲乌克兰语的 ChatGPT 的工具，这将简化与技术支持服务的沟通。
Delta 系统正在经历持续和快速的发展，以满足乌克兰持续战争的动态需求。Delta 成功的关键因素之一是其迭代和更新的速度。2022 年，Delta 实施了 40 多项新功能，不仅从军事标准来看，而且与商业领域的开发周期相比，这是一项重大成就。据 Delta 的首席开发人员 Artem Martynenko 称，该系统在 2022 年发布了 30 多个软件更新版本。这些频繁的更新使该系统能够满足武装部队对及时和经过验证的情报的需求，以支持军事行动的协调。
Delta 的未来发展目标是将其用户数量增加到 100,000 人，并进一步使其功能与以网络为中心的战争原则保持一致;特别关注的领域将是实时数据集成、提高信息准确性和改进用户可访问性。
与盟友的整合和互操作性
为了确保对当前任务和未来可能的联合行动的全面态势感知，乌克兰系统，尤其是三角洲系统，必须与盟国的系统实现互操作。这一要求促使乌克兰开发人员优先考虑与盟友平台的集成和数据共享。本节将简要介绍这些工作，以概述软件互操作性的现状。
2023 年，Delta 展示了与来自 10 个国家/地区的 15 种不同的态势感知和指挥控制系统的兼容性，其中包括 3 个由北约开发的系统。此外，在 2023 年，Delta 确认了其使用 Link 16（一种北约协议，可与 F-16 战斗机和其他类型的现代武器进行数据交换）交换信息的能力，从而改善Delta 在先进协作战斗网络中的运营集成。
Delta 在 2024 年 7 月的北约 CWIX24（联盟战士互操作性探索、体验、eXamination、eXercise）期间接受了互操作性测试。乌克兰团队的目标是在向乌克兰提供西方武器之前识别并解决数据交换中的任何技术问题，使其能够顺利融入国内 C2 流程。Delta 在 13 个重点领域进行了 5 项标准测试（相比之下，在 2019 年 CWIX 演习期间，一个重点领域仅测试了一项标准）。乌克兰团队还展示了Delta 与盟国和北约系统交换完整运营图的能力，包括空中、海上、陆地、网络、太空、医疗和物流数据。乌克兰团队在 CWIX24 期间受到了极大的兴趣和赞扬，代表们在俄罗斯持续战争的挑战中对他们的专业精神印象深刻。
Delta 与西方 C2 系统集成的一个显着例子是它与波兰炮兵火控系统 TOPAZ 的成功合并。2024 年 7 月，乌克兰国防部宣布，Delta 已与 TOPAZ 集成，TOPAZ 用于 KRAB 榴弹炮和 RAK 自行迫击炮，这两种炮目前都在乌克兰服役。在北约 CWIX24 演习期间，Delta 有效地收集、更新和补充了信息（包括友军定位数据），并将其传输到波兰 TOPAZ 系统。此次集成展示了Delta 安全传输受限访问数据的能力，并在战场上提供了全面的态势感知。
Delta 不仅能够实现出色的态势感知，而且对任务控制的运营管理也至关重要。其这一功能在 2024 年 9 月在葡萄牙举行的另一场由北约主导的演习 REPMUS 24 中进行了测试，该演习是有史以来规模最大的无人系统演习。它专注于跨域集成无人平台和指挥系统，以实现与北约伙伴国家的互操作性。演习范围包括反潜战、水雷对策和关键水下基础设施保护。
REPMUS 24 见证了乌克兰海军首次参加该演习。海军使用 Delta 系统协调 50 多个无人平台，实现了水下、水面、地面和空中车辆的完全互操作性。台达还成功与莱茵金属开发的机器人四足机器人 Robotics-L 连接，展示了该系统对各种平台的适应性。Delta 还与其他指挥和控制系统集成，以改善数据交换、“敌我”识别和参与部队之间的协调。
结论
近三年来，乌克兰一直是一场激烈战争的中心，在此期间，我们可以观察到乌克兰不断发展的态势感知方法及其不断变化的指挥和控制能力。在此期间，该国展示了适应战场动态需求的能力。乌克兰军队有效地整合了来自私营部门、志愿者团体和政府合作伙伴的技术解决方案，以提高态势感知和整体战斗力。Delta 是乌克兰军事发展的关键部分，为敏捷和创新国防技术的发展提供了一个具有启发性的案例研究。
该分析的主要发现如下：
- Delta 已从一种态势感知工具发展成为一个综合指挥控制系统，为乌克兰武装部队的所有部门提供服务。 这种转变展示了一种自下而上的系统开发方法，并说明了在扩展之前构建强大的基础能力的重要性。Delta 的发展使其能够有效地为军队的各个层面提供服务，从前线部队到战略领导。
- Delta 是围绕一个基于地图的中央界面构建的。新应用程序集成到此界面中，以在统一平台上显示数据。这种方法允许系统通过添加在单个用户界面中同步的新工具和功能来逐渐扩展。因此，决策者可以在一个位置访问大量近乎实时的全面信息。
- Delta 通过整合多个软件应用程序和界面而发展，将其从一个独立的工具转变为一个充满活力的软件解决方案生态系统。 这种方法将 Delta 从单一的态势感知工具重塑为一个广泛的软件应用程序生态系统，以增强军事行动——从情报、监视和侦察到目标识别和指挥和控制。
- Delta 的开发流程由直接的战场需求和新应用程序的快速集成驱动，以应对不断变化的军事挑战。 Delta 仍然与动态的战场条件相关，并不断适应技术和运营需求。用于无人机协调的 Mission Control 和用于无人机识别的 UA DroneID 等应用程序的集成展示了Delta 的软件生态系统如何发展，以应对前线无人系统的增加。
- 乌克兰已经成功地将来自美国和北约武器和指挥控制系统的软件直接集成到达美航空中。 这种集成实现了西方和乌克兰系统之间的无缝数据流，这对军事行动至关重要。达美航空与西方系统兼容的一个显着例子是它使用 Link 16 战术通信系统，该系统可以与 F-16 战斗机共享数据。达美航空与波兰 TOPAZ 火炮控制系统的集成还展示了其同步作战数据以支持战场上有凝聚力的态势感知的能力。
- 集成到 Delta 中的数据源不断扩展，为军事领导层和一线人员提供近乎实时的态势感知。 Delta 系统目前整合了来自不同来源的数据，包括无人机、卫星、固定传感器和侦察单位，提供了全面的操作图景。Delta 的开发团队通过集成额外的数据源并提高数据同化速度（通过实时无人机流式传输和分析平民通过聊天机器人提交的情报等功能）来增强系统的功能，以实现实时数据相关性。
- Delta 正在整合 AI 驱动的应用程序，为未来的 AI 支持功能奠定基础。 视频分析平台 Avengers 是 Delta 如何扩展其 AI 使用的一个例子。Avengers 自动识别数千个同步视频流中的目标，从而提高军事行动的效率。此类功能可减少与手动监控相关的工作负载和错误。人工智能的进一步采用对于增强 Delta 的分析功能至关重要。
乌克兰工程师采用的方法——围绕一个有效的工具构建一个组合的、全域的态势感知和战斗管理系统——已被证明是非常有效的。Delta 使用 Web 和基于云的技术，允许频繁更新和迭代，确保系统与运营需求保持一致。包括美国在内的西方军队在继续改进自己的大规模指挥控制系统时，可以从研究乌克兰的经验中受益匪浅。
卡特琳娜·邦达尔（Kateryna Bondar）是华盛顿特区战略与国际研究中心（Center for Strategic and International Studies）瓦德瓦尼人工智能与先进技术中心（Wadhwani Center for AI and Advanced Technologies）的研究员。
本报告由对 CSIS 的普遍支持提供。没有直接赞助为本报告做出贡献。
