据C4ISRNET网站2020年12月29日消息，2020年，美国陆军研究实验室（ARL）在美国陆军未来战场通信的核心能力——网状网络方面取得了重要进展，有望对未来作战人员通信和网络产生重大影响。

这些项目涵盖了众多未来技术，从“不易遭受黑客攻击”的量子网络到提升监视能力的X射线类视觉项目。以下作简要介绍。

（1）“不易遭受黑客攻击”的量子网络

美国陆军科学家2020年开发了一种量子设备，可以全息模式存储大量信息。这是构建量子网络的重要一步。

科学家们能够在激光束中捕获数以百万计的铷原子，并将它们冷却到接近绝对零度的温度，从而使量子比特能以图案或图像的形式存储起来。

美国陆军研究实验室表示，这种设备可能会对安全通信产生重大影响。由于量子信息的基本特性，它们无法被复制。因此，高速量子通信网络有望实现一种无法被窃听的数据传输。

研究人员表示，该设备是朝着量子中继器发展的重要一步。量子中继器是一种可以远距离传输量子信息的设备，目前尚未建成。这一进展将有助于使作战人员获得改变游戏规则的技术。

目前已证明，除了基本的安全通信之外，量子网络能提供独特的能力来探测极其微弱的敌方信号。也许在未来，构成下一代能力支柱的未来士兵、量子计算机、量子传感器和原子钟也将通过量子网络实现互连。

此外，其他研究概念也将推动该量子设备的成功，如原子射频传感器、磁传感器和原子钟等。国家或全球规模的大规模量子网络构建也许还需要几十年。在接下来的五年里，美国陆军研究实验室计划为量子网络设备开发一个内部试验台，以探索受控环境下作战人员的能力。在此项工作中，美国陆军研究实验室将与美国马里兰大学的研究人员合作，研究大城市规模的量子网络，并理解和克服与长距离量子网络相关的技术挑战。

（2）远程精准火力

2020年，ARL研究人员使远程精准火力先进技术的技术成熟度达到了4级（TRL 4），这将改善美国陆军未来的远程精准火力能力。

经过演示验证，在TRL 4中，该技术可在实验室环境下帮助进行机身和飞行控制方面的工作，这将提高未来机动弹药的能力。捷联制导技术或是那些用于对抗环境中精准火力的估算和图像处理算法，都有助于实现TRL 4。

新能力将提高美国陆军使用低成本组件拦截移动地面目标的能力，如传感器、处理器和驱动器，这些成果有望在10~15年内投入作战使用。

2021年，ARL将在更极端的环境下应用先进的动力、推进、飞行和弹头机制技术，此类环境包括了更快的速度、更高的机械发射负荷和热飞行负荷以及更具对抗性的电磁波谱。

（3）5G节能

美国陆军研究人员建造了一种频率切换电子设备，其能源效率是现有能力的100倍。

在频率切换方面，普通手机可以在Wi-Fi、蓝牙、4G和LTE之间来回切换。但美国陆军研究办公室表示，这些频率切换设备体积庞大，而且使用范围有限，能效也低得多。而新的5G切换设备使用了二维材料，便于将电子通信设备集成到士兵可穿戴系统中进行态势感知。

这种新设备由新式单原子、厚层材料制成，重量较轻，且提供了目前传统材料所不具备的优越性能。它们使信号传输速度比目前设备快100倍，从而可降低延迟，有助于实现近乎即时的数据下载/上传。

未来，该设备有望用于卫星系统、智能无线电以及整个物联网或任何需要更快、可靠、低能耗数据传输的地方。而研究将集中于开发更可靠、寿命更长的设备以及先进的制造技术，以使设备能够更大规模地开发，用于更广泛的应用中。

（4）可“看穿”障碍物的3D成像技术

2020年，美国陆军研究人员向一种X射线视觉形式迈出了重要一步，他们能透过“散射的介质”（如浓雾或恶劣天气）观察到事物。

该项目的重点是通过一英寸厚的泡沫板进行物体成像。当光通过散射介质时，光子就会散射。现有成像系统通常会孤立那些直接往返于目标的光子，但问题是遵循这种路径的光子很少。

利用某种算法,斯坦福大学的研究小组建立了一种用散射光子捕捉物体形象的系统。该系统旨在穿透障碍物来观察事物，或是开发出某种X射线视觉形式。这项研究的未来应用包括在所有条件下的遥感和监视。未来，这些系统有可能会部署在卫星或飞机上，而相关研究可能包括在像雾这样的环境中使用该系统。

（5）持久的网状网络和电台

未来美国陆军战场通信的一个关键能力是网状网络，它支持在一些节点之间建立连接来传递数据和构建网络。

但目前，网状网络需要打开电台，这消耗了关键且有限的电源电量。2020年，美国陆军研究人员建造了一种电台，它可以进入睡眠模式，能在节省电量的同时仍能监测流量并维持网状网络。

据了解，美国陆军研究人员最终开发的是一种通用的传感器电台。旧系统会不断地启动来监听流量，即使没有流量进入。但新系统不同，它可按照时间表每秒钟入睡和醒来一次或两次，不管是否需要监听流量。一旦有流量进入，该系统就会停留更长时间以处理流量问题。

研究人员还研究了电台的适应性，使其能够根据干扰或噪声等条件调整数据速率和功率。此外，他们也探索了一种可使电台与其他电台无法同时传输的系统，这可进一步防止电台间的相互干扰。

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