Kh-101 巡航導彈對于俄羅斯繼續攻擊烏克蘭至關重要。如果沒有美國制造商生產的電子產品，包括美國模擬器件公司（Analog Devices Incorporated）、英特爾公司（Intel Corporation）和德州儀器公司（Texas Instruments Incorporated）生產的半導體，這些武器就無法制造或發射。自 2022 年俄羅斯發動烏克蘭戰爭以來，向俄羅斯出口這些產品和其他半導體產品受到了越來越多的限制。然而，兩年多過去了，這些產品仍繼續出現在俄羅斯的武器中，幫助烏克蘭人民遭受恐怖。

盡管出口管制合規看似遙遠和技術性，但對烏克蘭設施襲擊以及其他許多類似事件表明，美國出口管制失效的風險對烏克蘭來說影響巨大。嚴格遵守和大力執行出口管制的必要性遠遠超出了俄烏戰爭的范疇：在過去的 15 年里，出口管制已成為美國國家安全的重要工具。出口管制是限制獲取美國公司保持主導地位的關鍵技術的一個特別重要的工具。這包括半導體，運行 Kh-101 巡航導彈等電子設備和其他復雜武器系統都需要半導體。

常設調查小組委員會（“PSI ”或 “小組委員會”）于 2023 年 9 月啟動了一項調查，以更好地了解美國半導體制造商為防止美國制造的半導體最終出現在俄羅斯武器中而做出的工作。小組委員會的調查重點是四家美國半導體制造商，據報道，它們的產品一直出現在俄羅斯武器（包括 Kh-101 巡航導彈）中： 模擬器件公司、英特爾公司、德州儀器公司和先進微器件公司（AMD）（統稱 “四家公司”）。

美國的半導體出口管制制度在很大程度上依賴于企業的合規性和謹慎性，要求企業采取各種措施，確保其產品不會落入不法分子之手。聯邦政府為企業提供了許多工具來推進這一任務，同時強調企業必須開發自己的系統來識別有問題的交易，并不斷調整以應對那些專注于獲取其產品的對手。企業要在這些工作中取得成功，就必須對分銷鏈的上下游進行主動控制和可見性。不過，雖然保持這種可視性對于高度可替代產品的制造商來說可能具有挑戰性，但這些要求并非前所未有：金融機構也被要求實施類似的反洗錢計劃，要求它們跟蹤比半導體更具可替代性的物品。各行各業的美國公司也被要求整合強大的流程，以防止在全球業務往來中違反《反海外腐敗法》（FCPA）。這兩項工作都要求各行業制定積極主動的企業合規制度，但對于在全球范圍內杜絕腐敗和欺詐行為至關重要。

本報告是小組委員會對四家選定的半導體制造商在確保其產品不會繼續助長俄羅斯對烏克蘭的行動方面所發揮作用的調查結果；不過，這些調查結果可以更廣泛地應用于整個半導體制造業的出口控制合規工作。

小組委員會的調查發現，美國半導體制造商的行動嚴重不足。一些公司只做了法律規定的最低限度的工作，對客戶進行粗略檢查，同時試圖推卸其分銷商在俄羅斯轉移中的真正責任。很少有公司深入調查。然而，故意的無知也是違法的，其他行業的模式表明，主動合規是可以做到的，也是負擔得起的。改變這種對出口管制合規放任自流的態度，將有助于防范俄羅斯的轉移行為。

小組委員會的調查發現

• 半導體制造業沒有有效或足夠快地加強合規工作，以打擊俄羅斯的轉移活動。

• 與俄羅斯在烏克蘭發動戰爭之前相比，AMD、模擬器件公司、英特爾和德州儀器公司在 2023 年向多個國家的出口量大幅增加，而這些國家的實體被確認為協助俄羅斯的轉移活動。

• 自 2024 年開始，AMD、模擬器件公司、英特爾和德州儀器公司已分別確定并阻止了對可能參與俄羅斯轉用活動的實體的銷售。然而，如果有更積極主動的合規制度，這些銷售本可以更早、更快地被發現和阻止。

• AMD 公司、模擬器件公司、英特爾公司和德州儀器公司的出口控制合規政策不符合商務部和非政府組織的最佳實踐和建議。所有公司（除 AMD 外）都未能及時響應外部追查工作，而且目前都缺乏與出口控制合規相關的充分內部審計和分銷商審計。

小組委員會選擇了美國最大的四家半導體公司作為該行業出口合規工作的代表。小組委員會并不假定這些公司的合規工作比其他公司更好或更差，而是認為它們的缺陷指向了更大的行業問題。基于這些發現，小組委員會確定了美國半導體制造商可以改進其出口管制合規性的多種方法，并協助實現防止其產品被敵對對手使用的更大目標。

因此，本報告提出以下建議： 1.半導體制造商應徹底、及時地回應外部追查工作。 2.半導體制造商應每年對其整個出口控制合規計劃進行審核，并更頻繁地對目標流程進行審核--尤其是在出現問題或法規發生變化時。 3.半導體制造商應實施相關政策，提高分銷鏈中出口控制合規性的可見性，包括每年對所有分銷商的出口控制合規性進行審計。 4.半導體制造商應定期提交出口控制合規計劃，供商務部工業與安全局 (BIS) 審查并提出意見。

電磁環境對于了解和開展多域軍事行動至關重要。因此，理解和管理這一物理層面至關重要。北約卓越建模與仿真中心（M&S CoE）開發了一個名為 “ELMO”（多域作戰電磁層）的項目，旨在為所謂的電磁頻譜作戰（EMSO）虛擬化創建一個合成環境。ELMO 的后續工作包括技術演進，在已開發的功能之外提供更多的功能。該系統提供干擾和雷達覆蓋區域的計算和可視化功能。ELMO 還可生成地理參照文件，與其他 M&S 系統共享，包括計算機生成部隊 (CGF) 工具。文件共享通過 “兵棋推演交互式場景數字疊加模型”（WISDOM）進行，該模型允許通過 HLA1516e 進行數據交換。已與 VBS4（也有直接插件）、JCATS 和 MASA SWORD 模擬器進行了連接測試。本文介紹了 ELMO 項目的成果，證明了 ELMO 在所有 M&S 支柱中的應用能力： 教育與培訓（演習）、行動支持--執行（決策支持）、概念開發與實驗（CD&E）--能力開發、任務演練--規劃（行動方案分析）和采購。

圖 1：典型的 ELMO 虛擬環境可視化。

“ELMO”（多域作戰電磁層）項目快速概覽

電磁環境是了解和開展未來軍事行動的一個基本要素。它的橫向特性從多領域的角度滲透到作戰場景中，因此，理解和管理這一物理維度至關重要。

北約卓越建模與仿真中心（M&S COE）開發了一個名為 “ELMO”（多域作戰電磁層）的架構，目的是為所謂的電磁頻譜作戰（EMSO）虛擬化創建一個合成環境。在這種情況下，M&S 具有實施復雜電磁多域場景的靈活特性，能夠在場景中顯示在真實世界環境中無法看到或檢測到的東西。這一特性將簡化對主要電磁頻譜參數的理解，并增強電子戰背景下電子資產所提供的作戰和信息特性。

電磁層是利用 AGI 公司開發的軟件工具包（STK）和 Mathworks 公司開發的 MATLAB 構建的。這兩個工具的集成被用來生成臨時合成的軍事組件，如干擾器和雷達預警接收器。

然后構建了一個特定場景，以模擬軍事電磁環境，其中 STK 合成資產（如衛星、雷達和通信系統）與 MATLAB 開發的軍事組件相互作用。MATLAB-STK 集成生成的電磁層成功地提供了戰場上整個電磁頻譜的綜合可視化。圖 1 是這種可視化的一個示例，其中電磁場區域清晰可見，并用與其功率密度相關的顏色表示。例如，在這種情況下，功率主要集中在敵方雷達上，以便更有效地進行干擾。

在演示場景中進行的測試證明，ELMO 有能力開發一個復雜的框架，不僅適用于指揮官的決策，還適用于能力開發和實驗、培訓、采購以及任何可能的 M&S 應用領域。

組織這些測試是為了包括任何類型的平臺、多領域和許多不同的行動，其中包括電磁頻譜的使用，如電子防御、電子攻擊、電磁頻譜測量。考慮到它們的作用，必須清楚地描述其中的一些組件，這些組件已用于進一步開發本文所述的系統。

首先，陸地平臺上安裝了一個通信干擾器，能夠抑制 2G 和 3G 通信，以保護高價值目標免受無線電控制簡易爆炸裝置的攻擊。該保護系統提供的 “安全氣泡 ”取決于許多因素，包括干擾器和通信系統的技術特性，考慮到天線的距離、地形、建筑物、天氣條件等。

此外，還有一種雷達用于引導從陸地炮臺發射的導彈，由對應方控制。可通過安裝在無人機上的特定干擾器對其進行干擾，該干擾器可通過合成天線將能量集中到雷達上。

此外，還有一個安裝在固定地點并由對口單位控制的定位、導航和定時（PNT）干擾器，能夠抑制行動區內大片區域的 GPS 和 GALILEO PNT 設備。

最后，由于在第二架無人駕駛飛行器上安裝了 ESM 設備，可以監測電磁頻譜。這對正確使用通信干擾器至關重要，不僅要在主動模式下使用，干擾上載到情報庫中的頻率，還要在被動模式下使用，利用測量到的頻率信息在這些頻率上傳播能量，從而大幅提高干擾活動的成功概率，這意味著恐怖分子無法在適當距離啟動遙控簡易爆炸裝置以造成破壞。

信息戰（IW）和類似的專業術語在美軍或美國空軍（USAF）的詞匯中并不陌生。然而，即使美國空軍高層領導數十年前就已認識到 IW 對空中作戰的各個方面都至關重要，但美國空軍實施 IW 的方法仍然相對較新。第十六航空隊（16 AF）是美國空軍當代 IW 方法的核心，該部隊成立多年后，美國空軍仍在為 IW 的可操作性而苦苦掙扎。正是在這種背景下，蘭德公司的研究人員承擔了為美國空軍如何組織、訓練和裝備 IW 提出可行建議的任務。

首先，研究人員描述了美國空軍目前的戰爭預警狀況，并將其與其他軍種和聯合部隊組織所采取的方法進行了比較。接著，他們確定了美國空軍 IW 團體應支持的角色、任務和使命方面的政策、期望和現實之間存在的差距。為了彌補這些差距，他們為美國空軍的 IW 部隊編制開發了替代構型，并描述了這些構型的優勢和挑戰。最后，研究人員提出了與這些概念相關的組織、訓練和裝備要求。本報告介紹了研究情況，并提出了主要發現和建議。

主要結論

• 人們普遍認為，美國空軍領導層沒有將綜合預警列為優先事項。
• 缺乏明確、正式的要求一直被認為是美國空軍實施綜合預警的最大障礙之一。
• 美國空軍的 IW 在組織和學科方面仍然是高度分散的。
• 眾多的 IW 組織，加上未確定的角色和責任，造成了混亂和挫折感。
• 所有飛行員都需要在某些時候考慮綜合預警問題，而某些飛行員則需要在所有時間考慮綜合預警問題。
• 盡管幾乎沒有接受過專門的戰爭遺留爆炸物培訓，但戰爭遺留爆炸物學科的飛行員仍被期望作為戰爭遺留爆炸物部隊開展行動。
• 戰爭遺留爆炸物人員積極性很高，對任務充滿熱情，他們將自己的時間都投入到任務的推進中，但他們認識到，這樣做幾乎不會帶來職業發展。
• 在 16 個空軍基地，雄心勃勃的 IW 人員除了履行正常職責外，還在開展創新性的 IW 活動，但現有資源無法擴大這些活動的規模。
• 一些人認為當局是制約因素，但幾乎所有人員都認為規避風險和嚴格控制權限是執行國際預警的核心挑戰。
• 美國空軍的 IW 社區并沒有一個專門負責 IW 的高級領導者來領導，他也沒有必要的權力來爭取資源。
• 美國空軍的綜合預警工作幾乎沒有正式的流程，因此造成了部隊內部、部隊之間以及美國空軍與部隊之間的摩擦。

建議

• 發布可操作的指南，確保將 IW 納入美國空軍制定具體要求的流程。
• 利用政治資本和軍種領導者的時間來展示 IW 的優先性，并在美國空軍和聯合部隊中實現 IW 的社會化。
• 重組 IW 部隊編制，著眼于解決已確定的程序、文化和結構性挑戰。
• 明確美國空軍所有 IW 組織的角色和職責。
• 根據 IW 的具體要求和文化特性開發課程，并根據所需的 IW 熟練程度進行分級。
• 利用他人的經驗教訓，制定衡量綜合預警效果的框架。
• 將現實的 IW 能力和任務納入全美國空軍的演習中，即使導致 “任務失敗”，也要允許參與者進行掙扎。
• 考慮建立正式的籌資機制，美國空軍人員可利用該機制申請和倡導更充足、更穩定的資源。
• 考慮系統地編列從競爭到沖突的所有 IW 任務所需的 IW 授權和許可。
• 通過路演、領導人演講和其他引人注目的活動，向所有空軍人員展示綜合預警的效用。
• 考慮為美國空軍所有 IW 人員建立一個全面的職業發展途徑，在建立一支美國空軍 IW 專業骨干隊伍的同時，保持學科的專業化。
• 設計專門針對戰爭遺留爆炸物的新的美國空軍內部流程，而不是改造那些為動能任務設計的流程。
• 在美國空軍內部建立綜合預警流程并使之常規化，以便美國空軍綜合預警人員能夠融入既定的聯合結構和流程。
• 在美國空軍各參謀部指定空中參謀部負責 IW。

據美國聯邦航空局（FAA）稱，無人機是美國增長最快的航空領域。遠程識別（Remote ID ）的目的是幫助聯邦航空局、執法部門和其他部門找到以不安全的方式或在被禁止的地方飛行的無人機操作員。FAA 負責將無人機安全納入國家空域，并指出 Remote ID 可以幫助實現先進的無人機操作。美國政府問責局被要求審查與 Remote ID 相關的問題。本報告評估了（1）遠程身份識別的潛在執法用途和相關聯邦支持，以及（2）聯邦航空局和利益相關方在使用遠程身份識別進行高級操作時可能面臨的任何限制。GAO 審查了 FAA 有關遠程身份識別的指南和資源。GAO 還審查了 FAA 將無人機納入國家領空的計劃。美國政府問責局采訪了聯邦航空局和國土安全部的官員，以及執法部門和行業利益相關者，這些利益相關者是美國政府問責局根據他們在聯邦航空局委員會的參與情況和其他利益相關者的意見確定的。GAO 還審查了國土安全部開發遠程身份識別應用程序的工作。

美國政府問責局向聯邦航空局提出三項建議，向國土安全部提出一項建議，包括聯邦航空局開發資源，幫助部落、州和地方執法部門使用 Remote ID；聯邦航空局制定 Remote ID 界面的計劃和時間表；聯邦航空局確定提供有關無人機位置和狀態的實時聯網數據的前進道路；國土安全部制定 Remote ID 應用程序的計劃和時間表。聯邦航空局和國土安全部同意我們的建議。

聯邦航空管理局 (FAA) 通常要求無人機配備 Remote ID 技術，FAA 將其描述為 “數字牌照”。執法部門可以使用 Remote ID 來識別和調查未經授權的無人機活動，這與 FAA 希望 Remote ID 幫助執法部門的目標是一致的。然而，美國政府問責局發現，聯邦航空局支持部落、州和地方執法部門使用該技術的資源有限。美國政府問責局聯系的部落、州和地方執法機構對遠程身份識別或如何在調查中使用遠程身份識別知之甚少。開發此類資源可以幫助 FAA 更好地支持執法部門使用 Remote ID 的能力。

此外，聯邦航空局正在開發一個接口，向執法部門提供 Remote ID 中的無人機注冊信息，但沒有發布該接口的計劃或時間表。與此同時，國土安全部（DHS）也在為執法部門開發一個可與 FAA 界面連接的應用程序，但國土安全部同樣沒有發布該應用程序的計劃或時間表。因此，執法部門在獲取跟蹤和調查未經授權的無人機活動所需的實時信息方面可能會繼續遇到延誤。

美國聯邦航空局官員和利益相關者指出，使用當前的遠程識別技術來實現先進的無人機操作（如交通管理）存在局限性。聯邦航空局的規定要求無人機使用基于廣播的 Remote ID 技術，如 Wi-Fi 和藍牙來傳輸其位置。然而，商業無人機利益相關者告訴美國政府問責局，基于廣播的信號不足以提供高級操作所需的無人機位置和狀態的實時網絡數據。FAA 表示，它希望業界在繼續傳輸所需的基于廣播的 Remote ID 信號的同時，也能為 Remote ID 尋求網絡技術，如蜂窩技術。不過，代表一家商用無人機集團的利益相關方表示，由于信號干擾等實際限制，業界普遍缺乏開發基于網絡的遠程身份識別技術和所需的廣播方式的意愿。FAA 官員表示，未來 FAA 可能會開始評估還能開發哪些技術。如果 FAA 不對這些問題進行評估并確定前進的道路，那么 FAA 將無人機納入國家空域的進展可能會面臨風險。

圖：在國家空域系統內使用無人機的實例

致命自主武器系統（LAWS）代表并提供了一場潛在的軍事革命，其意義可與精確武器，甚至武裝飛機的發展相提并論。雖然人們對這些系統的安全性和有效性存在合理的擔憂，但解決這些問題的最佳途徑是美國在內部及其盟國中推動這些系統的發展。為實現這一目標，美國可能需要承擔一些聲譽上的代價，但考慮到背景和利害關系，這些代價是值得承擔的。通過倡導并積極致力于自主系統的開發、測試、培訓和演練，特別是在其盟國中，美國可以引領 LAWS 的發展。這包括實施安全措施和確定符合武裝沖突法（LOAC）和國際法原則的使用場景、

本文認為美國應積極領導國際社會開發自主武器系統（AWS），特別是致命自主武器系統（LAWS）。雖然美國迄今為止一直反對國際社會 "禁止殺手機器人 "的嘗試，但在推動美國國內或盟國采購、測試和發展致命自主武器系統的條令方面卻做得不夠。本文將指出，如果不解決這一缺陷，就有可能在這一新興領域將潛在的非對稱戰場優勢拱手讓給對手，而這一領域在軍事上有可能改變游戲規則，而且不可阻擋。此外，報告還將指出，通過倡導并積極致力于自主系統的開發、測試、訓練和演習，特別是在其盟國中，美國可以在 LAWS 的發展中發揮領導作用。然后，本文將評估反駁者的觀點，即繼續采取保守的方法可以從過去 20 年來已經對美國無人機的使用深表懷疑的世界那里獲得國際信譽和合法性，但結論是不作為的風險太大，不足以證明自由放任的方法是合理的。

定向能武器（DEWs），包括高能激光（HELs）和高功率微波（HPMs），已成為現代戰場上潛在的變革性武器。最近的進步使 DEW 比以往任何時候都更有能力，許多系統擁有對付各種威脅所需的威力和射程，而且比現有系統更經濟實惠。最近在中東和歐洲發生的沖突凸顯了彈藥能力的重要性，以及高效和有效地應對不同動能威脅的必要性。一些 DEW 系統能夠以 "無限 "彈匣同時攻擊多個目標，這將產生巨大的經濟和戰術效益。然而，美國國防部（DoD）在大規模部署 DEW 的承諾上經常搖擺不定。因此，目前的 DEW 供應鏈，包括關鍵原材料、制造基地和勞動力以及測試基礎設施，都無法支持大規模部署 DEW。目前的 DEW 供應鏈只能生產小批量的系統，交貨期較長。由于沒有來自國防部的明確而持續的需求信號，因此也就沒有投資回報，工業界在進行必要的投資以建立安全、健康和有彈性的 DEW 供應鏈方面猶豫不決。盡管解決這些薄弱環節是一項艱巨的任務，但并非不可克服。為了加強 DEW 供應鏈并發揮這些尖端技術的潛力，政府、行業和學術界有必要采取一系列具體措施。

主要結論和建議

1.為確保未來定向能武器供應鏈的安全，美國國防部可以采取的最重要步驟是向工業界提供一致的需求信號，并明確闡述其定向能武器的戰略目標。行業領導者多次提出，缺乏一致的需求信號對供應鏈的各個環節都有負面影響。現有的 DEW 供應鏈只能生產少量系統，交貨期較長。一旦明確了國防部的戰略目標，適當的 DEW 系統就應過渡到記錄計劃和多年期合同，以發出更長的需求信號。明確、持續的需求信號，加上總體戰略構想，將為工業界提供保證，使他們能夠開始進行必要的內部投資，以確保未來 DEW 供應鏈的安全。

2.在關鍵原材料和商品方面，DEW 供應鏈有幾個薄弱環節，特別是鍺、鎵和稀土元素（REE）的供應，而所有這些在很大程度上都由中國主導。為了解決這些薄弱環節，應將鎵納入國防儲備，采取措施發展國內氮化鎵（GaN）生產能力，國防部應投資于最易受影響的 DEW 材料的合成替代品。

3.目前的 DEW 生產基地只能生產少量系統，交貨期較長，不足以支持大規模部署 DEW。擴大生產規模的努力很快就會遇到各種問題，包括生產光學元件（如衍射光柵、反射鏡和透鏡）、光束導向器、電池以及管理超視距 DEW 測試的監管制度。解決這些問題的主要建議包括：建立能明確未來系統需求的 DEW 記錄計劃，對 DEW 系統、組件和測試進行標準化和明確定義，并盡可能利用商業行業的技術。

4.目前的 DEW 勞動力不足以支持擴大 DEW 的生產規模。受訪者強調，光學涂層、能源生產和光學是面臨最大短缺的三個具體領域。因此，國防部應擴大現有的勞動力開發工作，建立一個 DEW 大學聯盟，其具體目標是建立一支強大的勞動力隊伍，以滿足未來 DEW 的需求。

5.DEW 供應鏈面臨幾個關鍵的安全問題和脆弱性。雖然定向能公司的總體財務狀況相對穩定，但由于供應商有限，即使一家公司倒閉也會造成嚴重影響。有限供應商存在于整個 DEW 供應鏈中，尤其是在光束引導器、自適應光學器件、光學涂層、特種光纖、光束傾瀉器、陶瓷激光材料和熔融石英方面。DEW 供應鏈還面臨著對 DEW 公司的敵對性資本投資和網絡安全挑戰。為降低這些風險，國防部應考慮利用人工智能來預測潛在的供應鏈故障點，不同計劃之間的DEW系統重疊組件的開發和優先級，并對參與DEW供應鏈的公司的財務穩定性和安全風險進行定期、深入的分析。

6.國際伙伴關系和聯合近岸作業是實現 DEW 關鍵材料來源多樣化和提高測試能力的潛在途徑。然而，過度保密和限制性出口管制等障礙往往阻礙國際合作。國防部應指定聯合定向能過渡辦公室（JDETO）作為主要負責DEW國際合作的辦公室，以簡化合作。同時，國防部應與擁有現有 DEW 測試基礎設施的澳大利亞合作，幫助增加美國的 DEW 測試。最后，考慮到以色列的 "鐵光束 "計劃，JDETO應與以色列國防部合作，在確保采取安全措施保護敏感信息的前提下，尋找美國和以色列可以聯合需求關鍵DEW子系統和組件的機會。

值得注意的是，本報告是 ETI 供應鏈系列的第二份報告。雖然第一份報告側重于高超音速技術，但它也包含了一些重要建議，這些建議也有助于確保 DEW 供應鏈的安全。如果本報告中的建議得以實施，將有助于在未來幾年內提高定向能武器供應鏈的復原力、健康度和安全性。

該項目為與使用無人系統支持分布式海戰（DMO）有關的作戰概念和系統設計決策提供信息。研究通過系統地改變仿真模型中的系統設計特征和作戰活動，支持對無人系統（UVC）進行能力級分析。分析結果表明，UVC 可提高各種無人系統的作戰可用性（Ao）和使用時間（TOS），因為它可隨時進入維護、加油和重新武裝設施，而無需長時間前往岸基設施或分布式支援艦艇。在比較使用 UVC 的配置與在自適應兵力包 (AFP) 中分配無人系統支持的配置時，單個無人系統的 Ao 提高了 6% 到 31%。仿真模型分析確定了 UVC 架構，其中包括至少 8 個無人機發射回收站、至少 3 個船舷托架和至少 5 個甲板井托架，以最大限度地提高 Ao。

在支持分布式海上作戰（DMO）時，無人系統有可能發揮兵力倍增器的作用，在提高殺傷力的同時降低有人系統的風險。然而，無人系統到岸基維護、加油和重新武裝設施的轉運時間減少了可用于支持執行 DMO 的自適應兵力包（AFP）的總體駐扎時間（TOS）。本項目研究了無人水面艦艇 (USV)、無人水下航行器 (UUV) 和無人機 (UAV) 在美國海軍現有艦艇上的集成問題，該艦艇已被重新改裝為無人載具 (UVC)。在本報告中，"UxV "一詞用于描述無人系統這一類別。

如 Van Bossuyt 等人（2019 年）所述，項目團隊采用了系統定義、系統建模和系統分析的通用系統工程流程序列。在系統定義過程中，項目團隊重點開發了作戰概念（CONOPS），并定義了 UVC 的系統要求。系統建模活動的重點是構建 UVC 的離散事件仿真模型。在系統分析階段，團隊利用所開發的模型來評估 UVC 的各種設計參數對每種無人系統類型的運行可用性（Ao）的影響。

A. 系統定義

在系統定義階段，從自上而下和自下而上的角度開發和考慮了 UVC 要求。從自上而下的角度來看，團隊分析并確定了滿足總體任務有效性目標所需的能力，而與任何現有的候選平臺無關。從自下而上的角度來看，團隊評估了一艘登陸直升機船塢（LHD）艦，以確定該平臺可實現的最大 UVC 能力。通過查閱文獻和分析利益相關者的需求，項目團隊確定了 UVC 的以下關鍵能力：指揮與控制 (C2)、UxV 發射、UxV 維護和 UxV 回收。根據設想，UVC 將包括著陸甲板無人機發射和回收站、無人機維護/布防/燃料艙、用于大型 USV/UUV 操作的船舷艙或站，以及用于小型 USV/UUV 操作的井甲板艙。

B. 系統建模

項目構想將 UVC 視為針對地面和岸上敵對兵力實施 DMO 的 AFP 的一部分。UVC 的作用是支持 UxV 對敵方岸基導彈基地進行偵察和打擊。在打擊階段之前、期間和之后，UxV 提供全天候的情報、監視和偵察（ISR）、目標定位和戰損評估服務。UVC 的總體目標是通過消除到岸基支持設施的較長運輸時間來增加 UxV 的全時服務時間。為實現這一總體目標，研究小組選擇 "航程 "和 "持續停留時間 "作為性能指標（MOP），并選擇 "UxV 任務時間"、"UxV 停機時間 "和 "維護灣利用率 "作為效果指標（MOE）。

設計并開發了一個離散事件仿真模型，用于分析 UVC 設計參數對 MOP 和 MOE 的影響。該模型是通過 ExtendSim10 建模程序開發的。該模型包括 UxV 發射和回收、UxV 維護活動以及 UxV 重新武裝和加油活動。UxV 的發射時間表和總模擬運行時間是根據擬議的 UVC CONOPS 制定的。目前，該模型并未考慮 UxV 的損失或故障；這是未來可能開展工作的一個領域。模型的主要輸出是每種 UxV 的 Ao。

C. 系統分析

為了廣泛探索實驗空間，同時減少試驗總數和模型運行時間，我們專門設計了一個填充空間的拉丁超立方設計。每次試驗重復模擬 30 次并收集結果。合并所得的 Ao 值，得出每個試驗的統計平均值。

分析結果表明，UVC 可隨時提供維護、加油和重新武裝設施，而無需在岸基設施或分布式支援艦艇之間進行長時間的轉運，從而改善了每種 UxV 的 Ao 值和 TOS 值。對于任何特定的 UxV，通過增加 UVC 發射、回收和維護站的數量，從而消除或減少這些服務的排隊時間，可獲得最大的 Ao。分析表明，UVC 在設計時應至少配備 8 個無人機發射/回收站、至少 3 個船舷托架和至少 5 個焊接甲板托架。這些參數沒有確定上限，這也是未來研究的一個潛在領域。

有趣的是，雖然 UVC 的存在改善了大型無人水面艦艇（LUSV）的航速，但 UVC 的實際設計似乎對 LUSV 的航速沒有影響。這可能是由于 LUSV 的假定任務持續時間長，假定維護間隔長，因此不可能出現任何排隊現象。單個船側停泊區似乎足以為多艘 LUSV 提供服務，但即使是單個船側停泊區，也可通過消除到岸基設施的轉運時間來改善 Ao。

俄羅斯對烏克蘭的入侵表明，空中、導彈和火炮威脅的演變如何需要一個綜合和多層次的短程和超短程防空。大國和中等國家在使用無人機方面的快速增長預示著高強度沖突的作戰場景，這將需要具體和創新的反制措施。SHORAD和V-SHORAD代表了意大利國防的一個關鍵要素，既是為了保護國土，也是為了部署在國外的部隊的安全。為此，意大利正在努力引進新的防御系統，替換陳舊的防御系統，并正在考慮對其軍事結構進行條令和組織上的改革。國防采購計劃涉及到意大利工業部門的各個公司，它們被要求投資于能與威脅相匹配的技術。意大利還參與了北約和歐盟框架內的幾個國際項目，旨在開發可互操作的反措施系統，以加強成員國的SHORAD和V-SHORAD能力，特別是在反無人機方面。

美國負責采購和維持的國防部副部長辦公室（OUSD A&S）的任務是快速和低成本地向作戰人員和國際合作伙伴提供和維持安全和有彈性的能力。現在迫切需要開發適應性采購框架（AAF），以加快軟件開發和采購流程，加強作戰概念（CONOPS），如分布式海上作戰（DMO）。國防部（DoD）必須利用與國防戰略和全球威脅的性質相聯系的數據驅動的分析來塑造AAF，并擴展新的能力來應對新的威脅。威脅和能力共同演化矩陣（TCCM）解決了這一要求。威脅是一種能力試圖處理的問題。一種能力是代表威脅的問題的解決方案。共同進化算法探索了一些領域，其中一個能力或能力組合的質量由其成功擊敗一個威脅或威脅組合的能力決定。TCCM有可能在新的和有爭議的環境中系統地優化、推薦和共同演化能力和威脅。我們展示了一個關于幫助項目執行辦公室（PEO）使用從公開來源匯編的非機密數據對特定領域DMO的能力和威脅進行戰役的用例。

引言

不僅美國防部負責采購和維持的副部長辦公室（OUSD A&S）有必要制定采購戰略，而且整個國防部也有必要應用數據驅動的分析以及與國防戰略和全球威脅的性質相聯系的創新和適應性作戰概念（CONOPS），并為作戰人員擴展新的能力。

例如，為了提高部隊的總體戰備能力，并在廣泛的行動和沖突頻譜中隨時投射戰斗力，海軍需要靈活的指揮和控制（C2）組織結構來滿足CONOPS。例如，DMO是海軍的一個CONOPS，而遠征先進基地作戰（EABO）是美國海軍陸戰隊（USMC）的一個CONOPS。DMO和EABO都是海戰現代化的新興作戰概念。PMW 150是PEO C4I的C2系統項目辦公室，也是C2解決方案的主要提供者，它的工作重點是將作戰需求轉化為海軍、海軍陸戰隊、聯合部隊和聯軍作戰人員的有效和可負擔的作戰和戰術C2能力。PMW150的任務是 "以創新的方式滿足相關能力的操作要求，使作戰人員能夠保持C2的優勢"（Colpo，2016）。

另一方面，美國艦艇的海上行動，特別是在沿海地區，將繼續存在爭議和危險；因此，當務之急是發展DMO和EABO，以實現統一的行動愿景。DMO的目的是在有爭議的環境中支持國家和戰略目標。DMO的概念不僅將進攻性打擊視為在戰斗中獲勝的主要戰術，而且還將欺騙和迷惑敵人的能力確定為在有爭議的環境中獲得成功的關鍵任務。目前的工作重點是將現有的平臺、系統和能力與DMO的具體戰術相結合，以實現海上戰略和作戰目標。DMO被定義為 "通過使用可能分布在遙遠的距離、多個領域和廣泛的平臺上的戰斗力來獲得和保持海上控制所必需的作戰能力"（海軍作戰發展司令部[NWDC]，2017）。

DMO作為海軍和海軍陸戰隊資產運作的一個概念，其發展源于分布式殺傷力（DL）模型（Popa等人，2018）。DMO的概念采用了DL的擴展觀點，由三個支柱組成：通過網絡射擊能力提高單個軍艦的攻擊力，將攻擊能力分布在廣泛的地理區域，并為水面平臺分配足夠的資源，以實現增強的作戰能力（Rowden, 2017）。DMO還強調在所有領域，包括空中、地下和網絡戰，都需要更有彈性和可持續性的水面平臺。DMO的未來觀點是成為以艦隊為中心的戰斗力，通過整合、分配和機動性，允許在多個領域（有爭議的空中、陸地、海上、太空和網絡空間；國防部，2018）同時和同步執行多種能力和戰術，以便在復雜的有爭議的環境中戰斗和獲勝（Canfield，2017）。因此，DMO不僅包括傳感器、平臺、網絡和武器的傳統戰爭能力，而且還延伸到隨著新技術發展的其他戰術。DMO概念使用涉及ISR、機器學習（ML）和人工智能（AI）的先進探測和欺騙，特別是使用無人系統來增強進攻性戰術行動的能力；因此，通過潛在地利用平臺、傳感器、武器、網絡和戰術的不同組合，可以在所有海上領域放大一支多樣化但統一的部隊的戰斗力。

DMO的概念包括詳細的能力，如反措施、反目標和反介入的戰術。反措施是旨在轉移威脅的防御性能力。反目標可能是進攻性能力、欺騙性戰術和轉移威脅的作戰演習。欺騙性戰術包括無人資產群、機械和物理反措施、電子干擾和限制電磁輻射，或排放控制（EMCON）。反介入是為了消除威脅。

傳統上，基線部隊結構由一組固定的友軍艦艇和飛機組成，排列成行動組，包括航母打擊組（CSG）、遠征打擊組（ESG）、水面行動組（SAG），以及各種獨立的可部署單位，如EABO的遠征海軍部隊。

DMO的行動要求包括能力、人力、維護和供應等資源，需要仔細分析、計劃和執行，這需要正確的數據戰略、分布式基礎設施和深度分析。威脅與能力協同進化矩陣（TCCM）的技術概念解決了DMO和EABO行動的要求。威脅是一種能力試圖處理的問題，包括其復雜性和緊迫性。一種能力是代表威脅的問題的解決方案。來自ML/AI社區的協同進化算法探索了一些領域，其中能力或能力組合的質量由其成功擊敗威脅或威脅組合的能力決定。戰爭游戲模擬中使用的協同進化算法類似于國防應用中廣泛使用的蒙特卡洛模擬，只是它們參與了預測和預報、優化和博弈（minmax）算法等ML/AI。DMO和EABO概念要求處理不斷變化和發展的威脅的能力和資源網絡的靈活性和進化。

圖 1. 每個節點都使用 CLA 注意：每個節點的內容和數據可能包括能力；首先需要對能力進行索引、編目和數據挖掘。

圖 2. TCCM 和兵棋仿真的概念

浮動航天器模擬器（FSS）是模仿衛星在空間運動的機器人載體。使用FSS可以在地球上對制導、導航和控制算法進行實驗驗證，然后再將其應用于空間，因為空間的錯誤是災難性的。此外，FSS是空間系統工程課程中大學生的一個重要研究和教育工具。然而，目前使用的所有FSS都是定制開發和昂貴的項目。本論文涵蓋了用于教學和研究目的的新型浮動航天器模擬器的開發、組裝和測試過程，該模擬器被命名為MyDAS，代表微型動態自主航天器模擬器。通過介紹MyDAS，一個小型的、簡單的和低成本的FSS，使FSS在大學和中學階段的研究和教育中得到更廣泛的利用。討論了MyDAS的不同推進配置及其相應的運動方程。對于一個特定的配置，選擇并測試了現成的氣動和電子組件。一個模塊化和標準化的3D打印框架將所有部件固定在一起，形成一個最終的剛性載體。最后，MyDAS在各種實驗中被測試，完成了全部的硬件功能。

1 引言

本論文進行小型化和簡化的浮動航天器模擬器（FSS）工作。本章簡要介紹了這項工作的動機和目標，以及本論文的結構。

1.1 動機

未來空間任務中的航天器需要靈活、自主的制導、導航和控制（GNC）算法，如對接、接近或清除碎片的操縱[1], [2], [3]。用硬件在回路中驗證GNC算法的一種方法是使用FSS，而無需將測試對象送入太空。盡管不向太空發射任何東西而大大降低了成本，但目前的FSS仍然需要大量的經濟和費時的工作來建造和操作，這只有專門的機構或公司才可能做到。除此之外，目前的FSS都是獨特的設計，沒有標準化。引入一種新的、負擔得起的、小而簡單的FSS可以使本科生甚至高中生以及業余用戶能夠使用FSS工作。提供這種機會可以增加為未來空間任務創造更好的GNC算法的成功機會。

1.2 目標

先前工作提出了一個更便宜、更小、更簡單的FSS的概念[4]，稱為MyDAS，代表微型動態自主航天器模擬器。提出了初步的計算機輔助設計（CAD）模型、材料清單、氣動圖、接線圖、兩種浮動配置和三種推進配置。本論文的目的是建立一個MyDAS的物理工作實例。為此，所有定制設計的部件應與購買的現成部件一起制造和組裝。所有的功能部件應先單獨測試，然后再組合。最終的裝置必須能夠使用壓縮空氣供應漂浮和推動自己。如果可能的話，在不使用推進系統的空氣的情況下，漂浮時間應超過5分鐘。此外，推進系統必須由機載計算機和機載電池控制。該裝置的硬件和軟件應是開源的，以使其可重復使用。作為其中的一部分，將提出一個成本估算。在未來的工作中，希望MyDAS能被積極用于驗證和改進GNC算法。

1.3 結構

如上所述，本論文是基于以前的工作，其中介紹了關于FSS的理論基礎和技術現狀[4]。理論基礎和技術現狀同樣適用于本論文，這就是為什么它們在本文件中沒有明確重復。在第2章運動方程中，以前工作中的簡化運動方程被指定用于其中一個推進配置。第3章氣動系統討論了MyDAS的氣動系統。第4章電子學中解釋了MyDAS的電路以及所有的電子元件。第5章框架設計的主要內容是構建和制造一個定制的、3D打印的框架，該框架將所有的部件固定在一起。第6章設置和測試描述了在組裝MyDAS的過程中對單個和組合部件的若干測試。在第7章實驗中，全功能的FSS被用在一個花崗巖試驗臺上，以證明其功能，以及描述某些推進方面的特征。最后一章的結論是對工作的總結以及對未來工作的建議。復制MyDAS的基本信息，如技術圖紙、材料清單和Python列表，可以在附錄中找到。此外，該代碼與CAD文件和更多不能打印在紙上的數據一起在網上提供。