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北約合作網絡防御卓越中心 (CCDCOE)

北(bei)約(yue)合作(zuo)網絡(luo)防(fang)御(yu)卓越中心(xin) (CCDCOE) 是北(bei)約(yue)認可的網絡(luo)防(fang)御(yu)中心(xin)，專注于研究、培(pei)訓(xun)和演習。它代表(biao)了一個由(you) 25 個國家(jia)(jia)組(zu)成的社區(qu)，對網絡(luo)防(fang)御(yu)提(ti)供 360 度視(shi)角，在技術(shu)、戰略(lve)、運營和法(fa)律領(ling)域擁(yong)有專業知識。該中心(xin)的核心(xin)是來自軍事、政府、學(xue)術(shu)界和行業背(bei)景的多(duo)元(yuan)化(hua)國際(ji)專家(jia)(jia)團隊。

CCDCOE 是《Tallinn塔(ta)林手冊 2.0》的(de)(de)所在(zai)地(di)，該手冊是關于(yu)國際(ji)法如何(he)適用(yong)于(yu)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)運營(ying)的(de)(de)最全面的(de)(de)指南。該中(zhong)心組織了(le)(le)世界(jie)(jie)上規模最大、最復雜的(de)(de)國際(ji)實彈網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)防御演(yan)習 Locked Shields，并(bing)主(zhu)辦(ban)了(le)(le)國際(ji)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)沖突(tu)會(hui)議(yi) CyCon，這是在(zai)塔(ta)林舉辦(ban)的(de)(de)一項獨特的(de)(de)年(nian)度活動，與全球(qiu)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)防御界(jie)(jie)的(de)(de)主(zhu)要專家和(he)決策者(zhe)一起。作為網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)空間作戰培訓(xun)和(he)教育部門(men)負責(ze)人，CCDCOE 負責(ze)為整個聯(lian)盟的(de)(de)所有(you)北約機構(gou)確定和(he)協調網(wang)(wang)絡(luo)(luo)(luo)(luo)防御行動領域的(de)(de)教育和(he)培訓(xun)解(jie)決方案。

該(gai)中心由其成員國(guo)配備人員和資(zi)助(zhu) - 迄今(jin)為止，奧地利(li)、比利(li)時、保加(jia)利(li)亞(ya)、捷克(ke)、丹麥、愛沙尼亞(ya)、芬蘭、法(fa)國(guo)、德國(guo)、希臘、匈牙(ya)利(li)、意大利(li)、拉脫維(wei)亞(ya)、立陶宛(wan)、荷蘭、挪威、波蘭、葡萄牙(ya)、羅馬尼亞(ya)、斯洛伐(fa)克(ke)、西(xi)班牙(ya)、瑞典(dian)、土耳其、英國(guo)和美國(guo)。CCDCOE不是北(bei)約指(zhi)揮結構的一部分。

本報告梳理了北約成員國的關于AI與自主性方面的戰略和部署概述。

摘要：

本(ben)(ben)(ben)文描(miao)述了(le)知(zhi)(zhi)(zhi)識表示(shi)(shi)(shi)和(he)(he)(he)推理 (KRR) 的(de)(de)基本(ben)(ben)(ben)轉變及其在(zai)(zai)國防和(he)(he)(he)安全應用(yong)中的(de)(de)潛力。介紹了(le)該(gai)方(fang)法的(de)(de)基礎(chu)研究(jiu)，展示(shi)(shi)(shi)了(le)如(ru)(ru)(ru)何(he)利(li)用(yong)圖(tu)論(lun) (GT) 和(he)(he)(he)知(zhi)(zhi)(zhi)識工程(cheng) (KE) 的(de)(de)技術。圖(tu)和(he)(he)(he) GT 是成熟(shu)的(de)(de)研究(jiu)領域(yu)，在(zai)(zai)許(xu)多國防相關(guan)領域(yu)（如(ru)(ru)(ru) IT 和(he)(he)(he)電信(xin)）中都(dou)有成功的(de)(de)應用(yong)。 KE 將計算語(yu)言學(xue)和(he)(he)(he)語(yu)義學(xue)與 GT 相融合，以(yi)表示(shi)(shi)(shi)知(zhi)(zhi)(zhi)識以(yi)進(jin)行推理和(he)(he)(he)推斷理解(jie)。此(ci)外，民用(yong)部門（例(li)(li)如(ru)(ru)(ru)金融、營銷、制藥）正在(zai)(zai)擁(yong)抱數據科學(xue)的(de)(de)新(xin)發(fa)展（例(li)(li)如(ru)(ru)(ru)人(ren)工智能(neng)(neng) (AI) 和(he)(he)(he)機器學(xue)習 (ML)）。主要是為了(le)改進(jin)決(jue)策、定位服務并加快交(jiao)付新(xin)解(jie)決(jue)方(fang)案的(de)(de)速(su)度(du)。在(zai)(zai)這(zhe)方(fang)面有一些國防工作，例(li)(li)如(ru)(ru)(ru)。使用(yong)本(ben)(ben)(ben)體來(lai)支(zhi)持(chi)(chi)語(yu)義互操作性；多模式流（例(li)(li)如(ru)(ru)(ru)視(shi)頻、圖(tu)像、文本(ben)(ben)(ben)、音頻、社交(jiao)媒體）的(de)(de)實(shi)時語(yu)義分析(xi)，以(yi)識別和(he)(he)(he)跟(gen)蹤多個感興趣的(de)(de)實(shi)體，包括不斷發(fa)展的(de)(de)行為和(he)(he)(he)關(guan)系。將這(zhe)些添加到研究(jiu)組合中提(ti)供了(le)進(jin)一步擴展 KRR 的(de)(de)機會。特別是，機器的(de)(de)發(fa)展如(ru)(ru)(ru)何(he)能(neng)(neng)夠提(ti)供國防所需的(de)(de)基于知(zhi)(zhi)(zhi)識的(de)(de)系統和(he)(he)(he)分析(xi)支(zhi)持(chi)(chi)，以(yi)實(shi)現(xian)全頻譜(pu)作戰。例(li)(li)如(ru)(ru)(ru)，物(wu)理、社會和(he)(he)(he)網(wang)絡領域(yu)之(zhi)間(jian)的(de)(de)觀察(cha)相互聯系可能(neng)(neng)不容(rong)易辨別，這(zhe)些觀察(cha)與過(guo)去和(he)(he)(he)現(xian)在(zai)(zai)的(de)(de)過(guo)去知(zhi)(zhi)(zhi)識和(he)(he)(he)工作人(ren)員(yuan)專業知(zhi)(zhi)(zhi)識之(zhi)間(jian)也沒有聯系。

根本性(xing)的(de)轉變(bian)實際上是(shi)人類和(he)(he)機器對信息(xi)和(he)(he)知(zhi)識的(de)雙(shuang)向理(li)解，融合了(le)多樣化、異(yi)構的(de)來(lai)源信息(xi)。啟(qi)用機器推(tui)理(li)方法，將規(gui)則(ze)和(he)(he)形式邏輯(ji)應用于(yu)可(ke)用數據，以提供(gong)更高階的(de)推(tui)論。知(zhi)識表(biao)示 (KR) 是(shi)以計(ji)算(suan)機可(ke)處理(li)的(de)形式表(biao)達知(zhi)識，以便對其進行(xing)利用（例如推(tui)理(li)）。因此，基于(yu)知(zhi)識的(de)系(xi)統使用術語符(fu)號 AI 和(he)(he)基于(yu)規(gui)則(ze)的(de) AI。缺(que)少的(de)是(shi)（半）自(zi)動融合或 KRR 針(zhen)對觀察來(lai)支(zhi)持高水(shui)平融合的(de)目標。

在本文中，通過對最新技術的分析，我們概述了建立未來混合系統可以使用的有效 KR 的方法。我們認為符號方法更擅長處理稀疏數據，支持增強的可解釋性，結合過去的人類知識，并且可以利用擅長模式識別和數據聚類/分類問題的計算方法。此外，此類方法/技術可以支持未來的聯盟行動（例如混合戰爭），前提是聯盟能夠：

• i.開發或采用特定領域和上層或頂級本體和事件驅動架構；
• ii.評估推理能力，包括處理不確定性/模糊性；

圖(tu)(tu)：使(shi)用(yong)基于 OPIS 本體的(de)(de)知識圖(tu)(tu)從 AIS 數據（顯(xian)示為(wei)橙色）推斷出拖網事件(jian)（顯(xian)示為(wei)藍(lan)色）。這(zhe)些事件(jian)是使(shi)用(yong)邏輯(ji)推理來識別的(de)(de)，給定一組描述(shu)拖網行為(wei)（即模式）的(de)(de)特征(zheng)，這(zhe)些特征(zheng)使(shi)用(yong)通用(yong)事件(jian)邏輯(ji)表示。

【前 言】

什么是 JADC2？

聯合(he)全域指揮與(yu)控制 (JADC2) 是美國國防部(bu) (DOD) 的(de)(de)概(gai)念，旨在(zai)將來自所有軍事部(bu)門(men)（空軍、陸軍、海(hai)軍陸戰隊(dui)(dui)、海(hai)軍和(he)太空部(bu)隊(dui)(dui)）的(de)(de)傳感器連接到一(yi)個網(wang)絡中。傳統上(shang)，每個軍種(zhong)都(dou)開發自己(ji)的(de)(de)戰術(shu)網(wang)絡，這與(yu)其(qi)他軍種(zhong)不兼(jian)容（例(li)如，陸軍網(wang)絡無法(fa)與(yu)海(hai)軍或空軍網(wang)絡連接）。通過(guo) JADC2，國防部(bu)設想創建(jian)一(yi)個“物聯網(wang)”網(wang)絡，將眾多傳感器與(yu)武器系(xi)統連接起(qi)來，使用人(ren)工智能算法(fa)幫(bang)助(zhu)改進決策。

美國國防部(bu) (DOD)聯(lian)合(he)(he)全(quan)域指揮(hui)與控制 (JADC2) 戰略描述了迫切需要集中力量推動部(bu)門(men)行動，以增強其的聯(lian)合(he)(he)部(bu)隊指揮(hui)官在(zai)所有作戰領域和整(zheng)個(ge)電磁頻譜范(fan)圍(wei)內指揮(hui)聯(lian)合(he)(he)部(bu)隊所需的能力，以威懾、并在(zai)必要時(shi)(shi)在(zai)全(quan)球任何(he)時(shi)(shi)間、任何(he)地(di)點擊(ji)敗(bai)任何(he)對手。

JADC2 戰略為(wei)識別、組(zu)織和(he)(he)提供(gong)改(gai)進的聯合(he)(he)部(bu)(bu)隊指(zhi)揮和(he)(he)控制 (C2) 能(neng)力提供(gong)了(le)愿景和(he)(he)方法(fa)，并說(shuo)明了(le)對手(shou)已經關閉了(le)其賴以取得作戰成功的許多能(neng)力和(he)(he)方法(fa)優勢。作為(wei)一(yi)種方法(fa)，JADC2 支持使用創新技術開(kai)發物資(zi)和(he)(he)非物資(zi)解決方案選項，同時(shi)愿意(yi)修改(gai)現有政(zheng)策、權力、組(zu)織結構和(he)(he)作戰程(cheng)序，從(cong)而為(wei)聯合(he)(he)部(bu)(bu)隊指(zhi)揮官(guan)提供(gong)信息和(he)(he)決策優勢。

【總 結】 全球(qiu)安全環境的(de)迅(xun)速變化正在對(dui)美國軍(jun)隊(dui)以(yi)及聯合部隊(dui)獲取、維持和(he)保護信息和(he)決策優勢的(de)能力提出重大(da)的(de)新(xin)挑戰。此(ci)外(wai)，必須預(yu)見未(wei)來的(de)軍(jun)事行(xing)動將在退化和(he)競爭的(de)電磁頻譜環境中進行(xing)。這些挑戰需要部門(men)一致(zhi)和(he)集中的(de)努力，以(yi)現代(dai)化如何開發、實施和(he)管理 C2 能力，以(yi)在所(suo)有作戰領(ling)域(yu)、跨(kua)梯隊(dui)以(yi)及與任務伙(huo)伴合作。

JADC2 為(wei)(wei)塑造(zao)未(wei)來聯合部(bu)隊 C2 能力提供了一(yi)種(zhong)連貫的(de)(de)方(fang)法，旨在產生(sheng)作戰(zhan)能力，以便在所有領域(yu)和(he)合作伙伴的(de)(de)所有戰(zhan)爭級別和(he)階段(duan)感知、理(li)解和(he)行動(dong)(dong)，在相關的(de)(de)速(su)度。作為(wei)(wei)一(yi)種(zhong)方(fang)法，JADC2 超越了任何單(dan)一(yi)的(de)(de)能力、平臺或系統。它(ta)提供了一(yi)個(ge)機會，可以加速(su)實施所需的(de)(de)技術(shu)進(jin)步和(he)聯合部(bu)隊進(jin)行 C2 的(de)(de)方(fang)式(shi)的(de)(de)理(li)論變(bian)革。 JADC2 將使聯合部(bu)隊能夠使用(yong)越來越多的(de)(de)數據，采用(yong)自動(dong)(dong)化和(he)人工智能，依靠安全(quan)和(he)有彈(dan)性的(de)(de)基礎設施，并在對手的(de)(de)決策周期內(nei)采取行動(dong)(dong)。

這(zhe)一戰略的成功實施(shi)需要(yao)整(zheng)個國防部 (DoD) 的集中承諾。為(wei)此，JADC2 戰略闡(chan)明了“感知(zhi)”、“理解”和(he)“行動”三(san)個指(zhi)導 C2 功能，以及額外(wai)的五個持(chi)久工作 (LOE) 來組織和(he)指(zhi)導行動以提(ti)供物(wu)(wu)資和(he)非(fei)物(wu)(wu)資JADC2 能力。 LOE 是： (1) 建立(li) JADC2 數據(ju)企(qi)業(ye)；（2）建立(li)JADC2人(ren)類企(qi)業(ye)； （3）建立(li)JADC2技術企(qi)業(ye)； (4) 將核 C2 和(he)通(tong)信 (NC2/NC3) 與 JADC2 集成； (5) 使任務伙伴信息(xi)共享現代化(hua)。

該戰略(lve)得到 JADC2 戰略(lve)實施(shi)計劃(hua)的(de)支持，該計劃(hua)確定了(le) JADC2 的(de)最終狀態(tai)、關鍵目標和任務，并與已建立的(de)部門當局、論壇和流(liu)程(cheng)合作(zuo)，以同步和簡化工作(zuo)，以優先考(kao)慮(lv)、資源、開發(fa)、交付(fu)和維持JADC2 能力。現有的(de)軍種和機(ji)構開發(fa)和采購(gou)流(liu)程(cheng)通常會產生無法滿足(zu)全(quan)域 C2 作(zuo)戰需(xu)求的(de)特定域能力。 JADC2 方(fang)法將覆蓋這些現有流(liu)程(cheng)，旨在促進(jin)從根本上(shang)改進(jin)的(de)跨域聯合能力的(de)發(fa)展。

該戰略提(ti)(ti)供(gong)(gong)了六項指導原則，以促進(jin)(jin)整個部(bu)(bu)(bu)門(men)在提(ti)(ti)供(gong)(gong)物資和(he)(he)(he)非物資 JADC2 改進(jin)(jin)方面的努力(li)的一(yi)致性(xing)。這些(xie)原則是(shi)： (1) 在企業層面設計和(he)(he)(he)擴(kuo)展信息共享(xiang)能(neng)力(li)改進(jin)(jin)； (2) 聯合(he)部(bu)(bu)(bu)隊(dui) C2 改進(jin)(jin)采用(yong)(yong)分層安全功能(neng)； (3) JADC2 數(shu)據(ju)結(jie)構(gou)由高效(xiao)、可演進(jin)(jin)和(he)(he)(he)廣泛適用(yong)(yong)的通用(yong)(yong)數(shu)據(ju)標準和(he)(he)(he)架構(gou)組成； (4) 聯合(he)部(bu)(bu)(bu)隊(dui) C2 必須(xu)在退化和(he)(he)(he)競爭(zheng)性(xing)電磁(ci)環境中具有彈性(xing)； (5) 部(bu)(bu)(bu)門(men)開發和(he)(he)(he)實施過程必須(xu)統(tong)一(yi)，以提(ti)(ti)供(gong)(gong)更(geng)有效(xiao)的跨領域能(neng)力(li)選(xuan)擇(ze)； (6) 部(bu)(bu)(bu)門(men)開發和(he)(he)(he)實施過程必須(xu)以更(geng)快的速(su)度(du)執行。

JADC2 戰略的(de)結論是，迫切需要使用企業(ye)范(fan)圍內的(de)整體方法來實施物資和非物資 C2 能力(li)，以(yi)確保聯(lian)合部隊指揮(hui)官在(zai)整個競爭過程(cheng)中獲得(de)和保持對抗(kang)全球對手的(de)信息和決(jue)策優勢的(de)能力(li)。

【作 者】

Arslan Munir：堪薩斯州立大學計算機科學系
Alexander Aved ：美國空軍研究實驗室 (AFRL)
Erik Blasch：AFRL 空軍科學(xue)研究辦公室 (AFOSR)

【摘 要】

態勢感知 (SA) 被定義(yi)(yi)為對(dui)環境中實體的(de)(de)感知、對(dui)其意義(yi)(yi)的(de)(de)理解(jie)以(yi)(yi)(yi)及對(dui)其近期狀態的(de)(de)預(yu)測。從(cong)空(kong)軍的(de)(de)角(jiao)度來看，SA 是指理解(jie)和(he)(he)(he)預(yu)測空(kong)域(yu)內紅藍飛機和(he)(he)(he)地面威脅的(de)(de)當前和(he)(he)(he)未來部署的(de)(de)能(neng)力。在本(ben)文中，我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)提出了(le)(le)(le)一個 SA 和(he)(he)(he)動態決策(ce)模型，該模型結合了(le)(le)(le)人工(gong)智(zhi)能(neng)和(he)(he)(he)動態數據(ju)驅動的(de)(de)應(ying)(ying)用系統，以(yi)(yi)(yi)根據(ju)不斷變化的(de)(de)情況調整測量(liang)和(he)(he)(he)資源。我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)討論了(le)(le)(le) SA 的(de)(de)測量(liang)以(yi)(yi)(yi)及與(yu) SA 量(liang)化相關的(de)(de)挑戰。然后(hou)，我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)闡(chan)述了(le)(le)(le)大量(liang)有助于改進 SA 的(de)(de)技術，從(cong)不同的(de)(de)情報收集模式到人工(gong)智(zhi)能(neng)，再(zai)到自動視覺系統。然后(hou)，我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)介紹(shao)了(le)(le)(le) SA 的(de)(de)不同應(ying)(ying)用領域(yu)，包括(kuo)戰場、灰(hui)色地帶戰、軍事和(he)(he)(he)空(kong)軍基(ji)地、國土安全(quan)和(he)(he)(he)國防以(yi)(yi)(yi)及關鍵基(ji)礎設施。最(zui)后(hou)，我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)以(yi)(yi)(yi)對(dui) SA 提出未來的(de)(de)見解(jie)。

關鍵詞： 態勢感知；動態數據驅動系統；人工智能；合成視覺系統；霧計算；灰色地帶戰

1. 引言

態勢感(gan)知 (SA) 可(ke)以(yi)定義為對(dui)(dui)環(huan)(huan)境(jing)(jing)中(zhong)實體(ti)的(de)(de)(de)認(ren)知、對(dui)(dui)其意義的(de)(de)(de)理(li)解(jie)以(yi)及對(dui)(dui)其近期狀態的(de)(de)(de)預(yu)(yu)測。從(cong)空(kong)(kong)軍(jun)的(de)(de)(de)角(jiao)度來(lai)看，SA 是指(zhi)(zhi)(zhi)在一定空(kong)(kong)間(jian)內設(she)想(xiang)紅色和(he)(he)藍色飛(fei)機(ji)的(de)(de)(de)當前和(he)(he)未來(lai)部(bu)署(shu)以(yi)及地(di)面威(wei)脅(xie)的(de)(de)(de)能力(li)。Endsley 的(de)(de)(de) SA 模型 [1] 已被廣泛采用(yong)，它包括三個不(bu)同的(de)(de)(de)階(jie)段或(huo)(huo)層次：感(gan)知、理(li)解(jie)和(he)(he)預(yu)(yu)測。美國國防(fang)部(bu) (DOD) 的(de)(de)(de)軍(jun)事(shi)(shi)和(he)(he)相關(guan)術語(yu)詞典(dian)將空(kong)(kong)間(jian) SA 定義為：“空(kong)(kong)間(jian)物體(ti)和(he)(he)空(kong)(kong)間(jian)作(zuo)(zuo)戰所(suo)依賴的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)戰環(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)(de)(de)必(bi)要(yao)基(ji)礎、當前和(he)(he)預(yu)(yu)測知識和(he)(he)特征”[2]。SA 通常(chang)被認(ren)為包含(han)評估(gu)（機(ji)器(qi)(qi)）、意識（用(yong)戶）和(he)(he)理(li)解(jie)（用(yong)戶-機(ji)器(qi)(qi)組(zu)合）[3]。 盡管許多領域都需要(yao) SA，例如(ru)緊急情況和(he)(he)/或(huo)(huo)災難響應、工業過程控(kong)(kong)制 SA 和(he)(he)基(ji)礎設(she)施監控(kong)(kong)，但 SA 對(dui)(dui)于軍(jun)事(shi)(shi)和(he)(he)空(kong)(kong)軍(jun)尤其重要(yao)。圖 1從(cong)軍(jun)事(shi)(shi)和(he)(he)空(kong)(kong)軍(jun)的(de)(de)(de)角(jiao)度描述了 SA 的(de)(de)(de)概況。SA 是軍(jun)事(shi)(shi)指(zhi)(zhi)(zhi)揮和(he)(he)控(kong)(kong)制 (C2) 不(bu)可(ke)分(fen)割的(de)(de)(de)一部(bu)分(fen)。美國國防(fang)部(bu)軍(jun)事(shi)(shi)和(he)(he)相關(guan)術語(yu)詞典(dian)將 C2 定義為：“在完(wan)成任務時，由適當指(zhi)(zhi)(zhi)定的(de)(de)(de)指(zhi)(zhi)(zhi)揮官(guan)對(dui)(dui)指(zhi)(zhi)(zhi)定和(he)(he)附(fu)屬部(bu)隊行(xing)使權力(li)和(he)(he)指(zhi)(zhi)(zhi)揮”[2]。C2 可(ke)以(yi)被視為由 SA、計(ji)劃(hua)、任務和(he)(he)控(kong)(kong)制組(zu)成。C2 系統設(she)計(ji)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是有(you)選擇(ze)地(di)向指(zhi)(zhi)(zhi)揮官(guan)展示形(xing)(xing)勢，以(yi)便指(zhi)(zhi)(zhi)揮官(guan)了解(jie)形(xing)(xing)勢，然后(hou)采取(qu)最佳行(xing)動(dong)。SA 不(bu)僅(jin)對(dui)(dui)指(zhi)(zhi)(zhi)揮官(guan)而且(qie)對(dui)(dui)下(xia)馬操(cao)作(zuo)(zuo)員都是必(bi)不(bu)可(ke)少的(de)(de)(de)。為了使下(xia)車操(cao)作(zuo)(zuo)員有(you)效(xiao)參(can)與(yu)，他們(men)不(bu)僅(jin)必(bi)須(xu)獲取(qu)和(he)(he)理(li)解(jie)有(you)關(guan)其環(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)(de)(de)信息，而且(qie)還必(bi)須(xu)利用(yong)這(zhe)些信息來(lai)預(yu)(yu)測不(bu)久的(de)(de)(de)將來(lai)的(de)(de)(de)事(shi)(shi)件，從(cong)而相應地(di)計(ji)劃(hua)和(he)(he)調整他們(men)的(de)(de)(de)行(xing)動(dong)。

圖 1. 態勢感知概述

SA 對(dui)空(kong)(kong)軍(jun)(jun)(jun)來說是(shi)必不(bu)(bu)可(ke)少的(de)(de)(de)(de)(de)，被(bei)認為(wei)是(shi)空(kong)(kong)戰交(jiao)戰中的(de)(de)(de)(de)(de)決(jue)定(ding)(ding)(ding)性因素 [4]。混(hun)戰中的(de)(de)(de)(de)(de)生存很大(da)程度上依賴于 SA，因為(wei)它依賴于觀察敵方飛機(ji)當前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)移(yi)動(dong)并在(zai)敵方自(zi)(zi)己(ji)(ji)觀察他/她的(de)(de)(de)(de)(de)飛機(ji)移(yi)動(dong)之前(qian)幾秒鐘(zhong)預測其(qi)未來的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)(xing)動(dong)。SA 也可(ke)以被(bei)視(shi)為(wei)等同于美國(guo)空(kong)(kong)軍(jun)(jun)(jun) (USAF) 戰爭理(li)論家約翰·博伊德上校所描述的(de)(de)(de)(de)(de)觀察-定(ding)(ding)(ding)向(xiang)-決(jue)策-行(xing)(xing)動(dong) (OODA) 循環(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)“觀察”和(he)“定(ding)(ding)(ding)向(xiang)”階段 [5]。戰斗中的(de)(de)(de)(de)(de)制勝策略是(shi)通過比對(dui)手(shou)更好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de) SA 進(jin)(jin)入(ru)對(dui)手(shou)的(de)(de)(de)(de)(de) OODA 循環(huan)，從(cong)而不(bu)(bu)僅比對(dui)手(shou)更快地做出自(zi)(zi)己(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)決(jue)定(ding)(ding)(ding)，而且還可(ke)能以不(bu)(bu)可(ke)觀察或不(bu)(bu)可(ke)理(li)解的(de)(de)(de)(de)(de)方式(shi)改(gai)變局勢在(zai)給定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間內由(you)對(dui)手(shou)。失去一個人的(de)(de)(de)(de)(de) SA 就等于脫離了(le) OODA 循環(huan)。由(you)于飛行(xing)(xing)員要應(ying)對(dui)較高級別的(de)(de)(de)(de)(de)航空(kong)(kong)交(jiao)通、惡劣天(tian)氣（例(li)如風暴(bao)、大(da)霧）以及最(zui)近在(zai)空(kong)(kong)域的(de)(de)(de)(de)(de)無人機(ji)（UAV）等許多艱巨的(de)(de)(de)(de)(de)情況，他們需要配備先進(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de) SA 系統來應(ying)對(dui)在(zai)這些對(dui)立的(de)(de)(de)(de)(de)條件下。本文從(cong)軍(jun)(jun)(jun)事和(he)空(kong)(kong)軍(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)角度討論 SA。

我(wo)們在(zai)本文中的(de)主(zhu)要貢獻如下(xia)：

• 我們從軍事和空軍的角度定義和闡述 SA。
• 我們提出了一個 SA 和動態決策模型。
• 我們討論 SA 的測量，確定 SA 評估的指標，以及與 SA 量化相關的挑戰。
• 我們討論了有助于提高 SA 的不同技術和技術。
• 我們概述了 SA 的不同應用領域，包括戰場、城市戰、灰色地帶戰、國土安全和國防、災難響應管理和關鍵基礎設施。

本文的(de)其(qi)余部分組織如(ru)下。第(di) 2 節(jie)(jie)介(jie)紹(shao)了(le) SA 和(he)相關決策(ce)的(de)模型。第(di) 3 節(jie)(jie)討(tao)論(lun) SA 的(de)測量(liang)方法以(yi)及(ji)與測量(liang) SA 相關的(de)挑戰。第(di) 4 節(jie)(jie)詳細介(jie)紹(shao)了(le)改(gai)進(jin) SA 的(de)技(ji)術(shu)(shu)和(he)技(ji)術(shu)(shu)。第(di) 5 節(jie)(jie)概(gai)述了(le) SA 的(de)不同應(ying)用領域(yu)。最后，第(di) 6 節(jie)(jie)總結了(le)本文。

2. SA 和決策模型

在本節中，我們(men)(men)將介紹(shao)并討(tao)論 SA 和(he)相(xiang)關決(jue)策的(de)(de)(de)(de)模型(xing)(xing)。圖(tu) 2描繪了我們(men)(men)的(de)(de)(de)(de) SA 和(he)動態(tai)決(jue)策模型(xing)(xing)，該(gai)(gai)模型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)靈感(gan)(gan)來自 Endsley 的(de)(de)(de)(de) SA 模型(xing)(xing) [6]，該(gai)(gai)模型(xing)(xing)已(yi)被(bei)廣(guang)泛采用。該(gai)(gai)模型(xing)(xing)具有SA 核心，而感(gan)(gan)知和(he)決(jue)策元素(su)圍(wei)繞 SA 核心構建。大量傳(chuan)感(gan)(gan)器感(gan)(gan)知環(huan)(huan)(huan)境以(yi)獲取環(huan)(huan)(huan)境狀態(tai)。將感(gan)(gan)知信(xin)息融合(he)在一起(qi)，去除感(gan)(gan)知數據中的(de)(de)(de)(de)冗余，例如不(bu)同(tong)相(xiang)機(ji)捕獲的(de)(de)(de)(de)多個相(xiang)似視圖(tu)或(huo)近距離不(bu)同(tong)傳(chuan)感(gan)(gan)器感(gan)(gan)知的(de)(de)(de)(de)數量，同(tong)時也克(ke)服(fu)了從單一來源獲取數據的(de)(de)(de)(de)缺(que)點，例如作(zuo)為遮擋，環(huan)(huan)(huan)境照明條(tiao)件的(de)(de)(de)(de)變化和(he)/或(huo)環(huan)(huan)(huan)境中的(de)(de)(de)(de)混亂(luan)元素(su)。融合(he)后的(de)(de)(de)(de)數據然后被(bei)傳(chuan)遞到 SA 核心，它(ta)包(bao)括三個級別或(huo)階段 [7]。

圖 2. SA 模型(xing)和動(dong)態決策

感(gan)知——1 級(ji) SA：獲得(de) SA 的第一階段(duan)是感(gan)知周(zhou)圍實(shi)體的狀態、屬性和動態。例如，飛(fei)行員(yuan)需要辨別環境(jing)中的重要實(shi)體，例如其他(ta)飛(fei)機、地(di)形(xing)和警示燈以及它們的相關特征(zheng)。

理解(jie)(jie)(jie)——2 級 SA：SA的第(di)二個階段(duan)(duan)是對情況的理解(jie)(jie)(jie)，它(ta)基于斷開(kai)的 1 級 SA 元(yuan)素(su)的整合(he)。2 級 SA 比僅僅了解(jie)(jie)(jie)環境中(zhong)的元(yuan)素(su)更進一步，因為它(ta)處理的是對這(zhe)些元(yuan)素(su)與運營(ying)商目標相關(guan)(guan)的重要性的理解(jie)(jie)(jie)。簡而言(yan)之，我們可以(yi)將 SA 的第(di)二階段(duan)(duan)描述為對環境中(zhong)實體的理解(jie)(jie)(jie)，特別是在集成在一起時(shi)，與運營(ying)商的目標相關(guan)(guan). 例(li)如，飛(fei)行員(yuan)必須了解(jie)(jie)(jie)感知元(yuan)素(su)相互關(guan)(guan)聯的重要性。業余操作員(yuan)可能(neng)能(neng)夠達(da)到與更有經驗的操作員(yuan)相同的 1 級 SA，但(dan)可能(neng)會掙扎以(yi)吸收感知元(yuan)素(su)以(yi)及相關(guan)(guan)目標以(yi)充分(fen)理解(jie)(jie)(jie)情況（2 級 SA）。

預測——3 級 SA：SA的(de)(de)(de)第三(san)(san)級涉及至少(shao)(shao)在短期(qi)內預測環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)實(shi)體的(de)(de)(de)未來(lai)行(xing)(xing)動的(de)(de)(de)能力。這種預測是基于對環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)元素的(de)(de)(de)狀態(tai)和(he)(he)動態(tai)的(de)(de)(de)認識以及對情況的(de)(de)(de)理解來(lai)實(shi)現的(de)(de)(de)。簡而言之，我們(men)可以將 SA 的(de)(de)(de)第三(san)(san)層描(miao)述為對未來(lai)環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)實(shi)體狀態(tai)的(de)(de)(de)預測或(huo)估計，至少(shao)(shao)在不久的(de)(de)(de)將來(lai)是這樣。例如，從感知和(he)(he)理解的(de)(de)(de)信息(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)，有經驗的(de)(de)(de)飛行(xing)(xing)員/操作員預測可能的(de)(de)(de)未來(lai)事件(jian)（3 級 SA），這為他們(men)提(ti)供知識和(he)(he)時間來(lai)確定(ding)最合適的(de)(de)(de)行(xing)(xing)動方案以實(shi)現其目(mu)標 [1]。

如圖 2所示，SA 核(he)心還從(cong)戰略或(huo)作戰級別的(de)(de)(de)(de)(de)指揮官那里(li)接(jie)收有(you)關 SA 目(mu)標(biao)或(huo)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)輸入(ru)。我們的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)型(xing)(xing)通過增加對(dui)人工(gong)智能(AI) 輔助決策和(he)(he)(he)資(zi)(zi)源(yuan)管理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)支持，增強了 Endsley [7] 的(de)(de)(de)(de)(de) SA 模(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)感(gan)(gan)知、理(li)(li)(li)解(jie)(jie)和(he)(he)(he)預(yu)測。感(gan)(gan)知是通過標(biao)準信(xin)息融(rong)合和(he)(he)(he)資(zi)(zi)源(yuan)管理(li)(li)(li)循環(huan)來(lai)解(jie)(jie)決的(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai)，為(wei)了更好地(di)根據不斷變化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)情況管理(li)(li)(li)資(zi)(zi)源(yuan)，動態數(shu)據驅動的(de)(de)(de)(de)(de)應用系統(DDDAS) 模(mo)塊向(xiang)資(zi)(zi)源(yuan)管理(li)(li)(li)模(mo)塊提(ti)供輸入(ru)，該模(mo)塊管理(li)(li)(li)感(gan)(gan)知環(huan)境(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)傳感(gan)(gan)器(qi)和(he)(he)(he) SA 核(he)心中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)算資(zi)(zi)源(yuan)。DDDAS 是一種范式(shi)，其中(zhong)應用系統的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)算和(he)(he)(he)儀表方面(mian)在反饋控(kong)制回路中(zhong)動態同化(hua)，以便儀表數(shu)據可以動態融(rong)合到應用程(cheng)序的(de)(de)(de)(de)(de)執行模(mo)型(xing)(xing)中(zhong)，而執行模(mo)型(xing)(xing)可以反過來(lai)控(kong)制儀器(qi)[8]。

在圖 2中(zhong)，DDDAS 模塊(kuai)幫助引(yin)導(dao)測量儀器和(he)(he)數(shu)據(ju)增強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)息(xi)融合過程，從(cong)物(wu)理知(zhi)識(shi)(shi)中(zhong)改(gai)進(jin)環境(jing)中(zhong)感興(xing)趣(qu)實(shi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) SA。DDDAS 模塊(kuai)可以(yi)幫助引(yin)導(dao)和(he)(he)重新配(pei)(pei)置傳感器，以(yi)增加感知(zhi)數(shu)據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)息(xi)內容，從(cong)而增強(qiang)環境(jing)中(zhong)感興(xing)趣(qu)活動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) SA [8]。DDDAS 模塊(kuai)還(huan)通過匹配(pei)(pei)本地化(hua)信(xin)息(xi)內容的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)預期熵來幫助調整計(ji)算(suan)資源，并相應(ying)(ying)地將(jiang)更多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)算(suan)資源分配(pei)(pei)給導(dao)致高(gao)信(xin)息(xi)熵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)體。例(li)如，在監(jian)視應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，特(te)定(ding)位置的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)感興(xing)趣(qu)對象的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在將(jiang)需要高(gao)分辨率傳感和(he)(he)優先計(ji)算(suan)，以(yi)實(shi)現(xian)實(shi)時檢測和(he)(he)跟(gen)(gen)蹤這(zhe)些對象，而沒(mei)有感興(xing)趣(qu)活動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域(yu)將(jiang)接受粗略感應(ying)(ying)和(he)(he)SA 沒(mei)有明(ming)顯惡化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)算(suan)。使用(yong)(yong) DDDAS 數(shu)據(ju)增強(qiang)物(wu)理知(zhi)識(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個例(li)子是在目標跟(gen)(gen)蹤中(zhong)使用(yong)(yong)道(dao)路約束作為知(zhi)識(shi)(shi) [8 , 9]。因此(ci)，具有增強(qiang)數(shu)據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) DDDAS 范式為利用(yong)(yong)深(shen)度(du)學習(xi)補充(chong)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)息(xi)融合方法(fa)提供了額(e)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)會，用(yong)(yong)于(yu) SA 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)應(ying)(ying)用(yong)(yong)，例(li)如使用(yong)(yong) GPS 數(shu)據(ju)進(jin)行自動車輛(liang)跟(gen)(gen)蹤 [10]、使用(yong)(yong)圖像數(shu)據(ju)進(jin)行交通監(jian)控 [11]、和(he)(he)運輸調度(du)[12]。

由(you)于最近人工(gong)智(zhi)能的(de)(de)(de)進步，人工(gong)智(zhi)能已(yi)成為 SA 核心(xin)和(he)(he)(he)動(dong)態(tai)決策不可或(huo)缺的(de)(de)(de)一部分(fen)。AI 幫助操(cao)(cao)作員(yuan)/飛行員(yuan)了解情(qing)況(kuang)（2 級 SA），然后(hou)對(dui)環(huan)境中實體的(de)(de)(de)未(wei)(wei)來(lai)行動(dong)做出預測(ce)（3 級 SA）。因此，人工(gong)智(zhi)能模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)穩健性以及操(cao)(cao)作員(yuan)的(de)(de)(de)能力、經驗和(he)(he)(he)訓練水平都決定(ding)了操(cao)(cao)作員(yuan)的(de)(de)(de)理解水平和(he)(he)(he)未(wei)(wei)來(lai)預測(ce)的(de)(de)(de)準(zhun)確性。基于獲得的(de)(de)(de)理解和(he)(he)(he)預測(ce)，決策由(you)人工(gong)智(zhi)能模(mo)型(xing)向指揮官推薦，然后(hou)指揮官根(gen)據人工(gong)智(zhi)能的(de)(de)(de)輸入和(he)(he)(he)評(ping)估的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)做出適當(dang)的(de)(de)(de)決定(ding)。最后(hou)，決策由(you)運營(ying)商在戰術層面實施。要執行的(de)(de)(de)決定(ding)范(fan)圍很廣，包(bao)括人員(yuan)和(he)(he)(he)設(she)備的(de)(de)(de)定(ding)位、武器的(de)(de)(de)發(fa)射、醫療后(hou)送和(he)(he)(he)后(hou)勤(qin)支(zhi)持。

3. 衡量態勢感知

設計(ji) SA 系(xi)統(tong)時(shi)出現(xian)的(de)一個(ge)基本(ben)問題是(shi)，所設計(ji)的(de)系(xi)統(tong)在促進(jin) SA 方(fang)面是(shi)否比其他一些交替系(xi)統(tong)更好。為了回答這個(ge)問題，設計(ji)師需要一種(zhong)方(fang)法來(lai)評估(gu)(gu)正在開發的(de)用(yong)于(yu)增強 SA 的(de)概(gai)(gai)念(nian)和(he)技(ji)術。SA 測量方(fang)法應(ying)包含(han)多種(zhong)系(xi)統(tong)設計(ji)概(gai)(gai)念(nian)，包括(kuo) [13]：(i) 顯(xian)示(shi)符號(hao)，(ii) 高級顯(xian)示(shi)概(gai)(gai)念(nian)，例如 3-D 顯(xian)示(shi)器、語音(yin)控(kong)制、平(ping)板顯(xian)示(shi)器、平(ping)視顯(xian)示(shi)器 (HUD) ) 和(he)頭盔顯(xian)示(shi)器 (HMD) 等，(iii) 電子、航空電子和(he)傳感(gan)概(gai)(gai)念(nian)，(iv) 信息融合(he)概(gai)(gai)念(nian)，(v) 自動化(hua)，(vi) 完(wan)整性(xing)，(vii) 可(ke)(ke)信賴性(xing)，以(yi)(yi)及(ji) (viii) ) 訓(xun)練方(fang)法。SA 評估(gu)(gu)的(de)一些指標包括(kuo)：(i) 及(ji)時(shi)性(xing)，(ii) 準確性(xing)，(iii) 信任(ren)，(iv) 可(ke)(ke)信度(du)（可(ke)(ke)以(yi)(yi)通過檢測概(gai)(gai)率和(he)誤報概(gai)(gai)率的(de)混淆矩陣(zhen)來(lai)描(miao)(miao)述），(v) 可(ke)(ke)用(yong)性(xing)（信息和(he)系(xi)統(tong)） ，(vi) 工作量，(vii) 成本(ben)，(viii) 注意力(li)，(ix) 性(xing)能(neng)（成功完(wan)成任(ren)務(wu)；也可(ke)(ke)用(yong)于(yu)評估(gu)(gu)做(zuo)出的(de)決(jue)定(ding)），以(yi)(yi)及(ji) (x) 范圍（本(ben)地與全球或單一智能(neng)（單 INT）與多智能(neng)（多 INT））。 Uhlarik 和(he) Comerford [14] 描(miao)(miao)述了在評估(gu)(gu) SA 測量方(fang)法的(de)有(you)效性(xing)時(shi)相關(guan)的(de)結(jie)構類(lei)型：

• 表面效度(du)(du)：根據主題專家(jia)的判斷，SA 測量(liang)方法(fa)似乎可(ke)以測量(liang) SA 的程度(du)(du)。

• 建構效度： SA 測(ce)量(liang)方法在何種程度上得(de)到 SA 的合理理論或模型的支持。

• 預測(ce)(ce)效度(du)： SA 測(ce)(ce)量方(fang)法可以預測(ce)(ce) SA 的(de)程度(du)。

• 并發有效性： SA 測(ce)(ce)量(liang)方法與 SA 的其他測(ce)(ce)量(liang)相(xiang)關的程度。

3.1 SA 評估技術

Nguyen等人[15] 對 SA 評(ping)估(gu)方法進行了詳細(xi)審(shen)查。SA 評(ping)估(gu)技(ji)術利用不同類型(xing)的探(tan)針來測(ce)量(liang) SA。這些探(tan)針包(bao)括 [15]：

• 凍結(jie)探測技(ji)術：在(zai)凍結(jie)探測技(ji)術中，受(shou)試(shi)者(zhe)（飛行(xing)(xing)員）執行(xing)(xing)的(de)(de)任務(wu)在(zai)飛行(xing)(xing)模(mo)擬器訓練中被隨機凍結(jie)。所有(you)的(de)(de)顯示都是空白的(de)(de)，并且一(yi)組查(cha)詢(xun)被呈(cheng)現給主題。受(shou)試(shi)者(zhe)根據(ju)他/她對當前環境（即凍結(jie)點）的(de)(de)知識和理解(jie)來回答問題。記錄受(shou)試(shi)者(zhe)的(de)(de)反(fan)應并與當前環境的(de)(de)實際狀(zhuang)態進行(xing)(xing)比較以提供 SA 分(fen)數。

• 實時(shi)探(tan)測技術：在實時(shi)探(tan)測技術中，查詢(xun)在任務(wu)(wu)執行期間的(de)相(xiang)關點呈(cheng)現(xian)給主體，而(er)不會凍結(jie)任務(wu)(wu)。記錄受試者對(dui)查詢(xun)的(de)響(xiang)應以及響(xiang)應時(shi)間以確定(ding) SA 分數(shu)。

• 試(shi)驗后(hou)自我評(ping)分(fen)(fen)技術：每個受試(shi)者在(zai)任務(wu)(wu)執行后(hou)通過評(ping)分(fen)(fen)量(liang)表(biao)(biao)(biao)對他/她自己的(de)(de) SA 進行主觀評(ping)估。由于自評(ping)是(shi)在(zai)試(shi)驗后(hou)進行的(de)(de)，自評(ping)技術快速且易于使用，但主觀性高，取決于受試(shi)者的(de)(de)任務(wu)(wu)/任務(wu)(wu)表(biao)(biao)(biao)現，可能無(wu)法準確反映(ying)實際收到的(de)(de) SA在(zai)任務(wu)(wu)期間，因為人類經常表(biao)(biao)(biao)現出對過去心理(li)事件的(de)(de)不良回憶(yi)[15]。

• 觀察(cha)者評(ping)(ping)(ping)(ping)級(ji)技(ji)術：主題專(zhuan)家 (SME) 通(tong)過在(zai)任務執(zhi)行(xing)期間觀察(cha)主題的(de)(de)(de)(de)行(xing)為(wei)(wei)和表(biao)(biao)現來(lai)提供 SA 評(ping)(ping)(ping)(ping)級(ji)。這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)技(ji)術是(shi)(shi)非侵入性(xing)的(de)(de)(de)(de)，但是(shi)(shi)，觀察(cha)者分配的(de)(de)(de)(de) SA 評(ping)(ping)(ping)(ping)級(ji)是(shi)(shi)模(mo)棱兩可的(de)(de)(de)(de)，因為(wei)(wei)準確觀察(cha) SA 的(de)(de)(de)(de)內部(bu)過程(cheng)是(shi)(shi)不(bu)可行(xing)的(de)(de)(de)(de)。 基(ji)于(yu)績(ji)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)(ping)(ping)分技(ji)術： SA 評(ping)(ping)(ping)(ping)分是(shi)(shi)根據任務/任務期間受(shou)試(shi)者的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)現分配的(de)(de)(de)(de)。記錄和分析任務事(shi)件期間的(de)(de)(de)(de)幾個性(xing)能(neng)特(te)征以確定(ding) SA 評(ping)(ping)(ping)(ping)級(ji)。基(ji)于(yu)表(biao)(biao)現的(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)(ping)(ping)分有一個缺點，因為(wei)(wei)這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)技(ji)術假設受(shou)試(shi)者的(de)(de)(de)(de)有效(xiao)表(biao)(biao)現對應(ying)于(yu)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de) SA，這(zhe)(zhe)(zhe)不(bu)一定(ding)是(shi)(shi)正確的(de)(de)(de)(de)，因為(wei)(wei)表(biao)(biao)現還取(qu)決于(yu)受(shou)試(shi)者的(de)(de)(de)(de)經驗和技(ji)能(neng)。

• 基于(yu)過(guo)(guo)程指數的評(ping)級(ji)技術：基于(yu)過(guo)(guo)程指數的 SA 評(ping)級(ji)技術記錄、分(fen)析和(he)評(ping)級(ji)主(zhu)體(ti)在(zai)任務執行(xing)期(qi)間(jian)遵循以確定 SA 的某些過(guo)(guo)程。在(zai)任務執行(xing)期(qi)間(jian)觀察對象的眼(yan)球運動(dong)是過(guo)(guo)程索引的示例之一。基于(yu)過(guo)(guo)程指數的評(ping)級(ji)有一個缺點，因為(wei)受(shou)試者(zhe)可能(neng)專注(zhu)于(yu)眼(yan)睛跟蹤設備所指示的某個環境元素(su)，但(dan)受(shou)試者(zhe)不能(neng)感知該元素(su)或情況。

在本節中，我們將討(tao)論(lun)一些(xie)常用的(de) SA 測(ce)(ce)量技(ji)(ji)術(shu)(shu)，即：（i）NASA 任務負荷指(zhi)(zhi)數（TLX）[16]，（ii）SA 全局評估(gu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)（SAGAT）[13]，（iii ) SA 評級(ji)技(ji)(ji)術(shu)(shu) (SART) [17]，以及 (iv) 關鍵決策方(fang)法 (CDM) [18]。表(biao) 1提(ti)供了(le)基于前面討(tao)論(lun)的(de)評估(gu)指(zhi)(zhi)標(biao)的(de)不同(tong) SA 測(ce)(ce)量技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)比(bi)較。下面討(tao)論(lun)這些(xie)技(ji)(ji)術(shu)(shu)。

表 1. SA 評估技術的(de)比較

3.1.1 美國宇航局 TLX

工作量是任(ren)何用戶(hu)(hu)操作的(de)(de)一個重要因(yin)素(su)，因(yin)為在(zai)任(ren)務要求(qiu)和(he)分(fen)配的(de)(de)執(zhi)行各(ge)種任(ren)務的(de)(de)時間(jian)之間(jian)存在(zai)一個最佳平衡點。Hart 和(he) Staveland 于 1988 年開發了 TLX [ 16 ]。NASA TLX 采用試驗后自我評估探(tan)測技術。TLX 提供用戶(hu)(hu)關于 SA 指標的(de)(de)主觀(guan)報(bao)(bao)告(gao)，通常用于估計工作量。用戶(hu)(hu)對報(bao)(bao)告(gao)的(de)(de)問題(ti)的(de)(de)回答給出了對任(ren)務的(de)(de)心理、身體和(he)時間(jian)需求(qiu)的(de)(de)相對評估。NASA TLX 側重于SA 評估的(de)(de)及時性(xing)、工作量和(he)性(xing)能指標。

3.1.2 SAGAT

SAGAT [13] 已被(bei)提議作(zuo)為一(yi)(yi)種測量飛(fei)行(xing)(xing)員(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de) SA 的(de)(de)(de)(de)(de)方法。SAGAT 之所以這樣命(ming)名，是因(yin)(yin)為該技術(shu)區分(fen)了本地 SA 和(he)全局(ju) SA。SAGAT 利用冷凍探針技術(shu)來確定(ding) SA 等級。在 SAGAT 中，飛(fei)行(xing)(xing)員(yuan)(yuan)在人在回路模(mo)(mo)擬(ni)(ni)中使用給定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)飛(fei)機系(xi)(xi)統飛(fei)行(xing)(xing)任(ren)(ren)務場景。在某個隨機時(shi)(shi)間點(dian)，模(mo)(mo)擬(ni)(ni)停止，并向飛(fei)行(xing)(xing)員(yuan)(yuan)提供(gong)一(yi)(yi)份(fen)問(wen)卷，以確定(ding)他/她(ta)對當時(shi)(shi)情(qing)況(kuang)的(de)(de)(de)(de)(de)了解。由于(yu)在一(yi)(yi)個站點(dian)中向飛(fei)行(xing)(xing)員(yuan)(yuan)詢問(wen)有(you)(you)關他/她(ta)的(de)(de)(de)(de)(de) SA 的(de)(de)(de)(de)(de)所有(you)(you)問(wen)題(ti)是不可(ke)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)(yin)此在每個站點(dian)中向飛(fei)行(xing)(xing)員(yuan)(yuan)詢問(wen)隨機選擇的(de)(de)(de)(de)(de) SA 查詢的(de)(de)(de)(de)(de)子集。對于(yu)執行(xing)(xing)相同任(ren)(ren)務的(de)(de)(de)(de)(de)幾名飛(fei)行(xing)(xing)員(yuan)(yuan)，這種隨機抽樣過程會重復多次，以獲得統計(ji)(ji)意義。這種隨機抽樣方法允(yun)許(xu)一(yi)(yi)致性和(he)統計(ji)(ji)有(you)(you)效(xiao)性，從(cong)而可(ke)以比(bi)較不同試驗、飛(fei)行(xing)(xing)員(yuan)(yuan)、系(xi)(xi)統和(he)任(ren)(ren)務的(de)(de)(de)(de)(de) SA 分(fen)數。在試驗完成(cheng)時(shi)(shi)，將根據模(mo)(mo)擬(ni)(ni)中實際發生的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)檢查查詢答案。感知和(he)實際情(qing)況(kuang)的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)較提供(gong)了飛(fei)行(xing)(xing)員(yuan)(yuan) SA 的(de)(de)(de)(de)(de)衡量標準(zhun)。

SAGAT 評(ping)分分為(wei)三個區域：即時、中間和長期。SAGAT 還能(neng)夠評(ping)估顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)(qi)的象征意義和概念(nian)。某(mou)些顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)(qi)僅捕獲(huo)本地 SA，而其他顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)(qi)呈現全局 SA。SAGAT 將確定用戶/飛行員是專注于單(dan)一智能(neng)產品還是利用來自(zi)多(duo)智能(neng)顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)(qi)的信息(xi)(xi)融合來回(hui)答來自(zi)探(tan)測(ce)器(qi)(qi)的查詢。一個例子是來自(zi)圖像(xiang)情報的單(dan)目標(biao)跟蹤或(huo)組(zu)跟蹤。來自(zi)全動態(tai)視頻 (FMV) 的單(dan)個目標(biao)跟蹤可(ke)能(neng)無法捕獲(huo)可(ke)以從高海拔視點（例如(ru)廣(guang)域運動圖像(xiang) (WAMI)）獲(huo)取(qu)的全局情況(kuang)信息(xi)(xi)。SAGAT 注重準確性、可(ke)信度、SA 評(ping)估的成本和性能(neng)指(zhi)標(biao)。

SAGAT 的(de)(de)(de)(de)(de)主要限制是必須(xu)停止模(mo)擬才能(neng)獲(huo)得(de)飛行員(yuan)感知的(de)(de)(de)(de)(de) SA 數據(ju)。此外，SAGAT 是為空對空戰(zhan)斗機任務開發的(de)(de)(de)(de)(de)，并且不存(cun)在用(yong)于(yu)評(ping)估包含空對空、空對地和(he)空對海場景的(de)(de)(de)(de)(de)全球結構的(de)(de)(de)(de)(de) SA 的(de)(de)(de)(de)(de) SA 測量工具.

3.1.3 SART

SART 問卷(juan)由 Taylor 于 1990 年開(kai)發 [17]。SART 使用試(shi)驗后自我評(ping)(ping)價探測技術。SART 提供了飛(fei)行(xing)員/用戶(hu)在執(zhi)行(xing)期間的注(zhu)意(yi)力或意(yi)識的主觀意(yi)見。SART 問卷(juan)包括情(qing)境(jing)穩(wen)定性(xing)/不穩(wen)定性(xing)、情(qing)境(jing)復雜性(xing)、情(qing)境(jing)可(ke)變性(xing)、對(dui)情(qing)境(jing)的警覺性(xing)、注(zhu)意(yi)力集中、注(zhu)意(yi)力分配、備用心智能(neng)力、信息量(liang)和情(qing)境(jing)熟悉度等要素。可(ke)以(yi)從 SART 評(ping)(ping)估信任、可(ke)信度、工作量(liang)、注(zhu)意(yi)力和績(ji)效等指標。

我(wo)們注(zhu)(zhu)意(yi)到，隨著用(yong)(yong)戶熟悉用(yong)(yong)于(yu)任務(wu)的(de)工具，注(zhu)(zhu)意(yi)力(li)、工作量(liang)和(he)信(xin)(xin)(xin)任可能(neng)(neng)是(shi) SART 不斷發展(zhan)的(de)評(ping)(ping)估(gu)。SART 中(zhong)的(de)注(zhu)(zhu)意(yi)力(li)劃分涉(she)及單智(zhi)能(neng)(neng) (single-INT) 診斷與(yu)(yu)組合(he)多(duo)(duo)智(zhi)能(neng)(neng) (multi-INT) 呈現。為(wei)了(le)獲得(de)多(duo)(duo) INT，SA 系統不應(ying)要(yao)求(qiu)用(yong)(yong)戶在單個 INT 之(zhi)間切(qie)(qie)換，因(yin)為(wei)切(qie)(qie)換會增加(jia)工作量(liang)，需要(yao)額(e)外(wai)的(de)注(zhu)(zhu)意(yi)力(li)，甚至會造成(cheng)不穩定或誤解。Multi-INT 融合(he)顯示是(shi)增強 SA 的(de)首選，因(yin)為(wei) Multi-INT 顯示可以減少數(shu)(shu)據過(guo)載、增加(jia)注(zhu)(zhu)意(yi)力(li)并(bing)支持理解。SART 中(zhong)與(yu)(yu)工作量(liang)評(ping)(ping)估(gu)最相關的(de)要(yao)素是(shi)備用(yong)(yong)心智(zhi)能(neng)(neng)力(li)和(he)信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)量(liang)。備用(yong)(yong)心智(zhi)能(neng)(neng)力(li)問卷檢(jian)查(cha)用(yong)(yong)戶是(shi)否可以專注(zhu)(zhu)于(yu)單個事件/變量(liang)或是(shi)否可以使(shi)用(yong)(yong)多(duo)(duo) INT 演(yan)示跟蹤多(duo)(duo)個事件/變量(liang)。信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)量(liang)問卷檢(jian)查(cha)用(yong)(yong)戶使(shi)用(yong)(yong)SA系統獲得(de)的(de)信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)量(liang)。該問卷還檢(jian)查(cha)是(shi)否在需要(yao)的(de)時(shi)(shi)間和(he)地點向用(yong)(yong)戶提(ti)供(gong)了(le)及時(shi)(shi)和(he)可操作的(de)數(shu)(shu)據。信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)量(liang)應(ying)包(bao)括相關信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)并(bing)提(ti)供(gong)有關情(qing)況的(de)知識。信(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)量(liang)包(bao)括呈現給用(yong)(yong)戶的(de)數(shu)(shu)據的(de)類(lei)型、質量(liang)和(he)相關性(xing)，因(yin)為(wei)過(guo)多(duo)(duo)的(de)數(shu)(shu)據會使(shi)用(yong)(yong)戶負擔過(guo)重并(bing)給情(qing)況分析增加(jia)混亂。

3.1.4 CDM

CDM 是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)由 O'hare 等(deng)(deng)人開發的(de)(de)(de)。1998年 [18]。CDM 使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)審后(hou)自(zi)評探(tan)測(ce)(ce)技術。CDM 已用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于確定(ding)在(zai)(zai)執行期間(jian)使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)了哪些決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)。CDM 問卷(juan)包含有(you)關(guan)(guan)目(mu)標(biao)規(gui)范、線索識別、決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)期望、決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)(xin)(xin)心、信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)、信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)集(ji)成(cheng)、信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)性(xing)、信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)完(wan)整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)性(xing)、決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)備選方(fang)案(an)、決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)阻塞(sai)、決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)規(gui)則(ze)(ze)(ze)和(he)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)類(lei)(lei)比(bi)等(deng)(deng)要(yao)素。目(mu)標(biao)規(gui)范探(tan)測(ce)(ce)檢(jian)(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)在(zai)(zai)不(bu)(bu)(bu)同決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)的(de)(de)(de)具體(ti)目(mu)標(biao)。提示(shi)識別探(tan)針檢(jian)(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)在(zai)(zai)制定(ding)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)時(shi)正(zheng)在(zai)(zai)尋(xun)找的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)。決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)期望探(tan)測(ce)(ce)檢(jian)(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)做(zuo)(zuo)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)事(shi)件/任(ren)(ren)務過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)預(yu)期決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)。決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)置信(xin)(xin)(xin)(xin)度(du)調查(cha)(cha)(cha)(cha)評估對所(suo)做(zuo)(zuo)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)置信(xin)(xin)(xin)(xin)度(du)，以(yi)及該決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)在(zai)(zai)某些改變的(de)(de)(de)情(qing)況下是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)會有(you)所(suo)不(bu)(bu)(bu)同。信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)查(cha)(cha)(cha)(cha)詢分(fen)析(xi)(xi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)懷疑可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)或(huo)(huo)相關(guan)(guan)性(xing)。信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)集(ji)成(cheng)查(cha)(cha)(cha)(cha)詢檢(jian)(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)以(yi)集(ji)成(cheng)方(fang)式呈現(xian)(xian)，并(bing)突出(chu)(chu)(chu)顯示(shi)重要(yao)實(shi)體(ti)、這些實(shi)體(ti)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)關(guan)(guan)系和(he)事(shi)件。信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)性(xing)探(tan)測(ce)(ce)在(zai)(zai)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)時(shi)驗(yan)證足(zu)夠信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)性(xing)。信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)完(wan)整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)性(xing)探(tan)測(ce)(ce)分(fen)析(xi)(xi)呈現(xian)(xian)給用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)在(zai)(zai)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)時(shi)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)完(wan)整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)，以(yi)及是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)有(you)任(ren)(ren)何(he)附加信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)可(ke)(ke)(ke)以(yi)幫(bang)助用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)制定(ding)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)。決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)替代查(cha)(cha)(cha)(cha)詢檢(jian)(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)存在(zai)(zai)任(ren)(ren)何(he)可(ke)(ke)(ke)能的(de)(de)(de)或(huo)(huo)正(zheng)在(zai)(zai)考慮的(de)(de)(de)替代決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)，而(er)不(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)做(zuo)(zuo)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)定(ding)。如果在(zai)(zai)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)任(ren)(ren)何(he)階段，用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)發現(xian)(xian)難(nan)(nan)以(yi)處(chu)理(li)和(he)/或(huo)(huo)整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)合(he)可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)，則(ze)(ze)(ze)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)阻斷探(tan)針分(fen)析(xi)(xi)。決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)規(gui)則(ze)(ze)(ze)探(tan)測(ce)(ce)檢(jian)(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)可(ke)(ke)(ke)以(yi)根(gen)據他(ta)(ta)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)(jing)驗(yan)制定(ding)可(ke)(ke)(ke)以(yi)幫(bang)助其他(ta)(ta)人成(cheng)功(gong)做(zuo)(zuo)出(chu)(chu)(chu)相同決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)規(gui)則(ze)(ze)(ze)。最后(hou)，決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)類(lei)(lei)比(bi)查(cha)(cha)(cha)(cha)詢分(fen)析(xi)(xi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)可(ke)(ke)(ke)以(yi)將(jiang)(jiang)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)過程(cheng)與之(zhi)前(qian)做(zuo)(zuo)出(chu)(chu)(chu)類(lei)(lei)似(si)/不(bu)(bu)(bu)同決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)(jing)驗(yan)聯系起來。的(de)(de)(de)指(zhi)標(biao) 用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)發現(xian)(xian)難(nan)(nan)以(yi)處(chu)理(li)和(he)/或(huo)(huo)整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)合(he)可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)。決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)規(gui)則(ze)(ze)(ze)探(tan)測(ce)(ce)檢(jian)(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)可(ke)(ke)(ke)以(yi)根(gen)據他(ta)(ta)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)(jing)驗(yan)制定(ding)可(ke)(ke)(ke)以(yi)幫(bang)助其他(ta)(ta)人成(cheng)功(gong)做(zuo)(zuo)出(chu)(chu)(chu)相同決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)規(gui)則(ze)(ze)(ze)。最后(hou)，決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)類(lei)(lei)比(bi)查(cha)(cha)(cha)(cha)詢分(fen)析(xi)(xi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)可(ke)(ke)(ke)以(yi)將(jiang)(jiang)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)過程(cheng)與之(zhi)前(qian)做(zuo)(zuo)出(chu)(chu)(chu)類(lei)(lei)似(si)/不(bu)(bu)(bu)同決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)(jing)驗(yan)聯系起來。的(de)(de)(de)指(zhi)標(biao) 用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)發現(xian)(xian)難(nan)(nan)以(yi)處(chu)理(li)和(he)/或(huo)(huo)整(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)合(he)可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)(xi)(xi)。決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)規(gui)則(ze)(ze)(ze)探(tan)測(ce)(ce)檢(jian)(jian)查(cha)(cha)(cha)(cha)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)可(ke)(ke)(ke)以(yi)根(gen)據他(ta)(ta)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)(jing)驗(yan)制定(ding)可(ke)(ke)(ke)以(yi)幫(bang)助其他(ta)(ta)人成(cheng)功(gong)做(zuo)(zuo)出(chu)(chu)(chu)相同決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)規(gui)則(ze)(ze)(ze)。最后(hou)，決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)類(lei)(lei)比(bi)查(cha)(cha)(cha)(cha)詢分(fen)析(xi)(xi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)(fou)可(ke)(ke)(ke)以(yi)將(jiang)(jiang)決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)過程(cheng)與之(zhi)前(qian)做(zuo)(zuo)出(chu)(chu)(chu)類(lei)(lei)似(si)/不(bu)(bu)(bu)同決(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)(jue)策(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)(jing)驗(yan)聯系起來。的(de)(de)(de)指(zhi)標(biao)可(ke)(ke)(ke)以(yi)從(cong) SART 評估及時(shi)性(xing)、準確性(xing)、信(xin)(xin)(xin)(xin)任(ren)(ren)度(du)、可(ke)(ke)(ke)信(xin)(xin)(xin)(xin)度(du)、可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)性(xing)和(he)性(xing)能。

3.2 衡量 SA 的挑戰

SA 可以通(tong)過(guo)可量化的(de)(de)(de)指標(biao)（例如時(shi)間和準確性）憑(ping)經(jing)驗評估操作員(yuan)的(de)(de)(de)績(ji)效來(lai)衡量，并將這些(xie)指標(biao)與(yu)沒有 SA 幫(bang)助(zhu)的(de)(de)(de)類似測試的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)進行比較。然而，量化 SA [9,19]的(de)(de)(de)工(gong)作很少。大多數駕駛艙設計師依(yi)靠(kao)推測來(lai)估計替代(dai)設計提供的(de)(de)(de) SA。大多數現有的(de)(de)(de)測量 SA 的(de)(de)(de)方法都存在各種缺點，包(bao)括但(dan)不限于：

• 主(zhu)觀性：測量 SA 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術可(ke)(ke)以要(yao)求指(zhi)(zhi)揮官、操作員(yuan)(yuan)和/或(huo)飛行員(yuan)(yuan)對(dui)(dui)他/她(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) SA 進行評(ping)(ping)分(fen)（例(li)如，從(cong) 1 到 10 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)等級(ji)）。這種方法有嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局限(xian)性，因為受(shou)試者(zhe)不(bu)知道環境中實(shi)際發生了什么，并(bing)且(qie)他/她(ta)對(dui)(dui)自己的(de)(de)(de)(de)(de)(de) SA 進行評(ping)(ping)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力是主(zhu)觀的(de)(de)(de)(de)(de)(de) [20]。此(ci)外，受(shou)試者(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)(ping)分(fen)可(ke)(ke)能(neng)會受(shou)到任務輸出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，也就是說，當任務通過(guo)僥(jiao)幸(xing)或(huo)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) SA 成功時(shi)，受(shou)試者(zhe)很可(ke)(ke)能(neng)會報告良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) SA，反之亦(yi)然。此(ci)外，如果評(ping)(ping)估(gu)是由不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)飛行員(yuan)(yuan)、操作員(yuan)(yuan)或(huo)指(zhi)(zhi)揮官進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，那(nei)么對(dui)(dui)給定系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de) SA 評(ping)(ping)估(gu)可(ke)(ke)能(neng)會存(cun)在(zai)顯著差異(yi)。

• 生理(li)學：獲得受試(shi)(shi)者思(si)想的(de)(de)(de)(de)(de)準確圖像以(yi)始(shi)終估計 SA 是(shi)具(ju)有(you)挑(tiao)戰性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)。P300 (P3) 和(he)腦電圖 (EEG) 測量為測量認(ren)知(zhi)功(gong)能提供了希望，但不能確定受試(shi)(shi)者對(dui)環境中元素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)解。來自生物方法的(de)(de)(de)(de)(de) SA 被用(yong)作“壓(ya)力(li)”的(de)(de)(de)(de)(de)間接(jie)測量，并且可以(yi)與性(xing)能一起(qi)使用(yong)；然(ran)而(er)，生理(li)測量和(he)心理(li)表現之間的(de)(de)(de)(de)(de)良好(hao)匹(pi)配仍然(ran)不是(shi)眾所(suo)周知(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)[21]。

• 調查(cha)：可(ke)以(yi)對受試(shi)者進行詳(xiang)細的(de)問(wen)(wen)卷調查(cha)，了(le)解他們(men)通(tong)過 SA 系統(tong)獲得(de)的(de) SA。然(ran)而，人們(men)的(de)回(hui)憶(yi)受到興(xing)趣(qu)活動和(he)問(wen)(wen)卷管理(li)之間的(de)時(shi)間和(he)中間事件的(de)影(ying)響(xiang)[13,20]。這個缺陷可(ke)以(yi)通(tong)過在(zai)使用 SA 模擬器時(shi)詢問(wen)(wen)他們(men)的(de) SA 主題(ti)來(lai)克服(fu)。然(ran)而，這種方法也有(you)缺點。首(shou)先(xian)，在(zai)感興(xing)趣(qu)的(de)情(qing)況下，受試(shi)者工作量很大，可(ke)能會阻止他/她回(hui)答問(wen)(wen)題(ti)。其次，這些問(wen)(wen)題(ti)可(ke)以(yi)提示受試(shi)者注(zhu)意(yi)顯示器上的(de)請求(qiu)信息，從(cong)而改(gai)變他/她的(de)真實 SA。

• 局(ju)限性：許多方(fang)法(fa)旨在(zai)一次評(ping)估(gu)單個設計(ji)問(wen)題 [19]。在(zai)這種情況(kuang)下(xia)，受試者(zhe)可(ke)能(neng)會無意中將(jiang)他(ta)們(men)的(de)注意力(li)轉移到正(zheng)在(zai)評(ping)估(gu)的(de)問(wen)題上，這將(jiang)導致該問(wen)題對受試者(zhe)的(de) SA 產生不真(zhen)實的(de)影響。由(you)于(yu)SA本質上是一個全局(ju)結構(gou)，如果(guo)設計(ji)者(zhe)要(yao)充分解決主體（例如，指揮官、操作(zuo)員(yuan)、飛行(xing)員(yuan)）的(de)SA需(xu)求，則需(xu)要(yao)對SA進行(xing)全局(ju)度(du)量。 覆(fu)蓋范圍：表1表明當代 SA 測量技(ji)術通常側重于(yu)一些評(ping)估(gu)指標(biao)。例如，NASA TLX 側重于(yu)及(ji)時(shi)性和(he)工作(zuo)量；SAGAT強調(diao)準確性、可(ke)信度(du)和(he)成(cheng)本；SART 以(yi)吞吐(tu)量為(wei)目標(biao)；CDM 注重信譽。因此，挑(tiao)戰(zhan)在(zai)于(yu)開(kai)發比現有測量技(ji)術涵蓋更多指標(biao)的(de) SA 評(ping)估(gu)技(ji)術。

3.3 SA 指標

已經開發了各種(zhong)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)來評估 SA 系統的價值。這(zhe)些(xie)指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)可(ke)以(yi)分為五個類別(bie)或維度(du)(du)[19]：（i）置信度(du)(du)，（ii）準確性(xing)/純度(du)(du)，（iii）及(ji)時性(xing)，（iv）吞吐量和（v）成本。表(biao) 2總結了 SA 系統的指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)。

表 2. 態勢感知系統指標

置(zhi)信度是(shi)衡(heng)量(liang)(liang)系統檢測到真實活動的(de)能力的(de)指標，通(tong)常報告為(wei)概率。有用于量(liang)(liang)化置(zhi)信度的(de)三個指標：（a）精度，（b）召(zhao)回，和（c）碎片。

精(jing)度是 SA 系(xi)統做出的正確(que)檢測/預測相對于(yu)檢測到(dao)的活動總數的百分(fen)比(bi)。精(jing)度可(ke)以表示為：

其中，真正(zheng)的檢(jian)測(ce)(ce)(ce)意味著(zhu)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)到(dao)活動并且是真實(shi)或(huo)正(zheng)確的檢(jian)測(ce)(ce)(ce)，而(er)錯誤檢(jian)測(ce)(ce)(ce)意味著(zhu)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)到(dao)活動，但是是不(bu)正(zheng)確的檢(jian)測(ce)(ce)(ce)/預測(ce)(ce)(ce)。

召回是 SA 系統(tong)正確識別(bie)的(de)活動相對于基(ji)本事(shi)實定義的(de)已(yi)知(zhi)活動總(zong)數的(de)百分比。召回率(lv)可以表示為：

其中誤(wu)報(bao)(bao)意味著活(huo)(huo)動(dong)被預測(ce)為(wei)(wei)(wei)負面(mian)但(dan)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)正面(mian)的(de)，或(huo)者(zhe)沒(mei)有(you)(you)正確檢測(ce)到真實(shi)活(huo)(huo)動(dong)。 碎片(pian)化(hua)是(shi)報(bao)(bao)告(gao)為(wei)(wei)(wei)多項活(huo)(huo)動(dong)而應報(bao)(bao)告(gao)為(wei)(wei)(wei)一項活(huo)(huo)動(dong)的(de)活(huo)(huo)動(dong)的(de)百分比。例如，在跳島攻(gong)(gong)擊(ji)中，目(mu)(mu)標計算機(ji)受(shou)到威脅，然后用于(yu)對(dui)其他計算機(ji)發起攻(gong)(gong)擊(ji)。為(wei)(wei)(wei)了(le)正確檢測(ce)此攻(gong)(gong)擊(ji)，目(mu)(mu)標成為(wei)(wei)(wei)攻(gong)(gong)擊(ji)者(zhe)的(de)所有(you)(you)實(shi)例都應包含在與穿過該島的(de)原(yuan)始攻(gong)(gong)擊(ji)者(zhe)相同的(de)軌跡中。很多時候，SA 系(xi)統(tong)中的(de)融(rong)合(he)引(yin)擎將(jiang)(jiang)無法將(jiang)(jiang)后續(xu)證(zheng)(zheng)據(ju)與原(yuan)始攻(gong)(gong)擊(ji)正確關聯，從而將(jiang)(jiang)攻(gong)(gong)擊(ji)報(bao)(bao)告(gao)為(wei)(wei)(wei)兩個(ge)(ge)或(huo)多個(ge)(ge)攻(gong)(gong)擊(ji)軌跡。我們注意到一個(ge)(ge)攻(gong)(gong)擊(ji)軌跡是(shi)指來自多個(ge)(ge)數(shu)據(ju)流的(de)證(zheng)(zheng)據(ju)（即從原(yuan)始傳感(gan)器數(shu)據(ju)生成的(de)事件），這(zhe)些數(shu)據(ju)流融(rong)合(he)在一起以識別潛(qian)在的(de)攻(gong)(gong)擊(ji)[22]。碎片(pian)化(hua)看似誤(wu)報(bao)(bao)，因為(wei)(wei)(wei)具有(you)(you)碎片(pian)化(hua)的(de) SA 系(xi)統(tong)將(jiang)(jiang)現有(you)(you)活(huo)(huo)動(dong)識別為(wei)(wei)(wei)新活(huo)(huo)動(dong)，而不是(shi)將(jiang)(jiang)現有(you)(you)活(huo)(huo)動(dong)與復雜活(huo)(huo)動(dong)相關聯。分片(pian)可(ke)以表(biao)示為(wei)(wei)(wei)：

準確(que)性(xing)/純度(du)是指預測(ce)/檢(jian)測(ce)到的(de)(de)活(huo)動(dong)的(de)(de)質(zhi)量，即觀察是否正(zheng)確(que)匹配并與正(zheng)確(que)的(de)(de)活(huo)動(dong)軌跡相(xiang)關聯。兩個指標用于量化純度(du)：（a）錯(cuo)誤(wu)分(fen)配率，和（b）證(zheng)(zheng)據(ju)召回。錯(cuo)誤(wu)分(fen)配率定義為(wei)(wei)錯(cuo)誤(wu)分(fen)配給(gei)給(gei)定活(huo)動(dong)的(de)(de)證(zheng)(zheng)據(ju)或觀察的(de)(de)百分(fen)比。錯(cuo)配率可以(yi)表示為(wei)(wei)：

錯誤分(fen)(fen)配(pei)率(lv)有(you)助(zhu)于評估 SA 系統是否將證(zheng)(zheng)據分(fen)(fen)配(pei)給不(bu)相關(guan)的活動軌道(dao)，或者 SA 系統是否僅將直(zhi)接有(you)用的證(zheng)(zheng)據分(fen)(fen)配(pei)給活動軌道(dao)。

證據(ju)召(zhao)回是檢(jian)測到的(de)證據(ju)或警報相(xiang)對于已知或實際事件總數的(de)百分比。證據(ju)召(zhao)回可以表示(shi)為：

證據召回(hui)量化(hua)了有(you)多少可用的(de)證據真(zhen)正被利用。

已經觀(guan)察到(dao)，在某些 SA 領域，例(li)如(ru)網絡 SA 系統，純度指標并(bing)沒(mei)有(you)被證(zheng)(zheng)明很(hen)有(you)幫(bang)助(zhu)。如(ru)果(guo)錯誤分(fen)配率很(hen)高，則表明基礎(chu)數據(ju)(ju)(ju)的(de)相關(guan)(guan)性或關(guan)(guan)聯性不正(zheng)確(que)；然而，它并(bing)不能(neng)說(shuo)明檢(jian)測到(dao)的(de)攻(gong)(gong)擊(ji)(ji)的(de)質量[ 22 ]。關(guan)(guan)于證(zheng)(zheng)據(ju)(ju)(ju)召(zhao)回(hui)指標，直覺上我們(men)會認為如(ru)果(guo)使用(yong)更(geng)(geng)多的(de)證(zheng)(zheng)據(ju)(ju)(ju)，攻(gong)(gong)擊(ji)(ji)檢(jian)測會更(geng)(geng)準(zhun)確(que)，置信度高（高精度和高召(zhao)回(hui)率）；然而，根據(ju)(ju)(ju)經驗，[ 22 ]沒(mei)有(you)觀(guan)察到(dao)網絡 SA 系統中的(de)證(zheng)(zheng)據(ju)(ju)(ju)數量和檢(jian)測質量之間的(de)關(guan)(guan)系。相反，有(you)時更(geng)(geng)少的(de)證(zheng)(zheng)據(ju)(ju)(ju)會導致更(geng)(geng)好(hao)的(de)檢(jian)測。這意(yi)味著只有(you)少數真正(zheng)相關(guan)(guan)的(de)事件意(yi)味著攻(gong)(gong)擊(ji)(ji)。

及時性(xing)(xing)(xing)評估(gu)(gu) SA 系統(tong)(tong)在(zai)特定 SA 域的時間(jian)(jian)要(yao)(yao)求內響應(ying)的能力(li)(li)。及時性(xing)(xing)(xing)通(tong)(tong)常通(tong)(tong)過延遲度量(liang)來(lai)(lai)衡量(liang)。延遲通(tong)(tong)常指事件發生(sheng)與 SA 系統(tong)(tong)發出警報之(zhi)間(jian)(jian)的時間(jian)(jian)。及時性(xing)(xing)(xing)表征 SA 系統(tong)(tong)在(zai)特定 SA 域的時間(jian)(jian)要(yao)(yao)求內響應(ying)的能力(li)(li)。及時性(xing)(xing)(xing)維度對(dui)(dui)于評估(gu)(gu) SA 系統(tong)(tong)是否不僅可以快速識(shi)別活動，而(er)且還提供(gong)(gong)足夠的時間(jian)(jian)來(lai)(lai)對(dui)(dui)該活動采取(qu)行動（如果需(xu)要(yao)(yao)）提供(gong)(gong)了重要(yao)(yao)的信息。

吞吐量(liang)(liang)衡量(liang)(liang)單(dan)位時間內完成的工作量(liang)(liang)（例如，任(ren)務、事務）。在(zai) SA 上(shang)下(xia)文中，吞吐量(liang)(liang)是指每單(dan)位時間檢(jian)測(ce)到的事件數(shu)。

成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)通常(chang)根據兩個指標來(lai)衡量(liang)(liang)：(a) 成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)效用(yong)(yong)(yong)(yong)，和(he) (b) 加(jia)權成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)。成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)效用(yong)(yong)(yong)(yong)估計 SA 系(xi)(xi)統上投資成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)的(de)效用(yong)(yong)(yong)(yong)。由于在(zai)給(gei)定 SA 系(xi)(xi)統上使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)資源有限(xian)，因此由于對(dui)給(gei)定 SA 系(xi)(xi)統的(de)投資而放棄(qi)了最(zui)佳(jia)替(ti)代(dai)活動(dong)(dong)的(de)“機會(hui)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)”。加(jia)權成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)度量(liang)(liang)標準旨在(zai)通過(guo)考慮以正(zheng)權重(zhong)檢(jian)測(ce)到(dao)的(de)活動(dong)(dong)或(huo)攻擊的(de)類型(xing)來(lai)捕捉(zhuo) SA 系(xi)(xi)統的(de)有用(yong)(yong)(yong)(yong)性，同時(shi)以負權重(zhong)懲罰系(xi)(xi)統的(de)誤報。不同的(de)權重(zhong)被分配給(gei)不同類別的(de)活動(dong)(dong)或(huo)攻擊。然(ran)后，加(jia)權成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)是分配給(gei)檢(jian)測(ce)到(dao)的(de)活動(dong)(dong)或(huo)攻擊的(de)值(zhi)（權重(zhong)）之和(he)與地(di)面實況中活動(dong)(dong)/攻擊軌跡的(de)值(zhi)之和(he)的(de)比率(lv)。

4. 提高態勢感知的技巧和技術

改(gai)進(jin) SA 一(yi)直處于軍(jun)事技(ji)術(shu)(shu)進(jin)步(bu)的前(qian)沿(yan)。軍(jun)方已(yi)利用各種技(ji)術(shu)(shu)創(chuang)新(xin)來改(gai)進(jin) SA。雖然不(bu)可能(neng)涵(han)蓋已(yi)用于改(gai)進(jin) SA 的所有技(ji)術(shu)(shu)和(he)技(ji)術(shu)(shu)，但本節概述(shu)了其中一(yi)些(xie)正在(zai)考慮或已(yi)被軍(jun)隊和(he)/或空軍(jun)采用以增強 SA 的技(ji)術(shu)(shu)進(jin)步(bu)。

4.1 情報收集模式

SA 依賴于從(cong)多(duo)個來源(yuan)收(shou)集(ji)的(de)(de)情(qing)(qing)報(bao)(bao)，例(li)如(ru)人(ren)(ren)類、信(xin)號、數據（例(li)如(ru)，文本(ben)、音頻、視頻）和(he)社交(jiao)媒體。為了獲得更(geng)好的(de)(de) SA 并提高所(suo)獲取 SA 的(de)(de)準確性，需要來自多(duo)個來源(yuan)的(de)(de)情(qing)(qing)報(bao)(bao)來過濾從(cong)特定情(qing)(qing)報(bao)(bao)來源(yuan)報(bao)(bao)告的(de)(de)差異。有助于改進 SA 的(de)(de)不同(tong)情(qing)(qing)報(bao)(bao)來源(yuan)包括人(ren)(ren)類情(qing)(qing)報(bao)(bao) (HUMINT)、開源(yuan)情(qing)(qing)報(bao)(bao) (OSINT)、測量和(he)簽名情(qing)(qing)報(bao)(bao) (MASINT)、信(xin)號情(qing)(qing)報(bao)(bao) (SIGINT)、圖像情(qing)(qing)報(bao)(bao) (IMINT) 和(he)地(di)理空間情(qing)(qing)報(bao)(bao) (GEOINT)。

4.2 傳感器和傳感器網絡

技(ji)術(shu)進(jin)步導致了(le)多(duo)種傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)開發，其中許多(duo)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)已在監視和(he)(he) SA 系統(tong)中得(de)到應用。通常(chang)用于(yu)(yu)增強 SA 的(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)包(bao)括位置傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、可見光（紅、綠、藍 (RGB)）攝像(xiang)(xiang)頭傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、夜視攝像(xiang)(xiang)頭傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、紅外圖像(xiang)(xiang)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、紫外圖像(xiang)(xiang)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、運動(dong)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、接近傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、煙霧/火傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、槍聲探測(ce)(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)定位器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、遠程傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)合(he)成孔徑(jing)雷達。這(zhe)些(xie)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)通常(chang)以無(wu)線(xian)方式連接在一(yi)起，為給定區域提(ti)供監視覆蓋。地(di)理(li)定位系統(tong)是(shi)基于(yu)(yu)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)系統(tong)的(de)一(yi)個示例，通常(chang)是(shi)監視和(he)(he) SA 應用程序的(de)一(yi)部(bu)分。軍事地(di)理(li)定位系統(tong)旨在克服多(duo)路徑(jing)并(bing)提(ti)供小(xiao)(xiao)于(yu)(yu) 1 m (< 1 m) 開闊(kuo)地(di)形中的(de)測(ce)(ce)(ce)距精(jing)度和(he)(he)建筑物內(nei)小(xiao)(xiao)于(yu)(yu) 2 m (<2 m) 的(de)精(jing)度。為了(le)實現(xian)這(zhe)些(xie)目標，軍事裝備的(de)地(di)理(li)定位系統(tong)依賴于(yu)(yu)各種傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。用于(yu)(yu)軍事設備的(de)許多(duo)地(di)理(li)定位系統(tong)集成了(le)來(lai)自互補傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)測(ce)(ce)(ce)量，例如(ru)全球定位系統(tong) (GPS)、慣性測(ce)(ce)(ce)量單(dan)元、到達時間、氣壓(ya)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁羅(luo)盤，以提(ti)供比(bi)任何技(ji)術(shu)都更精(jing)確的(de)融(rong)合(he)解(jie)決方案個別傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。

大量(liang)情報、監視和偵察(cha) (ISR) 傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)收集的(de)(de)(de)(de)數據(ju)增強了(le)決策者的(de)(de)(de)(de) SA，并幫助他們更好地(di)了(le)解(jie)他們的(de)(de)(de)(de)環境和威脅。然而，多種因素阻礙了(le)最(zui)終(zhong)用(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)(de) SA 增強，包(bao)括不(bu)兼(jian)容的(de)(de)(de)(de)數據(ju)格式(shi)、帶寬限制、傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)持久性（傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)連續感(gan)(gan)知的(de)(de)(de)(de)能力(li)）、傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)重訪(fang)率(lv)（傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)觀(guan)察(cha)同一地(di)理點的(de)(de)(de)(de)速率(lv)；該術語主要(yao)用(yong)(yong)于移動傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，例如(ru)衛星或無人(ren)機傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)）和多級安全[23]。此外，隨著(zhu)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)數據(ju)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加，挑戰在于識(shi)別最(zui)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)信息(xi)片段，融合該信息(xi)，然后以合適的(de)(de)(de)(de)格式(shi)將該信息(xi)呈現給最(zui)終(zhong)用(yong)(yong)戶。

最近在軍隊(dui)和空軍中，需要(yao)訪問傳(chuan)感(gan)器信息(xi)的最終用戶(hu)數(shu)(shu)量不(bu)斷增加。例如，此(ci)信息(xi)的最終用戶(hu)可能是制(zhi)定目(mu)標(biao)決策(ce)的戰(zhan)斗機（例如，F-16 戰(zhan)隼、F-35 閃電 II）的飛行員(yuan)(yuan)、保(bao)衛城市的軍事指揮官、試圖(tu)在鎮壓民間騷亂，或聯合(he)空中作戰(zhan)中心 (CAOC) 戰(zhan)略(lve)團隊(dui)成(cheng)員(yuan)(yuan)制(zhi)定空中作戰(zhan)戰(zhan)略(lve)計劃 [ 23 ]。盡管每個最終用戶(hu)的具體(ti)信息(xi)要(yao)求、安全級別和帶寬限制(zhi)會有所不(bu)同，但對實現和維護 SA 的及時(shi)、準確、相關和可信信息(xi)的總體(ti)需求保(bao)持不(bu)變。分(fen)層傳(chuan)感(gan)的概念空軍研(yan)究(jiu)實驗室 (AFRL) 傳(chuan)感(gan)器理事會已設想向(xiang)決策(ce)者提供融(rong)合(he)的、多(duo)源、多(duo)維和多(duo)光(guang)譜的傳(chuan)感(gan)器數(shu)(shu)據，無(wu)論決策(ce)者位于何(he)處，都符合(he)他們的需求，其目(mu)標(biao)是提高決策(ce)者的 SA。

4.3 軟件定義無線電

軟件(jian)定義無(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian) (SDR) 是一(yi)種無(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)通(tong)信系統，它在軟件(jian)而不(bu)是硬件(jian)中實現(xian)了許多無(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)組(zu)件(jian)，例(li)(li)如(ru)(ru)混頻(pin)(pin)器、調(diao)(diao)(diao)制(zhi)器、解(jie)調(diao)(diao)(diao)器、糾錯和(he)(he)加(jia)密，因此可(ke)以(yi)更輕松地(di)重新(xin)配(pei)置(zhi)和(he)(he)適(shi)應不(bu)同(tong)的(de)(de)溝通(tong)情(qing)況。美(mei)國軍(jun)方的(de)(de)聯(lian)合戰術無(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)系統 (JTRS) 計劃的(de)(de)任務是用(yong)(yong)一(yi)組(zu) SDR 替換現(xian)有(you)的(de)(de)軍(jun)用(yong)(yong)無(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)，這些無(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)簡單的(de)(de)軟件(jian)更新(xin)在新(xin)的(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)和(he)(he)模(mo)式（波(bo)形(xing)）下工作，而不(bu)是需要多個無(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)用(yong)(yong)于(yu)不(bu)同(tong)的(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)和(he)(he)模(mo)式并要求更換電(dian)(dian)路板進行升級 [24]。后來(lai) JTRS 轉變為(wei)聯(lian)合戰術網絡(luo)中心(xin) (JTNC) [25]。SDR 經(jing)常用(yong)(yong)于(yu)小型單位(wei)運(yun)營商(shang)的(de)(de) SA 系統，以(yi)便為(wei)作戰人(ren)員提(ti)供一(yi)個系統，該系統可(ke)以(yi)在限制(zhi)性(xing)環境，特別是城市環境中提(ti)供可(ke)靠和(he)(he)靈活的(de)(de)通(tong)信。SDR 提(ti)供廣泛的(de)(de)調(diao)(diao)(diao)諧(xie)范圍（例(li)(li)如(ru)(ru)，從 20 MHz 到 2500 MHz [26]），使運(yun)營商(shang)的(de)(de) SA 系統能(neng)夠選擇最(zui)佳頻(pin)(pin)段(duan)，以(yi)在各(ge)種受限地(di)形(xing)中保持(chi)鏈(lian)路連接。此外(wai)，SDR 允(yun)許自適(shi)應直接序列擴頻(pin)(pin)波(bo)形(xing)（例(li)(li)如(ru)(ru)，從 0.5 MHz 到 32 MHz [26]) 用(yong)(yong)于(yu)調(diao)(diao)(diao)制(zhi)。SDR 的(de)(de)其他潛在可(ke)調(diao)(diao)(diao)參數(shu)包括無(wu)(wu)(wu)(wu)線(xian)(xian)電(dian)(dian)設(she)置(zhi)的(de)(de)適(shi)應（例(li)(li)如(ru)(ru)，傳(chuan)輸(shu)功(gong)率(lv)、頻(pin)(pin)率(lv)、天線(xian)(xian)增(zeng)(zeng)益(yi)、調(diao)(diao)(diao)制(zhi)、編碼、基帶濾波(bo)、信號增(zeng)(zeng)益(yi)控制(zhi)、采樣(yang)和(he)(he)量化）、數(shu)據鏈(lian)路層參數(shu)（例(li)(li)如(ru)(ru)，信道監控和(he)(he)關聯(lian)方案、傳(chuan)輸(shu)和(he)(he)睡眠調(diao)(diao)(diao)度、傳(chuan)輸(shu)速(su)率(lv)和(he)(he)錯誤檢查(cha)）和(he)(he)網絡(luo)層參數(shu)（例(li)(li)如(ru)(ru)，路由、服務質量管理和(he)(he)拓撲控制(zhi)）[27]。

4.4 人工智能

人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進步對(dui) SA 有(you)重大影(ying)響。人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)可(ke)(ke)以(yi)極大地(di)(di)提高(gao)下車操作(zuo)(zuo)(zuo)員(yuan)、士兵(bing)和(he)(he)(he)飛行員(yuan)對(dui)環境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)認識，因為(wei)基(ji)于人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)程序可(ke)(ke)以(yi)通(tong)知士兵(bing)紅(hong)軍(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)和(he)(he)(he)移(yi)動，從(cong)(cong)而幫助(zhu)識別和(he)(he)(he)緩解(jie)威脅。AI 在(zai) SA 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“投射”階(jie)段（3 級(ji) SA）特別有(you)用(yong)(yong)(yong)。AI 可(ke)(ke)以(yi)幫助(zhu)進行實時分(fen)析和(he)(he)(he)預(yu)測以(yi)改進 SA。對(dui)于軍(jun)事(shi)應(ying)用(yong)(yong)(yong)，人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)可(ke)(ke)以(yi)為(wei)地(di)(di)面(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)步行操作(zuo)(zuo)(zuo)員(yuan)和(he)(he)(he)飛行員(yuan)提供(gong)可(ke)(ke)操作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情報(bao)和(he)(he)(he)決(jue)策協助(zhu)。人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)還(huan)可(ke)(ke)以(yi)通(tong)過實現預(yu)測性(xing)維護、提高(gao)操作(zuo)(zuo)(zuo)設備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安全(quan)性(xing)和(he)(he)(he)降低運營成(cheng)(cheng)本來促(cu)(cu)進物流。此(ci)外，人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)可(ke)(ke)以(yi)通(tong)過在(zai)軍(jun)用(yong)(yong)(yong)彈藥(yao)耗(hao)盡之前跟(gen)蹤和(he)(he)(he)供(gong)應(ying)軍(jun)用(yong)(yong)(yong)彈藥(yao)來促(cu)(cu)進部(bu)隊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)戰備狀態。人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)也是人(ren)機(ji)(ji)(ji)協作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)不(bu)可(ke)(ke)或(huo)缺(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一部(bu)分(fen)，旨(zhi)在(zai)促(cu)(cu)進人(ren)類(lei)與(yu)復雜(za)機(ji)(ji)(ji)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)效(xiao)和(he)(he)(he)有(you)效(xiao)集成(cheng)(cheng)，超越(yue)標準(zhun)圖形(xing)(xing)用(yong)(yong)(yong)戶界(jie)(jie)(jie)面(mian)、計(ji)算機(ji)(ji)(ji)鍵(jian)盤(pan)和(he)(he)(he)鼠(shu)標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)，并(bing)專注于多(duo)模(mo)式(shi)交互功(gong)能(neng)(neng)(neng)，例如(ru)眼鏡(jing)(jing)顯示、語音(yin)、手(shou)(shou)勢識別和(he)(he)(he)其他(ta)(ta)創(chuang)(chuang)新界(jie)(jie)(jie)面(mian)。人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)還(huan)適(shi)用(yong)(yong)(yong)于完(wan)成(cheng)(cheng)枯(ku)燥(zao)(zao)、危險(xian)(xian)或(huo)骯(ang)(ang)臟的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軍(jun)事(shi)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)，從(cong)(cong)而增強(qiang)兵(bing)力(li)，減少(shao)傷(shang)亡(wang)。人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)也是人(ren)機(ji)(ji)(ji)協作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)不(bu)可(ke)(ke)或(huo)缺(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一部(bu)分(fen)，旨(zhi)在(zai)促(cu)(cu)進人(ren)類(lei)與(yu)復雜(za)機(ji)(ji)(ji)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)效(xiao)和(he)(he)(he)有(you)效(xiao)集成(cheng)(cheng)，超越(yue)標準(zhun)圖形(xing)(xing)用(yong)(yong)(yong)戶界(jie)(jie)(jie)面(mian)、計(ji)算機(ji)(ji)(ji)鍵(jian)盤(pan)和(he)(he)(he)鼠(shu)標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)，并(bing)專注于多(duo)模(mo)式(shi)交互功(gong)能(neng)(neng)(neng)，例如(ru)眼鏡(jing)(jing)顯示、語音(yin)、手(shou)(shou)勢識別和(he)(he)(he)其他(ta)(ta)創(chuang)(chuang)新界(jie)(jie)(jie)面(mian)。人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)還(huan)適(shi)用(yong)(yong)(yong)于完(wan)成(cheng)(cheng)枯(ku)燥(zao)(zao)、危險(xian)(xian)或(huo)骯(ang)(ang)臟的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軍(jun)事(shi)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)，從(cong)(cong)而增強(qiang)兵(bing)力(li)，減少(shao)傷(shang)亡(wang)。人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)也是人(ren)機(ji)(ji)(ji)協作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)不(bu)可(ke)(ke)或(huo)缺(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一部(bu)分(fen)，旨(zhi)在(zai)促(cu)(cu)進人(ren)類(lei)與(yu)復雜(za)機(ji)(ji)(ji)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)效(xiao)和(he)(he)(he)有(you)效(xiao)集成(cheng)(cheng)，超越(yue)標準(zhun)圖形(xing)(xing)用(yong)(yong)(yong)戶界(jie)(jie)(jie)面(mian)、計(ji)算機(ji)(ji)(ji)鍵(jian)盤(pan)和(he)(he)(he)鼠(shu)標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)，并(bing)專注于多(duo)模(mo)式(shi)交互功(gong)能(neng)(neng)(neng)，例如(ru)眼鏡(jing)(jing)顯示、語音(yin)、手(shou)(shou)勢識別和(he)(he)(he)其他(ta)(ta)創(chuang)(chuang)新界(jie)(jie)(jie)面(mian)。人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)還(huan)適(shi)用(yong)(yong)(yong)于完(wan)成(cheng)(cheng)枯(ku)燥(zao)(zao)、危險(xian)(xian)或(huo)骯(ang)(ang)臟的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軍(jun)事(shi)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)，從(cong)(cong)而增強(qiang)兵(bing)力(li)，減少(shao)傷(shang)亡(wang)。

4.5 無人機

無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji) (UAV) 可以(yi)極大地幫助改進 SA，因(yin)為(wei)無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)適用(yong)于從被認(ren)(ren)為(wei)沉(chen)悶、骯(ang)臟或危險的(de)(de)(de)環境中(zhong)收集情(qing)(qing)報。隨著技術的(de)(de)(de)進步，下一(yi)代無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)不僅將收集數(shu)據(ju)(ju)，還(huan)將能(neng)夠執行機(ji)載數(shu)據(ju)(ju)處理(li)、融合(he)和(he)分析。配備攝像頭(tou)的(de)(de)(de)情(qing)(qing)境感知(zhi)無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)可以(yi)生(sheng)成對視頻(pin)中(zhong)觀察到的(de)(de)(de)場(chang)景的(de)(de)(de)高級描述，并識(shi)別潛在的(de)(de)(de)危急情(qing)(qing)況。可以(yi)利用(yong)語義技術來(lai)識(shi)別場(chang)景中(zhong)的(de)(de)(de)對象及(ji)其(qi)(qi)交互 [ 28]。通(tong)過(guo)(guo)使用(yong)模糊認(ren)(ren)知(zhi)地圖推(tui)理(li)模型、深度神(shen)經(jing)網絡或其(qi)(qi)他機(ji)器(qi)學習模型，可以(yi)為(wei)無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)添加認(ren)(ren)知(zhi)能(neng)力(li)，使無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)了(le)解場(chang)景中(zhong)不斷變化的(de)(de)(de)情(qing)(qing)況并識(shi)別不穩定(ding)的(de)(de)(de)情(qing)(qing)況。此外，無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)可以(yi)通(tong)過(guo)(guo)充當飛霧在邊緣 SA中(zhong)發揮(hui)關鍵作(zuo)用(yong)因(yin)此，當無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)在傳(chuan)感器(qi)上方(fang)導航時，作(zuo)為(wei)地面(mian)傳(chuan)感器(qi)數(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)接收器(qi)。無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)飛霧的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)理(li)想(xiang)特性是(shi)(shi)能(neng)夠處理(li)、融合(he)和(he)分析機(ji)上數(shu)據(ju)(ju)以(yi)及(ji)將數(shu)據(ju)(ju)（無(wu)(wu)(wu)論是(shi)(shi)原(yuan)始形(xing)式(shi)還(huan)是(shi)(shi)經(jing)過(guo)(guo)處理(li)的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)，取決于性質、復雜性和(he)環境）傳(chuan)輸(shu)到地面(mian)用(yong)于存檔(dang)和(he)詳細分析的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)站和(he)/或云(yun)。無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)還(huan)可以(yi)采用(yong) DDDAS 方(fang)法，使無(wu)(wu)(wu)人(ren)機(ji)能(neng)夠根據(ju)(ju)實(shi)時傳(chuan)感器(qi)數(shu)據(ju)(ju)動態調整其(qi)(qi)傳(chuan)感、處理(li)和(he)導航（路由），以(yi)更好(hao)地監控(kong)和(he)跟(gen)蹤目(mu)標。

4.6 自動駕駛汽車

盡管(guan)自動駕(jia)駛汽車 (AV) 主要針(zhen)對消費(fei)市場，但 AV 也可(ke)以使 SA 受益，如下所述。由(you)于 AV 嵌入了大(da)量(liang)傳感器，因此 AV 能夠在(zai)運行(xing)期間始(shi)終進(jin)行(xing)監(jian)控。例如，一個 AV 網絡(luo)可(ke)以在(zai)任何(he)時間和地點(dian)以全面、詳細的(de)跟(gen)蹤所有 AV 及其(qi)用戶的(de)形式實現大(da)規模(mo)監(jian)控 [29]。可(ke)以收集(ji)和集(ji)中存儲(chu)從車載 AV 的(de)不(bu)同傳感器檢索到(dao)的(de)信(xin)息(xi)。該(gai)存儲(chu)信(xin)息(xi)的(de)詳細分析可(ke)用于提供 SA 見(jian)解。

4.7 槍擊定位系統

槍(qiang)(qiang)(qiang)擊定位系(xi)統是一(yi)種重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)學監測(ce)工具(ju)，可(ke)用于打擊城市地區非法使(shi)用槍(qiang)(qiang)(qiang)支(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行為，以(yi)及在城市戰爭和戰場(chang)(chang)上定位炮火(huo)、子彈(dan)和狙擊手(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)來(lai)源。聲(sheng)(sheng)學 SA 可(ke)以(yi)解釋(shi)為用于在所(suo)有(you)(you)(you)時間(jian)和所(suo)有(you)(you)(you)天(tian)氣(qi)條(tiao)件下觀察環境聲(sheng)(sheng)學成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)動(dong)(dong)和手(shou)段。聲(sheng)(sheng)學 SA 中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)標采集(ji)是指通(tong)過(guo)對一(yi)個或(huo)多(duo)個先(xian)前識(shi)(shi)別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢測(ce)、空(kong)(kong)間(jian)定位、偵察和識(shi)(shi)別來(lai)表征(zheng)(zheng)構成(cheng)環境噪(zao)聲(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)源。現代槍(qiang)(qiang)(qiang)擊定位系(xi)統歸功于軍事狙擊手(shou)檢測(ce)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術(shu)(shu)轉移，該技術(shu)(shu)是為對抗戰場(chang)(chang)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狙擊手(shou)行動(dong)(dong)而開發的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。槍(qiang)(qiang)(qiang)擊定位系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)操(cao)作可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)流(liu)(liu)(liu)體動(dong)(dong)力(li)(li)學建模(mo)、聲(sheng)(sheng)學傳(chuan)感技術(shu)(shu)和地震(zhen)技術(shu)(shu)來(lai)解釋(shi)。從(cong)(cong)物理上講，火(huo)災由兩個主要(yao)(yao)現象構成(cheng)：槍(qiang)(qiang)(qiang)管內彈(dan)藥推進劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學反應(ying)(ying)，以(yi)及從(cong)(cong)槍(qiang)(qiang)(qiang)管開口端排放到空(kong)(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)丸(wan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)力(li)(li)學[30]。彈(dan)藥發射(she)(she)藥的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學反應(ying)(ying)有(you)(you)(you)兩個階(jie)段：第(di)一(yi)階(jie)段，子彈(dan)發射(she)(she)藥被點燃，熱量通(tong)過(guo)槍(qiang)(qiang)(qiang)管呼嘯而出(chu)，第(di)二階(jie)段，未燃燒(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發射(she)(she)藥被重(zhong)新點燃并燃燒(shao)產(chan)(chan)品在槍(qiang)(qiang)(qiang)口外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)釋(shi)放。 與沖(chong)(chong)擊引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學反應(ying)(ying)相關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最關(guan)鍵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)體動(dong)(dong)力(li)(li)學過(guo)程(cheng)是槍(qiang)(qiang)(qiang)管開口端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)放電(dian)等(deng)離子體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)槍(qiang)(qiang)(qiang)口爆炸流(liu)(liu)(liu)。高溫(wen)高壓(ya)等(deng)離子體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)種快速(su)退出(chu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)了從(cong)(cong)槍(qiang)(qiang)(qiang)口呈球形輻射(she)(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)槍(qiang)(qiang)(qiang)口沖(chong)(chong)擊波(bo)(bo)。彈(dan)丸(wan)動(dong)(dong)力(li)(li)學具(ju)有(you)(you)(you)三個相關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)體動(dong)(dong)力(li)(li)學現象[30]。首先(xian)，釋(shi)放槍(qiang)(qiang)(qiang)管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)頭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)塞式(shi)運動(dong)(dong)會(hui)引(yin)起沖(chong)(chong)擊波(bo)(bo)。其(qi)次，拋射(she)(she)體在運動(dong)(dong)中(zhong)(zhong)(zhong)脫落(luo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)渦流(liu)(liu)(liu)會(hui)沿著軌(gui)跡產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)騷動(dong)(dong)，這(zhe)會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)風神音(yin)(yin)。第(di)三，如果(guo)彈(dan)丸(wan)速(su)度(du)(du)為跨(kua)音(yin)(yin)速(su)或(huo)更高，它將在飛行中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)子彈(dan)之后產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)彈(dan)道沖(chong)(chong)擊波(bo)(bo)或(huo)馬赫(he)錐(zhui)，其(qi)壓(ya)力(li)(li)幅度(du)(du)具(ju)有(you)(you)(you) N 波(bo)(bo)輪(lun)廓。此外，可(ke)以(yi)根據聲(sheng)(sheng)學特(te)征(zheng)(zheng)區分不同類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)武器(qi)。陰影成(cheng)像已被用于區分不同武器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)火(huo)力(li)(li)。

電(dian)(dian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器通常(chang)用(yong)于(yu)檢(jian)測(ce)、定位和(he)(he)(he)(he)識(shi)別槍(qiang)(qiang)(qiang)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)或射擊(ji)噪音(yin)(yin)。電(dian)(dian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器由壓電(dian)(dian)基板(ban)和(he)(he)(he)(he)對聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)壓敏感(gan)并具有全向拾音(yin)(yin)模式的(de)(de)(de)(de)低(di)成本電(dian)(dian)容(rong)式聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)換能器組成。這些電(dian)(dian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器處理嵌入在(zai)槍(qiang)(qiang)(qiang)擊(ji)事(shi)件(jian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)發射中(zhong)的(de)(de)(de)(de)信息，以(yi)(yi)猜測(ce)槍(qiang)(qiang)(qiang)擊(ji)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)坐標（即方位角、仰角、射程）以(yi)(yi)及其他相關的(de)(de)(de)(de)彈道特征。電(dian)(dian)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器可以(yi)(yi)使用(yong)無線(xian)通信或有線(xian)通信（例(li)如(ru)，專用(yong)電(dian)(dian)話線(xian)）來傳(chuan)(chuan)(chuan)輸數據。為了進行聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)監(jian)視，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器分(fen)布在(zai)感(gan)興趣的(de)(de)(de)(de)區域以(yi)(yi)形成聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器網絡。聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器通常(chang)安裝在(zai)較高的(de)(de)(de)(de)位置，例(li)如(ru)燈桿、高層建(jian)(jian)筑、蜂(feng)窩基站等(deng)。聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器網絡的(de)(de)(de)(de)覆蓋范圍(wei)取決(jue)于(yu)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器對槍(qiang)(qiang)(qiang)口(kou)爆炸波(bo)形和(he)(he)(he)(he)環(huan)境的(de)(de)(de)(de)敏感(gan)度。在(zai)露(lu)天條(tiao)件(jian)和(he)(he)(he)(he)沒有背景噪音(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下，可以(yi)(yi)在(zai)距離(li)槍(qiang)(qiang)(qiang)支 600 米(mi)（0.373 英(ying)里(li)）或更遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)地方感(gan)知到槍(qiang)(qiang)(qiang)口(kou)沖擊(ji)波(bo)。在(zai)城市環(huan)境中(zhong)，建(jian)(jian)筑物引入的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)多(duo)徑(jing)和(he)(he)(he)(he)高背景噪聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)顯著(zhu)降(jiang)低(di)了傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)信號(hao)的(de)(de)(de)(de)質量。373 英(ying)里(li)）或更多(duo)距離(li)槍(qiang)(qiang)(qiang)支。在(zai)城市環(huan)境中(zhong)，建(jian)(jian)筑物引入的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)多(duo)徑(jing)和(he)(he)(he)(he)高背景噪聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)顯著(zhu)降(jiang)低(di)了傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)信號(hao)的(de)(de)(de)(de)質量。373 英(ying)里(li)）或更多(duo)距離(li)槍(qiang)(qiang)(qiang)支。在(zai)城市環(huan)境中(zhong)，建(jian)(jian)筑物引入的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)多(duo)徑(jing)和(he)(he)(he)(he)高背景噪聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)顯著(zhu)降(jiang)低(di)了傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)(xue)信號(hao)的(de)(de)(de)(de)質量。

現代槍(qiang)擊定(ding)位系統(tong)能(neng)夠(gou)評估射手(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)方位角和(he)仰角、射手(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)射程、彈(dan)丸(wan)(wan)的(de)(de)(de)(de)彈(dan)道和(he)口徑以(yi)(yi)及初速。彈(dan)丸(wan)(wan)的(de)(de)(de)(de)到(dao)達方向(xiang)是(shi)根據彈(dan)道沖(chong)擊波的(de)(de)(de)(de)每次(ci)擾動(dong)到(dao)達聲(sheng)傳感器對的(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)延遲來估計(ji)的(de)(de)(de)(de)。使(shi)用(yong)一對換能(neng)器之間(jian)沖(chong)擊波的(de)(de)(de)(de)到(dao)達時(shi)間(jian)延遲來估計(ji)彈(dan)丸(wan)(wan)的(de)(de)(de)(de)速度(du)。彈(dan)丸(wan)(wan)口徑可以(yi)(yi)從 N 波分(fen)析(xi)中推斷出來。射手(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)射程是(shi)通過使(shi)用(yong)麥克風陣列和(he)三角測量算法(fa)分(fen)析(xi)槍(qiang)口沖(chong)擊波前的(de)(de)(de)(de)曲率來確(que)定(ding)的(de)(de)(de)(de)[30]。該地理信息(xi)系統(tong)作(zuo)為聲(sheng)學 SA 向(xiang)指揮官(guan)(guan)或執法(fa)官(guan)(guan)員的(de)(de)(de)(de)一個輸(shu)入(ru)。

4.8 物聯網

物(wu)聯網 (IoT) 可(ke)(ke)以通過(guo)與軍(jun)事(shi)(shi)(shi)和(he)空(kong)軍(jun)人員(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)整(zheng)合極(ji)大地(di)(di)增強 SA。操作員(yuan)/地(di)(di)面士兵(bing)(bing)是戰(zhan)(zhan)場(chang)上的(de)(de)(de)(de)(de)資產(chan)，對于(yu)實(shi)施(shi)戰(zhan)(zhan)術決策(ce)至關重(zhong)要(yao)。越來越多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)無處不在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)傳感(gan)和(he)計(ji)算設備(bei)被軍(jun)事(shi)(shi)(shi)人員(yuan)佩(pei)戴(dai)并(bing)嵌入軍(jun)事(shi)(shi)(shi)裝備(bei)（例(li)(li)如作戰(zhan)(zhan)服、儀表化頭盔(kui)、武器系統等）中(zhong)。這些(xie)傳感(gan)和(he)計(ji)算設備(bei)聯網在(zai)一(yi)起形成軍(jun)事(shi)(shi)(shi)物(wu)聯網 (IoMT) 或戰(zhan)(zhan)場(chang)物(wu)聯網 (IoBT) [31]。IoMT/IoBT能夠獲(huo)(huo)取(qu)(qu)多(duo)種靜態(tai)和(he)動態(tai)生物(wu)特征(zheng)（如人臉、虹(hong)膜(mo)、眼周(zhou)、指(zhi)(zhi)紋、步態(tai)、手勢和(he)面部表情(qing)），可(ke)(ke)用于(yu)對士兵(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)心(xin)(xin)理物(wu)理進(jin)行上下文自(zi)適應的(de)(de)(de)(de)(de)連(lian)續監測和(he)場(chang)上的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)緒狀況。除了監測士兵(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)武器、彈藥(yao)和(he)位置外，IoMT/IoBT 還可(ke)(ke)以幫助(zhu)捕獲(huo)(huo)士兵(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)健康參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)（例(li)(li)如，心(xin)(xin)率、心(xin)(xin)電圖(tu) (ECG)、血(xue)糖水(shui)平(ping)、體溫(wen)、血(xue)壓）。借助(zhu) IoMT/IoBT，軍(jun)隊(dui)和(he)空(kong)軍(jun)人員(yuan)能夠獲(huo)(huo)得(de)戰(zhan)(zhan)術態(tai)勢感(gan)知，從(cong)(cong)而獲(huo)(huo)得(de)對敵(di)人的(de)(de)(de)(de)(de)感(gan)知以及(ji)友軍(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)展。IoMT/IoBT 收集的(de)(de)(de)(de)(de)各種統計(ji)數(shu)(shu)(shu)據和(he)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)對于(yu)坐在(zai)指(zhi)(zhi)揮和(he)控(kong)制中(zhong)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)指(zhi)(zhi)揮官具(ju)有重(zhong)要(yao)價值。然后(hou)(hou)將這些(xie)獲(huo)(huo)取(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據發送(song)到邊緣服務器或云，然后(hou)(hou)可(ke)(ke)以將信息融合和(he)大數(shu)(shu)(shu)據分析應用于(yu) SA、態(tai)勢評(ping)估(gu)、決策(ce)活動，并(bing)為戰(zhan)(zhan)場(chang)上的(de)(de)(de)(de)(de)士兵(bing)(bing)提供實(shi)時支持。指(zhi)(zhi)揮官可(ke)(ke)以了解(jie)藍軍(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)健康參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)、武器參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)、裝備(bei)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)和(he)彈藥(yao)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)，從(cong)(cong)而可(ke)(ke)以下達提供適當援助(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)命令。

4.9 圖數據庫

最(zui)近，在(zai)[32]中提(ti)(ti)出了將物聯網(wang)(wang)（IoMT/IoBT）與(yu)(yu)圖(tu)(tu)(tu)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)相結合為戰(zhan)場上士兵(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)每個參數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)提(ti)(ti)供 SA，從而實(shi)現(xian)更(geng)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)決策(ce)支(zhi)持系統(tong)(tong)。圖(tu)(tu)(tu)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)是一種(zhong)新的(de)(de)(de)(de)(de)范式(shi)，其中數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)以(yi)(yi)(yi)(yi)圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)式(shi)體現(xian)，比傳統(tong)(tong)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)更(geng)容易(yi)搜索(suo)和(he)(he)遍歷。在(zai)圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)中，數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)以(yi)(yi)(yi)(yi)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)式(shi)存儲(chu)(chu)，這(zhe)些節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)通過邊(bian)以(yi)(yi)(yi)(yi)圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)方式(shi)相互(hu)連接(jie)，邊(bian)表(biao)示連接(jie)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系。當數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)/節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)屬(shu)性(xing)很重要時(shi)，圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)很有(you)用。例(li)如(ru)，士兵(bing)可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)是具有(you)不同屬(shu)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)主節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)，例(li)如(ru)裝備(bei)、彈藥、武器和(he)(he)身(shen)體傳感器參數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。由于(yu)(yu)物聯網(wang)(wang)與(yu)(yu)其他節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)和(he)(he)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)有(you)很多互(hu)連，因此可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)使用圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)來(lai)(lai)存儲(chu)(chu)和(he)(he)檢(jian)索(suo)這(zhe)些信息。圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)表(biao)示和(he)(he)存儲(chu)(chu)有(you)助(zhu)于(yu)(yu)查(cha)詢此類復雜(za)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)。圖(tu)(tu)(tu)論的(de)(de)(de)(de)(de)標準算法(fa)（例(li)如(ru)，最(zui)短路(lu)徑、聚類、社區檢(jian)測等(deng)）以(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)機器學習方法(fa)可(ke)用于(yu)(yu)圖(tu)(tu)(tu)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)，以(yi)(yi)(yi)(yi)方便(bian)檢(jian)索(suo)所需(xu)信息[32]。圖(tu)(tu)(tu)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)的(de)(de)(de)(de)(de)使用可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)提(ti)(ti)高(gao)指揮(hui)官(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)視(shi)化(hua)和(he)(he)SA。通常，平面(mian)方式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)信息不足以(yi)(yi)(yi)(yi)以(yi)(yi)(yi)(yi)清(qing)晰(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)方式(shi)開發 SA。存儲(chu)(chu)在(zai)圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)中的(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)來(lai)(lai)源的(de)(de)(de)(de)(de)信息允(yun)許以(yi)(yi)(yi)(yi)圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)方式(shi)檢(jian)索(suo)存儲(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)信息，這(zhe)有(you)助(zhu)于(yu)(yu)更(geng)好(hao)地理解圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中不同節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)屬(shu)性(xing)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系。由于(yu)(yu)物聯網(wang)(wang)時(shi)代(dai)從傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)于(yu)(yu)地圖(tu)(tu)(tu)和(he)(he)基(ji)于(yu)(yu)電話的(de)(de)(de)(de)(de) SA 過渡，指揮(hui)官(guan)能(neng)夠在(zai)支(zhi)持物聯網(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)設備(bei)上遠(yuan)程訪問所有(you)信息。圖(tu)(tu)(tu)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)庫(ku)(ku)(ku)(ku)可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)在(zai)霧/云級別(bie)實(shi)現(xian)，因此查(cha)詢的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)視(shi)化(hua)結果可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)提(ti)(ti)供有(you)關(guan)情況(kuang)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)趣數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)，以(yi)(yi)(yi)(yi)協助(zhu)指揮(hui)官(guan)做出戰(zhan)術(shu)決策(ce)。

4.10 霧/邊緣計算

霧(wu)(wu)(wu)計(ji)(ji)算(suan)(suan)或邊緣(yuan)計(ji)(ji)算(suan)(suan)是(shi)(shi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)中的(de)(de)(de)一(yi)種新趨勢(shi)，它(ta)將(jiang)應(ying)用程序、服務(wu)、數據(ju)、計(ji)(ji)算(suan)(suan)能(neng)力(li)、知識(shi)生成和(he)決策從集中節點(dian)推向網(wang)(wang)絡(luo)的(de)(de)(de)邏輯極(ji)端(duan)。邊緣(yuan)計(ji)(ji)算(suan)(suan)和(he)霧(wu)(wu)(wu)計(ji)(ji)算(suan)(suan)在(zai)本質(zhi)上(shang)是(shi)(shi)相(xiang)似(si)的(de)(de)(de)，并且在(zai)我們之前的(de)(de)(de)工作中已經概述了一(yi)些(xie)細微的(de)(de)(de)差異[33]。現有的(de)(de)(de)監視系統難以(yi)實時(shi)檢測、識(shi)別和(he)跟蹤目標，這(zhe)主要是(shi)(shi)由于(yu)從傳(chuan)感(gan)器(qi)傳(chuan)輸原始(shi)數據(ju)、在(zai)遠(yuan)程中央平(ping)臺（例如云）上(shang)執(zhi)行(xing)(xing)(xing)信(xin)(xin)息融合、計(ji)(ji)算(suan)(suan)和(he)分析所(suo)涉(she)及的(de)(de)(de)延遲，并將(jiang)命令發(fa)送回執(zhi)行(xing)(xing)(xing)器(qi)以(yi)執(zhi)行(xing)(xing)(xing)控(kong)制(zhi)決策。霧(wu)(wu)(wu)/邊緣(yuan)計(ji)(ji)算(suan)(suan)可以(yi)在(zai)網(wang)(wang)絡(luo)邊緣(yuan)附(fu)近進(jin)行(xing)(xing)(xing)計(ji)(ji)算(suan)(suan)，并有助(zhu)(zhu)于(yu)減輕(qing)核心(xin)網(wang)(wang)絡(luo)的(de)(de)(de)通信(xin)(xin)負擔。霧(wu)(wu)(wu)/邊緣(yuan)計(ji)(ji)算(suan)(suan)還(huan)(huan)支持基于(yu)位置的(de)(de)(de)服務(wu)、本地(di)分析，并有助(zhu)(zhu)于(yu)提(ti)高 SA 系統的(de)(de)(de)實時(shi)響應(ying)能(neng)力(li)[34、35]。使用生物識(shi)別、環境傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)其他連接的(de)(de)(de) IoMT/IoBT 設備利(li)用霧(wu)(wu)(wu)/邊緣(yuan)計(ji)(ji)算(suan)(suan)快速發(fa)送和(he)接收(shou)數據(ju)不僅有助(zhu)(zhu)于(yu)改(gai)善指揮和(he)控(kong)制(zhi)操作，而且還(huan)(huan)允(yun)許(xu)軍事人員及時(shi)應(ying)對戰場上(shang)的(de)(de)(de)潛在(zai)危(wei)險情況。

4.11 信息融合

監(jian)控(kong)應用(yong)(yong)使用(yong)(yong)大量傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)，例如運動檢測器(qi)(qi)(qi)、接近傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)、生物(wu)(wu)識別傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)以及各種攝(she)像(xiang)機(ji)，包(bao)括彩色攝(she)像(xiang)機(ji)、夜視(shi)成像(xiang)攝(she)像(xiang)機(ji)和(he)熱成像(xiang)攝(she)像(xiang)機(ji)，它們從不(bu)(bu)同的(de)(de)視(shi)點和(he)分辨(bian)率觀察目標(biao)。信(xin)息(xi)融(rong)(rong)(rong)合通過(guo)幫(bang)助從感(gan)知數(shu)據(ju)中(zhong)獲得有(you)價值(zhi)的(de)(de)見解，在(zai)(zai) SA 中(zhong)發揮著重要(yao)作用(yong)(yong)。SA 包(bao)含(han)低級信(xin)息(xi)融(rong)(rong)(rong)合（跟(gen)蹤(zong)和(he)識別）、高級信(xin)息(xi)融(rong)(rong)(rong)合（基于威(wei)脅(xie)和(he)場景的(de)(de)評估(gu)）和(he)用(yong)(yong)戶細化（物(wu)(wu)理、認知和(he)信(xin)息(xi)任務(wu)）[ 3]。信(xin)息(xi)融(rong)(rong)(rong)合最大限度地減少了不(bu)(bu)同傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)捕獲的(de)(de)數(shu)據(ju)之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)冗余，例如不(bu)(bu)同相機(ji)捕獲的(de)(de)相同或相似視(shi)圖。此外(wai)，當(dang)系統中(zhong)的(de)(de)一個相機(ji)跟(gen)蹤(zong)的(de)(de)對象移出(chu)其視(shi)野(ye)并(bing)進(jin)入另一個相機(ji)的(de)(de)視(shi)野(ye)時，信(xin)息(xi)融(rong)(rong)(rong)合還(huan)有(you)助于在(zai)(zai)相機(ji)之(zhi)(zhi)間(jian)執行切(qie)換(huan)。在(zai)(zai)霧(wu)/邊(bian)緣計(ji)(ji)算范式中(zhong)，傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)/物(wu)(wu)聯(lian)網節點的(de)(de)信(xin)息(xi)融(rong)(rong)(rong)合減少了需要(yao)傳(chuan)輸到(dao)邊(bian)緣服務(wu)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)數(shu)據(ju)，從而(er)為物(wu)(wu)聯(lian)網設(she)備節省(sheng)能源(yuan)，從而(er)有(you)助于延長物(wu)(wu)聯(lian)網設(she)備的(de)(de)電池壽命。先進(jin)的(de)(de)計(ji)(ji)算技術(shu)，如并(bing)行計(ji)(ji)算和(he)可重構計(ji)(ji)算，可用(yong)(yong)于實時信(xin)息(xi)融(rong)(rong)(rong)合，在(zai)(zai)物(wu)(wu)聯(lian)網和(he)邊(bian)緣/霧(wu)節點提供實時SA。

4.12 視頻流中的自動事件識別

來(lai)自(zi)無(wu)人(ren)(ren)(ren)機、物(wu)(wu)聯網設備(bei)(bei)和(he)(he)閉路電視(shi) (CCTV) 攝像(xiang)機的(de)(de)(de)視(shi)頻(pin)(pin)流是監(jian)(jian)控(kong)和(he)(he) SA 的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)來(lai)源。傳統上，需(xu)要(yao)多個操(cao)作員觀看(kan)這些視(shi)頻(pin)(pin)流，然后將有(you)(you)關感興(xing)趣(qu)事(shi)(shi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)信息(xi)傳遞給指揮官以改(gai)進 SA。從大量無(wu)人(ren)(ren)(ren)機和(he)(he)物(wu)(wu)聯網設備(bei)(bei)收(shou)集的(de)(de)(de)視(shi)頻(pin)(pin)流越來(lai)越多，需(xu)要(yao)越來(lai)越多的(de)(de)(de)操(cao)作員。此外，在高活動(dong)(dong)期間，操(cao)作員可(ke)(ke)(ke)能(neng)會超負荷，因(yin)此可(ke)(ke)(ke)能(neng)無(wu)法跟(gen)蹤所(suo)有(you)(you)感興(xing)趣(qu)的(de)(de)(de)事(shi)(shi)件(jian)(jian)。自(zi)動(dong)(dong)分(fen)析來(lai)自(zi)各種來(lai)源（如無(wu)人(ren)(ren)(ren)機和(he)(he)物(wu)(wu)聯網設備(bei)(bei)）的(de)(de)(de)視(shi)頻(pin)(pin)數據，可(ke)(ke)(ke)以通過提供感興(xing)趣(qu)的(de)(de)(de)事(shi)(shi)件(jian)(jian)或活動(dong)(dong)的(de)(de)(de)通知(zhi)來(lai)減少所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)操(cao)作員數量[36]。事(shi)(shi)件(jian)(jian)可(ke)(ke)(ke)以定義為(wei)在一段(duan)時(shi)間內發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)對象之間關系的(de)(de)(de)變(bian)化。使用(yong)無(wu)人(ren)(ren)(ren)機進行(xing)自(zi)動(dong)(dong)事(shi)(shi)件(jian)(jian)識別的(de)(de)(de)一個有(you)(you)趣(qu)例子是車(che)(che)隊(dui)(dui)監(jian)(jian)視(shi)。小型無(wu)人(ren)(ren)(ren)機，如“掃描鷹”(ScanEagle)，可(ke)(ke)(ke)用(yong)于為(wei)車(che)(che)隊(dui)(dui)提供監(jian)(jian)視(shi)，在車(che)(che)隊(dui)(dui)上空飛行(xing)的(de)(de)(de)無(wu)人(ren)(ren)(ren)機不僅會探測和(he)(he)跟(gen)蹤車(che)(che)隊(dui)(dui)中的(de)(de)(de)實體，而且還會在車(che)(che)隊(dui)(dui)附近(jin)發(fa)現(xian)可(ke)(ke)(ke)能(neng)構成威脅(xie)的(de)(de)(de)其他(ta)車(che)(che)輛和(he)(he)物(wu)(wu)體。

各種方法(fa)已用于事(shi)件識別，例如(ru)貝(bei)葉斯網(wang)絡(luo)、隱(yin)(yin)馬爾可夫模型 (HMM) 和(he)(he)神(shen)經(jing)(jing)網(wang)絡(luo) [36]。特別是(shi)，隨著深度學(xue)習的(de)(de)最新進展，卷(juan)積神(shen)經(jing)(jing)網(wang)絡(luo) (CNN) 在視頻幀中的(de)(de)自動(dong)對(dui)象檢測(ce)、分(fen)類和(he)(he)識別方面(mian)變(bian)得(de)非(fei)(fei)常流(liu)行。圖(tu)(tu) 3展示(shi)了用于自動(dong)對(dui)象檢測(ce)和(he)(he)分(fen)類的(de)(de) CNN 架(jia)構(gou)(gou)。CNN 架(jia)構(gou)(gou)通常由(you)輸(shu)入(ru)(ru)層(ceng)(ceng)(ceng)、輸(shu)出(chu)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)多(duo)(duo)個(ge)隱(yin)(yin)藏(zang)層(ceng)(ceng)(ceng)組成。CNN 的(de)(de)隱(yin)(yin)藏(zang)層(ceng)(ceng)(ceng)主要包括多(duo)(duo)個(ge)卷(juan)積層(ceng)(ceng)(ceng)、全(quan)連(lian)接層(ceng)(ceng)(ceng)以(yi)及可選(xuan)的(de)(de)非(fei)(fei)線性層(ceng)(ceng)(ceng)、池化(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)歸一化(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)。在圖(tu)(tu) 3，來自紅(hong)外(wai)攝像機的(de)(de)輸(shu)入(ru)(ru)被(bei)饋送到 CNN 架(jia)構(gou)(gou)，該架(jia)構(gou)(gou)通過多(duo)(duo)個(ge)卷(juan)積、非(fei)(fei)線性、池化(hua)、歸一化(hua)處理輸(shu)入(ru)(ru)（注意(yi)，為簡單起見(jian)，圖(tu)(tu) 3中未顯示(shi)非(fei)(fei)線性、池化(hua)和(he)(he)歸一化(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)）和(he)(he)全(quan)連(lian)接層(ceng)(ceng)(ceng)，并在輸(shu)出(chu)/分(fen)類層(ceng)(ceng)(ceng)產生目標(biao)檢測(ce)和(he)(he)分(fen)類的(de)(de)輸(shu)出(chu)。圖(tu)(tu) 3顯示(shi)了 CNN 架(jia)構(gou)(gou)從紅(hong)外(wai)視頻輸(shu)入(ru)(ru)中檢測(ce)手槍。

圖 3. 用于自(zi)動對象檢測(ce)和(he)分類的卷積(ji)神經網(wang)絡 (CNN) 架構

我們(men)注(zhu)意到 HMM 和神經網絡(luo)(luo)需要大量(liang)的(de)訓練(lian)數(shu)(shu)據(ju)來配置網絡(luo)(luo)以識別(bie)事件(jian)。由于(yu)許多感(gan)興趣的(de)事件(jian)是(shi)異常事件(jian)，缺乏用于(yu)訓練(lian)的(de)視(shi)頻數(shu)(shu)據(ju)，因(yin)此當訓練(lian)視(shi)頻數(shu)(shu)據(ju)稀缺時，貝葉斯網絡(luo)(luo)可用于(yu)事件(jian)識別(bie)[36]。貝葉斯網絡(luo)(luo)還在推理中包含不確定性，并提供指示事件(jian)為真的(de)可能(neng)性的(de)輸出(chu)，或(huo)對于(yu)多狀態事件(jian)，事件(jian)處于(yu)特(te)定狀態的(de)概率。

盡管自動事(shi)件(jian)識(shi)(shi)(shi)別對 SA 具有巨大的價值，但它是(shi)一(yi)個(ge)具有挑戰性的問題(ti)，也是(shi)近期(qi)研究的重點(dian)。其他對 SA 至關(guan)重要(yao)且是(shi)近期(qi)研究主題(ti)的相(xiang)關(guan)研究問題(ti)是(shi)對象(xiang)檢測和識(shi)(shi)(shi)別、對象(xiang)之間(jian)關(guan)系的識(shi)(shi)(shi)別和活動識(shi)(shi)(shi)別。

4.13 增強視覺系統 (EVS)

增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)型(xing)視(shi)(shi)覺(jue)系統(tong) (EVS) 或(huo)增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)型(xing)飛(fei)行(xing)(xing)視(shi)(shi)覺(jue)系統(tong) (EFVS) 通(tong)過主動(dong)和被動(dong)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)飛(fei)行(xing)(xing)員的(de)能(neng)見度(du)和 SA，這些(xie)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)可以穿(chuan)透風暴、霧(wu)、霾、黑暗、雨和雪等天氣現(xian)象。現(xian)代(dai)軍用(yong)飛(fei)機(ji)配(pei)備(bei)了(le)增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)型(xing)視(shi)(shi)覺(jue)系統(tong)，但是，由(you)于成本、復雜性(xing)和技(ji)術(shu)性(xing)，這些(xie)系統(tong)在(zai)(zai)商用(yong)飛(fei)機(ji)上并不(bu)常見。增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)型(xing)視(shi)(shi)覺(jue)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)的(de)性(xing)能(neng)取決于傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)特(te)性(xing)和外(wai)(wai)(wai)部環境。例(li)如(ru)(ru)，高(gao)頻(pin)雷達(da)（例(li)如(ru)(ru) 94 GHz）和紅(hong)外(wai)(wai)(wai)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)的(de)范(fan)圍(wei)性(xing)能(neng)在(zai)(zai)強(qiang)(qiang)降水和某(mou)些(xie)霧(wu)類(lei)型(xing)中會(hui)降低(di) [37]。相(xiang)反(fan)，低(di)頻(pin)（例(li)如(ru)(ru)，9.6 GHz）和中頻(pin)（例(li)如(ru)(ru)，35 GHz）雷達(da)的(de)范(fan)圍(wei)有(you)所提(ti)高(gao)，但顯示(shi)分辨率較差(cha)。此外(wai)(wai)(wai)，當多個(ge)有(you)源傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)靠近(jin)時，有(you)源雷達(da)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)可能(neng)會(hui)相(xiang)互干擾。盡管增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)視(shi)(shi)覺(jue)系統(tong)已在(zai)(zai)軍事和空軍中大量使(shi)用(yong)以改進(jin) SA，但當代(dai)增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)視(shi)(shi)覺(jue)系統(tong)不(bu)提(ti)取可能(neng)在(zai)(zai)特(te)定溫度(du)或(huo)雷達(da)反(fan)射(she)條件下產(chan)生誤導性(xing)視(shi)(shi)覺(jue)偽影(ying)的(de)顏(yan)色特(te)征(zheng) [37]。EVS/EFVS 的(de)示(shi)例(li)包括 Collins Aerospace 的(de) EFVS-4860 [38] 和 Collins Aerospace 的(de) EVS-3600 [ 39]，它使(shi)用(yong)短波(bo)(bo)紅(hong)外(wai)(wai)(wai)、長波(bo)(bo)紅(hong)外(wai)(wai)(wai)和可見光攝(she)像機(ji)的(de)組合(he)來(lai)提(ti)高(gao)飛(fei)行(xing)(xing)員的(de)能(neng)見度(du)。EVS 的(de)另一個(ge)例(li)子是 Elbit System 的(de) ClearVision [ 40 ]，它結合(he)了(le)視(shi)(shi)覺(jue)相(xiang)機(ji)、近(jin)紅(hong)外(wai)(wai)(wai)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)和長波(bo)(bo)紅(hong)外(wai)(wai)(wai)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)來(lai)提(ti)供(gong)改進(jin)的(de) SA。

4.14 合成視覺系統 (SVS)

合(he)(he)成(cheng)(cheng)視覺(jue)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)本質上是不受(shou)天(tian)氣影響(xiang)的(de)(de)顯示器(qi)(qi)，允許操作員和/或飛(fei)行(xing)(xing)(xing)員看到世(shi)(shi)界(jie)，因為(wei)它始終(zhong)處于完美(mei)的(de)(de)天(tian)氣條件下(xia)。合(he)(he)成(cheng)(cheng)視覺(jue)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)使用傳(chuan)感器(qi)(qi)、全球定位(wei)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong) (GPS) 衛星信號、慣性參考系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)和內部數據庫的(de)(de)組合(he)(he)，為(wei)飛(fei)行(xing)(xing)(xing)員提供(gong)他(ta)們周(zhou)圍世(shi)(shi)界(jie)的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)視圖。合(he)(he)成(cheng)(cheng)視覺(jue)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)通過在姿態(tai)(tai)參考系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)上疊加(jia)真實世(shi)(shi)界(jie)圖像的(de)(de)增強現實 (AR) 系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)取代了飛(fei)機(ji)中舊的(de)(de)姿態(tai)(tai)指示器(qi)(qi)（即指示地平(ping)線(xian)位(wei)置(zhi)的(de)(de)藍(lan)棕色姿態(tai)(tai)指示器(qi)(qi)）。基于 AR 的(de)(de) SA 系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，例如 NASA 的(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)視覺(jue)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，可以提高航空安全并提高飛(fei)機(ji)運(yun)行(xing)(xing)(xing)效率。

Collins Aerospace 的(de)(de)(de) SVS 在(zai) HUD 上提供與(yu)天氣(qi)無關的(de)(de)(de)高清圖像顯示，其中包含(han)三層信息——地形(xing)(xing)、障礙物、機(ji)場和跑道(dao)——以呈現環境(jing)的(de)(de)(de)完整畫面 [39]。Collins Aerospace 的(de)(de)(de) SVS 將傳感器與(yu)提供地形(xing)(xing)輪廓、英里標(biao)記、跑道(dao)亮(liang)點和機(ji)場圓頂的(de)(de)(de)全球數據庫(ku)集成在(zai)一起。SVS 的(de)(de)(de)另一個例(li)子是霍尼韋(wei)爾(er)的(de)(de)(de) SmartView [41]，它(ta)將來自各種機(ji)載數據庫(ku)、GPS 和慣性參考系統的(de)(de)(de)飛行信息合(he)成為(wei)全面的(de)(de)(de)、易(yi)于(yu)理解的(de)(de)(de)前方地形(xing)(xing) 3-D 渲染(ran)。

4.15 組合視覺系統 (CVS)

合(he)成視(shi)(shi)覺(jue)(jue)系統(tong)(tong)(tong)讓飛(fei)行(xing)(xing)(xing)員(yuan)在(zai)任(ren)何天(tian)氣(qi)條件下(xia)都(dou)能清楚地(di)看到窗外的(de)(de)(de)世(shi)界。這些(xie)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)系統(tong)(tong)(tong)是(shi)邁(mai)向未來(lai)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)系統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)一步，也稱為(wei)(wei)(wei)組(zu)合(he)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)系統(tong)(tong)(tong) (CVS)，它將為(wei)(wei)(wei)飛(fei)行(xing)(xing)(xing)員(yuan)提(ti)(ti)供遠遠超出眼(yan)睛所能看到的(de)(de)(de)視(shi)(shi)野。CVS 是(shi)合(he)成視(shi)(shi)覺(jue)(jue)（即(ji)(ji)基于(yu)傳感(gan)器和存儲的(de)(de)(de)數據庫信息實時(shi)創建渲(xuan)染(ran)環境的(de)(de)(de)系統(tong)(tong)(tong)）和增強型飛(fei)行(xing)(xing)(xing)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)系統(tong)(tong)(tong)（即(ji)(ji)利(li)用前視(shi)(shi)紅外系統(tong)(tong)(tong)和毫米波(bo)雷達(da)提(ti)(ti)供飛(fei)行(xing)(xing)(xing)員(yuan)可以(yi)實時(shi)查看飛(fei)機周(zhou)圍的(de)(de)(de)世(shi)界）[42]。Collins Aerospace 的(de)(de)(de) CVS 通過將他們的(de)(de)(de) EVS 和 SVS 組(zu)合(he)成一個(ge)動態(tai)圖像為(wei)(wei)(wei)飛(fei)行(xing)(xing)(xing)員(yuan)提(ti)(ti)供清晰的(de)(de)(de)視(shi)(shi)圖，如(ru)圖 4 所示. CVS 算法利(li)用來(lai)自 EVS 和 SVS 的(de)(de)(de)重疊(die)視(shi)(shi)野來(lai)檢(jian)測(ce)(ce)、提(ti)(ti)取和顯示來(lai)自兩(liang)個(ge)來(lai)源的(de)(de)(de)內容。例如(ru)，CVS 提(ti)(ti)供夜間地(di)形熱成像、不受天(tian)氣(qi)影響(xiang)的(de)(de)(de)虛擬地(di)形，以(yi)及(ji)集(ji)成在(zai)單個(ge)系統(tong)(tong)(tong)中的(de)(de)(de)跑道和進近照(zhao)明的(de)(de)(de)快速檢(jian)測(ce)(ce)。

圖 4. Collins Aerospace 的組合(he)視覺系統 [43]

4.16 增強現實

隨著移動設備(bei)的(de)(de)(de)(de)計算能(neng)力不斷提(ti)高，可以(yi)(yi)由多(duo)個部(bu)門（例(li)(li)如(ru)，軍(jun)事(shi)、民用、執法）的(de)(de)(de)(de)步行(xing)操作(zuo)員(yuan)攜(xie)帶，AR 為增(zeng)強 SA 提(ti)供(gong)了一(yi)種有前途的(de)(de)(de)(de)手段(duan)。由于下車(che)操作(zuo)員(yuan)傾向(xiang)于處理大(da)量可能(neng)相關或不相關的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)息，因此 AR 系統(tong)可以(yi)(yi)通(tong)過(guo)以(yi)(yi)可識別的(de)(de)(de)(de)方(fang)式過(guo)濾、組織和(he)(he)(he)(he)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)信(xin)(xin)息來幫(bang)助改進 SA [44]。AR 系統(tong)需要識別要在(zai)(zai)(zai)(zai)操作(zuo)員(yuan)的(de)(de)(de)(de) HUD 中顯(xian)(xian)示(shi)(shi)和(he)(he)(he)(he)增(zeng)強的(de)(de)(de)(de)感興趣元(yuan)素。這(zhe)些元(yuan)素包括地(di)形圖(tu)和(he)(he)(he)(he)藍色(se)和(he)(he)(he)(he)紅色(se)力量的(de)(de)(de)(de)指示(shi)(shi)。可以(yi)(yi)使(shi)用以(yi)(yi)操作(zuo)員(yuan)為中心的(de)(de)(de)(de)徑(jing)(jing)向(xiang)迷你地(di)圖(tu)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)地(di)形圖(tu)，實時(shi)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)操作(zuo)員(yuan)的(de)(de)(de)(de)位置以(yi)(yi)及(ji)盟友和(he)(he)(he)(he)敵人的(de)(de)(de)(de)位置以(yi)(yi)及(ji)興趣點。通(tong)過(guo)使(shi)用 AR 技(ji)術對路徑(jing)(jing)進行(xing)著色(se)，導航數據可以(yi)(yi)與地(di)形圖(tu)集成(cheng)，從而將地(di)圖(tu)和(he)(he)(he)(he)導航路徑(jing)(jing)疊加在(zai)(zai)(zai)(zai)操作(zuo)員(yuan)的(de)(de)(de)(de)視野中。AR 還(huan)能(neng)夠在(zai)(zai)(zai)(zai)操作(zuo)員(yuan)可能(neng)難(nan)以(yi)(yi)操縱其設備(bei)和(he)(he)(he)(he)/或武(wu)器的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下提(ti)供(gong)幫(bang)助，例(li)(li)如(ru)在(zai)(zai)(zai)(zai)近距離戰斗(dou)或巡邏中，武(wu)器通(tong)常(chang)在(zai)(zai)(zai)(zai)臀部(bu)水平處靜(jing)止[44]。這(zhe)種 AR 十(shi)字準線的(de)(de)(de)(de)有效(xiao)性可以(yi)(yi)通(tong)過(guo)比較操作(zuo)員(yuan)在(zai)(zai)(zai)(zai)有或沒有十(shi)字準線的(de)(de)(de)(de)參與期間的(de)(de)(de)(de)響(xiang)應時(shi)間來憑經(jing)驗測量。總(zong)之(zhi)，隨著 AR 技(ji)術的(de)(de)(de)(de)進步，AR 在(zai)(zai)(zai)(zai)軍(jun)事(shi)和(he)(he)(he)(he)空軍(jun)設備(bei)中的(de)(de)(de)(de)使(shi)用一(yi)直在(zai)(zai)(zai)(zai)不斷增(zeng)加。

五、態勢感知的應用領域

戰場、軍事和(he)(he)空軍基地、航空、空中(zhong)(zhong)(zhong)交通(tong)管制、緊急(ji)情況和(he)(he)/或(huo)災難響應、工業流程管理、城市(shi)地區和(he)(he)關(guan)鍵(jian)基礎設施等(deng)各個(ge)領域都需要 SA，如圖 5 所示。在本(ben)節(jie)中(zhong)(zhong)(zhong)，我們將概(gai)述其中(zhong)(zhong)(zhong)一些領域。不充(chong)分的(de)(de) SA 通(tong)常與導致(zhi)逆境(jing)的(de)(de)人為(wei)錯誤有關(guan)，例(li)如戰爭中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)軍事損失(shi)(shi)、緊急(ji)情況和(he)(he)災難響應中(zhong)(zhong)(zhong)平民和(he)(he)急(ji)救人員(yuan)的(de)(de)生命損失(shi)(shi)以及(ji)工業控制中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)收入損失(shi)(shi)。

圖 5. 態(tai)勢感知(zhi)領域

5.1 戰場

SA 對于知(zhi)情和可靠的(de)(de)(de)(de)戰(zhan)場 C2 系統必(bi)不可少。由 IoBT/IoMT 和霧計算等最先進(jin)技術增(zeng)強的(de)(de)(de)(de) SA 可以(yi)(yi)(yi)幫助軍(jun)(jun)隊(dui)和空(kong)軍(jun)(jun)充分利(li)用部署(shu)在(zai)(zai)(zai)（未來）中的(de)(de)(de)(de)大量(liang)異構 IoBT/IoMT 設備(bei)收集的(de)(de)(de)(de)信息。) 戰(zhan)場，并(bing)且可以(yi)(yi)(yi)為軍(jun)(jun)隊(dui)/空(kong)軍(jun)(jun)提(ti)供(gong)相對于對手(shou)的(de)(de)(de)(de)戰(zhan)略(lve)優勢。戰(zhan)場上(shang)的(de)(de)(de)(de) SA 可以(yi)(yi)(yi)在(zai)(zai)(zai)不同(tong)級別提(ti)供(gong)：（i）監(jian)督戰(zhan)場行(xing)動(dong)的(de)(de)(de)(de)指揮官，（ii）在(zai)(zai)(zai)戰(zhan)術層面執行(xing)任務的(de)(de)(de)(de)下(xia)馬士兵(bing)，以(yi)(yi)(yi)及（iii）為士兵(bing)提(ti)供(gong)近(jin)距離空(kong)中支援的(de)(de)(de)(de)飛行(xing)員。SA 技術的(de)(de)(de)(de)最新進(jin)展可以(yi)(yi)(yi)幫助士兵(bing)在(zai)(zai)(zai)低延遲下(xia)識別敵人(ren)、訪問設備(bei)和武器系統，并(bing)提(ti)高 SA 和士兵(bing)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性。

5.2 城市戰

在(zai)城(cheng)(cheng)市環(huan)(huan)境中(zhong)為軍隊(dui)和空軍部隊(dui)維護(hu) SA 比在(zai)農村和開(kai)闊(kuo)地帶(dai)更具挑(tiao)戰性。城(cheng)(cheng)市環(huan)(huan)境中(zhong)的(de)(de)(de)戰斗空間動(dong)態發生了顯著變化，從傳統的(de)(de)(de)以(yi)敵(di)為主的(de)(de)(de)二維空間轉(zhuan)變為敵(di)方可(ke)以(yi)從任意方向(xiang)、多(duo)(duo)方向(xiang)同時(shi)發動(dong)進(jin)攻的(de)(de)(de)三維迷宮[ 26]。越(yue)來越(yue)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)非戰斗人員使(shi)城(cheng)(cheng)市戰場變得(de)更加(jia)復(fu)雜。GPS 等導航(hang)輔(fu)助設備(bei)在(zai)城(cheng)(cheng)市環(huan)(huan)境中(zhong)的(de)(de)(de)可(ke)靠(kao)性不如開(kai)闊(kuo)地形，因(yin)為很難獲得(de)衛(wei)星的(de)(de)(de)視(shi)線。因(yin)此，在(zai)城(cheng)(cheng)市環(huan)(huan)境中(zhong)共(gong)享(xiang)有關戰斗空間的(de)(de)(de)信息以(yi)獲得(de)共(gong)同作戰圖 (COP)（美國(guo)國(guo)防部軍事及相關術語詞典將 COP 定義為：“由多(duo)(duo)個(ge)司令部共(gong)享(xiang)的(de)(de)(de)相關信息的(de)(de)(de)單一(yi)(yi)相同顯示，以(yi)促進(jin)協作規劃并協助所有梯隊(dui)實現態勢感知”[ 2 ]）需要一(yi)(yi)個(ge)能夠(gou)在(zai)任何環(huan)(huan)境（即存在(zai)多(duo)(duo)徑(jing)和無線電干擾的(de)(de)(de)情況下）保持鏈路的(de)(de)(de)通(tong)信系統/網絡(luo)。

5.3 灰色地帶戰

在(zai)不對(dui)(dui)稱(cheng)戰(zhan)(zhan)爭(zheng)或(huo)(huo)灰色地(di)帶戰(zhan)(zhan)爭(zheng)中特別(bie)(bie)需(xu)要(yao) SA [ 45] 識(shi)別(bie)(bie)敵方戰(zhan)(zhan)斗(dou)人員并不總是那么簡單，例如，敵人可(ke)(ke)能以(yi)平(ping)民的身份出(chu)現或(huo)(huo)使用被盜徽章進入受限軍事基地(di)。為了在(zai)灰色區域(yu)情況(kuang)下提供(gong) SA，生物特征(zheng)傳感器(qi)可(ke)(ke)以(yi)掃(sao)描虹膜、指紋和其他生物特征(zheng)數據(ju)，以(yi)識(shi)別(bie)(bie)可(ke)(ke)能構成危險的個人。在(zai) SA 系(xi)統中使用 DDDAS 方法(fa)可(ke)(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)(zhu)有(you)針對(dui)(dui)性(xing)地(di)收集有(you)關(guan)已識(shi)別(bie)(bie)個人的數據(ju)，還可(ke)(ke)以(yi)動員響應(ying)單位（例如狙(ju)擊手）來分散威(wei)脅。SA 系(xi)統可(ke)(ke)以(yi)提供(gong)對(dui)(dui)站(zhan)點和潛在(zai)灰色區域(yu)參與(yu)者的實時監控，以(yi)幫(bang)助(zhu)(zhu)防止(zhi)或(huo)(huo)減(jian)輕灰色區域(yu)戰(zhan)(zhan)爭(zheng)的負(fu)面影響，例如錯誤信(xin)息以(yi)及服務和關(guan)鍵(jian)基礎設施的中斷。

5.4 軍事和空軍基地

SA 是(shi)軍事和空軍基(ji)(ji)地(di)的安全保障所必需的。由于(yu)敵人(ren)可能試圖用(yong)偷(tou)來的徽(hui)章/身份潛入基(ji)(ji)地(di)，因此需要對軍事/空軍基(ji)(ji)地(di)進行持續監(jian)視。SA 系統可以(yi)(yi)檢測(ce)基(ji)(ji)地(di)中的可疑人(ren)員和未經授權的人(ren)員，當局(ju)可以(yi)(yi)據(ju)此采取(qu)適當的行動。

5.5 國土安全與國防

SA 系統是增強國土安全和防御所必需的。實時監控有助(zhu)于及時發現和應(ying)對(dui)自(zi)然災害(hai)（例(li)如颶風、洪水）和人為事件（例(li)如恐怖主義）。此外，SA 系統可以協助(zhu)執法人員反恐、打擊走(zou)私和逮(dai)捕(bu)逃犯(fan)。

5.6 災難響應管理

災難(nan)恢復(fu)行動具有挑戰性，需(xu)要(yao)多個機(ji)構的(de)(de)支持，包括當地和(he)國際應急(ji)響(xiang)(xiang)應人員(yuan)、非政府組織(zhi)和(he)軍方。在(zai)災難(nan)發生后，最(zui)緊迫(po)的(de)(de)要(yao)求是對 SA 的(de)(de)要(yao)求，以便(bian)可(ke)(ke)(ke)以根(gen)據影響(xiang)(xiang)和(he)救災需(xu)求對資源（包括人員(yuan)和(he)物資）進行優先排序和(he)引(yin)導。此外(wai)，在(zai)災難(nan)性情(qing)(qing)況(kuang)下，隨著恢復(fu)工作的(de)(de)繼(ji)續，SA 需(xu)要(yao)根(gen)據不(bu)斷(duan)變化的(de)(de)條件不(bu)斷(duan)更(geng)新。在(zai)災難(nan)情(qing)(qing)況(kuang)下提供 SA 的(de)(de)傳統(tong)(tong)信息來源包括災難(nan)受害(hai)者的(de)(de)報告，但是，受害(hai)者報告可(ke)(ke)(ke)能并非在(zai)所有情(qing)(qing)況(kuang)下都(dou)可(ke)(ke)(ke)行，因為通(tong)信手(shou)段(duan)可(ke)(ke)(ke)能會因災難(nan)而中斷(duan)。因此，災害(hai)監測(ce)和(he)報告需(xu)要(yao) SA 系統(tong)(tong)，因此有助于對災害(hai)做出適當的(de)(de)響(xiang)(xiang)應。SA 系統(tong)(tong)也是早期預警系統(tong)(tong)不(bu)可(ke)(ke)(ke)或缺的(de)(de)一部分，通(tong)過促(cu)進快速檢測(ce)和(he)響(xiang)(xiang)應緊急(ji)情(qing)(qing)況(kuang)（例如(ru)火災、洪水(shui)、橋梁倒塌、供水(shui)中斷(duan)、地震、火山爆發、和(he)龍卷風(feng)等。

5.7 關鍵基礎設施

橋梁(liang)、發電(dian)(dian)和(he)配電(dian)(dian)網絡(luo)(luo)、供水網絡(luo)(luo)、電(dian)(dian)信網絡(luo)(luo)、交(jiao)通(tong)(tong)網絡(luo)(luo)等關鍵基礎(chu)設(she)施的(de)安全需要 SA。我們(men)通(tong)(tong)過(guo)幾個來自道(dao)(dao)路(lu)網絡(luo)(luo)的(de)例子(zi)來說明(ming)關鍵基礎(chu)設(she)施的(de) SA交(jiao)通(tong)(tong)網絡(luo)(luo)的(de)重(zhong)要組(zu)成部(bu)分。道(dao)(dao)路(lu) SA 需要感知不利的(de)道(dao)(dao)路(lu)狀況（例如坑洼）、駕(jia)車者(zhe)、行(xing)人和(he)交(jiao)通(tong)(tong)狀況 [ 10]。道(dao)(dao)路(lu) SA 提供的(de)交(jiao)通(tong)(tong)監(jian)控(kong)和(he)可疑車輛(liang)檢(jian)測將減(jian)少犯罪、事(shi)故和(he)死亡人數。深(shen)度學習的(de)進(jin)步極大地(di)促進(jin)了 Road SA 的(de)發展(zhan)。CNN 可用(yong)于感知道(dao)(dao)路(lu)圖像數據中(zhong)(zhong)的(de)車輛(liang)類別和(he)位置，從而有助于解決道(dao)(dao)路(lu)交(jiao)通(tong)(tong) SA 系統中(zhong)(zhong)的(de)情境元素識(shi)別問(wen)題(ti) [ 11 ]。在(zai)灰色地(di)帶戰(zhan)(zhan)爭時代(dai)，監(jian)控(kong)關鍵基礎(chu)設(she)施變得更加重(zhong)要，因為敵人通(tong)(tong)常旨在(zai)破壞關鍵基礎(chu)設(she)施，從而為軍事(shi)交(jiao)戰(zhan)(zhan)創造(zao)有利局面(mian)。

6. 結論

在(zai)本(ben)文中(zhong)，我(wo)們從軍事和(he)(he)(he)空(kong)軍的(de)角度定義(yi)并(bing)解釋了(le)(le)(le)態(tai)勢感知(zhi) (SA)。我(wo)們已經提(ti)(ti)出(chu)了(le)(le)(le) SA 和(he)(he)(he)動(dong)(dong)(dong)態(tai)決(jue)策(ce)的(de)模(mo)型(xing)。所(suo)提(ti)(ti)出(chu)的(de)模(mo)型(xing)結合(he)了(le)(le)(le)人工(gong)智(zhi)能和(he)(he)(he)動(dong)(dong)(dong)態(tai)數據驅(qu)動(dong)(dong)(dong)的(de)應(ying)(ying)用系(xi)統(tong)(tong)，以幫助根(gen)據 SA 核心感知(zhi)和(he)(he)(he)預測(ce)的(de)不(bu)斷變化的(de)情況來引導測(ce)量(liang)和(he)(he)(he)資源。我(wo)們討論了(le)(le)(le) SA 的(de)測(ce)量(liang)并(bing)確定了(le)(le)(le) SA 評估的(de)指標。我(wo)們還概(gai)述了(le)(le)(le)與測(ce)量(liang) SA 相關(guan)的(de)挑戰(zhan)。我(wo)們討論了(le)(le)(le)可以增強 SA 的(de)不(bu)同技術和(he)(he)(he)技術，例如不(bu)同模(mo)式的(de)情報收集(ji)、傳(chuan)(chuan)感器和(he)(he)(he)傳(chuan)(chuan)感器網(wang)絡、軟件無線電、人工(gong)智(zhi)能、無人駕駛飛行器、自(zi)動(dong)(dong)(dong)駕駛汽車(che)、槍擊定位系(xi)統(tong)(tong)、物聯網(wang)、霧/邊緣計(ji)算、信息融合(he)、視(shi)(shi)頻流中(zhong)的(de)自(zi)動(dong)(dong)(dong)事件識別、增強視(shi)(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)(tong)、合(he)成視(shi)(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)(tong)、組合(he)視(shi)(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)(tong)和(he)(he)(he)增強現實。最后，我(wo)們介(jie)紹了(le)(le)(le)需要(yao)具備 SA 的(de)不(bu)同領(ling)域或(huo)應(ying)(ying)用領(ling)域，例如戰(zhan)場、城市(shi)戰(zhan)、灰色地帶戰(zhan)、軍事和(he)(he)(he)空(kong)軍基地、國土安全(quan)和(he)(he)(he)國防以及(ji)關(guan)鍵(jian)基礎(chu)設施(shi)。

展望未來，SA 技(ji)(ji)術(shu)和(he)(he)(he)方(fang)法將隨(sui)著技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)(jin)步而不斷(duan)改(gai)(gai)進(jin)(jin)(jin)。有(you)許多(duo)領域(yu)需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)積極研(yan)究(jiu)(jiu)以(yi)(yi)(yi)增(zeng)(zeng)強(qiang) SA。例如，軍方(fang)仍在尋求基(ji)于軟件定(ding)義無(wu)(wu)線電(dian) (SDR) 的(de)(de)(de)(de)完美(mei)無(wu)(wu)線電(dian)，該無(wu)(wu)線電(dian)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)實(shi)(shi)現(xian)安全、可(ke)(ke)互操作和(he)(he)(he)有(you)彈性的(de)(de)(de)(de)多(duo)通(tong)道通(tong)信(xin)，能夠(gou)處理(li)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)模式/波形(xing)。自(zi)(zi)動(dong)事件檢(jian)測(ce)和(he)(he)(he)識(shi)別(bie)(bie)是(shi)與 SA 相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)另(ling)一個(ge)(ge)需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)積極研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)領域(yu)。特別(bie)(bie)是(shi)實(shi)(shi)時(shi)自(zi)(zi)動(dong)事件檢(jian)測(ce)和(he)(he)(he)識(shi)別(bie)(bie)是(shi)一個(ge)(ge)具有(you)挑(tiao)戰性的(de)(de)(de)(de)問題，不僅需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)人工智能的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)(jin)步，還需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)先進(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)計算技(ji)(ji)術(shu)，例如并行計算和(he)(he)(he)可(ke)(ke)重構計算。此外，硬件加速器(qi)(qi)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)方(fang)便(bian)地實(shi)(shi)現(xian)實(shi)(shi)時(shi)自(zi)(zi)動(dong)事件檢(jian)測(ce)和(he)(he)(he)識(shi)別(bie)(bie)。另(ling)一個(ge)(ge)需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)積極研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)領域(yu)是(shi)無(wu)(wu)人駕(jia)駛飛行器(qi)(qi) (UAV) 的(de)(de)(de)(de)安全自(zi)(zi)主導(dao)航(hang)，以(yi)(yi)(yi)便(bian)無(wu)(wu)人機或無(wu)(wu)人機群能夠(gou)自(zi)(zi)主完成(cheng)任(ren)務，而無(wu)(wu)需(xu)(xu)(xu)(xu)主動(dong)遠(yuan)程(cheng)駕(jia)駛。需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)進(jin)(jin)(jin)一步研(yan)究(jiu)(jiu)戰場/軍事物聯網 (IoBT/IoMT)，以(yi)(yi)(yi)感(gan)(gan)知、整合(he)和(he)(he)(he)處理(li)與士兵(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)健康和(he)(he)(he)心理(li)生(sheng)理(li)狀況(kuang)(kuang)、士兵(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)武器(qi)(qi)、彈藥和(he)(he)(he)戰場位置(zhi)(zhi)相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)大(da)量參數，以(yi)(yi)(yi)及有(you)關感(gan)(gan)興(xing)趣(qu)地區的(de)(de)(de)(de)紅(hong)軍信(xin)息。霧/邊緣計算的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)(jin)一步研(yan)究(jiu)(jiu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)確保對(dui)這些感(gan)(gan)測(ce)參數進(jin)(jin)(jin)行實(shi)(shi)時(shi)處理(li)和(he)(he)(he)分(fen)析，以(yi)(yi)(yi)幫助實(shi)(shi)現(xian)實(shi)(shi)時(shi)評估(gu)和(he)(he)(he)指揮和(he)(he)(he)控(kong)制決策，以(yi)(yi)(yi)應對(dui)不斷(duan)變(bian)化的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)。士兵(bing)(bing)和(he)(he)(he)飛行員的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)強(qiang)視覺(jue)系(xi)統(tong)需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)隨(sui)著傳(chuan)感(gan)(gan)和(he)(he)(he)增(zeng)(zeng)強(qiang)現(xian)實(shi)(shi) (AR) 技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)創新(xin)(xin)而不斷(duan)改(gai)(gai)進(jin)(jin)(jin)。需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)基(ji)于多(duo)智能融(rong)合(he)結果開發(fa)(fa)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)視化技(ji)(ji)術(shu)，以(yi)(yi)(yi)允許用(yong)戶(hu)(hu)查看可(ke)(ke)重新(xin)(xin)配置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)用(yong)戶(hu)(hu)自(zi)(zi)定(ding)義操作畫面。關于 SA 量化，需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)開發(fa)(fa)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de) SA 測(ce)量技(ji)(ji)術(shu)，以(yi)(yi)(yi)涵蓋更多(duo)的(de)(de)(de)(de)評估(gu)指標(biao)。最后，迫切需(xu)(xu)(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)開發(fa)(fa)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de) SA 評估(gu)工具，以(yi)(yi)(yi)便(bian)根據給定(ding)應用(yong)程(cheng)序(xu)領域(yu)的(de)(de)(de)(de) SA 要(yao)(yao)(yao)(yao)求，可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)根據這些工具對(dui) SA 進(jin)(jin)(jin)行量化。

資金

這項研(yan)(yan)究得到了空軍研(yan)(yan)究實驗(yan)室 (AFRL) 信(xin)息局 (RI) 的(de)(de)部分支持，通過空軍科學研(yan)(yan)究辦公室 (AFOSR) 夏季教師獎學金計劃?，合(he)同編(bian)號 FA8750-15-3-6003、FA9550- 15-0001 和 FA9550-20-F-0005。本材料(liao)中表達的(de)(de)任何意見、發現和結論或建議均為作(zuo)者的(de)(de)觀點，不一定反(fan)映 AFRL 和 AFOSR 的(de)(de)觀點。APC 由堪薩斯州(zhou)立大學資(zi)助。

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高超音速武(wu)器正(zheng)在為戰(zhan)(zhan)爭的(de)(de)(de)(de)步伐(fa)增(zeng)添一(yi)個新的(de)(de)(de)(de)維度，并將(jiang)以極(ji)快(kuai)的(de)(de)(de)(de)速度推動(dong)(dong)戰(zhan)(zhan)場上的(de)(de)(de)(de)交戰(zhan)(zhan)。這將(jiang)要求軍(jun)事(shi)指揮官比對手(shou)可(ke)用的(de)(de)(de)(de)先進武(wu)器和(he)自(zi)動(dong)(dong)化流程更快(kuai)地采取行動(dong)(dong)。在這種作戰(zhan)(zhan)環(huan)境中(zhong)獲得決策優勢必須從支(zhi)撐所有軍(jun)事(shi)行動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)情報活動(dong)(dong)開(kai)始。

及(ji)(ji)(ji)時(shi)準確的(de)(de)情報(bao)提(ti)供(gong)了支(zhi)持(chi)決(jue)策(ce)周期的(de)(de)信(xin)息優勢。將自(zi)動(dong)化應用于情報(bao)周期的(de)(de)各(ge)個方面，并在這些過(guo)程中建(jian)立信(xin)任，將使傳(chuan)感器(qi)到(dao)射手(shou)的(de)(de)結構成(cheng)為攔截(jie)先進武(wu)器(qi)和(he)滿(man)足(zu)日益增長的(de)(de)及(ji)(ji)(ji)時(shi)性(xing)作戰(zhan)需求(qiu)所必不可少的(de)(de)。不能滿(man)足(zu)對及(ji)(ji)(ji)時(shi)情報(bao)的(de)(de)需求(qiu)將導致戰(zhan)場上的(de)(de)決(jue)策(ce)優勢喪(sang)失(shi)，隨后喪(sang)失(shi)戰(zhan)斗(dou)中的(de)(de)作戰(zhan)主動(dong)權，并可能導致戰(zhan)斗(dou)。

基于人工智能 (AI) 的解決方案將在戰場和整個情報周期中提供各種優勢。當與(yu)彈性(xing)情報、監視和(he)偵察 (ISR) 以及高級分析相(xiang)結合時，它(ta)將為作(zuo)戰(zhan)部隊提供前所未有的(de)(de)能力。然而，僅靠(kao)人工智能并不(bu)能完全(quan)解決這(zhe)一挑戰(zhan)。我們(men)必須為消費者和(he)整個情報社區(qu) (IC) 建立對源自(zi) AI 流程(cheng)的(de)(de)情報的(de)(de)信任。信任是(shi)啟用(yong)它(ta)們(men)的(de)(de)關鍵，因此我們(men)有能力從自(zi)動化中獲得全(quan)部好處。

空(kong)軍專業 (AFS) 初始技能(neng)培訓(xun) (IST) 的(de)(de)最新(xin)(xin)趨勢表明，美(mei)國空(kong)軍 (USAF) 入伍人(ren)員(yuan)(yuan)重(zhong)(zhong)(zhong)新(xin)(xin)分(fen)(fen)(fen)類(lei)為其他(ta)職業專業的(de)(de)人(ren)數近年(nian)(nian)來有所增加，并(bing)(bing)且(qie)在財政年(nian)(nian)度(du)之間出現(xian)了(le)穩步增長(chang)2013 年(nian)(nian)和(he)(he) 2017 年(nian)(nian)。職業領域(yu)重(zhong)(zhong)(zhong)新(xin)(xin)分(fen)(fen)(fen)類(lei)可能(neng)會(hui)導致廣泛(fan)的(de)(de)負面結果，包括成本增加、人(ren)員(yuan)(yuan)配備(bei)延遲、培訓(xun)計劃挑(tiao)戰(zhan)和(he)(he)士氣下降。為了(le)理(li)解和(he)(he)解決(jue)(jue) IST 重(zhong)(zhong)(zhong)新(xin)(xin)分(fen)(fen)(fen)類(lei)的(de)(de)挑(tiao)戰(zhan)，作(zuo)者考(kao)慮了(le)改(gai)進流程的(de)(de)選(xuan)項，以對 IST 的(de)(de)現(xian)役(yi)非在職飛(fei)行員(yuan)(yuan)進行分(fen)(fen)(fen)類(lei)和(he)(he)重(zhong)(zhong)(zhong)新(xin)(xin)分(fen)(fen)(fen)類(lei)。在本報告中，他(ta)們概述了(le) 2019 年(nian)(nian)一項研(yan)究的(de)(de)主(zhu)要(yao)發(fa)現(xian)，該研(yan)究采用了(le)定(ding)性和(he)(he)定(ding)量分(fen)(fen)(fen)析(xi)，包括機器學習 (ML) 模型、評估 IST 成功(gong)（和(he)(he)失(shi)敗）的(de)(de)預測(ce)因素。他(ta)們還(huan)描述了(le)他(ta)們對優化模型的(de)(de)測(ce)試(shi)，該模型旨在確(que)定(ding)修改(gai)重(zhong)(zhong)(zhong)新(xin)(xin)分(fen)(fen)(fen)類(lei)決(jue)(jue)策的(de)(de)機會(hui)，以便不僅減少重(zhong)(zhong)(zhong)新(xin)(xin)分(fen)(fen)(fen)類(lei)飛(fei)行員(yuan)(yuan)的(de)(de)數量，而且(qie)提(ti)高飛(fei)行員(yuan)(yuan)的(de)(de)工(gong)作(zuo)滿意度(du)和(he)(he)生(sheng)產力，并(bing)(bing)提(ti)高美(mei)國空(kong)軍的(de)(de)保留率。

01 研究問題

• 美國空軍目前對飛行員的分類和重新分類采取了哪些政策，如何改善這兩種結果？
• 哪些因素會影響 IST 的成功和失敗？
• 哪些 ML 方法最適合識別最佳 AFS 分配，從而減少重新分類的需要？
• 如何改進重新分類以實現更好的培訓和職業成果并降低成本？

02 主要發現
2.1 IST 分類(lei)旨在(zai)優(you)化訓練成功(gong)，但(dan)不優(you)化其他重要結果

• 平均畢業率為 95%，進一步優化培訓成功的努力可能會產生微乎其微的收益。
• 然而，機器學習模型可能在預測早期分離和重新入伍方面是有效的。

2.2 增(zeng)加相(xiang)關變量的(de)(de)數(shu)量可以(yi)提高(gao) ML 預測的(de)(de)準(zhun)確性

• 使用的 ML 模型類型在預測結果方面的差異不到 1%。
• 擴展 ML 模型中的預測變量集通常會將預測誤差降低約 5%。

2.3 重新分類是一(yi)個手動過程，可(ke)以進行優化(hua)以實現不同的結果

• 美國空軍可能沒有使用成本最低的 IST 重新分類解決方案或產生最大數量的積極培訓和職業成果的解決方案。
• 使用優化模型對飛行員進行重新分類以實現最佳訓練和職業成果將增加重新分類的成本。
• 實現稍微更好的培訓和職業成果同時還降低當前與重新分類相關的成本的替代解決方案也是可能的。

2.4 與 IST 飛行員就選定的 AFS 進行的焦(jiao)點(dian)小組討論確(que)定了(le)促成(cheng) IST 成(cheng)功和挑戰的因素，并確(que)定了(le)改(gai)進建議

• 飛行員的(de)特征(zheng)（例如，動機）和(he)先前(qian)的(de)經驗（例如，教(jiao)育）、支持(chi)性教(jiao)官和(he)學(xue)習小組有助于 IST 的(de)成功(gong)。

• IST 挑(tiao)戰涉(she)及飛行員特征和訓(xun)練(lian)基地環境(jing)。

• 改進涵蓋了諸如 AFS 的先驗(yan)知(zhi)識以及對 IST 的期(qi)望、課程設計、非 IST 要求和(he)宿(su)舍安(an)排(pai)等領域。

03 建議

• 通過保(bao)留有(you)關 IST 資(zi)格和(he)結(jie)果的數(shu)據庫，要求新兵完(wan)成(cheng)(cheng)職(zhi)業評(ping)估和(he)招聘人員提供有(you)關 IST 和(he) AFS 的信息，系統地(di)收集有(you)關工(gong)作要求的信息，開發生物數(shu)據工(gong)具，從(cong)而擴(kuo)展 USAF 入(ru)伍分類(lei)中使(shi)用的預測變(bian)量集。由所(suo)有(you)入(ru)伍新兵完(wan)成(cheng)(cheng)，并(bing)使(shi)用同行和(he)教官(guan)對飛行員的個性進行評(ping)分。

• 通過(guo)定義和系統地測量與 IST 成(cheng)功(gong)相關的結果(guo)(guo)以(yi)及通過(guo)監控(kong)專業(ye)畢業(ye)的移動(dong)平均值(zhi)來擴展 USAF 入(ru)伍(wu)分類(lei)中使(shi)用的結果(guo)(guo)集。

• 提(ti)高(gao)數(shu)據質(zhi)量、全面(mian)性(xing)和可訪問(wen)性(xing)，以便 ML 模型能夠提(ti)供(gong)準確且(qie)有用的預測。

• 更新分類和重新分類流程以優化 IST 的成功和工作匹配，從(cong)而提(ti)高績效(xiao)和職業(ye)滿意度。

• 在(zai)實(shi)施任何(he) ML 模型(xing)(xing)之前，應對道德(de)和(he)隱私(si)、ML 模型(xing)(xing)的(de)可解釋性和(he)模型(xing)(xing)性能等(deng)領域的(de)挑戰(zhan)。

04 報告目錄

第一章

簡介和背景

第二章

空軍(jun)分類和重新(xin)分類過程

第三章

可(ke)用于預測空軍(jun)訓練和職(zhi)業成果的數(shu)據

第四章

預測成功的模型

第五章

重新(xin)分類(lei)訓練消除的優化模型(xing)

第六章

飛行員在選擇專(zhuan)業(ye)的(de)初始技能培(pei)訓中(zhong)的(de)經驗

第七章

結論和建議

附錄 A

定義和衡量(liang)人(ren)員選拔的成功

附錄 B

描述性統計(ji)和分析(xi)建模結果

附錄 C

優化模型方法論

附錄 D

焦點小組方法論

主題： Opportunities and Challenges in Explainable Artificial Intelligence (XAI): A Survey

摘要： 如今，深(shen)度(du)(du)神(shen)經網(wang)絡已廣泛應用(yong)(yong)于(yu)對(dui)醫療至關(guan)(guan)重要(yao)的(de)任務關(guan)(guan)鍵(jian)型(xing)系(xi)(xi)統，例如醫療保健，自動駕駛汽車和軍事領(ling)域，這些系(xi)(xi)統對(dui)人(ren)類生(sheng)(sheng)活產生(sheng)(sheng)直(zhi)接(jie)影響。然而，深(shen)層神(shen)經網(wang)絡的(de)黑匣子性(xing)質挑戰了(le)(le)(le)其(qi)在使用(yong)(yong)中的(de)關(guan)(guan)鍵(jian)任務應用(yong)(yong)，引發(fa)了(le)(le)(le)引起(qi)信任不足的(de)道德(de)和司(si)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)問題。可(ke)(ke)解(jie)(jie)釋(shi)(shi)的(de)人(ren)工智能（XAI）是(shi)人(ren)工智能（AI）的(de)一個(ge)領(ling)域，它促進(jin)了(le)(le)(le)一系(xi)(xi)列工具(ju)，技(ji)術和算(suan)(suan)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)產生(sheng)(sheng)，這些工具(ju)，技(ji)術和算(suan)(suan)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)可(ke)(ke)以(yi)生(sheng)(sheng)成對(dui)AI決策的(de)高質量，可(ke)(ke)解(jie)(jie)釋(shi)(shi)，直(zhi)觀(guan)，人(ren)類可(ke)(ke)理(li)解(jie)(jie)的(de)解(jie)(jie)釋(shi)(shi)。除了(le)(le)(le)提(ti)(ti)供(gong)有(you)關(guan)(guan)深(shen)度(du)(du)學(xue)習當前XAI格局(ju)(ju)的(de)整(zheng)體視(shi)圖之外，本文還提(ti)(ti)供(gong)了(le)(le)(le)開創性(xing)工作的(de)數學(xue)總(zong)結。我(wo)們(men)首先提(ti)(ti)出分(fen)類法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，然后根據(ju)它們(men)的(de)解(jie)(jie)釋(shi)(shi)范圍，算(suan)(suan)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)背后的(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，解(jie)(jie)釋(shi)(shi)級(ji)別(bie)或用(yong)(yong)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)對(dui)XAI技(ji)術進(jin)行分(fen)類，這有(you)助于(yu)建立可(ke)(ke)信賴，可(ke)(ke)解(jie)(jie)釋(shi)(shi)且(qie)自解(jie)(jie)釋(shi)(shi)的(de)深(shen)度(du)(du)學(xue)習模型(xing)。然后，我(wo)們(men)描述(shu)了(le)(le)(le)XAI研(yan)究(jiu)(jiu)中使用(yong)(yong)的(de)主(zhu)要(yao)原理(li)，并(bing)介(jie)紹了(le)(le)(le)2007年至2020年XAI界(jie)標研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)歷史(shi)時(shi)間表。在詳細解(jie)(jie)釋(shi)(shi)了(le)(le)(le)每種(zhong)算(suan)(suan)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)之后，我(wo)們(men)評估(gu)了(le)(le)(le)八種(zhong)XAI算(suan)(suan)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)對(dui)圖像數據(ju)生(sheng)(sheng)成的(de)解(jie)(jie)釋(shi)(shi)圖，討論了(le)(le)(le)其(qi)局(ju)(ju)限(xian)性(xing)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，并(bing)提(ti)(ti)供(gong)潛在的(de)未(wei)來方(fang)向來改進(jin)XAI評估(gu)。