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在美國海軍及其盟國海洋行動中，最重要的是在海軍交戰中制定有效的戰略。盡管人們寄予厚望，但諸如 "約翰-麥凱恩 "號和 "菲茨杰拉德 "號這樣的事例表明，在每一次互動中確定有利的行動都具有挑戰性。本研究利用機器學習（ML）和人工智能（AI）的進步，開發了一個基于模擬的程序，將強化學習（RL）應用于海軍場景。該程序是對現有陸基兵棋推演模擬程序 Atlatl 的改編，旨在識別六種場景中己方兵力的高效行動。對深度 Q 網絡（DQN）、蒙特卡洛樹搜索（MCTS）和 AlphaStar 人工智能體在不同場景中的表現進行評估后發現，DQN 和 MCTS 能夠識別出更優越的策略，其中 DQN 一直表現出較高的得分，在某些場景中甚至超過了人類玩家。AlphaStar 顯示出的結果較少，但提供了如何改變它以在未來取得更好結果的見解。這些發現強調了人工智能作為海軍作戰決策輔助工具的潛力，有助于增強美國海軍的決策能力。建議今后開展研究，進一步挖掘這一潛力。

目前和即將出臺的美國軍事概念強調，需要整合和同步所有領域的效果，以實現跨領域的協同作用。本論文研究了三個案例，以確定軍隊在同行競爭者之間的大規模戰斗中同步使用空中力量和陸地力量的有效性和手段。由于美國和英國在第二次世界大戰和 "沙漠風暴 "中的經驗已經在美國學術界得到了很好的研究，研究的重點是第二次世界大戰期間的德國和蘇聯，以及1973年阿以戰爭中的以色列國防軍。對于每個案例研究，作者都介紹了支撐所研究軍隊行為的作戰條令、戰役背景、關于整體有效性的結論，以及對所使用的指揮和控制機制的深入討論。最后一章提出了美國在為多域或全域作戰開發系統和觀念時應考慮的六個明顯的教訓。

結論與建議

在分析了這些歷史上有爭議的環境中用于整合空中力量和陸地力量的結構和方法后，不同的例子之間的相似程度是驚人的。雖然每個系統都有長處和短處--有些比其他系統更重要--但它們都在幾個基本概念下運作。在很大程度上，這些原則在現存的美國聯合部隊系統中也很普遍。美國軍隊應該從這項研究中得出的結論是漸進式的變化，更多的是采用更有利于大規模作戰行動和MDO的思維方式。在歷史先例中，有六條與空中力量和陸地力量整合有關的基本原則是可以確認的：

(1) 信任是任何C2系統的先決條件；

(2) 對共同作戰目標的理解對信任至關重要；

(3) 作戰和戰術C2結構是成功整合的根源；

(4) 在大規模作戰中，空中力量應被視為機動部隊；

(5) 空中力量和陸地力量是相互促進和相互支持的；

（6）有爭議的空中環境需要良好整合的跨領域戰術推進器（護航、SEAD等）來執行反陸地或任何其他任務。

雖然本論文從空地角度提出了這些原則，但它們似乎適用于整合所有領域。為了便于閱讀和確保理解，下面的表十列出了這些原則

克里斯-福塞爾（斯坦利-麥克里斯特爾在領導聯合特種作戰司令部期間的親密助手之一）強調，有四個關鍵因素促使一個大型組織能夠以小團隊的速度和效率運作：信任、共同目標、對形勢的共同理解以及授權執行。福塞爾的因素與上述原則清單之間有許多相似之處，這一事實支持了它們的有效性。有很多 當前美國的理論在很多方面促進了這些原則。但是，由于21世紀的行動，許多軍官的心態并不總是遵循歷史所建議的戒律或聯合學說所規定的意圖。因此，美國陸軍在空地一體化方面最大的發展重點是培訓、領導力和教育。在深入研究這些原則之前，有必要對這些原則所要實現的目標進行簡短的討論。

美國陸軍和美國空軍都認識到當代和未來作戰環境的日益復雜性。美國陸軍解決這一問題的核心理念是MDO（在訓練與理論司令部小冊子525-3-1《2028年多域作戰中的美國陸軍》中討論）。美國空軍的中心思想是作戰敏捷性（在其2015年9月的未來作戰概念中提出）。在這兩種情況下，各種信條和層面都描述了美國空軍在沖突期間實現戰略目標的手段：在所有領域向對手提出多種困境，共同努力匯聚到作戰目標上，從而取得戰略勝利。為了實現這一總體概念，各領域之間的有效整合是至關重要的。

行動整合應該通過根據歷史經驗開發的系統來實現，在這些歷史經驗中，空中和陸地機動在有爭議的環境中被有效整合。有效的整合是一個系統，在這個系統中，每個領域的部隊都有最大的行動自由，可以行使主動權，從而在特定的環境中建立最快速的節奏。在明確的聯合目標指導下，通過相互支持和扶持的領域部隊在每個領域創造的快速節奏，大大增加了美國聯合部隊的成功幾率。關于這一概念的說明，請參見下面的圖26。

為了便于討論，下面的表8列出了每項原則以及作者認為美國司法部應該調查改進的領域。如前所述，這些需要改進的領域大多不涉及條令、組織或材料等。相反，它們主要集中在心態和觀念上，這些問題主要應通過培訓、領導和教育來解決。這些概念建立在一個核心思想上，即在每個領域運作的人都相互信任，為一個共同的目標而努力。

本研究的重點是評估海軍信息戰中心（NIWC）太平洋分部通過有效的項目管理（PM）實踐建立知識管理（KM）基礎設施的方法的發展。評估的主要重點是NIWC太平洋分部的需求收集和管理以及它的流程管理方法，因為它開發了一個全面和可擴展的知識管理框架。研究人員將這一努力與各種專業和學術研究進行了比較，這些研究綜合了在一個有凝聚力的知識管理框架中需要尋找的東西并奠定了基礎。研究人員還深入研究了NIWC太平洋分部的方法和以前通過使用各種平臺傳播內容的嘗試，并將其與目前的狀態進行對比，研究用于評估信息傳播和使用的熟練程度的定性和定量屬性。

這種比較方法將說明指揮部用戶群體在當前狀態之前利用松散的管理、配置和重復的平臺所產生的低效率。之前分享信息的努力缺乏嚴謹性，隨著過時的材料在整個指揮部的傳播，增加了許多領導層對業務領域或項目是否利用了最新信息的懷疑，這是不有效的。另一個需要審查的因素是，如何將系統合理化為一套一致的平臺，以滿足NIWC Pacific領導層和內部客戶提出的要求，這也改善了內容和業務數據的整理。

事實證明，平臺數據收集是一個缺失的功能，或者說是不容易被用戶和高級領導所使用的功能。與其目前的框架相比，收集用戶流量和內容信息以建立一個基線，結合更新或添加/刪除內容的審核過程來策劃產品和內容是很麻煩的。這項研究還將說明所制定的業務規則和做法，確保相關的知識和信息被有目的地提供給員工。研究結果闡明了通過變更配置委員會（CCB）來管理業務產品擴散的執行機制，以及它們所處的系統。

NIWC太平洋分部在以混亂的方式部署內容管理系統（CMS）方面也贏得了內部聲譽。不僅是在導致選擇平臺的決策方面，而且在部署平臺的時間框架和方法方面。終端用戶感到沮喪，并最終對平臺的快速引入和替換感到疲勞--在許多情況下，幾乎沒有警告或準備。這項研究將分享為什么這對健全的知識管理實踐的有效性不利的見解。

NIWC太平洋分部的信息策劃轉型的另一個重要方面是高級領導層的認同。指揮部有各種擴散信息的方法。指定的團隊被允許使用和管理經批準的COTS平臺作為內容管理系統。不幸的是，給了系統管理員完全的自由權，造成了一個意想不到的后果。各個系統管理員和內容管理員在不同的平臺上有一種放任自流的心態，這使得策劃和管理信息變得困難。這也助長了一種沒有納入強大訪問控制的環境。

這項分析將觸及NIWC太平洋分部的高級領導層做出的關鍵決定，即對其系統進行合理化調整，并倡導收集需求以有效地創建一個可行的知識管理框架。這項研究建議NIWC太平洋分部繼續遵循其內部和有機的方法來維持知識管理框架，因為我的評估表明，其方法不僅迎合了該中心的獨特需求，而且還建立在健全的計劃和知識管理原則之上。

作為戰備的一個關鍵原則，重要的是要知道--目前的跟蹤和對未來各種時間框架的預測--衡量和了解單位水平的熟練程度和個人職業的熟練程度。作為一個例子，最近在試圖評估水面艦艇軍官的熟練程度時特別強調了這一點。這項研究致力于開發一種知識管理（KM）方法來進行這種測量和理解，尋求實現當前的跟蹤和未來的預測。知識管理方法將被開發出來，以提高質量設計的特點，如直觀的操作、自然的數據輸入、敏捷性和全球覆蓋率。

海軍水面作戰部隊（SWO）群體提供了一種重要的、復雜的能力，以應對世界各地日益動態和不可預測的威脅。在水面作戰群體中的有效表現需要一套獨特的技能和能力，這些技能和能力的核心是在海上艦艇上的生活和工作。這種技能和能力一般都會以可預測的方式增長（特別是通過培訓和經驗），海軍執行既定的資格認證程序，以幫助確保其人員在負責船上的關鍵工作之前就已經熟練掌握。

然而，與任何人類的努力一樣，不同的人擁有不同的動機水平，每個人學習新技能的速度也各不相同。此外，鑒于世界各地的水面作戰行動的持續高節奏，加上SWO的培訓時間縮短，SWO的海員技能和類似的關鍵技能有很大一部分是在航行中學習的（特別是通過在職培訓[OJT]、指導[UI]、個人資格標準[PQS]）。因此，我們很難事先知道船上每個人的熟練程度，或者推而廣之，船公司和船員在開航前的準備程度。此外，并不是所有的船舶（即使是同級別的）都有相同的配置和操作，所以在一艘船上的OJT和經驗不一定能100%轉移到另一艘船上。正如最近的綜合審查（艦隊司令部，2017年）所指出的，諸如此類的因素可能會導致有問題的航海技術，無效的溝通，甚至是可避免的海上碰撞事故。

作為戰備的一個關鍵原則，重要的是要知道--跟蹤目前的情況和預測未來的各種時間框架--衡量和了解單位水平的熟練程度和個人職業的熟練程度。本研究致力于開發一種知識管理（KM）方法來進行這種測量和理解，力求實現當前的跟蹤和未來的預測。知識管理方法的開發將提高質量設計的特點，如直觀的操作、自然的數據輸入、敏捷性和全球覆蓋。

當按照這些思路來處理一個項目時，重要的是保持對知識的動態和人類本質的關注（Nissen，2014）。知識是不斷運動的（例如，當個人學習和練習個人技能時，當團隊學習和練習共同工作時，當船員遇到并與他人分享經驗時）。這尤其涉及到各種豐富的、基于經驗的、隱性的知識，這些知識是有效的航海、艦橋溝通、戰術行動和船上領導所需要的。因此，除了在每個時間點保持靜態理解外，還必須識別、測量、跟蹤和預測知識的流動（即知識流）。

知識也是無形的，不可見的，而且對量化有抵觸，這使得測量成為一個持續的挑戰。事實上，我們主要是通過人們（以及團體和整個組織）的行動和表現，來深入了解促成這種行動和表現的基本知識。此外，知識并不代表一個單一的概念：不同種類的知識（例如，隱性的、顯性的、個人的、團體的、創造的、應用的）具有質量上不同的屬性和行為，因此對行動和績效的影響也不同（Nissen，2006）。

在這項研究中，我們將知識流理論（KFT；例如，見Nissen，2014）、分析、可視化和測量（例如，見Nissen，2017；Nissen，2019）方面的技術水平--除了最近關于SWO社區的研究（例如，見Nissen & Tick，2018）--用于衡量和跟蹤SWO的能力和準備情況。我們也很謙虛，理解與SWO社區專家合作的重要性，以挖掘詳細和相關的洞察力和經驗。因此，這項工作結合了關于知識動態和測量的一些最佳思維，以及對水面戰能力和準備狀態的一些最佳理解，以創建一個綜合的、實用的、專注于水面戰的努力。

這導致了四個主要的研究問題：

問題1：什么是有助于個人和單位準備狀態的關鍵因素？

問題2：如何測量、跟蹤和預測這些關鍵因素？

問題3: 什么樣的準備狀態知識和信息是需要直觀而可靠的評估的？

問題4：什么樣的架構可以支持測量和理解的知識管理方法，實現當前的跟蹤和未來的預測，并提高質量設計的特點，如直觀的操作、自然的數據輸入、敏捷性和全球覆蓋？

這些研究問題是通過下面概述的四步法進行的。其結果增加了我們對識別、測量、跟蹤和預測水面戰熟練程度和準備情況的理解和能力。然而，顯然在一項研究中能完成的只有這么多，而本研究也不例外。然而，我們需要從某個地方開始，并開始制定哪怕是一個初步的方法和一套概念、構造和結果，作為一個隱喻的基礎，我們和其他研究人員可以在此基礎上進行研究。

1 目的

近年來，無人系統在軍事行動中變得越來越重要。然而，對無人水面航行器（USVs）的作戰運用的關注相對較少。本研究的目的是分析如何、在什么情況下、以及在多大程度上可以在海上控制活動中使用它們。本報告旨在確定USV適合的任務和功能，同時也強調為確保USV有效融入海軍行動而應考慮的行動問題以及技術和計劃要求。

2 引言

"為了保持安全，我們必須共同著眼于未來。我們正在處理新技術的廣度和規模，以保持我們的技術優勢，同時維護我們的價值觀和規范。" 北約領導人--倫敦宣言 2019年12月4日

上述聲明在某種程度上是對聯盟在更廣泛的創新任務范圍內正在進行的一項重要工作--北約海上無人系統倡議。

誠然，就其本身而言，這聽起來既是技術性的，在新興技術的背景下又有點狹隘。這個背景包括：人工智能、大數據、太空、高超音速武器、生物技術、量子研究、自主性等等。那么，為什么海上無人系統現在是相關的？簡單地說，開發無人系統以跟上潛在對手的步伐，可以提高作戰效率，限制人的生命風險，降低作戰成本。

北約的海上無人系統倡議是在2018年10月達成的。重點有三個方面：利用世界領先的研究，提高盟軍常規部隊和無人機之間的互操作性，為我們的水手建立新的戰術，以真正利用這些技術，并為所有領域（空中、海上、陸地、網絡和空間）的軍事無人機開發安全數字通信。

本文旨在解決和回答UV和自主系統為何以及如何在北約的海上優勢中發揮作用。此外，它將概述UV的使用將如何使北約盟國在從和平時期到MLE的關鍵作戰領域更加有效。與傳統的海軍資產一起工作，這些無人系統將改善北約的核心任務，并作為部隊的增殖資產，協助指揮官進行全方位的戰爭。

歷史背景

"我代表海軍說，無人駕駛系統必須解決海軍運作的所有領域.....我們在海面，在海面上空，在太空中行動，但我們又在海面下行動。因此，當我們談論無人駕駛和......當我們把所有這些能力結合在一起時，它必須考慮到我們在所有這些不同的領域中運作" - 加里-羅格海德上將，2007-2011年海軍作戰部長（CNO）。

無人水面航行器（USV）的歷史至少可以追溯到第二次世界大戰，但只是從20世紀90年代開始，由于技術的進步，無人系統出現了大量的擴散。這些系統的使用代表了美國海軍以及世界上許多其他國家海軍的模式轉變，即采用無人系統來執行傳統的載人系統可能不適合的任務，或減少對最重要的資源--人的風險!

第二次世界大戰見證了USVs的首次實驗。加拿大軍方在1944年開發了COMOX魚雷的概念，作為諾曼底入侵前的USV，旨在入侵期間投放煙霧。COMOX被指定為魚雷，因為它只能被編程為穿越一個固定的路線。盡管COMOX沒有被部署，但它還是建造了一個飛行器并成功完成了測試。與此同時，美國海軍開發并演示了幾種類型的 "爆破火箭艇"，用于在沖浪區清除地雷和障礙物。"箭豬（Porcupine）"、"長橇（Bob-Sled）"和 "Woofus 120 "是改裝的登陸艇型號，以不同的配置攜帶大量的掃雷火箭。

戰后USV的應用范圍擴大了，1946年在比基尼環礁的阿伯和貝克原子彈試驗后，美國海軍使用無人艇收集放射性水樣。1950年代美國海軍防雷實驗室的DRONE項目在1954年建造并測試了一艘遙控掃雷艇。到20世紀60年代，海軍在遙控 "航空救援 "船的基礎上使用靶標無人艇進行導彈射擊練習，瑞安火魚靶標無人艇被用于炮術訓練。與無人機類似，目標無人機USV的開發和使用多年來一直在繼續并不斷發展。

1950年代后，人們對USV作為掃雷無人機和其他危險任務的興趣繼續增長，美國海軍的進一步發展包括小型 "無人艇 "概念。它由一個15英尺的USV組成，用于部署無人駕駛的彈藥。1965年，它被迅速開發出來，并在1965年越南戰爭期間以10個車輛套件部署到艦隊。更大的掃雷無人機（MSD）USV也被開發出來，并在60年代末部署在越南。這些早期USV的成功，向一些國家展示了無人駕駛掃雷系統的價值，促使國際社會在世界各地進行研究和開發。

海軍對用于偵察和監視任務的USV的興趣出現在20世紀90年代末，開發了自主搜索和水文測量車（ASHV），其變體被稱為貓頭鷹和Roboski。Roboski最初是作為艦載部署的水面目標（SDST）開發的，是一種噴氣滑雪類型的目標，用于艦艇自衛訓練。此外，這種USV還作為偵察車的試驗平臺。美國海軍在2003年開始了幾個新的USV項目。海軍研究辦公室（ONR）向美國海軍設施工程支持中心（NFESC）提供資金，以開發一種名為海狐的小型ISR USV。

通過加快創新步伐，一艘無人駕駛的 "海獵 "號原型自主艦于2019年從圣地亞哥駛向夏威夷，在無人駕駛、完全自主的海軍艦艇設計和生產方面引領世界潮流

在過去的幾十年里，人們對USV的發展有很大的興趣。隨著系統的成熟，傳感器和電子器件的保真度大大增加，體積也縮小了。此外，通信設備的發展允許小型有效載荷包的增長，并為幾乎所有的USV平臺提供重要的信息收集能力，包括數字和視頻相機、光電/紅外線（EO/IR）傳感器和雷達系統。這些技術的快速發展將繼續推動USV在未來的創新和改進。

3. USV分類

UV是幾種新的能力之一，與定向能武器、高超音速武器、人工智能和網絡能力一樣，一些國家的海軍正在追求以相對便宜的方式（包括資金和人員）應對新的軍事挑戰和填補任務空白。USVs可以配備各種傳感器、武器或其他有效載荷。它們可以根據特定的任務進行定制，可以遙控操作、半自動或（隨著技術的進步）完全自主。它們的采購成本可能比載人艦艇和飛機低，因為它們的設計不需要為水手/操作人員提供空間和支持設備。紫外光武器特別適合于長時間的任務，這些任務可能會對船上的人類操作員的身體耐力產生影響，或者對船上的人類操作員構成高風險的傷害、死亡或捕獲。因此，UV有時被認為特別適合所謂的 "3D"任務，即 "枯燥、骯臟或危險 "的任務，這一點在下一章有解釋。各級指揮部的規劃人員應了解USV的一般能力和限制，以及使用這些系統所帶來的效果。較新的無人駕駛系統具有更高的自主性和隱蔽性，使其在行動中比冒險部署人員更具吸引力。

美國海軍將其USV采購項目分為四個基于尺寸的類別：大型、中型、小型和極小型，其無人水下航行器（UUV）采購項目也同樣分為四個基于尺寸的類別：特大型、大型、中型和小型。

圖1和圖2所示的較小的UVs，可以從海軍有人駕駛的艦艇和潛艇上部署，以擴大這些艦艇和潛艇的作戰范圍。相比之下，大型UV武器更有可能直接從碼頭部署，以執行原本可能分配給有人艦和潛艇的任務。如圖3所示，美國海軍已經為其USV和UUV項目確定了五個關鍵的技術組[1]。

為了本研究的目的，適用以下定義：[2][3]

無人系統（Unmanned System）： 一個綜合系統的總稱，其主要載體是無人的。無人系統包括飛行器、控制設備、發射和回收設備、有效載荷（傳感器、武器或貨物）以及相關支持設備。

海上無人系統：可包括水面艦艇、水下艦艇或空中飛行器等資產，在海區（以及從海區）作業，至少有一個組成部分：無人飛行器。

無人駕駛飛行器：一種不攜帶人類操作員的動力飛行器，可以預先編程/自主或遠程操作，可以是消耗性的或可回收的，并可以攜帶致命或非致命的有效載荷。

無人水面航行器系統： 該系統的組成部分包括必要的設備、網絡和人員，以便在沒有船員的情況下控制水面上的無人駕駛船只，包括半潛式車輛。這些飛行器在靜止狀態下將水置換出來，并在運行時與水面幾乎持續接觸。車輛與水面的界面是一個主要的設計驅動因素。

由自主性水平驅動的基本分類如下：

手動：人在循環中連續或接近連續。

半自主：一些車輛的行為是完全自主的（例如，轉運到站點，激活傳感器）。車輛在受到操作者的指示或自己對情況的認識時，會提到其操作者（例如，要求允許開火）。

自主或完全自主：飛行器管理自己的決定，從發射點到回收點都由自己決定。大多數操作可能是這三種模式的某種組合。

4 海洋控制

"誰統治了海浪，誰就統治了世界"。- 阿爾弗雷德-塞耶-馬漢

海軍思想家們經常寫到 "海洋統治權"，這是一支海軍部隊優于所有競爭者的一般條件。海上指揮權可以是區域性的，也可以是全球性的，這取決于所考慮的時代和行使指揮權的國家，它既存在于和平時期，也存在于沖突時期。雖然它是一個對歷史分析有用的術語，但在現代的說法中卻不那么有用。

另一方面，海上控制權表示一種可以在時間上和地理上受到限制的條件。當一支海軍建立了海上控制權，它就可以在該地區內和從該地區行使它所能行使的全部行動。在行使海上控制權時，一支海軍在所有領域都占優勢。

當一支海軍部隊能夠在可接受的風險水平內，根據威脅和預期的作戰目標，實施全方位的作戰行動時，海上控制權就是一種存在的條件。海上控制權可以是實際的--即戰斗行動已經發生，海上領土已經被奪取；也可以是假定的--即占優勢的海軍部隊可以合理地預期在必要時能夠行使全方位的戰斗行動[4]。

海軍提供了一種廣泛的、靈活的和可擴展的能力，可以在所有領域運作，并可以使國家權力的所有原則發揮作用。他們可以為正在進行的或隨后的行動提供聯合部隊的整合和部署。海軍部隊的屬性在可能發生的廣泛行動中具有實用性。這些行動被歸入戰爭和戰斗、海上安全和安全合作這三個一般活動中，并且可以在從單個單位到大型任務組的范圍內進行。

在沖突的低端，海軍部隊的存在可以確保航行自由。在許多其他情況下，在沿海地區開展行動時，如保護港口和錨地、兩棲行動或為陸地戰斗提供支持，必須實現并保持對海岸線的海上控制。然后可能還需要在近岸的某個距離上對空中和陸地進行控制。

海洋控制的必要性并不取決于是否存在實質性威脅。即使行動自由面臨的風險很小，建立海洋控制也可能是必要的，而且可能需要付出不成比例的努力。

海洋控制基本上可以通過兩種方式實現：殲滅對手或通過封鎖遏制對手的海軍力量。或者，可以通過威懾來遏制對手。所需的以及確實可以實現的海上控制水平，將取決于威脅、任務、海上力量的規模和能力。

為了行使海洋控制權，部隊指揮官必須有相應的手段、權力和決心來使用他的權力。在當代作戰環境中，政治意愿和一套合適的交戰規則是任何行動的規劃階段都需要解決的主要因素。

在許多海洋行動中，為了實現力量投射，必須要有海洋控制權。獲得制海權確實是任何海上或遠征行動的一個主要組成部分。

指揮官所需要的海洋控制權的地理范圍可能會有所不同，從需要對戰略咽喉或有限的部隊集中區進行局部控制，到對大片海域的主導權，此外，它可能是也可能是沒有爭議的。由于海洋環境的復雜性，在瀕海地區實現制海權是一項比在公海地區更復雜的任務，它可能要求擴展多域作戰空間的支配權，包括周圍的空域和內陸縱深地區。

所有實施海洋控制的部隊指揮官將確保在同一地區或鄰近地區進行獨立行動時與其他部隊指揮官進行有效協調。

海洋控制通常是利用海上資產實現的，包括具有多種作戰能力的無人系統，并通過反潛、反空、反水面、海軍水雷、電子和聲學戰、打擊、兩棲、特種和沿河的聯合或單一服務活動進行。

關于海洋控制，有很多誤解。首先，海洋控制只是一種手段，以確保利用水空間的特權。水域的主要用途是運輸貨物或信息。因此，我們可以得出結論，自由使用海上交通線（空中和地面路線或電纜和通信樞紐）應該是海上控制行動的主要目的。其次，水面空間不能像陸地領土那樣被占領或控制，盡管封鎖行動在海上戰役中仍然是實用的。封鎖行動實際上是在執行一種海上拒止，作為海上控制的一種功能[5]。

最后但并非最不重要的是，有三個主要因素：武力、空間和時間，這些因素在行動層面上與實施海上控制密切相關。實施海上控制計劃所需的力量是由海洋空間的規模和利用那里的海上活動所預期的時間長度決定的。此外，對手部隊挑戰這一特權的能力也是整個海上控制方案的一個主要變量。海上控制的過程始終是互動的。

5 作戰部署

目前無人駕駛車輛的作戰經驗，特別是諸如 "捕食者"、"全球鷹 "和最近沖突中使用的特殊用途系統，已經表明，當作戰人員使用這些車輛（AV）時，其價值是不言而喻的，并為進一步將這些車輛納入未來行動建立了支持[6]。

概述

一般來說，USV可以提高對態勢的認識，減少人的工作量，并改善任務的表現，但往往不能帶來優于載人系統的能力。USV提供了持久性、多功能性、生存能力，并減少了對人類生命的風險。在許多情況下，USV是執行枯燥、骯臟、危險或需要在惡劣環境中長期忍耐的任務的首選選擇。枯燥的任務是長時間的平凡任務，不適合于載人系統。長時間的觀察，如空中ISR、港口安全監測或海底測繪，是無人系統可以提供價值的任務的例子。骯臟的任務有可能使人員暴露在危險條件下，如化學、生物和核威脅。無人平臺可以在這種危險地區執行任務，而不會有任何人員暴露。危險的任務涉及高風險。系統性能和自動化的進步將減少人員的風險，增加危險任務，如在有爭議或危險地區的ISR，例如雷區[6]。

開發這樣的系統超越了盡量減少人員傷亡的愿望，并延伸到需要在這樣的環境中進行操作，這種環境的物理壓力和敵意是人類無法有效操作的，即使假設決策者對人員傷亡有一定的容忍度。先進的自主技術在軍事上的意義不僅僅是為了避免傷亡，它也是為了在載人系統根本無法提供的環境中實現行動。

能力及其挑戰

不斷進步的技術肯定會擴大USV的功能。事實上，隨著時間的推移，它們可能完全或部分地取代載人資產來執行某些任務，因為它們比載人系統有許多優勢。其中包括成本、耐力（執行跟蹤任務的一個關鍵能力）、更大的ISR覆蓋范圍和隱身性。此外，USVs不需要基礎設施來支持船上人員，而且無人系統的運輸能力通常超過同等大小的載人水面艦艇或潛艇。也許最重要的是，未來肯定會見證USV在網絡中的合作使用，如美國海軍的綜合海底監視系統（IUSS），該系統的建立是為了監視大片海洋并在海洋領域提供早期預警和信息優勢。

然而，相對于載人系統，USVs也有缺點。它們更依賴于通信，因為失去通信鏈路有時會使它們完全喪失功能，或至少損害其功能或效用。此外，USVs可能有設計上的局限性，使它們在某些情況下無法發揮作用，而載人系統的人員可能對這些情況有更好的反應（故障）。同樣，載人系統通常對開發同等USV時可能沒有考慮的情況有更強的適應性[7]。

盡管這意味著大多數USV的規模可以提供某種程度的 "情報、監視和偵察"（ISR）能力，但對于更大和更復雜的拖曳式傳感器，也就是強大的地雷戰或反潛戰能力所需要的，USV必須有大量的有效載荷和拖曳能力，以及平臺穩定性和耐久性，這是決定模塊化USV在多任務應用中的效用的關鍵因素。

任務集

如前一章所述，USVs可以在海上控制活動中做出貢獻，在克服具有挑戰性的A2/AD環境方面可以非常有效，特別是在C4ISR、軍事欺騙、信息操作、電子戰和網絡戰任務中，剛好低于戰爭門檻或/及以上。[6]

此外，由于USVs從水面上操作，它們在參與水體、水面和超臨近空域的活動方面更具有多樣性。相比之下，無人水下系統（UUVs）的隱身能力往往比USV大得多，因為限制水下通信的特征本身就可以起到屏蔽作用，使其不被發現。

按照美國海軍目前的設想[3]，USV的主要任務按優先順序是：反水雷（MCM）、反潛戰（ASW）、海上安全（MS）、水面戰（SUW）、特種作戰部隊（SOF）支持、電子戰（EW）和海上攔截行動（MIO）支持。

第一種，掃雷，是為了在海上清除大面積的地雷，以便安全行動，維持過境路線和通道，并打開即將進行行動的區域，特別是在淺水區，有人駕駛的掃雷車或獵手不能支持兩棲登陸等沿岸行動。可以采用各種方法來履行這些功能。例如，一些國家的海軍使用影響掃雷來引爆水雷

其他行動概念可能包括部署遙控車（ROV）的USV，它將自己推進到一個可疑的地雷，核實它是如此，并發射一個子彈藥來摧毀地雷。另一種是由USV運輸車將能夠在地雷上放置炸藥的UUV部署到雷區。最終的反雷目標是讓USV在一次掃雷中完成所有四種反雷功能--探測、識別、定位和失效。

USVs可以為反潛戰（ASW）而設計或模塊化。在某些情況下，它們可以作為單一的傳感器使用，也可以作為載人水面任務部隊的一部分，以探測、識別、跟蹤，并在某些情況下，攻擊敵方潛艇。USVs可以部署浮標，并依靠主動和被動的拖曳式或船體安裝的聲納傳感器，在高價值資產運輸的前方清理路線。此外，USV也可以執行任務，包括跟蹤和報告潛艇離開港口或通過阻塞點的情況。

在其海上安全的作用中，USVs可以從主機平臺或從岸上發射，以收集信息。數據可以連續、實時地傳送給作戰部隊，或者當系統確定某些預先定義的標準（如存在特定的威脅）得到滿足時。這樣的行動可能涉及指揮USV對付特定的船只，或讓它在特定區域內巡邏。USVs也可以在海上安全行動中發揮更直接的作用。這方面的例子包括通過 "大喇叭 "來警告離開的船只，用油漆球或無線電標簽來標記它們，以及用船上的槍支、導彈或魚雷來攻擊它們。類似的能力可以被用來執行水面戰任務。

USVs可以通過提供ISR，運輸或滲透/滲入SOF部隊，在SOF行動附近保持存在以提供安全，以及對岸上的部隊進行補給來支持特種作戰部隊。

他們的電子戰能力包括對特定威脅提供指示和警告，以及欺騙和干擾。然而，由于其通常的低姿態，USVs通常缺乏 "視線高度 "來進行長距離的此類活動（盡管一些拖曳式飛行器已經在最近的作戰實驗活動中進行了測試，如在葡萄牙舉行的年度機器人實驗和原型設計（REP）MUS演習）。

最后，USVs可以協助海上攔截行動。說明這一作用的情景包括對可疑船只進行初步接近，以確定它是否有敵意，例如，監測被登船的船只的所有側面，以提供形勢意識，并檢查貨物是否被拋出或其船員是否逃跑、 用傳感器或可能的小型無人潛航器檢查船底，以確定活門、月池、投放槽和其他特征，并使用船上的傳感器尋找和定位隱藏的貨物，如被販賣的個人群體或化學、生物、核、放射性或爆炸材料。

作戰角色

"殺傷鏈"指的是為實現作戰效果所需的一系列事件。使用'殺戮'并不意味著該過程的結果是某人或某物的死亡，而是意味著多個相關的過程步驟導致了一個明確的和期望的結果。盡管殺傷鏈出現在許多文件中，并被大多數用戶所理解，但它似乎并沒有一個理論上的定義。然而，在不同的戰爭領域，殺傷鏈的步驟通常包含一些發現、修復和完成的組合，或者，更廣泛地說，情報準備、探測、定位、瞄準和接觸。

殺傷鏈方法已被用于描述從瞄準高價值個人到加強部隊準備的過程[8]。

USVs可能會增強，而不是取代任何現有的能力，部分原因是大多數載人平臺的多任務角色，至少在最初。USVs可能會改變、轉移和/或強加給被支持的船只或指揮節點上的人員的額外功能，而這些新功能將需要與現有的任務責任相協調。

根據USVs的能力/傳感器/有效載荷，從戰術指揮軍官的角度來看，可部署的USVs將只是他完成其目標和任務的另一種資產，而不會明顯偏離理論上對載人資產的使用，它們各自帶來的優勢和劣勢。

6 未來的實踐和挑戰

研究和開發正在快速發展，原型在達到全面作戰能力之前就有被淘汰的危險。傳感器技術、照相機和人工智能的持續進步將繼續促進這一步伐；然而，今天的USV有能力和相關性，但并非沒有挑戰。自主性方面的進展是漸進的，但過渡到能夠對環境中的意外變化作出反應的系統還沒有發生，而且可能在很長一段時間內不會發生。

自主性

隨著自動駕駛車輛自主水平的提高，它們所能執行的任務的數量和復雜性也會增加。更復雜的任務需要更多的決策能力。例如，某些USVs可能有能力提供高保真成像，而不考慮其機動能力。當前和未來的USV的能力和局限性必須在規劃過程中及早考慮到。最后，自主性的提高將使任務越來越復雜，并將為指揮官提供更多的價值，特別是對于通信能力受到影響或不可行的系統（例如，GPS拒絕或水下UV）。

隨著適應性和越來越智能的自主性的發展，控制能力必須/將變得更加強大。這些系統參與合作自主行為的潛力將越來越大，允許這些飛行器群作為強大的、容錯的和自適應的網絡一起運作。UUVs和USVs都有可能為執行海戰任務做出重大貢獻，特別是在與其他有人和無人平臺、傳感器和通信節點整合成一個系統配置時。

盡管開發工作的重點是多功能、模塊化的高度復雜系統，但一些更有前途的自主性用途可能是使用簡單的系統，對大多數功能進行有限的自主性。此外，我們必須開始建立系統之間相互協調的能力，這也是系統的系統概念的一部分。擁有大量合作的單傳感器平臺可以大大加快殺傷鏈的時間線（蜂群）。

與最復雜任務相關的主要限制不一定與自主性有關，而是與其他因素有關。發電和數據存儲等問題仍然構成重大挑戰。因此，在目前的殺傷鏈和作戰概念（CONOPs）下，自主權通常被用來直接復制殺傷鏈中的項目；完全像有人駕駛的系統那樣。交戰規則的政策問題，特別是在處理USV的武器化和增加自主性時，提出了各種可能難以克服的挑戰；因此，通過在循環中插入人類來減緩自主系統的決策將可能在高強度的環境中失去關鍵的時間優勢。這種延遲是一種選擇，不能通過技術改進來緩解。

高水平的自主性將提高無人系統的決策速度，并使這些系統能夠對直接的威脅/行動做出即時反應，這遠遠超過了值班人員和/或指揮官的反應時間（如彈道/高超音速導彈防御）。

人工智能

在無人駕駛系統方面，人工智能已經有了長足的進步。除了下一章討論的法律問題外，基于人工智能的系統的安全性、可靠性和信任度也必須得到詳細的解決。底線是，人工智能必須克服關鍵的認知和信任問題，才能被接受和有效利用[9]。

無人駕駛系統在尺寸、重量和功率限制方面也有獨特的技術要求。此外，目前的許多人工智能數據處理平臺在云環境中運行計算，這可能不適合在通信受阻的環境或水下應用中運行的無人系統。然而，這一挑戰在未來可能會得到緩解，因為工業界開發的系統自主性與機載解決方案可能需要較少的云計算和數據訪問。

數據質量是另一個必須解決的問題，以將人工智能/ML納入無人系統。高質量的數據是自動分析的基礎，也是隨后為支持行動而做出的決定。需要這種高質量的數據來實現更多的自動化，以支持機載戰術處理、蜂群技術、時間主導的決策，并最終實現完全自主。[10]

在不久的將來，人工智能/ML解決方案可能已經成熟到有可能將其嵌入無人系統的程度。隨著系統的心態逐漸包括更多具有AI/ML能力的USV，細化CONOPS以包括這些系統在有人/無人搭配中的整合將越來越重要。人工智能的發展應側重于開發獨特的集成能力，以加強無人駕駛和有人駕駛系統之間的互操作性。

增加人工智能/ML將使無人系統能夠執行更大范圍的任務，這將直接提高作戰能力。更高保真度的人工智能也將消除對人類操作員持續輸入的需求。這將允許同時對多個無人資產進行更高層次的控制或監督，并通過減少操作人員的認知負荷來提高有效性，使操作人員能夠做出指揮決策并執行其他高層次任務。自主系統之間的機對機互動將促進效率，特別是在復雜環境中，通過實現自我組織、任務分工和活動協調。自主系統攝取、處理和分析大型復雜數據集并通過數據可視化向人類傳達有價值的數據趨勢或相關性的能力，將對人類和自主系統都有好處。

未來幾十年，無人系統能力的擴展將在很大程度上取決于在部隊結構中有效地組合人類和自主系統的能力。在中期，自主算法、改進的傳感器和計算機處理將改善人類和機器的合作，從任務級支持發展到行動支持，并將允許機器在各種行動中直接協助人類。最后，從長遠來看，人類將與幾乎完全自主的無人系統組成綜合團隊，能夠在有爭議的環境中開展行動[10]。

軍事行動將需要無人系統和人類（即飛行員、海軍陸戰隊員、水手、士兵或平民）之間的團隊合作。人機界面（HMI）是人類操作和從無人系統收集信息的機制。人機界面的直觀和高效程度將直接影響任務的成功。人機界面在歷史上一直是針對特定領域和/或車輛的，導致該部獲得了多個獨立的非集成系統。設計和實施的重點是單個無人駕駛系統的控制，而不是任務或使命目標。

在未來，最好是讓每個操作員控制多個無人系統，從而將人的角色從操作員轉向任務管理者。為了確保靈活性，人機界面必須支持一系列的控制選項，在這些選項中，人既可以是對自主系統沒有控制權的 "脫環"，也可以是監督無人系統的 "在環"，或者是行使命令控制特定車輛的路徑或有效載荷的 "在環"。能夠實現多車輛控制的人機界面將能夠支持新的能力，如無人系統合作提供廣域搜索；從多個角度檢查目標；跟蹤移動目標；以及中繼通信以減輕 "失聯 "情況。此外，新的人機界面有必要支持未來的戰爭團隊概念（如蜂群和 "忠誠戰術僚機"），以管理增加的可用信息和更復雜的控制傳輸和協調要求。

法律問題

USV是否可被視為 "船只 "或 "船舶 "是一個具有法律意義的決定，因為符合條件的船只擁有某些權利。國際法中沒有任何內容表明，USV不能被視為 "船只 "或 "船舶"。另一方面，也沒有任何規定說它們可以或必須被這樣認為。這個問題的解決對USV來說具有關鍵意義，但不幸的是，有一些復雜的情況使這一決定變得非常困難。

在《國際海上避碰規則》中，"船舶 "一詞經常出現（"船舶 "一詞在《國際海上避碰規則》中沒有定義）。事實上，該條例只適用于條例定義中所說的 "船舶"。COLREG的規則1規定："本規則適用于公海上的所有船只和與之相關的所有可供海船航行的水域"。COLREG規則3(a)對 "船舶 "進行了定義，其中指出 "船舶 "一詞包括各種類型的水上交通工具，包括用作或能夠用作水上運輸工具的非排水船（...）。第5條規定，每艘船都應通過視覺和聽覺以及在當時的環境和條件下的所有可用手段，隨時保持適當的觀察，以便對情況和碰撞的風險進行全面評估。這是自主或無人駕駛船只的法律問題的評論員們更加堅持闡述的主要障礙之一：為了有效執行，船上必須有人在場。在任何情況下，不管這是否仍然是不可能的，對COLREG規則的修改可以使無人駕駛的船只合法地運行。

就更精確地定義USVs的地位而言，故障點在于以下幾個方面[11]：

i. USVs應該被視為獨立的實體，還是作為其部署平臺的附屬品或組成部分？

ii. 哪些（如果有的話）USVs可以被視為 "船 "或 "艦"，哪些（如果有的話）不能（在這種情況下，它們必須被視為其他東西，如 "設備 "或 "物體"）。

iii. 對于那些可以被視為 "船只 "或 "船舶 "的USVs，如果有的話，哪些可以進一步被視為 "軍艦"？

iv. 對于有武器的USVs，哪些可以被認為是運送武器的 "發射或運載平臺"，哪些本身可以被認為是 "武器或武器系統"？

簡而言之，將USV稱為 "船 "或 "艦 "并非沒有困難4。可能需要對法律進行修改，或者對某些現有的法律條款進行擴展性解釋，以使無人駕駛的水面飛行器被視為符合適用于船舶的法律和法規。

軍艦是為非商業目的運營的政府船只的一個特殊子類，它本身就是一類船只。聯合國海洋法公約》第29條將 "軍艦 "定義為：： "屬于一國武裝部隊的船舶，帶有區別其國籍的外部標志，由該國政府正式任命的軍官指揮，其名字出現在適當的服役名單或同等的名單上，并由受到正規武裝部隊紀律約束的船員操作。" 乍一看，USV似乎永遠不可能有資格成為軍艦，因為除其他問題外，它不會有船員。

對第29條 "軍艦 "定義中的各個組成部分進行細分，可以得出以下結論：軍艦必須是一艘船；該船必須屬于一個國家的武裝部隊；軍艦必須有表明其國籍的外部標志；軍艦必須由該國政府正式任命的軍官指揮，其名字必須出現在適當的服役名單上。這里的要求的實質是，必須有人--具體地說，是一名正式任命并列名的軍官--實際行使對船舶的控制。這個人不一定要親自在船上行使必要程度的控制權。

最后，一艘軍艦必須由受正規武裝部隊紀律約束的船員來操作。同樣，"船員 "不一定要在軍艦上；如果遠程控制人員或程序員是受正規武裝部隊控制的個人，那么無人艦艇就符合 "人員配備 "的要求[11]。

USV的地位具有重要的法律影響。艦艇/非艦艇/軍艦問題的解決將決定它在多大程度上有權行使某些航行權利，允許特定的豁免權，有資格履行一些重要的海事職能，受其他國際海事法律制度的約束；并有權行使交戰權利[11]。

從享有權利和免除義務的角度看，將USV定性為軍艦對作戰國來說是最合適的。這種定性取決于兩點：滿足《海洋法公約》第29條對 "軍艦 "的定義，以及接受被如此定性的USV可被視為 "船只 "這一事實。

對于自主武器化的USV，本身并沒有禁止。相反，與所有其他武器系統一樣，USVs的使用必須符合武裝沖突法。這一結論與美國國務院無人機問題法律顧問得出的結論相一致： "戰爭法并不禁止在武裝沖突中使用技術先進的武器系統--如無人駕駛飛機或智能炸彈--只要它們的使用符合適用的戰爭法。" "那么問題是，這些系統的使用方式是否對其合法性提出了挑戰。

7 結論

盡管在過去的20年里，USV的能力有了廣泛的增長，但許多最有希望的技術進步仍然處于研究和實驗的領域。自主性和有保障的通信是USVs行動中的力量倍增器，但這些能力在短期內將是有限的。USV的發展也可以通過商定一個具有模塊化有效載荷的共同USV平臺，以及投資于提高USV續航能力的技術而得到加強。

從UAV和UUV操作中得到的一個廣泛接受的教訓是，無人系統并不是真正的 "無人"；更準確地說，它們是 "無人居住"。隨著自主性的增加，每個無人系統所需的操作人員數量將減少，這似乎是一種直觀的期望。然而，可能存在技術、維護或文化上的限制，需要一定數量的USV控制和支持人員，特別是在USV在有人和無人艦艇的混合海軍部隊中運行的情況下。

計算能力的提高使機器能夠完成更多過去由人類完成的重復性和高要求的工作。這些工作職責的范圍從簡單的自動化任務到更復雜的人工智能應用，直至自動駕駛車輛和農業設備。事實上，軍隊正越來越多地采用自主和半自主機器，以減少人類在危險環境中長期作業的風險或提高軍事效力，海軍也不例外。

人工智能和機器人技術的進步很可能繼續下去，并導致更廣泛地使用機器，特別是在危險環境中的重復性任務，這種環境對于在軍隊服役的人來說非常熟悉：

• 完全自主化的進展一直很穩定，但過渡到能夠對環境中的意外變化作出反應的系統還沒有發生，而且可能在幾年內不會發生。

• 如果沒有大量的投資和開發，設想中的無人駕駛車輛的軍事應用是不可能發展的。

• 在目前的殺傷鏈和作戰概念下，通常采用自主權來復制有人系統進行的行動。

• 政策--與自主系統及其應用交戰規則的能力有關的法律問題確實存在。這些系統在設計上不可能避免這些問題，也不可能避免人類的積極監督。通過在循環中插入人的行動來減緩自主系統的決策，很可能會在一個高強度和快速變化的環境中喪失關鍵的時間優勢。接受這種延遲，現在是，將來也是，一個無法通過技術改進來緩解的指令性道德決定。

除非依靠決定性的威懾，海洋控制基本上可以通過兩種方式實現：通過封鎖消滅或遏制對手的海軍力量，并通過反潛、反空、反水面、海軍水雷、電子和聲學、打擊、兩棲、特種和沿河聯合或單兵作戰來實現。

所有上述類型的戰爭都可以有效地看到USVs的有益整合，特別是在武器化的情況下，確保在更大的區域、更多的時間、更少的成本和更少的風險下進行海洋控制，而不是部署有人的平臺。當然，在有些任務中，有效載荷的重量、續航能力以及其他作戰和戰術要求（包括潛在的阻礙性法律考慮）將排除對無人駕駛能力的完全依賴，而是尋求與傳統載人平臺的協同合作。在任何情況下，無人系統，特別是無人水面飛行器，都非常可能被廣泛部署，以支持國家和盟國的戰略。

本報告記錄了通過利用深度學習（DL）和模糊邏輯在空間和光譜領域之間整合信息，來加強多模態傳感器融合的研究成果。總的來說，這種方法通過融合不同的傳感器數據豐富了信息獲取，這對情報收集、數據傳輸和遙感信息的可視化產生了積極的影響。總體方法是利用最先進的數據融合數據集，為并發的多模態傳感器數據實施DL架構，然后通過整合模糊邏輯和模糊聚合來擴展這些DL能力，以擴大可攝入信息的范圍。這項研究取得的幾項進展包括：

• 將DL模型實施到片上系統（SoC）硬件中
• 高光譜圖像（HSI）數據的DL
  • 1.在HSI上建立DL，以獲得水的特性和底層深度
  • 2.在HSI上使用開放集識別方法
• 框架內融合方法的消融研究
• 使用DL和模糊聚合的HSI和LiDAR多模態傳感器融合的新框架
• 探討神經模糊邏輯在遙感數據中復雜場景的不確定性下自動推理的作用和實用性

出版物[1, 2, 3, 4, 5]進一步詳細介紹了取得的進展。

自主和半自主系統在一個系統的框架內運行，利用其自身的感知、認知、分析和執行行動的能力來實現其目標。無人系統對美國國防部（DoD）的采購程序提出了重大挑戰，該程序是為開發和部署人在環型能力而建立的。本論文的目的是對通過軍事采購程序開發半自主和自主系統的挑戰進行分析，以確定增加項目成功的可能性所需的最佳做法和趨勢。

分析的第二個目標是比較和對比具有自主能力的系統的測試和評估方法。測試和評估過程的目的是使決策者能夠管理技術風險，并在做出實戰決定之前評估能力的強大和成熟程度。自主系統需要嚴格的測試/制造策略，對大多數項目來說，這將導致成本超支和進度違反。此外，試圖跟上快速變化的技術步伐超過了美國防部使用尖端技術的成熟系統的能力。

圖12。DoDI 5000.02自適應采購框架。

本頂點工程探討了系統理論事故模型和過程（STAMP）框架和系統理論過程分析（STPA）方法的適用性，以指導考慮 "海獵號（Sea Hunter）"無人艇未來改型所帶來的系統安全問題。作者從功能層次的高層次角度分析了海獵號的航行任務行為，討論了如何利用基本的STAMP/STPA來確定海獵號這樣的復雜系統的安全隱患和安全隱患休閑因素的具體步驟。利用STAMP/STPA方法，作者提供了一個功能層次的例子，說明在海獵號上的轉向系統的不同層次上涉及的潛在系統安全隱患。這個頂點討論了STAMP/STPA如何用于識別系統級的危險，識別不安全的控制行為，以及識別例子中的損失情況。美國海軍需要確保其評估能力可用于充分識別和評估自主武器系統（AWS）的安全隱患、安全隱患因果因素、安全控制和安全風險。AWS被定義為可以獨立選擇和攻擊目標的武器。STAMP/STPA是一種很有前途的安全分析方法；建議進一步檢查其在AWS背景下的適用性和效用。如果有益的話，這個工具集可以幫助美國海軍加速發展完全自主的技術。

目的

美國政府面臨著保持作為世界上空間物體編目數據提供者的步伐挑戰。用非傳統的傳感器來增強能力，是一種快速和低成本的改進。然而，巨大的交易空間和未開發的系統性能要求給成功的資本化帶來了挑戰。本文旨在通過一個多學科的研究，更好地定義和評估增強功能的效用。

設計/方法/途徑

假設的望遠鏡架構在不同的時間里被建模和模擬，然后在啟發式算法中使用多目標優化對性能措施和約束進行評估。決策分析和帕累托優化確定了一套高性能的架構，同時保留了決策者設計的靈活性。

研究結果

建議將容量、覆蓋率和未觀察到的最大時間作為關鍵性能指標。在1017個架構中，共有187個被確定為最佳表現者。總共有29%的傳感器被發現在80%以上的頂級架構中。其他考慮因素進一步將交易空間減少到19個最佳選擇，這些選擇為每個空間物體平均收集49-51個觀測數據，平均最大未觀測時間為595-630分鐘，提供地球同步軌道帶的冗余覆蓋。這意味著與模擬的僅有政府的基線結構相比，能力和覆蓋面增加了三倍，未觀察到的最大時間減少了2小時（16%）。

原創性/價值

這項研究利用基于物理學的模型和現代分析技術，驗證了增強型網絡概念的效用。它客觀地回應了要求改進編目工作的政策，而不是僅僅依靠專家得出的點解決方案。

太空一直是一個需要高度自主的領域。所需的自主性帶來的挑戰使其難以在短時間內完成復雜的任務和操作。隨著越來越多地使用多Agent系統來增強空中領域的傳統能力和展示新能力，在軌道上和近距離多Agent操作的發展需求從未如此強烈。本文提出了一個分布式的、合作的多Agent優化控制框架，為在近距離操作環境中執行多Agent任務相關的分配和控制問題提供解決方案。然而，所開發的框架可以應用于各種領域，如空中、太空和海上。所提出的解決方案利用第二價格拍賣分配算法來優化每個衛星的任務，同時實施模型預測控制來優化控制Agent，同時遵守安全和任務約束。該解決方案與直接正交配位法進行了比較，并包括了對調整參數的研究。結果表明，所提出的技術允許用戶用模型預測控制來優化超越相位的控制，并以三個調諧參數實現編隊交會。與傳統的多相MPC相比，這更好地接近了配位技術中的相變。