為提升無人機在復雜空戰場景中的存活率, 基于公開無人機空戰博弈仿真平臺, 使用強化學習方法生成機動策略, 以深度雙Q網絡(double deep Q-network, DDQN)和深度確定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG)算法為基礎, 提出單元狀態序列(unit state sequence, USS), 并采用門控循環單元(gated recurrent unit, GRU)融合USS中的態勢特征, 增加復雜空戰場景下的狀態特征識別能力和算法收斂能力。實驗結果表明, 智能體在面對采用標準比例導引算法的導彈攻擊時, 取得了98%的規避導彈存活率, 使無人機在多發導彈同時攻擊的復雜場景中, 也能夠取得88%的存活率, 對比傳統的簡單機動模式, 無人機的存活率大幅提高。

現代空戰環境錯綜復雜, 空空導彈和機載雷達性能不斷提升, 超視距空戰已經在現代空戰中占據主導地位[1], 空空導彈也早已成為打擊空中單位的主要武器。無人機作為空中戰場的理想作戰目標之一, 被普遍運用到軍事領域當中[2]。利用無人機可持續大機動的飛行特點, 采取高效的機動策略以提高無人機對導彈的規避、逃逸成功率, 對提升無人機的空戰生存能力而言至關重要[3]。

無人機規避空空導彈問題一直都是空戰的研究熱點。王懷威等[4]采用蒙特卡羅方法驗證了無人機實施常規盤旋機動規避導彈的效果。Imado等[5]利用微分對策法研究導彈與無人機差速博弈的問題。另外, 還有諸多針對導彈的規避方式[6-10]、規避效能評估[11-13]以及無人機最優或次優規避策略解析解[14-16]等方面的研究。以上方法依賴于完備的空戰對戰模型以求解在單枚導彈打擊情況下的最優機動策略, 當導彈數量變化時, 模型很難理解, 而且建立空戰對戰模型本身就是一個非常復雜的過程, 需要使用大量微分函數結合積分函數，才能表征無人機與導彈狀態屬性的轉移規律。

深度強化學習(deep reinforcement learning, DRL)算法在馬爾可夫決策過程(Markov decision process, MDP)基礎上, 采用端到端學習方式, 以態勢信息為輸入, 直接利用神經網絡獲取輸出, 控制智能體作出決策, 被廣泛應用于自動化控制當中[17-22]。范鑫磊等[23]將深度確定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG)算法[24]應用于無人機規避導彈訓練, 在簡易模型下對固定態勢攻擊的空空導彈進行仿真驗證。宋宏川等[25]針對導彈制導規則設計成型獎勵, 用DDPG算法訓練無人機規避正面來襲的導彈, 對比典型規避策略, 訓練出了僅次于置尾下降機動的逃逸策略。

上述研究表明, 無人機能夠通過特定的機動方式來規避空空導彈的打擊, 而深度強化學習算法可以訓練出自動規避空空導彈的智能體。總體而言, 以往研究大多基于單枚導彈打擊場景。但是在超視距空戰中, 多枚導彈從不同方向鎖定無人機并發動協同攻擊的情況屢見不鮮。在這種情形下, DRL算法會存在狀態空間維度大, 狀態信息維度不斷變化, 神經網絡輸入維度難以固定, 算法收斂性能差等問題。

針對以上問題, 本文提出一種基于單元狀態序列(unit state sequence, USS)的強化學習算法(reinforcement learning method based on USS, SSRL)。在該算法中，首先，將導彈和無人機進行一對一的特征編碼，形成特征單元; 其次，根據距離優先級對所有編碼后的特征單元進行排序, 組合成一個USS; 然后，使用門控循環單元(gated recurrent unit, GRU)對USS中的特征單元進行特征融合, 提取其中的隱藏特征信息; 最后，將隱藏特征信息看作該時刻的狀態信息，并將信息傳入強化學習算法的神經網絡。將該算法分別應用于深度雙Q網絡(double deep Q-network, DDQN)[26]和DDPG算法上, 在公開無人機空戰博弈仿真平臺上進行訓練。仿真結果表明, 由SSRL算法訓練的智能體能夠學到連續規避機動策略, 控制無人機進行規避導彈機動, 增加導彈脫靶量, 提升無人機連續規避導彈的成功率。

聯合全域指揮與控制（JADC2）是一項在信息共享方面的巨大工作--感知、理解和行動，以增強聯合部隊指揮官的作戰能力。這一工作將利用物質和非物質的解決方案，并修改現有的政策、權力、組織結構和操作程序。JADC2的目標是賦予美軍聯合部隊奪取、維持、保護、獲得信息和知識，以及保持決策優勢和優越性的能力。美國防部專家提出了一些挑戰和問題，包括但不限于：JADC2相關工作的組合管理的需要、JADC2內部的決策權力結構、可負擔性和具體的預算分配、擬議技術的技術成熟度以及最佳技術系統設計和生命周期管理。本文從學術/科學的角度審視JADC2，以確定各領域（工程、科學和社會科學）的學術機構可以為創建一個最先進的聯合全域指揮與控制系統做出貢獻的多種機會。

1 引言

美國軍隊在一個不斷變化的作戰環境中運作，需要快速適應不斷變化的環境。在這樣一個動態環境中，實現和保持信息優勢是最重要的。為此，美國國防部（DoD）建立了聯合全域指揮與控制（JADC2），這是一個旨在提高聯合部隊C2能力的倡議和概念（Hoehn，2022）。然而，由于國防部內部各部門之間存在著巨大的差異，JADC2的發展和實施需要付出相當大的努力，以考慮所有利益相關者和參與機構的不同需求和觀點。

為了指導和監督JADC2的開發和實施，已經成立了一個跨職能的團隊，該團隊將與國防部副部長相關的工作人員合作，該團隊由來自不同機構的高級行政服務（SES）級別的成員組成，例如，國防部、國防部長辦公室、國防高級研究計劃局、空軍、陸軍和海軍（Hoehn，2022）。這個團隊的主要目標和重點是以實施計劃的形式確定和實施指揮和控制的改進。

本文概述了JADC2倡議的現狀，提供了一系列建議，并確定了幾個機會來解決和改進JADC2在技術、組織和數據企業等多個領域的一些關鍵挑戰。本文首先介紹并概述了與聯合性和JADC2有關的重大挑戰。它簡要介紹了JADC2的歷史，然后是JADC2的一般概念性概述。本文的下一部分提供了一套技術和概念解決方案，以及研究、開發和采購技術所需的方向，這些技術將使國防部實現一個有彈性和優雅的JADC2高級解決方案。

2 研究歷史與進展

在JADC2倡議之前，獨特的指揮和控制系統（C2）由每個部隊獨立擁有和運行（Hoehn, 2022; McInnis, 2021; Theohary, 2021; Woolf, 2021）。從歷史上看，每個軍種都開發和獲得了自己獨特的戰術指揮和控制網絡，在不同的武器系統、平臺和操作領域往往不兼容。因此，決策的時間周期和決策所需的關鍵時間敏感數據的傳輸是緩慢的、冗余的和組織上的管道（高級戰斗管理系統，2022），除了地理上分離的指揮單位外，空中、陸地、海上、太空和網絡空間等領域也被分開處理（國防部，2022；費克特，2022；奧羅克，2021；西奧哈里，2021）（高級戰斗管理系統，2022；國防部，2022；美國武裝力量學說，2013）。雖然不同部隊擁有的多個指揮和控制系統使得高度專業化和有效的解決方案得以開發和實施，但它也需要各方面的巨大努力，并限制了所有部隊之間的威脅反應能力和信息共享（Feickert, 2022）。

傳統的C2系統有一個缺點，就是可能容易受到對手的反介入和拒絕攻擊。對手的反介入/區域拒止（A2/AD）戰術，包括電子戰、網絡武器、遠程導彈、先進的防空系統和GPS拒止，可以影響我們的作戰能力和依賴傳感器和技術的決策周期（先進作戰管理系統，2022；弗里德曼，2019；聯合學說出版物5指揮與控制，2012；克雷舍爾，2001）。此外，目前的威脅不再局限于個別領域，這使得我們很難用專門的和部分孤立的解決方案來應對。因此，國防部領導人表示需要以廣泛的方式擴大信息的獲取，以提高整體的靈活性和對來自不同方向的緊急情況的準備（Doctrine for the Armed Forces of the United States, 2013; Jointness - A Selected Bibliography, 1993; Kirtland, n.d.; Transforming the Joint Force, 2003; Woolf, 2021）。

JADC2倡議和擬議的共享基礎設施將加強和提高所有武裝力量和服務的有效性。這樣一個共享的基礎允許同時和連續的行動，以及所有領域的能力的持續整合。近年來，為了聯合特定的行動領域并利用聯合信息和技術的優勢，已經做出了重大努力，如空地戰概念（Kirtland，n.d.）、DARPA的馬賽克戰爭計劃、空軍先進作戰管理系統（ABMS）、海軍的超配項目和陸軍的融合項目（Congressional Research Service，2021b）。在其他國家，如荷蘭和印度，也有不同形式的聯合工作報告（Birch等人，2020；國會研究服務，2022；Nardulli等人，2003）。此外，在2019年和2020年進行了JADC2測試（McInnis，2021）。由于復雜性不成比例的增加，傳感器網絡的連接性越來越強，以及超過人類認知能力的新穎而復雜的聯合技術，到今天為止，還沒有任何特定的解決方案被廣泛實施。

已確定的幾個挑戰如下：

• 需要更多的批準步驟來整合多個領域（Builder等人，1999）。
• 規劃者在相關的多領域操作方面沒有足夠的專業知識，也無法獲得相關的信息（Builder等人，1999）。
• 對多域作戰通信系統的依賴性增加（Builder等人，1999）。
• C2遺留系統的不相容性
• 存在單一領域或以服務為中心的思維方式，以及文化和組織偏見（Builder等人，1999）。
• 整合多個領域增加了統一工作的風險
• 管理方面和預算分配（Alberts & Hayes, 2006）。
• 部門間的沖突和競爭（Alberts & Hayes, 2006）。
• 重疊的組織結構（Hoehn, 2022）。

這些挑戰不僅影響到JADC2的技術或文化可行性，而且也對國會在預算和資助這一重大努力方面構成挑戰（國會研究服務，2021b）。JADC2計劃將解決和應對這些挑戰。

3 聯合全域指揮與控制概念和框架

JADC2設想了未來聯合部隊的指揮和控制能力。它的目標是建立一種作戰能力，能夠在戰爭的各個層次和階段，在所有領域，與合作伙伴合作，有效地感知、解釋和回應。最終目標是以前所未有的速度和相關性提供信息優勢（Alberts & Hayes, 2003; Kirtland, n.d. ）。JADC2戰略采用了系統方法，整合了各種能力、平臺和系統，旨在加速實施聯合部隊C2的必要技術進步和理論變革。JADC2將使聯合部隊能夠使用大量的數據并將其轉化為信息和知識，采用自動化和人工智能，利用安全、有彈性和可適應的基礎設施，并在對手的決策周期內采取行動（Builder等人，1999）。為了解決這些問題，已經制定了一個實施計劃，并任命了一個團隊來監督這個過程。該小組由來自作戰司令部、各軍種、國防機構以及聯合和OSD工作人員的跨職能SES級成員組成。

3.1 感知、理解和行動

感知（Sense）：為了確保聯合數據對所有部隊/軍種和聯合部隊指揮官的可用性和有用性，需要一個共同和共享的感知方法和信息管理技術。該方法要求在作戰環境中可以進行信息收集和提供，并交付給接收者。JADC2結合先進的信息管理技術，實施了一種新穎的數據共享方法。這些網絡是在聯合數據 "結構 "的基礎上建立的，并使聯合部隊能夠實現可用于決策的信息。通過傳感和整合，有可能 "發現、收集、關聯、聚合、處理和利用來自所有領域和來源（友好、敵方和中立）的數據"，并 "分享信息作為理解和決策的基礎"（Kirtland, n.d.）。

理解（Make Sense）：理解的過程包括分析、理解和預測作戰環境以及對手和友軍的行動。在這個階段，數據被轉化為信息，而信息又被轉化為知識。理解需要有能力融合、分析和呈現來自所有領域和電磁頻譜的有效信息。這一階段的一個主要要求是提供安全以及可訪問的信息執行。JADC2開發的能力將利用人工智能和機器學習（ML）來加速聯合部隊指揮官的決策周期（Builder等人，1999；Kirtland，n.d）。技術和程序上的進步也將大大增強聯合部隊在C2降級環境中的作戰能力。

行動（Act）：行動是指作出并向聯合部隊及其任務伙伴傳播決策。這一階段將決策的人的因素與技術手段相結合，以感知、理解和預測對手的行動和意圖，并采取行動。這一步驟包括決策分析、傳達決策和執行階段。新穎的決策支持應用將通過先進的、有彈性的和冗余的通信系統、可利用的和全面的運輸基礎設施以及靈活的數據格式在聯合部隊之間實施，以實現決策的快速、準確和安全傳播。"行動 "還意味著為聯合部隊提供適當的培訓。使用任務指揮的方法，下級指揮官通過了解高級指揮官的行動意圖，被賦予了信心和權力，同時在通信聯系中斷或行動的緊迫性排除了尋求指導的必要時間時，保留了采取行動的能力。任務指揮部為聯合部隊提供了奪取主動權、保持信息和決策優勢所需的敏捷性和信任（Kirtland，n.d.）。

圖1. JADC2行動鏈和過程

3.2 工作路線(LOEs)

JADC2戰略是圍繞五個LOE組織的，以指導該部在提供能力方面的行動，包括數據事業、人力事業、技術事業、與核C2和C3整合，以及使任務伙伴的信息共享現代化。每個LOE都由一個主要責任辦公室指導，該辦公室由高級旗幟/SES人員代表，可以通過聯合能力委員會提出問題，與聯合需求監督委員會互動并提供支持（國會研究服務，2021a）。

LOE 1: 建立數據事業 - 第一個LOE涉及數據結構和基礎設施。作為一種戰略資產，數據必須由JADC2有效管理，以使其能夠抓住、保持和保護信息和決策優勢。為了加速決策過程，聯合部隊必須能夠發現和獲取所有戰爭級別的所有作戰領域中的任何數據和信息。以下關鍵的數據標準化目標已被確定為對JADC2至關重要：

• 建立最低限度的元數據標記標準
• 采用和使用標準化的數據接口
• 實施共同的數據可用性和訪問實踐
• 納入數據安全的最佳實踐
• 建立符合JADC2的信息技術（IT）標準
• 繼續應用數據戰略目標（可見、可得、可理解、可聯系、可信賴、可互操作、可安全）。(Kirtland, n.d.)

LOE 2：建立JADC2人力事業--第二個工作重點涉及利用人工智能和機器學習等創新工具在指揮和控制能力方面的人類和組織表現。這個LOE的任務還包括改革、調整或創建具有結構、敏捷性和資源的組織，以更有效地結合聯合部隊及其任務伙伴的物質和信息力量，從而能夠對聯合信息優勢（JIA）行動進行有效控制（Kirtland，n.d.）。人力企業還將解決領導者的專業發展和培訓問題，并指導和支持JADC2的政策、行動概念（CONOPS）、理論以及戰術、技術和程序（TTPs）的發展，以優化通過JADC2新能力獲得的優勢。

LOE 3：建立JADC2技術事業--第三個目標任務涉及增強共享態勢感知、同步和異步全球協作、戰略和作戰聯合規劃、實時全球部隊可視化和管理、預測部隊準備和后勤、實時同步和整合動能和非動能聯合和遠程精確火力，以及增強評估聯合部隊和任務伙伴表現的能力（Kirtland, n.d.）。技術企業需要提供安全的、具有足夠速度和帶寬的全球通信網絡，以滿足戰爭需要。LOE 3還涉及JADC2的運輸基礎設施，以及確保連續C2能力所需的基本最低功能（通信系統的彈性和多樣性，多級安全，消除單點故障）。

LOE 4： 將NC2/NC3與JADC2結合起來--JADC2將具有與核C2通信協作的能力，因此應在技術和人力企業層面考慮對NC2的要求（Kirtland，n.d）。

LOE 5： 使任務伙伴信息共享現代化--最后一個LOE描述了JADC2的機構互操作性需求和組織架構。聯合部隊指揮官將通過與任務伙伴共享態勢感知，建立并保持對作戰環境的共同理解。當每個伙伴的C2系統的數據可以被其他每個被批準的伙伴訪問、查看和采取行動時，這種整合就實現了（Kirtland, n.d.）。然而，這個LOE中的一些挑戰性任務包括新出現的任務、大型聯盟和不斷發展的技術，這些都是實現這一目標的持續障礙。

圖2. JADC2的工作路線

圖3. JADC2的指導原則、能力和提出的問題摘要

3.3 JADC2的系統性和生命周期觀點： 未來機遇和所需的研究

聯合全域指揮與控制（JADC2）概念建議將所有軍種--空軍、陸軍、海軍陸戰隊、海軍和太空部隊--的傳感器連接成一個網絡。為了實現這一目標，國防部正在追求一些新興技術的整合，包括自動化和人工智能、云環境和新的通信方法。然而，要將多種新技術整合并注入大型遺留系統（SoS），系統和生命周期方法是必不可少的，以確保一個復雜的、具有成本效益的、低風險的、高能力的、獨特的系統，為我們的軍事部門提供一套無與倫比的獨特能力。

在JADC2中有多個組織、技術、社會文化和企業層，它們之間存在著長期的相互作用。對JADC2系統的要求是將遺留系統整合成新穎的、顛覆性的和尖端的技術，這些技術需要以高度可靠、高效和具有成本效益的方式順利地共同工作。因此，作者提出了一個系統的方法來確定這樣一個復雜系統的機會和風險，以確保這一偉大事業的成功。在這一節中，作者提出了JADC2所面臨的多個系統性和生命周期的機會和風險群，并為每個確定的機會提供研究方向和解決方案。

本文討論了五組機會。第一個機會是需要在各軍種/部隊之間建立以文化為中心的新型互操作協作機制，以確保在空軍、陸軍、海軍、海軍陸戰隊、太空部隊和其他國防部門之間形成最佳的協作實踐。第二個機會討論了對決策科學、情景分析和社會文化上的博弈論修改的創新和研究的迫切需求。目前的博弈論應用僅限于理性和一致的行為者，而美國經常面對的對手是部分理性和/或非理性的，其行為的一致性可能有限。第三個機會討論了對日益增長的相互連接的傳感器、決策者和射擊者的網絡進行復雜性管理的必要性。隨著來自所有部隊的傳感器網絡的遺留系統被聯合起來，過剩的網絡復雜性的風險上升，因此，對連接遺留網絡的彈性架構的需求至關重要。作者建議建立一個由硬件和軟件組成的通用翻譯機靈活網絡，以連接所有現有和未來的異質傳感器和資產網絡。第四個機會討論了為JADC2采購項目建立一個新穎而強大的組合管理框架的必要性（以管理、優化、整合和資助JADC2相關的項目和采購項目）。JADC2由軟件、硬件和組織層面的多個采購項目組成，這些項目與當前的遺留系統和現有系統不同步地注入，因此需要高水平的組合管理來協調JADC2生命周期內的多個項目和任務。最后，機會5討論了JADC2作為SoS在以下領域的需求和MBSE的必要性：物資、非物資、政策、權力、組織結構和操作程序（Nilchiani, 2022）。

• 機會1：在服務機構之間建立新的以文化為中心的可操作的合作機制

美國防部的所有部門和部隊都擁有獨特的文化和組織遺產、歷史和溝通方式，他們的資產由遺留系統和各種技術的最新進展組成。JADC2的工作重點（LOEs）之一是人力企業，它涉及JADC2實施的人力和組織方面。然而，問題仍然是什么是JADC2中部隊之間最理想的合作和協作的最佳組織結構？為了滿足JADC2的要求，有哪些潛在的部隊結構變化是必要的（Congressional Research Service, 2021b）？

國防部需要一個獨特的獨一無二的方法來加入部隊，承認每個加入組織的個性和組織身份，獨特的傳統，以及各部隊和部門的價值觀。一個成功的合作解決方案要求不同部門和部隊的有機和最佳合作，同時盡量減少部門間的沖突。這樣一個新穎的解決方案將需要基于最先進的組織身份研究、對每個部隊的價值觀和傳統的歷史和人類學研究，并提出在自愿和相互同意的合作中出現的有機解決方案。JADC2的聯合因素和人類企業需要提供一個獨特的組織解決方案/藍圖，這不是單靠技術就能解決的。圖4總結了第一個機會和相關建議。

建議： 投資于一個獨特的、長期的、文化上的解決方案/組織藍圖的聯合，它具有動態的持久性，而不是有限的、短期的 "解決方案"，不能解決核心的平等、角色和功能。

需要的學術研究： 組織理論，激勵聯合的動機，組織人類學和心理學，以找到最佳和獨特的聯合和協作架構。

圖4. 組織解決方案/藍圖的需求和要求的概念化

• 機會2：需要創新決策分析和社會文化博弈理論的修正

在JADC2的核心中，有三個行動，即感知、理解和對從傳感器收集和處理的數據采取行動，這些行動是相互交織的。感知和整合提供了從所有領域和來源發現、收集、匯總和處理數據的能力。然后使用機器學習（ML）和人工智能（Builder等人，1999），數據得到融合、分析和驗證。最后一步涉及一個關鍵的決策過程，這是關于機會2的建議的重點。

在行動階段，聯合部隊參與制定并向聯合部隊和任務伙伴傳播決策。這個階段的很大一部分任務是結合以下內容：

• 決策的人的因素
• 感知、理解和預測對手的行動和意圖并采取行動的技術手段。

博弈論解釋了決策者互動的情況下的動態（Priebe等人，2020），并在決策過程中使用了幾十年。博弈論的科學重點主要涉及政治、經濟和生物主題和現象（Priebe等人，2020）。博弈論的第一個重大進展是由Borel（1927年；Alkire等人，2018年）在20世紀20年代與馮-諾伊曼一起取得的，他后來還出版了博弈論的里程碑式出版物之一《游戲與經濟行為理論》（Spirtas，2018年）。最近，經濟學中的博弈論在兩位諾貝爾獎得主約翰-F-納什（Michael等人，2017）和約翰-C-漢薩尼（1967）的推動下取得了巨大的進步。

在博弈論中，模型被建立起來以代表整體情況和動態，其中有四個主要方面被定義：第一，決策者，通常被認為是玩家；第二，每個玩家/決策者可以選擇的策略和行動；第三，可能的結果和成果，這與玩家的行動和策略選擇有關；第四，每個玩家的回報與結果/成果有關（Rapoport，2012）。除了這些方面，情景中的參與者和決策者被認為是單獨的理性的，這意味著在每個參與者的角度對回報的判斷是理性的和有序的，此外，每個參與者都假設其他參與者是理性的（Rapoport，2012）。因此，博弈中的玩家可以將他們的知識和對其他玩家的假設納入他們的策略，并可以做出相應的選擇。博弈論允許對利益沖突情況以及合作進行邏輯分析，因此定義了沖突情況下的理性決策理論（Lawlor，2007）。

然而，目前決策分析和博弈論的方法在JADC2中的整合和使用方面存在不足。博弈論假定理性和一致的行為者/對手是沖突局勢中戰略和決策分析建議的基礎。然而，博弈論中并非所有的行為者/對手都是 "理性的"。在社會文化博弈論的修改中，亟需進行新的研究。這門新的決策分析科學應該考慮到來自不同社會文化背景的對手中的非理性和不一致的參與者，并創建一個修正的博弈理論，根據新的信息制定策略。

與修正博弈論的需要一致，還需要對對手的文化規范、傳統和思維方式進行藍圖/系統了解，如《孫子》中提出的基本文化規范和戰略（Bass等人，2014；JNT-501S聯合行動簡介： 課程，2019），并找到考慮到文化差異、價值觀和方法的最佳決策分析方法。孫子兵法》在遠東地區作為權威的軍事和政治指南已有好幾個世紀，在過去的一個世紀里，西方國家也在翻譯和使用。有必要進行學術研究，將《孫子兵法》的原則轉化為抽象的規則和啟發式方法，并創建一個框架，以便能夠深入了解對手的行動，并為JADC2提出行動中的最佳戰略。作為一個例子，《孫子》中關于勝利的五個要領可以解釋如下：

1）戰斗的時機至關重要（關于盡量減少交戰和優化決策點時機的建議)

2）處理優勢力量和劣勢力量的能力（與不同規模和能力的對手交戰的可伸縮性和能力）

3）在部隊的各個等級中應用相同的作戰原則

4）準備和在毫無準備的情況下對付對手（這將指向監視和情報以及積累模式和作戰藍圖）。

5）軍事能力和行動的可擴展性。

圖5. 修正博弈論中需要推進的概念化

促成這些進展的學術研究包括但不限于：組織理論、激勵聯合的激勵措施、博弈論和對非理性和不一致的行為者/對手的修正，以及提取和理解各種行為者/對手的操作原則，這些原則是有文化依據的，如孫子。

• 機會3：傳感器聯合異構網絡的通用轉譯系統：對不斷增長的互連傳感器、決策者和射擊者網絡的復雜性管理

JADC2的核心技術挑戰之一是整合由所有部隊/軍種管理和運作的高技術含量的傳統傳感器網絡。每個軍種都擁有最先進的情報、監視和偵察傳感器網絡，但這些網絡不一定能與其他部隊的戰術網絡互操作。感應和整合是指發現、收集、關聯、匯總、處理和利用來自所有領域和來源（友軍、敵軍和中立）的數據的能力，并為決策分享信息。有效數據整合的要求必須從數據共享和安全的最早階段開始考慮，并應用于整個作戰領域，以提供快速收集、融合和定制數據（Kirtland，n.d.）。

國防部的戰術網絡和資產的異質性給JADC2帶來了一些挑戰，同時也帶來了巨大的優勢。整合多個異質戰術網絡的技術解決方案有很多，而且很多是次優的。每個解決方案都使用特定的系統結構和技術硬件和軟件解決方案的組合。然而，在選擇整合傳感器網絡的最佳技術方案時，有兩個系統特性是至關重要的：靈活性和復雜性。靈活性是指系統以及時和具有成本效益的方式應對各種內部和外部變化的能力，因此對JADC2傳感器網絡至關重要，因為各種情況可能會出現，需要迅速重新安排相互連接的網絡。架構和技術方案的復雜性增加也會導致網絡脆弱，容易出現錯誤和對網絡的攻擊，因此應控制技術方案的復雜性（Chullen & Nilchiani, 2021; Nilchiani & Pugliese, 2017; Priebe等人, 2020; Pugliese等人, 2018）。

當JADC2尋找合并傳感器網絡的最佳技術解決方案時，有多種因素應予考慮：

• 需要對復雜的網絡進行分割和聯合，特別是要適應以文化為中心的互操作協作機制。

• 如果需要，需要對網絡的關鍵部分進行防火墻（通過與網絡的其他部分隔離來保護）和多層安全（例如，將特定服務功能與聯合功能分開，或者如果網絡受到對手的攻擊）。

• 傳感器集成網絡的所有權和管理權： 在所有互聯網絡上的平等所有權與由部隊保持每個網絡的主要所有權并在需要時共享（軍種、盟國和聯盟）之間進行選擇。

• 如何避免單一的聯合性帶來的脆弱性？每個網絡的異質性應該保持不變嗎？

• 如何隔離對手的破壞行為，為他們對我們網絡的攻擊設置防火墻，并作出反應？

• 如何避免和制止網絡中有意/惡意的傳播？噪聲傳播會延遲傳感器的讀取和對結果的解釋，影響有效的決策過程。

過度的網絡復雜性和連接性導致了錯誤（錯誤傳播和來自于跨服務的誤解）和容易受到對手攻擊的風險。技術解決方案應解決定期管理復雜性的問題，并納入靈活性和能力，以便在必要時重新配置傳感器的異質性網絡。與JADC2工作相關的多個國防部倡議一直在研究技術解決方案，包括馬賽克戰爭（DARPA）、高級戰斗管理系統（ABMS；空軍）、聚合項目（陸軍）、超配項目（海軍）、全網絡化指揮、控制和通信（FNC3；國防部長辦公室）和第五代（5G）信息通信技術（國防部首席信息辦公室）。DARPA的 "馬賽克戰爭 "項目特別關注對靈活性的需求和對不斷變化的環境和場景的反應，因此研究對局勢和環境的重新安排和變化做出快速反應的解決方案。

技術解決方案：用于傳感器聯合異構網絡的通用轉譯系統（Rosetta Stone）

連接所有部隊（陸軍、海軍、空軍、海軍陸戰隊、太空部隊）網絡的技術解決方案需要實現一個系統的彈性、靈活性和對需求的響應，并在國防部面臨的不同情況下產生更大的信息和洞察力。通常情況下，過度連接所有部隊/軍種的所有傳感器和資產可能會帶來一些實質性的問題，包括但不限于：1）傳感器和信息傳輸速度減慢；2）數據收集和傳輸過程中出現錯誤和問題的風險增加；3）面對網絡攻擊時的網絡脆弱性以及失去迅速隔離和遏制攻擊的能力。

作者建議探索一個新的概念，即通用翻譯器基礎設施。這個通用翻譯器將包括一個嵌入式硬件和軟件分布式節點的組合，它將作為所有五個部隊/軍種以及所有國防部機構的聯合網絡傳感器和資產之間的接口翻譯器。圖6顯示了通用翻譯器的網絡概念。

通用翻譯器的特點如下：

• 不同的傳統系統之間的翻譯發生在某些物理硬件和軟件節點上，這些節點位于兩個或多個異質的傳感器網絡之間，屬于不同的部隊。

• 沒有必要投資使來自不同部隊的所有傳感器資產成為一個統一的頻率和標準。通用翻譯器將提供網絡之間的翻譯，而傳統系統可以繼續其正常功能而不會中斷。

• 通用翻譯器可以由多個節點以及冗余組成，可以作為翻譯器的分體式網絡運行，并且可以很容易地擴展、現代化，并在未來用最新的最先進的技術進步進行升級，并根據需求重新安排以創建新的網絡功能和地形。這一概念將提供高度的靈活性、適應性和可升級性，并為所有部隊的所有資產和傳感器增加一層安全和保護。

• 通用翻譯器節點將作為兩個獨立網絡之間的瓶頸，可以作為防火墻機制。如果有必要關閉或隔離受到攻擊的傳感器網絡，可以關閉某些翻譯器節點，這將使被隔離的網絡恢復到其原有的功能。

• 通用翻譯器網絡可以嵌入各種安全層，給每個部隊的網絡提供額外的保護和馬賽克戰爭（DARPA）的新型網絡重新排列和協議的能力。

• 每支部隊還可以作為資產的主要擁有者指揮他們的原始資產（傳感器網絡），以及通過許可和激活通用翻譯機與其他部隊分享他們的數據。來自不同部隊的數據可以被共享，而不需要共享每個網絡背后的詳細藍圖和架構。

圖6. 通用轉譯機/Rosetta Stone基礎設施的概念，以及通用轉譯機基礎設施和軟件在兩個機構/部隊之間轉譯數據的詳細視圖（Nilchiani，2022）。

建議： 投資于一個通用轉譯系統，用于傳感器的聯合異構網絡，該系統可以保留特定服務的功能，同時與聯合功能無縫對接，如果受到攻擊，也可以獨立于網絡的其他部分運行。

• 機會4：與JADC2相關的采購計劃的組合管理

在《聯合全域指揮與控制： 國會的背景和問題》（Hoehn, 2022）中，提出了幾組關于管理JADC2-相關工作、預算、成本估算和需求的問題。在這些問題中，有JADC2的支出重點、倡議以及JADC2相關工作的管理。管理與JADC2相關的多項工作的解決方案是采用行業中組合管理的最佳做法，并創建一個全面的國防部組合管理框架來管理多項工作。通過研究工業界在組合管理方面的最佳創新，可以創建創新的系統和企業級框架，使JADC2的聯合工作人員能夠管理、優化、整合和資助JADC2。

JADC2由數據、人力和技術企業的多種努力組成，適合于硬件、軟件、商業和主要采購。處理多個同時進行的能力采購需要一個基于系統的框架來整合多個項目，以及一個組合管理方法來資助、管理和整合JADC2的多個潛在的非同步采購項目。組合管理框架將需要納入JADC2相關項目的共享治理結構（治理架構）。

學術研究： 多個采購項目的組合管理框架, 共享治理架構

圖7. 對所有與JADC2相關的采購計劃進行組合管理的必要性的構想

• 機會5：JADC2作為一個系統的需要、要求和MBSE

聯合全域指揮與控制（JADC2）是一個在物資、非物資、政策、權力、組織結構和操作程序等領域運作的系統，因此需要系統工程工具和方法來保證最優化的系統。基于模型的系統工程（MBSE）可以幫助以最佳方式回答有關單個技術/項目的采購、生命周期管理、定期升級和向JADC2注入新技術，以及JADC2中各種傳感器和資產的所有權和管理等問題。

MBSE可以幫助確定聯合特定的系統、需求和要求，并指導項目和技術組合的采購過程。關于各種部隊和服務的傳感器網絡如何連接、結構和操作概念的技術問題都可以通過系統方法來實現。MBSE還可以為JADC2的生命周期相關問題找到最佳解決方案，包括識別新的顛覆性技術和與當前遺留系統的整合，以及對JADC2不斷增長的互連傳感器和資產網絡的復雜性管理。

MBSE還可以為各種資產的網絡所有權和架構提供建議和解決方案。例如，在尊重每個部隊對其資產/傳感器的主要所有權的同時，能否成功實現和實施聯合？利用通用翻譯器的概念，每個部門可以保留其對資產和傳感器的主要所有權和指揮權，并根據需要分享所有資產的第二所有權。在極端情況下，主要所有者可以將他們的資產與網絡的其他部分分開，以保護他們的資產或其他部門的資產，并在需要時獨立運作。

4 總結

本文概述了聯合全域指揮與控制的現狀，并通過學術研究與開發（R&D）的視角提出了一系列建議和機會。這套機會強調了研發的必要性以及在知識、技術、程序和能力方面的差距，可以使JADC2成為一個有彈性的、敏捷的、適應性強的共享指揮與控制平臺。

文件中提出了以下機會：機會1：部隊之間以文化為中心的新型互操作協作機制（組織和文化研究）；機會2：決策分析和博弈論創新的必要性（根據對手的社會文化細微差別進行修改）；機會3： 機會3：需要為日益增長的相互連接的傳感器、決策者和射手網絡進行復雜性管理和最佳系統架構設計（作者提出了一個由硬件和軟件組成的通用翻譯網絡概念，以連接國防部所有現有和未來的異質傳感器和資產網絡，這將授權重新安排、重組、擴展和注入最新的先進技術，因為它們可用）；機會4： 機會4：需要一個新的、強大的JADC2采購計劃組合管理框架（管理、優化、整合和資助JADC2相關的項目和采購計劃）；機會5：需要基于模型的系統工程（MBSE），將JADC2作為物資、非物資、政策、授權、組織結構和操作程序等領域的一個系統。

為了應對在未來復雜的戰場環境下, 由于通信受限等原因導致的集中式決策模式難以實施的情況, 提出了一個基于多智 能體深度強化學習的分布式作戰體系任務分配算法, 該算法為各作戰單元均設計一個獨立的策略網絡, 并采用集中式訓練、分布 式執行的方法對智能體的策略網絡進行訓練, 結果顯示, 經過學習訓練后的各作戰單元具備一定的自主協同能力, 即使在沒有中 心指揮控制節點協調的情況下, 依然能夠獨立地實現作戰任務的高效分配.

馬賽克戰[1]、聯合全域指揮控制[2]等新型作戰概 念所構想的未來作戰場景中, 傳統的多任務平臺被 分解為了眾多的小型作戰單元, 這些小型作戰單元 通常具備更高的靈活性, 能夠根據戰場環境的變化 快速對自身所承擔的任務進行調整, 以實現更好的 整體作戰效果. 在未來的新型作戰場景中, 傳統的集 中式指揮控制模式存在著指揮鏈路過長、決策復雜 度過高等問題, 從而導致決策時效性和決策質量難 以滿足要求[3] . 近年來, 邊緣指揮控制等新型指揮控制 模式應運而生, 邊緣節點也即各作戰實體將具備一 定程度的自主決策能力[4] . 由于戰場環境的復雜多變 特性, 以及作戰實體的小型化、智能化發展趨勢, 分 布式決策的模式將在未來的戰場決策中發揮越來越 重要的作用. 作戰體系是為了完成特定的作戰任務由一系列 具備各項能力的作戰單元動態構建而成, 在以往的 集中式決策模式下, 體系設計人員會根據作戰任務 的能力需求以及作戰單元所具備的各項能力, 以最 大化作戰效能或最小化作戰單元的使用成本等為目 標, 來統一地對各作戰任務和作戰單元進行匹配. 作 戰體系的“作戰任務—作戰單元”匹配問題可以建模 為一個優化問題, 當問題規模較小時, 可以采用集中 式決策的模式運用整數線性規劃等運籌學方法快速 得到全局最優解[5] , 而當問題規模較大時可以采用遺 傳算法等啟發式算法[6]或者強化學習算法[7] , 得到問 題的近似最優解. 采用集中式決策的一個重要前提 條件是中心決策節點和作戰單元葉節點之間的通信 暢通, 因為葉節點需要將自身的狀態信息和觀測信 息發送給中心決策節點, 而中心節點需要將決策命 令發送給葉節點. 然而在未來的作戰場景中, 由于敵 方的通信干擾等原因, 中心節點和葉節點之間的通 信鏈接很難保證連續暢通, 同時頻繁的信息交互會 造成一定的通信負載和通信延遲, 因此, 在未來很多 的任務場景中, 需要作戰單元根據自身的狀態信息 和觀測到的信息獨立地進行決策.

強化學習是一種利用智能體與環境的交互信息 不斷地對智能體的決策策略進行改進的方法, 隨著深度強化學習技術的快速發展, 強化學習算法在無 人機路徑規劃[8]、無線傳感器方案調度[9]等領域都取 得了非常成功的應用, 同時近年來多智能體強化學 習算法在 StarCraft域[10]等環境中也取得了很好的效 果. 在作戰體系任務分配場景中, 可以將各作戰單元 視為多個決策智能體, 那么“作戰任務—作戰單元” 的匹配任務可以視為一個多智能體強化學習任務. 而當前尚未有將多智能體強化學習方法應用到類似 作戰體系的任務分配環境中的先例. 本文的主要工 作如下: 1）建立一個通信受限情況下的作戰體系“作 戰任務—作戰單元”匹配的任務場景；2）提出了一 個基于多智能體強化學習技術的作戰體系任務分配 算法；3）通過實驗驗證了采用上述算法訓練的各智 能體, 可以在通信受限的場景下, 實現一定程度的自 主協同, 在沒有中心決策節點的情況下依然能夠實 現作戰體系任務的有效分配

美國海軍陸戰隊繼續發展遠征先進基地作戰（EABO）作為未來在太平洋地區的作戰模式。EABO將使用廣泛分散的、高度有力的、緊密結合的海軍和海軍陸戰隊團隊。由于固有的資源限制、遠距離通信以及對手在電磁波譜中的探測、攔截和干擾能力，這種作戰模式對海軍陸戰隊的指揮和控制能力提出了挑戰。這項研究試圖評估突發信號網狀網絡（BSMN）技術作為解決這些問題的一個潛在方案。通過比較EABO中指揮和控制的特點（通過對最近EABO演習的定性案例分析確定）和BSMN技術的特點（通過定量建模分析確定）來評估該技術的適用性。最后，通過定量的財務分析，評估了獲得和使用該技術的可行性。盡管研究人員建議進一步研究，但他們得出結論，BSMN技術的遠程、隱身和低功率能力很適合團級及以下的通信。此外，研究人員得出結論，該技術的獲取和應用是可行的，其價格遠遠低于目前使用的其他遠程通信資產（即衛星通信）。

自二戰以來，美國利用體型龐大、能力卓越的航空母艦和兩棲艦從海上投射軍事力量的能力基本上沒有受到質疑（海軍水面部隊指揮官[COMNAVSURFOR]，2017；杰克遜等人，2020）。然而，近年來，遠程精確反艦導彈的發展和擴散，在海軍艦艇進入其目標范圍之前就已經危及到它們，這對美國海軍部隊的運作方式提出了挑戰（Office of the Secretary of Defense [SecDef], 2017, p. 57）。為了應對遠程反艦導彈的威脅，海軍部制定了一個新的分布式海上作戰（DMO）戰略，在這個戰略中，廣泛分散的海軍部隊以更大的個體殺傷力實現海上控制，而不是以前海軍作戰模式中相對密集和脆弱的編隊（COMNAVSURFOR, 2017）。遠征先進基地作戰（EABO）（海軍陸戰隊總部[HQMC]，2021年）是海軍陸戰隊的作戰概念，它通過以高度整合、廣泛分散、物理和電磁隱蔽的方式部署部隊來實現DMO的原則（COMNAVSURFOR，2017；海軍作戰部長辦公室[CNO]，2018；HQMC，2021）。

需要完善的幾個作戰功能之一是指揮和控制（C2），以充分支持DMO：在第38屆司令部的規劃指南中，海軍陸戰隊司令伯杰將軍明確提出需要靈活和有彈性的C2系統，以支持高節奏和分散的決策（海軍陸戰隊司令[CMC]，2019，第9頁）。研究人員對新興的突發性信號網（BSMN）技術的初步了解是由Bordetsky、Benson和Hughes的《信號雜志》文章 "Hiding Comms in Plain Sight"（2016）中展出的研究提供的：這篇文章使人相信BSMN技術可以為DMO C2提供所需的靈活性和彈性的假設。突發信號被簡單地定義為在相對較短的輻射突發中傳輸大量數據的方法（劍橋，n.d.），這使其本身具有被對手探測、攔截或干擾的較低概率（Walkenhorst，2020）。網狀網絡是一種通信網絡方案，其中節點能夠充當動態路由器，將傳輸信息傳遞給其他節點，在用戶本身之外沒有任何基礎設施的情況下創建動態和靈活的網絡（Law, 2009）。在這些屬性之間，研究人員假設BSMN技術是一個合適的技術解決方案，為EABO中的C2提供靈活和彈性的通信。研究人員進一步假設，鑒于目前BSMN的商業使用，它也是EABO中C2的一個經濟上可行的解決方案。

為了確定BSMN技術對DMO的適用性，研究人員首先對海軍陸戰隊以EABO為模型的演習進行了案例研究。這些案例研究試圖描述EABO演習中C2的定量和定性方面，以確定BSMN必須支持什么樣的通信方式才能成為一個合適的技術解決方案。研究人員研究了三個獨立的案例，時間跨度超過兩年，涉及海軍陸戰隊的幾個單位，包括第一和第三海軍遠征軍（MEFs），以及美國第三艦隊和陸軍特種作戰部隊（SOF），范圍從營級到MEF級（海軍陸戰隊第三師[3dMARDIV]，2019；第九通信營[9Com]，2019；第六海軍團第一營[1/6]，2020）。

不斷變化的戰爭特點使得信息環境中的行動（OIE）必須處于軍事規劃和執行的最前沿。由于無法與美國的物質力量相提并論，美國的對手越來越依賴包括信息戰能力在內的不對稱方法來破壞美國的行動和影響。未來的聯合全域作戰（JADO）將需要一個綜合的、跨學科的作戰方法。本文認為，針對對手的認知和信息過濾器而采取的蓄意行動將阻礙對手的決策過程，使其失去對有效運用軍事力量作出明智決定的能力。通過研究俄羅斯在信息環境中的行動、信息戰活動以及反射性控制理論，作者提出了決策優勢理論。該理論試圖提供一種方法，故意利用信息來針對對手的行為和信息系統。其目的是剝奪對手感知和認識形勢的能力，并阻礙其有效利用呈現在他面前的信息來做出經過計算的決策的能力。

圖1 決策優勢理論。

決策優勢理論

決策優勢是通過信息力量來實現的，而信息力量是通過控制信息、利用信息和加強信息來保證自己的利益。信息力量可以達到與物質火力相同的效果，甚至更大的效果。它通過預測對手的行動，了解對手的動機，管理和操縱信息，改變決策算法，以及在信息環境中發展機會、活動和投資（OAI）來增強全領域的聯合軍事力量和效力。

• 決策優勢：一種理想狀態，在這種狀態下，指揮官比其對手更快、更有效地感知、理解、決定和行動。決策優勢在敵人的決策周期內發揮作用，以消除時間上的庇護所，并消除空間上的選擇。

• 信息力量是利用信息來塑造認知、態度和其他推動預期行為和事件進程的要素的能力。信息力量涉及獲取、處理、分配和運用數據的能力，以最大限度地提高戰斗力。作者進一步斷言，信息力量是通過控制、利用和加強信息來實現的，這使得信息戰的結果能夠持久、靈活和精心計算，以加強戰斗力并拒絕敵人的決策優勢。

信息力量--控制信息、利用信息和增強信息的組合--將使美國能夠把信息環境中的行動納入聯合防衛行動的規劃和執行。這將使規劃者能夠利用信息來實現結果。信息戰能力--信息作戰；電子戰；網絡；以及情報、監視和偵察（ISR）--提供了改變對手的指揮和控制過程，減少決策，并削弱其作戰行動的有效性的手段。信息力量和物質力量相結合，將通過在環境中制造多種困境，造成混亂，延遲或剝奪敵人采取適當行動的能力，從而降低對手的戰斗力。信息力量和物質力量的結合能加強軍事力量。

信息力量的第一個支柱，控制信息，涉及到保護自己的網絡不被敵人破壞或操縱。保持對信息傳輸和信息系統的控制可以確保信息的保密性、信息的完整性以及美國規劃者和作戰單位對信息的可用性。不受限制地進入值得信賴的系統和相關架構，確保最及時和最相關的信息指導決策。剝奪對手對信息的控制權使其無法了解自己的環境，造成不確定性，并使其決策復雜化。

決策也受到信息利用的影響。利用，是指利用資源并從中獲益的行為，包括改變、變更或操縱信息，使之對自己有利。通過了解對手的信息和認知過濾器、信息系統和情報結構，這是最有效的做法。創造信息戰結果的能力取決于精心制作信息并將其置于敵人決策周期中的正確時間和地點的能力。信息可以在四個過濾點被鎖定或武器化--傳感器、分析中心、分發點或個人。利用過濾器，人們可以降低決策者可獲得的信息的收集和質量，導致對情況的不完整或故意的錯誤理解。決策和具體行動是根據對環境的感知理解而做出的。阻斷信息流的能力阻止和延遲了重要數據到達組織，導致感知、理解和發展局勢的能力下降。傳統的信息操作活動與故意和持續地針對對手的過濾器相結合，將有機會同時針對代理人、信息和對所提交信息的解釋。反過來，這可以減緩對手感知、觀察、定位、決定和行動的能力，促進錯誤的結論，并破壞決策能力。

增強信息使人們能夠制定戰略目標和選擇，為對手創造跨越時間和空間的多種困境。 這需要強大的、敏捷的、分層的ISR資源和綜合指揮與控制過程。JADO的規劃和執行需要有能力同時在戰術、作戰和戰略梯隊中，在所有領域和統一的信息空間中進行機動。協調的計劃需要對形勢的理解，觀察模式和行為的能力，以及識別信息和行動環境的變化。支撐一個人加強信息的能力的是信任。信任包含了團體或個人對所收集信息的完整性所賦予的權重。經過處理、過濾和分析的信息能夠回答知識中的一個特定缺口。這種經過處理的信息被稱為情報。有了準確的情報和被充分理解的假設，決策者可以更準確地評估局勢，塑造環境，并削弱對手自己的決策過程。這樣一來--信息，更具體地說是強化的信息（或情報）--是一種武器，可以用來操縱和欺騙對手，剝奪他做出符合自己最佳利益的決定的能力。

控制、利用和增強信息的結合使決策者擁有了信息力量。信息力量使信息優勢得以實現，而信息優勢又能保證決策優勢。增強信息的能力使人能夠觀察敵人的習慣和行為，幫助人了解敵人的動機和意圖，并確定敵人的作戰能力。管理、放大和操縱信息可以使有針對性的、精心設計的信息到達指定的受眾。類似于過去信息傳遞的錯誤信息和虛假信息可以在過濾器上針對敵人。在信息系統的過濾器處進入情報裝置的信息以傳感器、分析中心和向作戰人員分發信息為目標。此外，通過在一個被認為可信的來源處提供虛假或誤導性的信息，可以改變敵人的決策算法。在特定的時間和地點呈現特定的信息可以改變對環境的理解并改變行為。這也會使人改變他的時間范圍。隨著不確定性的增加，一個人可能會根據感知到的情況選擇加快或減慢他的計劃。

雖然這一理論的每一部分，單獨來看，并沒有提出什么新意，但有兩點是明顯不同的。首先，必須把信息放在軍事規劃的最前沿，并與傳統的物質力量相結合。軍事文化認為，物質力量是至高無上的。現代戰爭要求在同等水平上考慮信息和物質力量。第二，控制、利用和加強信息的活動是美國空軍現在所接受的功能；然而，跨領域和跨職能的綜合規劃是有限的。缺少的環節是有意的整合和專門的過程，在一個同步和審慎的過程中納入所有領域的現有能力。為了實現決策主導權并通過信息力量獲得信息優勢，必須將信息環境中的行動納入規劃過程，如聯合規劃過程（JPP）、軍事決策過程（MDMP）、海軍陸戰隊規劃過程（MCPP）和空中聯合行動規劃過程（JOPPA）。指揮和控制必須充分考慮到所有領域--空中、太空、網絡、陸地和海洋--的非動能和動能行動。在信息環境中執行行動的能力要求在行動層面上有一個集中的規劃過程，以同時計劃和執行對信息的控制、利用和加強。這一點目前并不存在。集中化的規劃將使一個綜合的方法能夠與物質火力結合起來。控制可以保護美國的網絡和計劃，同時阻止敵人獲得重要信息。利用允許有機會拒絕、降低、破壞、改變和放大敵方使用的信息。加強為決策、目標定位和環境中的戰術行動提供所需的關鍵ISR收集。信息力量為指揮官提供了有效處理、分析數據和信息并采取行動的機會，同時剝奪了對手的同樣能力。因此，實現決策主導權需要一個協調和同步的計劃，利用控制、利用和加強所有領域和作戰功能的信息，目的是統一信息空間。

本文針對美軍提出的建議

本文闡述了統一信息空間的重要性，以通過在信息環境中的精心策劃和綜合行動實現決策優勢。充分執行聯合全域作戰的能力需要在規劃周期中重新強調信息和信息戰活動。這項研究提出了四項建議：

• 建議1：聯合部隊應考慮實現信息力量的要求。這項研究和相關的決策優勢理論斷言，信息力量是通過控制、利用和加強信息來實現的。信息力實現了信息優勢，從而保證了決策優勢。信息環境中的運作為物質環境創造了條件。信息力量與物質力量相結合，形成了軍事力量。

• 建議2：美軍需要進行組織、領導和文化變革，以實現信息力量和決策優勢。信息系統和情報架構必須在所有梯隊中得到整合--戰術、作戰和戰略。戰術任務規劃和更廣泛的作戰規劃必須轉變為將信息置于規劃的最前沿。個人和團隊必須理解信息環境中的行動的重要性，以及這些行動塑造物理環境條件的方式。正規化的領導者發展和專業軍事教育必須強調認知上的轉變，不再將沖突理解為物質力量，而是將信息力量和活動納入規劃、命令和執行。應更加強調了解如何使用和信任信息，如何操縱和處理信息，使之成為情報，以及如何利用信息來實現決策主導權。最后，數字素養應成為未來培訓的一項要求。

• 建議3：JADO要求有能力評估信息環境中的績效措施和有效性措施。必須制定一個有效的評估程序，以了解和衡量信息環境中行動的影響。應更詳細地研究這一點，因為這將建立信任，并更好地了解信息戰和信息相關活動如何產生軍事力量和作戰成功。

• 建議4：未來的指揮和控制程序應該能夠整合信息環境下的行動規劃和執行。應該制定一個聯合防務辦公室的軍事力量計劃，以協調和指導所有領域的戰略，并在信息環境中執行行動。這個過程應該與物質和動能規劃相結合，而不是分開，因為信息和與信息有關的活動為物質操作環境塑造和設定條件。

美國海軍陸戰隊正在探索使用人機協作來控制前線部署環境中的無人駕駛航空系統（UAS），其任務范圍廣泛，包括情報、監視和偵察（ISR）、電子戰（EW）、通信中繼和動能殺傷。美國海軍陸戰隊設想使用未來的垂直起降平臺（VTOL）來支持混合戰爭任務并實現軍事優勢。對于美國海軍陸戰隊的混合戰爭應用，以實現任務優勢和戰爭主導權，美國海軍陸戰隊需要了解VTOL機組和無人機系統之間錯綜復雜的人機互動和關系，以獲得戰斗空間態勢感知，并有效地計劃和執行針對常規和不對稱威脅的旋轉翼行動。這項研究的重點是美國海軍陸戰隊在海洋環境中的打擊協調和偵察（SCAR）任務，以促進遠征基地先進作戰（EABO）在沿岸地區。有多種復雜的功能必須加以考慮和評估，以支持人機協作互動，提高任務的有效性：任務規劃、移動和滲透、區域偵察、偵察戰斗交接和過渡。

這份頂點報告探討了SCAR任務期間三個系統之間的人機協作：UAS、VTOL和地面控制站（GCS）。該研究從VTOL項目的文獻回顧開始，研究了美國海軍陸戰隊SCAR任務戰術和用于促進EABO的理論概念。此外，它還包括對自主性和自動化、人工智能和機器學習的研究。通過使用合作設計模型來探索這三個系統的人機協作互動和過程，文獻回顧探討了如何使用基于三個因素的相互依賴性分析（IA）框架來確定人類執行者和機器團隊成員之間的相互依賴性：可觀察性、可預測性和可指導性。

通過基于模型的系統工程（MBSE）工具，將SCAR任務的高級功能分解為分層次的任務和子任務，系統分析被用來支持聯合設計方法。根據Johnson（2014）的說法，合作設計方法研究了相互依賴的概念，并使用IA框架作為設計工具。IA框架捕捉了主要執行者和支持團隊成員之間的互動，以發展支持每個主要任務和分層子任務的所需能力，從而產生HMT要求。這份頂點報告分析了兩種選擇。第一個方案認為UAS是主要執行者，VTOL和GCS是輔助團隊成員。第二種方案認為VTOL是主要執行者，UAS和GCS是輔助團隊成員。基于這兩種選擇，IA框架評估了17個主要任務、33個分層子任務和85個執行SCAR任務的所需能力。

此外，研究發現需要一個強大的數字任務規劃系統，如升級后的海軍陸戰隊規劃和行動后系統（MPAAS），通過存儲以前的任務和經驗教訓的數據來促進機器學習。美國海軍陸戰隊將面臨無人機系統的處理能力和信息存儲方面的挑戰。應盡一切努力增加UAS的處理能力。必須實施一個有效的主要、備用、應急和緊急（PACE）通信計劃，以確保UAS、VTOL和GCS之間所有通信平臺的冗余。美國海軍陸戰隊必須實施支持信任、提供快速反饋和簡單操作的接口。

最后，為了準確評估VTOL、UAS和GCS之間的HMT要求，頂點報告促成了一個探索性實驗的發展，該實驗將在海軍研究生院（NPS）建模虛擬環境和模擬（MOVES）實驗室使用，以促進未來的研究。制定了操作要求和測量方法，以確定HMT要求的有效性。

這項頂點研究為在SCAR任務中執行VTOL/UAS混合行動的人機互動復雜性提供了明確的證據。該頂點研究確定了使用系統分析和協同設計作為一種有效的方法，通過IA框架促進人機協作需求的發展。此外，該研究確定了對復雜的自主性和技術準備程度的需求，這可能是目前還沒有的。頂點建議美國海軍陸戰隊繼續研究人機協作，并利用SCAR任務探索性實驗來進一步完善和研究VTOL/UAS的高級系統要求，以支持具有前沿部署的UAS的混合行動，重點是實現4級自主權。

美國海軍的無人作戰框架和智能自主系統（IAS）戰略解析了美國海軍的愿景，即如何通過迭代實驗來發展無人平臺，重點是發展新的作戰概念和實現這些想法的關鍵技術。美國海軍需要制定一個作戰概念（CONOPS），將無人水面和水下航行器（USV/UUV）納入現有情報、監視和偵察（ISR）流程。無人平臺（UV）面臨著操作和續航方面的挑戰，這將使它們在情報周期的處理和開發功能中成為獨特的難點。本文討論僅限于兩個具有顯著續航能力和收集能力的無人平臺，這兩項能力使無人平臺對作戰具有重大影響。這項工作回顧了關于超大型UUV（XLUUV）和中型USV（MUSV）能力和預期任務的非機密文獻，并與MQ-4C海神偵察機的發展進行了比較。確定了海軍在開發CONOPs時應該考慮的幾個因素和解決方案，如何在戰役層面將XLUUV和MUSV集成到ISR中。

1 簡介

“無人平臺在我們未來的艦隊中發揮著重要作用。成功地整合無人平臺——在海面下、在海面上和海面上空——為我們的指揮官提供了更好的選擇，以便在有爭議的空間里作戰和獲勝。它們將擴大我們的情報、監視和偵察優勢......”--美國海軍作戰司令部，2021年航行計劃

美國海軍目前正在開發一系列無人的空中、水面和水下航行器，以滿足其未來部隊需求。海軍的無人作戰框架和智能自主系統（IAS）戰略解析了海軍的愿景，即如何通過反復實驗來開發這些新平臺，重點是發展新的作戰理念和實現這些理念的關鍵技術。無人平臺將支持海軍的目標，即建立一支更加分散的部隊，能夠在通信退化的環境中作戰，同時在受到反介入和區域拒絕威脅的挑戰時能夠應對。雖然海軍的無人平臺仍處于不同的發展階段，但有足夠的數據表明它們的能力，可以提出新作戰概念，將這些新平臺與海軍長期以來的優先事項相結合。

美國海軍需要制定一個作戰概念（CONOPS），將無人水面和水下航行器（USV/UUV）納入現有情報、監視和偵察（ISR）流程中，無論是在戰斗期間還是在日常的非戰斗行動中。這種CONOPs將支持智能自主系統中至少兩個子類——分布式和持久性傳感器，以及戰斗空間的擴展、清晰化和精確化。無人平臺（UV）雖然有潛在的強大的收集能力，但面臨著操作和續航方面的挑戰，這將使它們在情報周期的處理和開發功能方面成為獨特的麻煩。海軍使用無人平臺作為ISR資產的概念將需要納入這些平臺獨特的適合完成的作戰目標，并且應該在這些平臺能力正在形成和實戰化的時候就開始制定。

為了把重點放在戰爭的戰役層面上，討論將限于兩個具有重要續航能力和收集能力的無人平臺，使它們具有實質性的作戰影響。這項工作回顧了關于超大型UUV（XLUUV）和中型USV（MUSV）能力和預期任務的非機密文獻，并與MQ-4C Triton（一種大型海上無人駕駛飛行器）的發展相比較。它確定了海軍在制定將XLUUV和MUSV整合到作戰層面的ISR的CONOP時，應該考慮的幾個因素和解決方案。分析的重點是在以海洋為中心的戰場上使用這些平臺，對手是在海面下、水面、空中和太空領域使用軍事力量的近鄰或同級對手。提到作戰指揮官時，設想了一個戰區聯合部隊海上分指揮官（JFMCC）和情報人員，在岸上或海上作戰中心（MOC）內運作。

2 背景介紹

美國海軍的分布式海上作戰（DMO）概念是為了在反介入、區域拒止（A2AD）戰場上擊敗競爭對手，它依賴于分布式、網絡化的ISR平臺。ISR資產將定位對手并為武器使用平臺提供目標支持。無人平臺與多域作戰（DMO）概念極其相關，因為DMO設想在對手的對峙或反介入武器的交戰區域內使用海軍資產。海軍23財年的長期海軍建設計劃指出，海軍預計在45財年擁有89-145個無人平臺，并提到更詳細的信息，可在機密的能力發展計劃中獲得。22財年的建設計劃明確指出，海軍正在尋求59-89艘USV和18-51艘UUV。海軍的資金優先級和迭代式無人平臺開發支持CNO將無人平臺作為分布式作戰的一個重要組成部分。

情報、監視和偵察是三個獨立但密切相關的功能，對于軍事行動至關重要。廣義上講，情報是收集和分析與決策有關的信息。監視是使用收集資產來監測一個地點的相關活動，而偵察是將收集資產部署到一個確定的區域，以定位或確認沒有相關活動。當無人平臺用于ISR功能時，將主要作為收集資產來監視或偵察特定區域，尋找相關活動。這些平臺的 "無人"性質，使平臺本身更具有成本效益，不容易被置于危險之中，但卻使其作為ISR資產的有效性變得復雜。采集行動必須以足夠嚴格的方式進行預規劃，以滿足指揮官在不可能重新分配任務的通信環境中繼續生存。此外，收集到的數據必須傳送給有能力將信息開發成情報的分析人員，以便為作戰決策提供依據。

3 MQ-4C "海神"偵察機

MQ-4C "海神"是由RQ-4 "全球鷹 "改裝的大型無人機，用于提供持久的海上ISR。"海神"的開發是為了滿足海軍對持久性ISR的需求，最終被確定為廣域海上監視（BAMS），用于A2AD環境。"海神"在一次任務中可以飛行超過24小時，作戰范圍為8,200海里。為了滿足海軍的要求，對RQ-4進行了具體的修改，最明顯的是要求在惡劣的海上天氣下下降和上升，以便目視識別通過電子信號定位的水面航行器。這一要求需要增加除冰能力、防雷和其他強化措施。

2020年1月，海軍對 "海神 "進行了首次早期作戰能力（EOC）部署，向關島的安徒生機場派出了兩架飛機。該飛機作為CTF-72的一部分，向在INDO-PACOM責任區作戰的聯合部隊提供海上巡邏和偵察，這是ISR的一個方面。在飛行行動中，"海神 "由四名飛行員組成的機組控制，他們在地面控制點進行操作。這些操作員駕駛飛機，不進行情報開發，情報開發由一個單獨的專家小組提供。2020年派往關島的機體并不具備整套預期的收集能力，只有光電/紅外（EO/IR）視頻流和一個海上雷達。海軍目前正在測試 "海神 "的升級版、多智能改進版，它增加了信號情報收集能力，是打算取代有人駕駛的EP-3E Aeries II飛機的平臺。

盡管還沒有完全投入使用，但 "海神 "號的早期使用提供了一些經驗，應該為大型無人水面和水下船只的發展提供參考。首先，"海神"和其他無人平臺所收集的信息將需要傳送給人類分析人員進行開發。雖然存在識別感興趣的信號的自動化程序，但它們還不能將這些信息置于當前友軍和敵軍行動的背景下，并告知決策者。其次，大型無人駕駛系統依賴于岸上的維持和維護。像 "海神 "一樣，任何大型的平臺都需要返回基地或港口進行維修、加油和卸載收集的數據。這些岸上的設施是平臺操作的關鍵要求，可能會受到干擾或攻擊。第三，在建造無人平臺時，應了解任務和有效載荷在未來可能發生變化。為平靜的海況和適度的溫度而建造的無人平臺，在大海里、惡劣的天氣或極端的水溫下，可能不那么有效或無法操作。

4 “虎鯨”超大型無人潛航器（XLUUV）

5個“虎鯨”超大型無人潛航器（XLUUV） 中的第一個，在19財年得到資助。其基于波音公司的Echo Voyager XLUUV進行開發，預計在22財年作為一個測試平臺，用于開發作戰概念和關鍵的使能技術。XLUUV幾乎肯定不會有能力以載人潛艇的保真度來探測、跟蹤和分類聲音。這主要是因為UUV缺乏訓練有素和有經驗的船上潛艇人員的專業知識，而且XLUUV是一個比載人潛艇小得多的平臺，限制了任何船上聲納陣列的能力。然而，XLUUV的模塊化性質擴大了其潛在的收集能力，包括船上攜帶的任何可部署的系統，以及船體安裝或牽引的聲納陣列。下面將討論基于有機傳感器或XLUUV攜帶的有效載荷進行數據收集。

將XLUUV作為ISR資產使用的最重大挑戰是缺乏與地面控制點的頻繁通信。現有的能力并沒有確定XLUUV是否有能力升起一個通信桅桿或浮標來傳輸數據和接收修訂的指令。這樣做會削弱使用水下航行器作為ISR資產的主要優勢，即它的隱蔽性。這為作戰計劃者確定了三種可能的行動方案。第一，XLUUV在其行動期間不能發送或接收任何數據。這將限制XLUUV只執行預先計劃的行動，并剝奪行動指揮官重新分配資產的任何能力。第二，XLUUV可以部署一個僅有接收能力的通信天線。這將允許指揮官重新分配XLUUV的任務，但不允許該資產廣播接收指令，這使得操作人員不確定新的指導是否正在執行。用來傳達這種新指導的廣播有可能揭示UUV或潛艇的行動區域。第三，XLUUV可以采用一個同時具有發射和接收能力的通信浮標。這將使指揮官能夠發布新的指令，并確認XLUUV已經收到并將執行新的任務，但也有可能將UUV的位置暴露給對手。每種方案都是在安全和作戰指揮官的靈活性之間做出的折衷。

繼隱身之后，UUV作為ISR資產的第二個主要優勢是其收集聲學數據的能力。聲學情報，即對這些數據的處理和利用，是一門極富挑戰性的學科。聲學數據需要分析人員花費數年甚至數十年的訓練和經驗來進行分析。由于這門學科的挑戰，海軍應該尋求現有的聲學情報卓越中心來分析XLUUV收集的數據。海軍在弗吉尼亞和華盛頓有兩個海軍海洋處理設施（NOPFs），由聲學和情報專家共同管理。這些設施作為綜合海底監視系統（IUSS）的一部分運作，并對來自海上采集資產的聲學數據進行持續分析使用。對于ISR功能，海軍應考慮將XLUUV作為IUSS資產，并利用NOPFs的常駐聲學情報專家來處理和分析收集的數據。

需記錄的聲學信息通常也會產生大量的數據，覆蓋較長的時間段。可能需要幾周或幾個月的時間來充分開發XLUUV任務的所有記錄數據。當考慮到前面討論的通信挑戰時，使用XLUUV作為ISR資產將需要對XLUUV支持的確切行動目標進行詳細規劃。這種規劃應導致對UUV的反應進行預先規劃，以滿足指揮官意圖的具體檢測。操作員應考慮三種反應，即立即反應、暫時延遲反應，或決定繼續執行任務并在回港后分析數據。

一旦XLUUV檢測到特定的標準，例如特定對手潛艇的聲學特征，它的反應應該由作戰指揮官仔細預先確定。在這種情況下，XLUUV有三種可能的行動。第一，停止其任務，并通過通信桅桿或非系留的單向傳輸浮標，立即向作戰指揮官發出通知，說它已經探測到對手的潛艇。如果敵方潛艇對指揮官的部隊構成危險，并且需要時間敏感的定位信息來使反潛戰（ASW）資產加入戰斗，這種反應可能是適當的。二，XLUUV可以釋放一個單向的通信浮標，在延遲后將探測結果廣播給作戰指揮官。這種折中的反應將為指揮官提供最近的定位數據，并提高他的態勢感知，但也允許UUV離開該地區，繼續執行其任務而不暴露其位置。如果指揮官希望在近乎沖突的時期提高態勢感知，但又不試圖主動瞄準對手的潛艇，這種反應可能是合適的。第三，XLUUV可以簡單地繼續記錄聲學數據，對探測進行日志記錄，并繼續執行其任務。日志記錄將有助于回港后的開發。這種反應在非沖突時期和XLUUV執行一般監視任務或收集作業環境信息時可能是合適的。這些反應選項中的每一個都利用了當今可用的技術，并為作戰指揮官提供了靈活性，以根據作戰需要指揮所需的反應。

波音公司公開的Echo Voyager XLUUV的數據顯示，它的航程為6500海里（NM），最大速度為8.0節，最佳速度為2.5-3.0節。從關島阿普拉港到俄羅斯太平洋艦隊所在地阿瓦查灣約2450海里，到中國南部戰區海軍駐地亞龍灣約2050海里。如果Orca XLUUV的能力與Echo Voyager的能力相近，這將使最有可能收集情報的地點處于部署在關島的XLUUV的行動范圍之內。然而，在離母港很遠的地方使用XLUUV可能會導致在接收和利用收集的數據方面出現重大延誤。根據2.5-8.0節的前進速度，從阿瓦查灣返回關島大約需要13至40天。該平臺漫長的旅行時間，加上分析所收集的數據所需的大量時間，促使XLUUV在ISR中最有可能的用途是對作戰環境的一般性收集，或有可能實施監視任務，將該平臺的長耐久性與前面描述的即時或延遲傳輸通信方法相結合。

作為一個無人平臺，XLUUV在維持和維護方面也將面臨獨特的挑戰，這將影響其作為ISR資產的使用。XLUUV被設想為一種可部署或遠征的能力。對這種能力的討論似乎僅限于單個或少量的船體，然而DMO概念和海軍造船計劃設想了幾十個平臺，所有這些平臺都將需要運輸、地面支持和碼頭空間來運作。任何降低或拒絕完成任務的物質缺陷都需要長時間返回港口或可能返回位于對手威脅范圍之外的水面艦艇。維護和保養的現實需要被納入任何利用無人武器作為ISR資產的作戰計劃中，這可能導致它們主要被用于非戰斗性的情報準備任務，在這些任務中，故障的影響比戰斗行動中要小。

5 中型無人水面艦艇(MUSV)

美國海軍的MUSV目前正在基于最初的原型平臺Sea Hunter（SH1）和Seahawk（SH2）的基礎上進行開發。MUSV的具體目的是發揮ISR的作用，提供一個集成到海軍戰術網格中的無人傳感器和電子戰平臺。MUSV計劃目前在平臺能力方面的定義不如XLUUV，但其發展足以考慮具體的ISR功能和作戰概念。將MUSV作為ISR資產使用的關鍵決定是確定它們是作為獨立的收集器還是作為從屬于有人駕駛的水面艦艇的資產。

無論是哪種使用方式，MUSV都將以類似的方式發揮作用--收集現有的電子數據，進行初步的開發和處理，并將收集的結果轉發給岸上和海上的分析人員和系統。區別在于船上的收集系統在尋找什么信號，以及向誰和如何轉發收集的信息。當MUSV作為載人艦艇的支持力量運行時，它的收集系統應集中于探測和跟蹤來襲的威脅，并為被支持的艦艇提供目標定位的幫助。傳感器包應能同時識別和跟蹤反艦巡航導彈、彈道導彈、高超音速導彈、水面艦艇、有人和小型無人駕駛飛機，并提供潛望鏡探測能力。MUSV應該能夠將其收集的結果直接提供給被支持的艦艇，而不依靠干預的地面站或衛星，然后協助選擇和確定防御措施或反擊的目標。

如果作為一個獨立的收集器運行，MUSV最好配備能夠超越基線追蹤多個空中和地面目標的傳感器，并自動將這些追蹤與已知或可疑的對手平臺聯系起來。這些數據應該被轉發給作戰指揮官，以建立共同作戰圖（COP）。這兩項任務，直接支持載人艦艇或提供COP發展的獨立行動，包含了監視和偵察任務的要素。然而，最佳的傳感器和通信能力在不同的任務之間是不同的，這需要在進一步發展MUSV時予以考慮。

作為主要的電子情報（ELINT）收集器，MUSV將需要依靠現有的ELINT分析員來分析所收集的數據。海軍水面艦艇上一般都有可以進行這種分析的密碼學人員，盡管他們目前的任務是操作和利用其艦艇的有機收集能力。如果MUSV上有足夠的通信能力，那么收集到的數據可以被發送到岸上的分析人員進行利用。在這種情況下，海軍信息戰指揮部（NIOCs）是數據利用的合理地點。將需要開發基礎設施和信息技術，以便將MUSV收集的ELINT納入現有的處理系統。此外，水面艦艇和岸上設施的密碼人員配置將需要反映出增加了一個新的收集平臺，提供多個需要分析的數據流。

6 反論點

像“虎鯨”和MUSV這樣的大型無人平臺被設想為未來技術的一個組成部分，它將實現海軍的DMO概念。這一設想聲稱，從無人平臺收集的數據將通過海軍戰術網格和聯合全域指揮與控制（JADC2）網絡傳達給作戰級指揮官。CNO的NAVPLAN 2021指出，建立一個強大的海軍作戰架構（NOA），這將支持將無人平臺收集的數據納入JADC2，是僅次于調整海上戰略威懾力量的第二大發展重點。目前的ISR平臺開發正在將重點從人力密集型部隊轉向自動化能力，以在有爭議的環境中擊敗同行的對手。AI/ML的使用將導致收集的數據處理和利用的速度呈指數級增長，大大增強作戰指揮官的態勢感知，并減少從檢測到對手到使用武器的時間。對收集到的數據進行網絡化、自動化的利用，將是分布式作戰的一個重要推動因素。

7 辯證

網絡化通信和AI/ML的發展必然會導致無人平臺的有效使用，這有三個原因。第一，作戰藝術取決于對作戰環境、敵方和友方部隊以及作戰目標的深入分析和理解。無論提供何種工具，這種理解和部隊的有效使用將始終取決于一個有能力的作戰指揮官。作為一種ISR資產，無人平臺將依賴于指揮官和情報人員的明確行動任務。第二，目前人工智能/ML工具在情報分析中的狀態是有希望的，但離開始復制人類分析的能力可能還有很長的路要走。人工智能/ML工具只能復制人類思維和行動所形成的模式，而且幾乎可以肯定的是，無論開發何種算法，都會錯過與作戰藝術相關的新趨勢和異常數據。海軍在培訓和保留AI/ML專業知識方面也面臨挑戰。第三，大型UV目前正處于迭代實驗階段，在設計平臺能力的同時，現在就需要制定作戰概念。等到無人平臺達到最終的生產狀態，再為這些新的收集資產制定ISR CONOPs，將使海軍情報專家無法在開發過程中告知滿足作戰意圖所需的傳感器和能力。

8 結論

美國海軍情報界需要充分投資于大型無人平臺的發展，特別是發展將這些平臺用于ISR角色所需的能力和概念。海軍在將無人平臺納入ISR過程中的經驗將為利用無人水面和海底艦艇提供參考，但不能直接轉化為利用無人平臺。在通信惡化或被拒絕的環境中運行的無人平臺可能需要大量的岸邊基礎設施來處理和利用收集的數據，對這種基礎設施和人力的投資應該與平臺的開發同時進行。從無人平臺收集的數據可能需要大量的時間來處理和利用，減少了它們在指示和警告（I&W）任務中的作用，并可能引導最佳傳感器套件來支持作戰環境的收集。由于在處理和利用收集的數據方面的挑戰，無人平臺不會取代現有的載人飛機、水面和水下航行器以及國家高空收集的ISR功能，但如果開發和使用正確的能力和作戰概念組合，無人平臺可能會成為發展指揮官態勢感知的有力工具。

美國陸軍的作戰概念（AOC）是多域作戰（MDO）概念。它于2018年12月6日作為美國陸軍訓練與理論司令部（TRADOC）文件525-3-1（TP 525-3-1）《美國陸軍2028年多域作戰》發布。鑒于目前陸軍現代化戰略的重點是在2028年之前建立一支具備多域作戰能力（MDO-Capable）的部隊，以及在2035年之前建立一支準備就緒的多域作部隊（MDO-Ready），陸軍未來司令部（AFC）要求整個陸軍現代化企業（AME）采取創新和高效的方法，促進對TP 525-3-1內容的全面理解，以便在制定理論、組織、訓練、物資、領導和教育、人員、設施和政策（DOTMLPF-P）的解決方案來解決多域作戰問題時應用多域概念的基本組成部分。了解MDO概念還可以提高內部和戰略溝通能力。

理解MDO概念的學習課程提出了一些問題，以幫助專業人員根據已發表的內容和可用的參考資料來發現答案，從而制定出操作MDO的方法。

要實現對MDO概念的全面理解，沒有任何千篇一律的方法。本學習課程通過對關鍵問題的積極討論促進理解。前五個模塊涵蓋了TP 525-3-1中的基礎部分。接下來的三個模塊開發知識和技能，以操作MDO概念的組成部分，并使專業人員能夠回答有關概念的相關問題。最后兩個模塊鍛煉專業人員的技能，使其能夠提出標準的MDO概念簡報。

聯合全域指揮與控制

美國武裝部隊正面臨著對互操作性和多域作戰（MDO）需求增加的挑戰。這促使美國國防部（DoD）創建了聯合全域指揮與控制（JADC2）計劃。從作戰角度來看，這種現代化將提高交戰速度，通過C2節點將目標和態勢數據無縫傳輸到戰斗的前沿，獲得力量倍增效應和作戰優勢。

這一問題空間非常復雜，并受到目前實施的數以千計的脆性、孤島、遺留系統和設備、支持單一安全領域的專用網絡以及各種具有硬編碼、專有接口和結構的數據策略的阻礙，這些都需要在戰術網絡上進行數據解包、翻譯和重新打包。這種方法產生了巨大的開銷，扼殺了實時網絡，阻礙了交戰的速度--而此時，實時信息傳遞是最重要的，可能意味著成功或失敗的區別。

為了推動競爭力的提高，美國防部通過了一項數據戰略，該戰略指出："美國防部是一個以數據為中心的組織，以速度和規模使用數據以獲得作戰優勢和提高效率"。此外，它還規定："所有國防部領導人都有責任將數據作為武器系統對待，并管理、保護和使用數據以實現作戰效果"。實施全國范圍內的數據中心化政策的效果是推動各領域（陸軍、空軍、海軍、海軍陸戰隊）走向統一的行動。

JADC2計劃是為了加速實施敏捷的、高度響應的系統而設立的，它使美國空軍、美國陸軍和美國海軍分別在先進作戰管理系統（ABMS）項目、聚合項目和超配項目中實施針對具體軍種的解決方案，以滿足這些網絡和互操作性需求。這些系統的實施證明，現在有十個新出現的數據需求，指導并完善了JADC2的成功實施：

- 1. 數據中心化

- 2. 網絡傳輸不可知

- 3. 多域安全架構

- 4. 零信任/安全

- 5. 模塊化開放系統架構（Mosa）和開放標準

- 6. 云到戰術邊緣的連接和啟用

- 7. 設計具有數據持久性的斷開操作

- 8. 互操作性

- 9. 可擴展性

- 10. 網絡健康工具

1. 數據中心化

為了在戰爭速度上實現決策主導權，JADC2系統必須向決策者和決策人工智能（AI）和機器學習（ML）系統提供數據，跨越不同的作戰指揮，從戰術邊緣到霧到云。這恰恰與2020年9月30日宣布的美國防部數據戰略相吻合，該戰略指示國防部領導人將所有國防部資產演變為以數據為中心的資產，將數據視為武器系統。這份文件概述了這一戰略的七個目標--使數據可見、可及、可理解、可鏈接、可信賴、可互操作和安全（VAULTIS）。

數據中心主義指的是一種系統架構，在這種架構中，數據是主要的和永久的資產，而應用程序來來往往。軟件組件通過共享的數據對象進行通信，而不是交換信息，這些對象似乎是本地數據。應用程序直接讀取和寫入這些對象的值，這些對象被緩存在每個參與者中。

作為JADC2系統的理想選擇，RTI Connext?建立在一個對等的、以數據為中心的架構上，以線速向AI和ML提供關鍵的實時數據，不需要服務器或經紀人。Connext與網絡發現能力松散耦合，實現了網絡組件的 "即插即用 "能力。這使得用戶可以動態地將新的功能插入到網絡中，并由操作技術自動發現，而不需要關閉他們的系統。

Connext架構通過設計支持VAULTIS。它的應用編程接口（API）推動了以一致的、可理解的格式跨多個硬件和操作系統平臺的訪問和可視性；它的實時發布訂閱（RTPS）線協議推動了快速和一致的互操作性；它的開放安全功能實現了實時跨多個安全域的可信訪問。

Connext是領先的軟件連接框架，用于在下一代國防系統中實施以數據為中心的架構。Connext實現了從以網絡為中心的系統到強大的以數據為中心的環境的清晰、開放的標準的遷移，在許多情況下使用相同的網絡設備。

2. 網絡傳輸不可知

JADC2網絡必須支持所有的網絡傳輸，因為這些網絡包括眾多的物理鏈接，如高頻、V/UHF通信鏈接、SATCOM、固定電話和/或光纖。因此，有必要通過廣域網絡將數據在路徑中所有這些可能的鏈接轉移到戰術邊緣，而不損失數據的完整性。此外，JADC2網絡必須消除訓練和作戰之間的障礙，以實現 "邊戰斗邊訓練 "的模式。有了適當的泛域網絡，由空中、地面或海上的多個角色組成的混合合成[訓練]環境的機會是無限的。

Connext在所有的網絡傳輸中工作，包括UDP、TCP、InfiniBand、共享內存等等。Connext自然地將這種連接延伸到士兵訓練系統。這種方法使得從供應商鎖定的、基于服務器的、使用HLA、DIS、CIGI和TENA標準的傳統訓練環境遷移到使用Unity?和Epic Games的Unreal Engine?的現代開放游戲系統。Connext為所有的訓練系統提供了從任何行動領域獲取實時數據的機會。這就實現了非常豐富的平臺，讓士兵在戰斗中訓練，并使用他們在戰斗中的確切數據。Connext是下一代訓練系統的理想連接基礎，比如美國陸軍的合成訓練環境（STE）。

3. 多域安全架構

JADC2的挑戰是支持多域作戰（MDO），其中每個網絡域的數據可以被多個武裝部門、多個國防供應商系統和聯盟伙伴安全地共享。美國的全球軍隊目前有數以千計的網絡專門用于特定的供應商、傳感系統、武器系統或指揮與控制（C2）平臺。這些網絡中的每一個都有自己的安全策略和對該領域數據的控制，通常是通過一個單級安全的專用網絡管道。這種網絡傳統上對移動中的數據和管道內單一安全域的清晰數據有可信的端點，或對管道內的所有內容進行完全加密。許多這樣的系統使用跨域的平臺，配置起來很有挑戰性，修改起來也很麻煩，以獲得數據給任務伙伴。

Connext實現了一個開放的、安全聯合的數據結構，因此作戰數據可以在適當的安全梯隊級別上共享。

4. 零信任/安全

零信任環境假定對手在網絡中無處不在。網絡架構必須支持確保整個交付環境中所有作戰域的數據安全。每個安全域的單個數據主題都需要用獨特的數據認證和加密策略來保護，因此只有擁有適當證書的各方才能訪問這些主題。多個專用網絡管道不能再成為一種要求。相反，多個軍事領域必須能夠在允許的情況下在優化的網絡管道上安全地共享數據，從而實現高網絡效率和低運營成本。這整個環境必須是基于標準的，以便所有領域的高擴展性和快速部署。

RTI Connext? Secure，基于開放的對象管理小組（OMG?））的安全標準。數據分發服務?（DDS）安全標準，運行在工作的Connext系統之上，使其能夠快速地將成熟的認證、訪問控制、加密模塊納入混合域、零信任的JADC2網絡。Connext Secure實現了一個獨立于硬件和網絡平臺的基于標準的安全架構。Connext Secure也是保護移動數據部署的理想選擇，它可以保護單個數據元素，在共享網絡管道上有不同的安全證書。這種方法使每個安全域對專用網絡的需求變得過時。

分享來自不同安全領域的作戰數據的能力也可以使具有脆性、難以推進的網絡被剝離，為國防團隊節省數百萬的成本。

5. 模塊化開放系統結構（Mosa）和開放標準

所有JADC2的未來采購都應該完全接受MOSA和開放的工業標準。這將有助于美國武裝部隊從專有的、爐灶式的解決方案遷移到一個開放的系統結構，實現所有部門所期望的 "系統的系統 "方法。開放標準也使美國武裝部隊減少對單一供應商的依賴，為符合MOSA的供應商敞開大門，加強競爭。再往前走一步，美國國防部可以采用DDS作為建立MDO能力的基礎。這可以逐步進行，以減少風險和管理現金流。期望的結果是一個多廠商、多領域的網絡，數據在 "所有傳感器、最佳射手、正確的C2節點 "的參與范式中被無縫共享。

Connext是基于開放的DDS標準，由OMG管理。它被用于國防網絡，形成了20多個MOSA標準的連接基礎，包括FACE?，MOCU，海軍開放架構，OMS，ROS 2，SOSA，TMSC，UMAA，UCS等等。

RTI完全致力于開放標準，是第一家為其Connext TSS產品獲得FACE一致性認證的公司，該產品滿足FACE傳輸服務段（TSS）的所有要求。

6. 云到戰術邊緣的連接和啟用

JADC2網絡必須有企業云到戰術邊緣的連接。必須支持多種戰斗云和戰術云技術，包括谷歌協議緩沖區（GPB）、Apache Kafka?和其他傳統的和新興的網絡策略，以便使用最新的人工智能和ML實現即時決策。

由于云系統的相似性，云的啟用相對容易。更具挑戰性的是，利用各種不同的微處理器和圖形處理單元（GPU）與最新的嵌入式AI和ML引擎，使戰術邊緣具有類似的能力。用云環境中的先進的實時決策來啟用戰術邊緣網絡系統，將在戰場上提供一個一致的任務環境，即使是在網絡斷開、擁堵和競爭的情況下。Connext使用基于開放標準的技術推動從云到戰術邊緣的實時數據連接。Connext是松散耦合的，有一個發現機制來檢測新的能力，實現即插即用的范式。

7. 設計具有數據持久性的斷開操作

JADC2網絡肯定會受到對手在整個通信鏈中的不斷攻擊。因此，操作應該被設計成有彈性的，以處理關鍵作戰期間的有限帶寬、斷開設備和擁擠/競爭的網絡可用性。此外，數據傳輸的服務質量（QoS）必須被設計為在數據可用性降低期間提供數據的持久性，這可能會導致實地作戰人員的數據被拒絕。

Connext有超過20個QoS設置來實現數據的持久性--它的發現能力允許網絡在網絡攻擊、故障或設備、節點和系統丟失后自動修復并恢復高速運行。Connext能夠在完全連接、有損、有限帶寬和斷開連接的操作中，讓正確的作戰人員安全地訪問數據。

Connext實現了一個戰術邊緣到云的環境，支持使用共享數據的共同外觀和感覺。通過這種方式，它可以減少行動鏈中所有作戰人員的培訓要求。

8. 互操作性

JADC2必須支持不同系統之間的快速互操作性，為作戰人員帶來最新的技術和能力。做到這一點的最快和最簡單的方法是擁有一個開放的、基于標準的線路協議，這樣網絡應用就可以說同樣的語言。

Connext支持RTPS線路協議，該協議基于OMG管理的開放標準。JADC2系統中的RTPS保證了用不同編程語言編寫的、由不同國防供應商部署在不同系統上的應用程序之間的互操作性。這實現了一個單一的、集成的、連貫的JADC2網絡。

9. 可擴展性

JADC2系統必須能夠快速擴展以支持不同的部署設計。當作戰單位 "加入戰斗 "并被插入到現有的網絡中時，結構應該相應地擴大而不失去完整性。加入的單位將需要相同的數據模型知識，以正確地與現有單位對接。請注意，由于網絡是 "設備無關的"，并遵守MOSA和通用數據模型，加入的單位可以無縫接入JADC2網絡--簡單地說，這就是互操作性的體現。

Connext提供點對點架構，消除了對網絡服務器和經紀人的依賴，因此能夠在設備和作戰人員之間以物理速度提供安全數據。這一點已經在國防部署中得到了證明，包括擁有超過1000萬個發布-訂閱對的傳感器到射手平臺。

10. 網絡健康工具

JADC2網絡應該準備好不斷受到攻擊。部署具有更大速度和帶寬的新網絡并不能減輕這些攻擊，也不能使我們的決策比對手更快。將需要一些工具來確定網絡的健康狀況、連接性和可用性。

RTI Connext基礎設施服務使開發者能夠快速擴展和整合基于各種技術的實時、分布式系統。Connext基礎設施服務涵蓋了廣泛的使用案例，包括云發現服務、網絡集成服務、數據庫集成服務、路由服務和持久性服務。這些網絡健康工具提供了獨特而強大的功能，推動了任何分布式系統能力的提高，并有助于加快部署時間。

此外，RTI監控器和管理控制臺工具使JADC2網絡的跨網絡操作有了一個綜合的視角，包括對錯誤、流量、資源使用的詳細統計，日志分析和系統網絡拓撲顯示。

總結

這十項JADC2網絡能力--數據中心性、網絡傳輸無關性、多域安全架構、零信任、MOSA、開放標準、云到戰術邊緣連接性、為具有數據持久性的斷線作戰設計、互操作性、可擴展性和網絡健康工具--將實現一個真正的任務伙伴環境，包括所有聯合傳感器、指揮和控制。我們各軍種和聯盟伙伴生態系統的優化武器系統構成了一個成功、可部署和可維護的JADC2環境的基礎。

Connext是一種商業產品，已經在國防網絡中得到驗證，是唯一能夠滿足所有這些苛刻的網絡要求的技術。它現有的部署足跡大大降低了實現一個可行的和強大的JADC2環境的成本和時間。Connext的點對點架構消除了服務器和經紀人，使全世界所有的作戰域都能以物理速度實時訪問數據，并以戰爭的速度進行決策主導。Connext是理想的連接基礎，使一個統一的網絡能夠一體運作。