在定義當今世界的快速演進的數字通信格局中,彈性、安全且分布式的無線系統需求變得前所未有地關鍵。在國防與安全行動的具體背景下,彈性、安全且分布式的無線通信在構建最優態勢感知與促進信息交換方面的關鍵作用不可忽視。本論文提出創新性方法與解決方案,以應對戰術通信中固有的復雜技術挑戰——這些挑戰在城市部署或水聲通信等場景中尤為顯著。本文提出的多樣化技術包括:開創性的聯合信源信道編碼(JSCC)方案、基于對數似然比(LLR)的M進制正交信號新型解調處理技術、適配北約標準的渦輪均衡技術、集成水聲通信高性能物理層的安全機制,以及通信與自主性融合的突破性路徑。這些技術進步在最小化環境與作戰影響的同時,實現了資源利用的最優化。多項解決方案的魯棒性通過相關場景仿真中的分析與實現得以驗證,結合實際適用性與性能指標,確認了所開發方法的有效性及其在現有國防安全框架中的最終整合潛力。
第一章為讀者提供本論文的研究背景與動機。
第二章闡述信源編碼、信道編碼、安全機制與信息論等基礎技術知識,助力理解后續章節。
第三章提出新型「重排指數哥倫布糾錯碼」(RExpGOC)方案[4]——這是一種為靈活實用近容量性能設計的聯合信源信道編碼(JSCC)技術。文中展示了RExpGOC編碼器與解碼器架構,并運用外部信息轉移(EXIT)圖[103]分析其性能。通過創新的網格編碼器/解碼器設計,驗證了RExpGOC的靈活性。最終,將集成于新型RExpGOC-單位速率碼(URC)-正交相移鍵控(QPSK)方案的符號誤碼率性能,與其他JSCC及分離式信源信道編碼(SSCC)基準方案對比。結果表明:在Eb/N0測量中,RExpGOC-URC-QPSK方案始終在信道容量的2.5 dB范圍內運行,且在SNR性能上展現優于同類基準的靈活性。該創新方案可應用于帶寬受限、鏈路預算嚴格的戰術環境(如水聲通信系統或陸地戰術通信系統),其中逼近信道容量的編碼設計至關重要。
第四章聚焦戰術通信中的LLR信號處理,提出針對擴頻M進制正交信號通信(如水聲通信或低功耗戰術通信方案)的比特級LLR解調新方法。該方法的引入為架構設計開辟了增強選項,突破了傳統僅能采用符號級信道編碼硬判決比特值的局限。本章還提出適用于連續相位調制方案[8]的新型渦輪均衡器,通過北約窄帶波形[104]驗證其性能,最終實現在對抗性擁塞環境中北約地面戰術單元的高性能互操作性——具體表現為方案運行在信道容量1.1 dB范圍內。新型渦輪均衡器在實戰部署場景中展現出優于傳統塊均衡技術的性能增益。
第五章專注水聲通信領域,提出集成安全機制與高性能物理層[3]的新型協議棧,以應對高度色散信道挑戰。該協議棧包含具備嵌入式安全機制的高性能靈活物理層設計,從而構建支持北約國家海上利益保護的水下資產高性能通信網絡。
第六章作為結論章節,探討未來可能的研究方向,并總結論文的核心貢獻。
太空軍任務在于保障商業及軍事行動的外層空間自由通行。實現該目標需深化對太空環境的認知,并探索可資利用的潛在戰略優勢。高保真仿真系統為操作人員理解太空戰術提供工具支撐,同時為現役航天器技術需求決策提供依據。本研究通過軌道微分博弈與線性二次博弈仿真,深入解析單對單軌道沖突機理。研究成果不僅提出航天器高效計算策略以規避高性能追蹤衛星,更為未來彈性衛星的態勢感知能力需求確立基準準則。核心發現包括:規避方可在合理測量誤差范圍內,僅憑角度測量數據即可從有限路徑選項中判定追蹤者軌跡;當追蹤方遵循現實控制律時,垂直于"規避方-追蹤方"矢量的推力策略成為應對各類追蹤目標的最優規避方案。盡管研究聚焦于空間動力學領域的特定控制與估計系統,其方法論適用于模擬任意目標環境與控制律,故本質上涵蓋廣義追逃博弈理論框架,可廣泛應用于制導、導航與控制研究領域。
美太空軍條令[2]明確指出"太空通行權關乎美國繁榮與安全",該權益衍生全球定位服務、公共安全防護及國防保障等多元效益。美國國家太空情報中心(NASIC)發布的《太空競爭》報告[3]闡明,外國勢力通過采納天基技術體系正挑戰美國的太空技術主導權。面對全球沖突威脅,在軌對抗已成為太空資產的安全隱患。因此,深入認知軌道作戰形態將強化美國資產防護能力。軌道沖突仿真作為關鍵認知路徑,可將追逃博弈映射至太空場景:某衛星(追蹤方)試圖達成相對于第二衛星(規避方)的特定目標狀態。通過求解預設目標(如交會對接、攔截摧毀等)下的優化路徑,傳統方法假設雙方均知曉所有狀態(含目標狀態);但實戰中規避方往往無法確知追蹤方意圖。本研究通過微分博弈構建多路徑對應狀態估計模型,創立在追蹤目標不確定條件下航天器的最優規避方法。此類方法經分析驗證后可應用于真實航天器,切實提升在軌對抗防御能力。
本研究聚焦追逃博弈中的目標不確定性,相關結論將輔助特定太空任務規劃,并為系統級性能需求論證提供決策工具。通過應用本文技術路徑,既可制定現役航天器的在軌對抗策略,亦能在新型航天器研制中確立應對在軌威脅的能力需求。所提算法既可在地面任務規劃中實施,亦可集成至在軌自主任務規劃系統。因此,本研究核心目標是構建并驗證不確定環境下航天器規避策略生成算法。基于"規避方未知追蹤目標"的微分博弈框架,重點探究提升規避效能的估計與制導技術。關鍵研究問題包括:
本文包含四個主體章節:第二章闡述軌道動力學、隨機軌道微分博弈及估計技術理論基礎;第三章詳述方法論體系,提供可復用于特定軌道場景的算法群;第四章應用前述方法分析多場景測試數據,提出規避航天器能力需求建議及任務規劃通用策略;第五章總結研究成果并指明后續研究方向。本研究旨在為美國太空軍開發具備智能規避策略的彈性衛星系統提供核心技術支撐。
本文探索了在物聯網(IoT)內動態無人機網絡格局下,高效無人機控制方法的開發。隨著無人機日益融入物聯網生態系統,解決其協同中固有的復雜性和挑戰,對于確保可靠性和效率至關重要。論文始于對物聯網概念和無人機網絡的深入探討,概述了關鍵應用領域,并描述了最先進的解決方案,特別是在定位與跟蹤方面。此外,它還審視了先進的無人機航路規劃策略,強調了其帶來的機遇和所蘊含的關鍵挑戰。論文的主體部分引入了新穎的協作算法,這些算法源于確定性原理和人工智能(AI)技術。這些算法受到鳥群等自然現象的啟發,使無人機能夠協作確定其在動態物聯網環境中追蹤移動傳感器的航線。隨著這些方法有效性的證明,它們如何增強無人機合作并顯著提升跟蹤效率變得顯而易見。基于此基礎,論文接下來介紹了一種創新的深度強化學習(DRL)方案,賦予自主無人機智能體能力,使其能在物聯網網絡內高效地制定最優數據收集策略。通過利用DRL,無人機持續從其環境和行動中獲取洞見,適應變化并做出智能決策以優化其數據收集策略。該方案調整了最先進的算法,使其能有效擴展到現實世界物聯網應用中常見的高維狀態-行動空間。本研究為圍繞無人機-IoT集成的持續討論做出了貢獻,提供了無人機控制的新穎方法。這些方法的引入為在物聯網范式中創建更高效、更自主的無人機網絡開辟了新途徑,凸顯了人工智能在此背景下的未開發潛力,并為該領域的未來發展奠定了基礎。
本文后續包含五個不同的章節:一章是對該研究努力在論文背景下探索的相關文獻進行的綜述;三章——每章專門分析和解決一項既定主要研究目標;以及一章討論研究發現、評估目標達成情況并總結論文。
第2章深入探討了本工作的背景,其結構旨在為建立本論文基礎的相關研究和文獻提供詳盡的分析。該章首先全面概述了物聯網范式,確立了其在當前技術格局中的關鍵作用。然后焦點轉向無人機網絡,討論了其獨特特性、操作應用(重點關注定位與跟蹤方法),以及航路規劃優化面臨的挑戰和當前技術。這為理解當前無人機網絡的能力和局限性奠定了堅實基礎。綜述的后半部分審視了人工智能在無人機集群管理中潛在的作用。它始于評估機器學習在無人機控制中的應用,繼而探討如何使用深度強化學習技術來實現高效無人機導航。
第3章題為“新型無人機控制確定性技術的開發”,涉及在協作式無人機控制領域研究確定性方法。該章通過引入一種新確定性技術的基礎為后續內容鋪墊,隨后對其在無人機控制中的應用進行了廣泛考察。它深入分析了如何利用該技術來加強無人機在用于搜救行動中的移動IoT傳感器追蹤應用中的協作。此外,它評估了該方法的優缺點,揭示了潛在的挑戰和改進領域。本次調查的發現為后續探索人工智能在無人機控制中的應用鋪平了道路,并為不同的控制策略建立了比較框架。
第4章題為“推進無人機控制:集群形成中的深度學習”,標志著從傳統確定性技術向探索深度學習方法在無人機集群形成與群體協同范圍內應用的轉變。本章介紹了設計和實現一個能夠促進無人機集群形成的深度學習模型,重點突出了其創建高效、適應性強的群體編隊的能力,從而進一步提升了純確定性方案的移動IoT傳感器跟蹤性能。對深度學習的探索引領至研究的下一步:利用深度強化學習優化無人機航路規劃。
第5章題為“多智能體無人機航路規劃優化”,代表了本研究歷程的頂點,它整合了從前幾章獲得的認知,以應對一個不同且更復雜的問題:即在IoT情境下優化多智能體無人機航路規劃以實現高效數據收集。本章主要聚焦于引入一種新穎的深度強化學習框架,論證其能夠管理多智能體系統的動態特性,并在多重約束條件下優化無人機航線。詳細的研究和分析揭示了所提出的框架如何能夠產生高效、適應性強的無人機網絡,這些網絡具備處理錯綜復雜現實場景的能力。本章不僅強調了智能系統在無人機航路規劃優化中的重要性,也闡釋了其在物聯網基礎設施內極大推進無人機控制領域的潛力。
最后,第6章總結研究,回顧關鍵發現、其意義以及未來前景。它分析了研究成果,承認了局限性,并提出了未來的研究方向。它以強調智能無人機控制優化中未開發的潛力作結,以激勵該領域的進一步創新。
本文探討"聲爆武器"的概念、設計與潛在應用,該裝置利用高強度聲能作為破壞性或毀傷力量。通過生成極高分貝(通常超過160 dB)的聲波,聲爆武器可產生能造成物理損傷、定向障礙或失能效果的沖擊波。研究深入分析聲波傳播的基礎物理原理、高壓沖擊波形成機制及聲能轉化為類爆炸效應的過程,同時審視聲爆武器在軍事、執法與人群控制中的潛在用途及其倫理影響與安全隱患。文中提出實驗方法與理論模型,評估聲爆武器作為非致命聲學武器的可行性與局限。
"聲爆武器"概念核心在于利用高強度聲波產生強大沖擊波以實施破壞。區別于依賴化學反應的傳統炸藥,聲爆武器通過機械能產生極高聲壓級(通常超160 dB),此時聲波可轉變為非線性沖擊波,產生類似爆炸的效應(含結構損毀、聽力喪失與定向障礙)。聲學武器已在軍事與執法領域探索用于非致命人群控制與區域拒止,具備無長期傷害制服或驅散人群的潛力。但具備毀傷力的聲爆武器在科學文獻中尚未充分探索。本文旨在研究聲爆技術原理,剖析其物理機制、應用潛力與倫理考量,通過理論分析與實驗數據驗證聲能武器化的可行性,并權衡其效能與安全風險。
聲學基礎
聲波是機械能在介質(如空氣、水或固體)中以縱波形式傳播的能量。物體振動導致介質粒子沿波傳播方向振蕩,形成壓縮區(粒子密集)與稀疏區(粒子分散)交替的聲波。
聲波屬性
聲能本質
聲能是介質粒子振動關聯的能量。聲波傳播時能量在粒子間傳遞,其吸收、反射或透射取決于介質特性與聲波頻率。
聲爆武器對人體殺傷效應
若將10束160分貝高強度聲壓波聚焦于單點(如透鏡聚光),人類接觸后致死率如何?將10束160分貝聲壓波聚焦單點可對附近人員構成致命威脅,關鍵考量如下:
? 即時效應:160分貝聲波不僅致劇痛,更引發即時生理損傷——暴露可致不可逆聽力損傷、耳部物理創傷及高壓波導致的內臟損傷。
? 能量聚焦:聲波聚焦顯著放大破壞力。10束160分貝聲源匯聚點有效強度可產生沖擊波,損毀器官(尤肺與鼓膜),導致重傷或死亡。
? 壓力波效應:集中聲波產生極高壓力波動,可能在軟組織引發類爆炸效應致致命傷。
? 距離相關性:致死效應與距焦點距離強相關——近焦點者風險最高,遠距者影響遞減。
綜上,雖無精確建模難量化結果,但所述場景中直接暴露于此類聚焦強聲壓者確可致命。
聚焦聲波熱效應評估
估算10束160分貝聲波聚焦單點產生的熱效應需考量聲能轉化為熱能的機制。聲波作為機械波,其能量可被介質部分吸收,通過能量以熱能形式耗散產生熱效應。
傳統規劃與系統采辦之間的脫節構成重大挑戰,國防機構尤甚。核心問題在于技術更迭速度遠超預期,維持技術領先地位的采辦壓力日益加劇。本研究旨在針對國防部在需求定義與解決方案交付方面的困境,構建信息通信技術(ICT)項目管理概念框架。研究率先提出需明確國防部ICT需求管理的專屬流程,文獻綜述表明現有項目管理方法論均無法完全適配ICT項目特性,需通過方法論整合提升交付效能。
本研究采用混合研究方法(改進型聚合/平行序貫設計),在美國防部體系內展開。研究第二階段通過結構化訪談(定性)與問卷調查(定量)同步采集數據,參與者覆蓋項目管理各層級。定性數據分析采用先驗編碼法,定量分析結合描述性與推理性統計,通過多重驗證策略確保數據信效度。概念框架的構建以第一階段成果為基礎,第二階段通過數據融合識別缺口并優化框架,最終驗證其適用性與結構效度。整合主流方法論精華的終版框架,將支持國防部在定義項目流程時兼顧效率與需求交付效能。綜合考慮軍事領域特殊挑戰、敏捷性在國防機構的擴展意義及方法論評估結果,研究最終開發并定義了ICT項目管理的專屬概念框架。結論表明,該框架可為國防機構ICT項目提供假設可行的復合型管理策略。
第一章:闡述研究背景與定位,闡明研究動因與目標,概述研究方法、參考文獻技術、術語及全篇統一使用的縮寫規范。
第二章:采用解釋學路徑開展文獻與既有數據二次研究,解析項目管理理論及其在ICT語境下的實施流程,從研究文獻中識別ICT與項目管理的核心及輔助維度。
第三章:闡釋國防部ICT現行項目管理流程的軍事背景,將其與第二章識別出的維度整合為可實施的概念框架及定義。
第四章:詳述研究設計與方法論,包括策略選擇、行動計劃及與預期成果的關聯,為評估國防部ICT項目利益相關方對現行實踐及概念框架支持維度的態度奠定基礎。
第五章:執行定性數據分析(第一階段第一步),為第七章的解讀提供有效推論依據。
第六章:開展定量數據分析(第一階段第二步),為后續章節的詮釋提煉結論性洞見。
第七章:在ICT項目管理語境框架內對比、關聯并解讀理論成果與數據分析結果,識別國防部可持續ICT項目管理流程定義中的短板。
第八章:總結研究成果,提出適用于國防部ICT項目的可持續項目管理框架指南建議。
本研究分析美國空軍網絡作戰理念的發展歷程,時間跨度截至第24航空隊及美國網絡司令部成立前。研究梳理了促成網絡空間被確立為作戰域、網絡作戰被定位為獨立軍事能力的社會、政治、技術、軍事與組織動因。空軍人員憑借技術親和力、新領域開放態度,以及網絡作戰所展現的速度、覆蓋范圍、精準度與戰略效應潛力(這些特性與空權優勢高度契合),成為信息與網絡作戰領域的先行者。因此,他們將網絡作戰視為作戰職能,并致力于在空軍體系內實現其作戰化。空軍的專業經驗不僅影響聯合條令制定,更塑造了網絡作戰的初始聯合組織架構。由此,空軍人員逐步將美國軍事網絡作戰塑造為符合其空權理念的形態。網絡作戰被視為具備進攻屬性、能通過繞過敵方軍事體系直擊國家要害產生災難性效果的認知,并非不證自明或必然產物,而是空軍將空權思維應用于信息時代技術的成果。
本論文雖聚焦空軍網絡作戰理念,但任何機構對事物的認知均非鐵板一塊。機構由持有多元觀點的個體構成,但其中某些觀點會獲得主導地位,形成所謂"組織思維"或"組織世界觀"。本文通過檢視與網絡作戰相關的對話、修辭及機構內部討論,追溯這種組織思維的演進軌跡。研究資料涵蓋內部文件、條令、公開政策、戰略聲明、軍種出版物、教學材料及軍官職業軍事教育論文。需指出,公開論述與機密行動之間存在差異——所言與所為未必完全一致。受限于非密資料來源,本分析必然存在局限,完整敘事需待更多作戰信息解密后方能構建。盡管如此,上述非密資料仍能深度揭示當時的網絡作戰戰略思維,其中諸多文件對預算分配、組織架構及統籌軍種行動的宏觀敘事產生過重大影響。軍官學術論文與機構期刊文章則通過個體視角及群體關注焦點的歷時性變化,為理解內部討論提供補充視角。因此,本文雖需在未來更多資料解密后修正,仍可視為網絡作戰組織思維史的初步構建。
在不久的將來,網絡化無人自主系統將越來越多地用于支持地面部隊的行動。協同控制方法可以找到接近最優的位置建議,通過優化傳感和通信等系統參數來提高任務效率。然而,隨著時間的推移,這些建議可能會產生可預測的路徑,從而為部隊的作戰意圖提供領先的指示。本文利用時間序列預測方法和深度神經網絡,對無人移動網絡控制系統進行了對抗性評估。在第一種情況下,模型預測的團隊地面運動路徑遵循最初計劃但未執行的路徑。在第二種情況下,模型的最大路徑誤差率僅為 75 米。在這兩種情況下,該方法都能正確識別隊伍行進的方向和距離,甚至能識別隊伍改變方向的點,從而使自動紅隊分析能夠辨別地面部隊的意圖。這些結果表明,在規劃和執行支持遠征地面部隊的無人移動網絡控制系統時,自動紅隊分析是一個具有潛在價值的組成部分。它能對無人智能體的路徑提供近乎實時的反饋,以確定航線調整是否能降低作戰意圖的可預測性。
美軍在戰術層面的組織、能力和授權方面存在差距,無法在信息環境(OIE)中開展行動。本論文通過分析和應用從空地一體化中汲取的經驗教訓,確定了潛在的解決方案:空地一體化是戰爭的一個層面,曾是可與現代信息、網絡和太空相媲美的新概念。空地一體化從第一次世界大戰中的戰略偵察發展到現代攻擊直升機、手動發射的殺手級無人機和戰術聯合終端攻擊控制員(JTACs)。如今,聯合終端攻擊控制員為地面指揮官提供了一名處于戰術邊緣的空地一體化專家,該專家裝備有致命和非致命能力,其權限因地點和行動類型而異。JTAC 的資格得到了整個聯合部隊和北約的認可,并最大限度地減少了地面單元所需的飛行員數量。本論文認為,建立一個與 JTAC 相當的信息、網絡和空間管制員可使聯合部隊更有效地開展戰術 OIE。這種多域終端效應控制員(MDTEC)將獲得聯合認證、資格和指定,就信息環境向地面指揮官提供建議,使用戰術信息工具,并利用聯合信息、網絡和空間資產創造效應。
本文認為,仿照聯合終端攻擊控制員(JTAC)建立 "多域終端效果控制員(MDTEC)"模型,將使戰術部隊能夠更有效地實施 OIE。MDTEC 將作為戰場戰術邊緣的 OIE 使用專家,為地面指揮官提供建議,規劃信息效果,操作信息能力,并向作戰和國家級 OIE 部隊請求效果。模擬 JTAC 計劃的認證、資格和指定方面,將創建整個聯合部隊和北大西洋公約組織 (NATO) 標準化的 MDTEC,使 MDTEC 和 OIE 部隊之間具有一定程度的信任和互操作性。
MDTEC 的能力和權限也可參照 JTAC 的模式。為 MDTEC 配備自主信息能力將使地面部隊能夠識別信息目標,傳遞準確的位置信息,并實施有限的 OIE 效果。MDTEC 應能隨時操作這些設備,而無需上級指揮部的批準。將任何進一步 OIE 行動的授權保留在較高級別,可為協調和目標審查留出更多時間,而將授權推向較低級別則可加快行動節奏。不過,MDTEC 將接受培訓并配備裝備,以識別敵方目標,并在獲得適當級別指揮官批準后開展 OIE 行動。
本文旨在確定多域作戰環境(MDOE)下聯合兵種機動的性質。隨著美國陸軍將其當前的作戰概念從統一陸地作戰更新為多域作戰,美軍必須為贏得下一場近距離戰斗做好準備。聯合兵種機動將如何發展才能在 MDOE 中保持高效?對這一課題的研究分析了當前陸軍的條令、多域作戰概念、作戰行動的歷史片段以及對未來技術進步的預測,以預測 MDOE 的需求。未來針對近鄰或同級威脅的作戰行動將給美軍帶來自朝鮮戰爭以來從未經歷過的挑戰。戰爭的特點正在發生變化,但戰爭的性質并未改變。必須調整專業軍事教育和訓練演習的重點,以領導者的認知能力為目標,提高他們比敵人思考得更快、更準確的能力。
自第一次世界大戰結束以來,聯合兵種機動的基本原則(移動、火力優勢、安全和協同使用所有兵種以最大限度地打擊敵人)始終未變。這些原則誕生于默茲-阿爾貢戰場的即興演練;在戰時的辯論、對話和實驗中得到了培育;并在第二次世界大戰期間得到了檢驗。在戰場檢驗和思想辯論的基礎上,這些原則被認為是正確的,至今仍是美國陸軍作戰的基石。上個世紀,由于引進了新技術,條令有所調整,但聯合作戰的基本概念被證明是有效的,并沒有改變。隨著大國競爭的回歸,陸軍正在積極更新條令,以便在不斷變化的世界中保持競爭力。盡管發生了這些變化,但聯合兵種機動仍將保留在前兩次世界大戰中得到驗證的原則。
為了應對可能與近鄰對手發生的沖突,美國陸軍正在更新其當前的作戰概念,從統一陸地作戰(ULO)轉變為多域作戰(MDO)。隨著戰爭性質的改變,先進技術的融入以及人工智能和自主平臺的可能引入,戰爭中人的本性依然未變。為應對未來沖突,本專著探討了 MDO 概念和未來戰場的預期挑戰。這項研究將回答這樣一個問題:聯合武器演習是否會不斷發展,以確保在多域作戰環境(MDOE)中取得成功?斯蒂爾斯中校(COL Stiles)在蘇瓦基峽谷(Suwalki Gap)的戰斗故事將為多域作戰環境中的聯合兵種機動提供一個可視化的視角。
2018年12月出版的訓練與條令司令部(TRADOC)第525-3-1號小冊子《2028年多域作戰中的美國陸軍》為正在進行的轉型奠定了概念基礎。從 ULO 到 MDO 的轉變包括術語的更新,并試圖重新構建陸軍和聯合部隊理解 MDOE 并在 MDOE 內行動的流程。陸軍打算在 MDO 概念成為部隊可用的實際能力時逐步更新條令。2019 年 7 月出版的第 3-0 號陸軍條令《作戰》是第一部特意納入 MDO 概念所述要素的頂點條令出版物。
TRADOC 手冊 525-3-1 是陸軍目前對未來和平與戰爭中競爭范圍的預期。它解釋了 MDOE 中新出現的競爭和沖突特征。它闡明了各種挑戰,然后解釋了陸軍未來將如何開展 MDO。盡管對如何進行 MDO 進行了詳盡的敘述,并輔以圖表說明了 MDO 的原則,但 TRADOC Pamphlet 525-3-1 對在 MDOE 內進行聯合兵種演習缺乏重要的指導。
在 MDOE 中發現的四個趨勢是:1) 每個領域都存在爭議;2) 戰場更加分散,殺傷力越來越大;3) 戰場的復雜性增加,給民族國家在未來戰爭中帶來更多挑戰;4) 民族國家越來越多地使用低于武裝沖突級別的行動。為應對這些趨勢,千年發展目標得到了校準兵力態勢、多域編隊和聚合這三個原則的支持。這些相互關聯、相互重疊的原則指導著 MDOE 內的行動規劃和執行。例如,在多域編隊和聚合的原則下進行聯合軍備演習。通過多域編隊原則和聚合原則對組織能力和局限性進行審查,將試圖確定對當前部隊結構的任何建議改變。由于校準兵力態勢的原則與聯合兵種演習沒有直接聯系,因此本研究不考慮這一原則。
對 MDOE 的未來需求進行預測和分析,是確定在 MDOE 中成功實施聯合兵種機動所需的變革的合適方法。TRADOC Pamphlet 525-3-1 對聯合兵種機動變化的預測最好在 MDO 的多域編隊和聚合原則中進行討論。多域編隊原則要求特種組織能夠獨立機動、使用跨域火力和最大限度地發揮人的潛能。所有陸軍組織都必須在不同程度上具備這些相同的特征,使其具備多域能力。具備多域作戰能力的單元具備上述相同特征。具備了這些特征,陸軍單元就能踐行融合的宗旨。通過跨域協同、分層選擇和有紀律的主動性來實現融合窗口,從而實現聯合兵種機動。本專著對這些能力逐一進行了研究,以確定在 MDOE 中取得成功需要對聯合兵種機動進行哪些改進(如果有的話)。
在進一步討論 MDOE 中的聯合兵種機動之前,必須對該術語進行定義。目前的陸軍或聯合條令均未對聯合軍種機動一詞進行定義。雖然目前的條令中也有類似的術語,如聯合軍種、聯合軍種小隊和機動等,但這些單獨的定義未能描述聯合軍種機動在時間、空間和目的方面的特點。因此,使用《陸軍條令參考出版物 1-02》(2013 年)中的定義,將聯合軍種機動定義為:在統一行動中應用戰斗力要素,擊敗敵方地面部隊;奪取、占領和保衛陸地區域;取得對敵方的物理、時間和心理優勢,以奪取和利用主動權。2013 年的定義適用于本專著中使用的 "聯合軍種機動 "一詞。
TRADOC 手冊 525-3-1 的執行摘要明確指出,對聯合兵種機動的需求將有所增加。然而,TRADOC 手冊 525-3-1 并未對該術語進行定義。相反,該文件將跨域協同作為 "聯合兵種機動的下一個演變"。通過將這一定義與 "聯合軍種機動 "的定義進行比較,我們不難發現,從聯合運用戰斗力要素的角度來看,未來聯合軍種機動的愿景與我們目前對這一術語的理解相去不遠。跨域協同的定義更清楚地表達了 TRADOC 手冊 525-3-1 所強調的未來聯合軍種機動的聯合性質。
本節介紹了對理解 MDO 概念至關重要的基本術語和定義。以下各節將以這些術語為基礎,試圖提供對 MDO 原則的背景理解。本專著介紹的 MDO 原則是多領域形成和融合。本研究有意省略了校準力量態勢的原則。之所以省略,是因為本專著的主題材料側重于 MDOE 對聯合武器機動的影響。因此,關于全球部隊陣列和遠征部署能力的討論與研究問題無關。本專著的部分內容將使讀者了解 MDOE 中的多域編隊、融合和作戰藝術。為了幫助讀者直觀地理解 MDO 概念,在結論和建議之前將介紹蘇瓦基峽谷中 "黑杰克 "旅的小故事。
世界大國都在研發高超音速武器,以擊敗現有的反介入/區域拒止系統,從而獲得戰勝對手的戰略優勢。美國正在研發高超音速導彈,以繼續與對手競爭。在美國發展這些武器的同時,國家必須利用有限的資源高效、有效地運用這些武器。本論文研究了美國陸軍可能采用的高超音速導彈對美國海軍和美國空軍的影響。該分析通過對 20 世紀 80 年代 Pershing II導彈群的歷史對比,評估了美國陸軍使用高超音速武器所需的能力。將美國陸軍所需的能力與美國海軍和美國空軍的使用能力進行比較,以確定美國陸軍使用高超音速武器的優勢和劣勢。這些比較確定了美國陸軍在軍事行動范圍內的各種情況下在其武器庫中使用高超音速武器的必要性。該評估有助于確定國防部是否繼續為美國陸軍發展高超音速導彈發射能力。
高超音速技術結合了燃燒和等離子空氣動力學的進步,將使未來的導彈比以前的武器飛得更快(達到 5 馬赫或更高)、更遠(超過 1000 英里)。隨著制導系統和干擾屏蔽技術的進步,這些武器對當前反介入/區域拒止(A2/AD)系統的擬制效能對美國及其盟國的國家安全和海外利益構成了嚴重威脅。大國在高超音速技術的研發方面取得了長足進步,提高了遠程火力的射程和殺傷力。更重要的是,我們的對手打算利用這些武器提供攜帶核有效載荷的能力,這對美國及其盟國構成了更大的威脅。這項技術有能力將未來戰場延伸數百英里。這些武器在投入使用后,有可能將戰場擴大到全球范圍。美國必須投資、開發和使用高超音速武器,以應對對手在新一輪高超音速軍備競賽中保持戰略對峙態勢的挑戰。
美國國防部(DoD)已與國防工業簽訂合同,為美國武器庫開發和測試這些高超音速武器。美國海軍和美國空軍目前擁有指揮結構,可以改裝現有發射平臺,在戰場上使用高超音速武器。美國海軍和美國空軍計劃利用現有的指揮結構(全球打擊司令部和潛艇部隊司令部)和改造現有的發射平臺(驅逐艦、潛艇和轟炸機)來使用這些武器。美國陸軍將不得不開發新的發射平臺來使用這些武器,因為原型武器的體積超過了現有發射平臺的承受能力。美國陸軍承認在遠程精確射擊方面存在關鍵的能力差距,并將其作為陸軍現代化的重中之重。陸軍明白,隨著我們的對手在其武器庫中開發和采用高超音速技術,有必要對武器系統進行投資,以趕上和超過這些需求。
高超音速武器的發展將繼續實現對我們對手的 A2/AD 系統的戰略優勢。美國必須評估在未來沖突的戰場上有效使用這些武器的最佳方法。由于美國海軍和美國空軍采用高超音速武器的計劃已經開始實施,本論文將評估美國陸軍采用的方法與美國海軍和美國空軍采用高超音速武器的方法之間的差異。本論文研究了美國陸軍是否應該采用高超音速武器,具體來說就是采用高超音速武器的必要性和能力。
本論文的主要研究問題是:美國陸軍是否應該使用高超音速武器?美國陸軍是否應該使用高超音速武器?為回答這一問題,本文將討論以下輔助問題:
1.) 美國陸軍將如何采用高超音速武器?
a.) 美國陸軍是否會采用類似 "Pershing II "導彈系統的高超音速武器?
b.) 美國陸軍是否會采用與美國海軍和美國空軍類似的高超音速武器?
2.) 美國陸軍采用高超音速武器的必要性是什么?
a.) 如果美國海軍和美國空軍將采用高超音速武器,那么美國陸軍是否需要高超音速武器?
b.) 美國陸軍將如何在軍事行動范圍內使用高超音速武器?
對于許多國家和聯盟來說,A2/AD 系統一直保持著一種對峙態勢,以抵御敵對勢力的入侵。高超音速技術在武器系統中的應用威脅到了這一現狀,因為這些武器的技術能力可能會打敗目前的 A2/AD 系統。如果這成為現實,那么那些已經開發出能夠執行任務的高超音速武器的國家將在擊敗這些 A2/AD 系統和打擊戰略級目標的能力方面比對手更具戰略優勢。
大國一直在利用高超音速技術繼續研發生產武器系統原型,在研發方面比美國更具戰略優勢。在此期間,美國集中資源和力量,在全球反恐戰爭中開展了 "伊拉克自由行動"、"持久自由行動 "和 "堅定決心行動"。隨著美國縮減在中東的重大行動,國防部認識到,在經歷了近二十年的沖突之后,有必要對部隊的現代化進行投資。這種現代化投資是保持對峙態勢以維護全球穩定所必需的。隨著大國在新的高超音速武器軍備競賽中取得同樣的進步,高超音速武器方面的相互能力可能是保持這種態勢的一種方法。
隨著高超音速武器的發展,美國必須集中精力切實有效地利用這些武器。美國國防部已與國防工業公司簽訂了開發高超音速導彈的合同。為了使用這些武器,國防部已認識到需要改造現有發射平臺或開發新的發射平臺,以便在戰場上使用這些武器。在美國軍隊,特別是美國陸軍的現代化進程中,這項高超音速工作需要大量資源。由于資源有限,美國必須有效地集中這些資源,并確定在美國武庫中使用這些武器的最佳行動方案。
各級規劃人員都在努力將當前狀態過渡到更理想、更有利的狀態。本研究探討了通過使用可衡量的故事元素過渡到理想的未來狀態這一主題,這些故事元素可以影響相關行動者的態度、行動和行為。故事是一種經過深入研究的認知過程,具有獨特的元素,使規劃人員能夠在行動規劃和評估中使用故事元素作為框架。此外,在本研究的發現階段,研究發現了聯合規劃條令在如何描述敘事一詞方面存在的理論空白。本研究的主要啟示是,大腦會將故事及其元素按主題排列成敘事,這表明了一種認知過程,有助于個人理解現實以及邏輯上符合現實的可能決策。利用對故事及其元素的理解,規劃者可以更好地描述和預測通過相關行為者的態度、行動和行為所表現出的基于敘事的決策。