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認知雷達能持續感知環境、與環境互動并從中學習。這種范例可應用于多功能雷達（MFR），后者可執行多種功能，如監視、跟蹤和通信等。為了執行這些任務，雷達資源管理（RRM）模塊將可用資源分配給這些功能，同時考慮任務參數，包括優先級。本報告介紹的工作重點是時間窗口內的任務調度問題。對于時間資源而言，RRM 尤其具有挑戰性，因為 1) 任務要求可能極為不同，具有多個優先級類別；2) 調度策略應能適應動態環境。適應非穩態環境是認知雷達的一個關鍵優勢。

本報告中介紹的第一項工作旨在應對這兩項挑戰，首先是為任務參數的分布制定一個相當通用的模型，具體包括任務優先級和延遲容忍度；其次是在深度強化學習（DRL）框架內應用遷移學習（TL），以適應不同的環境。這種方法的基礎是在深度神經網絡（DNN）的輔助下使用蒙特卡洛樹搜索（MCTS）。我們表明，TL 可以將在初始參數分布（環境）上訓練所學到的策略轉移到新分布所需的策略上，從而加速訓練。我們表明，基于 TL 的方法可適應環境的快速或漸進變化。結果表明了所實現的魯棒性和計算增益。

基于遷移的工作面臨的一個重要挑戰是對環境知識的假設，而在實際場景中，環境知識很可能是未知的。認知雷達的任務調度算法應能適應各種環境，而無需了解環境的基本動態。這就促使我們考慮基于模型的 DRL，即學習環境動態模型，并通過所學模型進行規劃來執行任務調度。該方法將 MCTS 與學習的神經網絡模型相結合，后者包括一個表示網絡、一個動態網絡和一個預測網絡。這些網絡的參數通過梯度下降法更新，在訓練過程中使用自我播放機制生成的數據。結果表明，所提出的方法可以在不了解環境動態的情況下，從自我游戲數據中學會自行安排任務，同時提供接近最優的結果。

本論文的目標是為已知封閉道路網絡中的戰術車輛提供目的地預測。這些戰術車輛以輪式野戰炮兵部隊為模型。美海軍研究生院（NPS）的建模虛擬環境與仿真（MOVES）研究所在一個虛構的場景中建模并生成數據。該場景包括典型野戰炮兵部隊在部署環境中會遇到的各種地點和事件。軍事組織由兩個營組成一個團，每個營有四個炮兵連，每個炮兵連有 11 輛車。每個炮兵連有四輛發射車、四輛裝填車、兩輛支援車和一輛指揮控制（C2）車。生成的數據在團、營、炮兵連和車輛一級進行記錄。本研究以炮兵連的移動模式為中心。每個場景都被分解成較小的行程，其中只有一個先前地點和未來目的地。模型擬合中的預測變量描述了每個炮兵連的各種位置屬性。響應變量是每次行程的目的地位置。

本論文主要研究兩個問題。

1.機器學習模型能否準確預測戰術車輛的未來目的地？

2.在戰術應用中，什么是足夠的預測準確度？

本論文只能使用 MOVES 研究所生成的數據。因此，存在一些限制。第一個限制是數據缺乏測量或傳感器誤差。在實際作戰環境中收集完美的數據是不現實的。第二個限制是，生成數據的大小足以適合我們的模型。在新的作戰場景中，數據可能稀少或不可用。

為了預測這些戰術部隊的未來目的地，我們使用了兩種機器學習的監督技術：隨機森林和神經網絡。為了客觀地比較這兩種模型，我們得出了兩個標準來判斷目的地預測的成功與否。每個模型都為行程中每分鐘間隔內的每個地點擬合了一個概率。第一個標準是一半以上的正確地點分配概率超過 80%。第二個標準是，在行程的最后三分鐘內，模型分配給正確目的地的概率是否超過 80%。一個模型必須同時滿足這兩個標準才算成功。在驗證集的所有行程中，隨機森林的成功率為 38.9%，而神經網絡的成功率為 43.2%。我們使用這兩個標準考慮了真實世界的場景。每個行程被縮減到只有最初的五分鐘。在真實情況下，決策者必須在敵人完成行動之前決定行動。在這種情況下，決策者在做出決定前有五分鐘的時間窗口。隨機森林的預測準確率為 19.1%，而神經網絡的預測準確率為 33.9%。這是時間受限情況下預測準確率的上限。隨著誤差和噪聲的引入，預測準確率可能會降低。

本論文通過使用完美數據設定了目的地預測的上限。基于我們的論文，未來的研究領域如下：進一步研究預測建模、處理在不規則時間間隔內收集的帶有測量誤差的數據、使用真實世界數據建模以及多域建模。第一個領域是通過進一步的預測建模來提高預測精度。第二個領域是引入與現實生活中數據收集和匯總困難相似的誤差項。戰場傳感器并不完美，存在局限性。第三個方面是利用實戰部署和訓練中的真實數據建模。最后一個領域是將我們的研究推廣到其他作戰領域：海上、海面下和空中。運動輪廓和運動行為在這些領域中都同樣重要。戰術層面的模型可以為戰略層面的決策提供參考。

本參考文件旨在為聯合目標定位情報中心（JTIC）人員提供一份參考文件，以便他們在被要求參與加拿大國防研究與發展部（DRDC）的研究活動時更好地了解自己的角色、權利和責任。當DRDC為支持JTIC行動而開展需要人類參與者參與的研究時，在研究開始之前需要采取一系列步驟。研究過程中最重要的步驟之一是確保潛在參與者了解研究對他們的要求、他們在研究期間和之后的權利以及自愿同意參與研究的必要性。在任何情況下，都不得以任何方式強迫、脅迫或 "自愿 "潛在參與者參與研究。本文件概述了確保參與者以及參與 DRDC 研究的所有人員在研究前、研究期間和研究后了解其角色、權利和責任的過程。

對國防安全的意義

在此之前，被要求參與 DRDC 為聯合目標定位情報中心（JTIC）進行的數據收集活動的聯合目標定位情報中心（JTIC）成員對 DRDC 數據收集活動之前、期間和之后對他們的期望缺乏了解表示關切。本文件將向 JTIC 成員介紹參與 DRDC 研究活動的所有人員的角色、權利和責任，概述對作為 DRDC 研究活動參與者的 JTIC 成員的期望，以及為確保參與 DRDC 研究活動的所有參與者在研究活動之前、期間和之后的權利和安全而對 DRDC 研究人員進行管理的規則和條例。因此，JTIC成員現在將有一份文件可供參考，以便對其參與DRDC研究活動的情況有正確的認識。

本報告的目的是探討可用于估計紅外（IR）目標中心的多種方法。具體的重點是在一個非常小的空間區域發出信號的目標，近似于一個點源。如果只需要一個簡單的解決方案，中心可以被大致估計為感興趣區域（ROI）中最亮的像素。雖然很容易實現，但這種方法只能產生一個精確到單個像素的估計。如果沒有任何進一步的細化，這將建立一個精度的下限。然而，通過考慮鄰近的像素，有可能將估計值細化到一個像素的一小部分。因此，選定的算法必須能夠進行亞像素估計，以便為高精確度的應用建立必要的精確程度。這些應用中的幾個可能包括在整個視頻中跟蹤一個投射物或使用紅外目標進行相機校準。

將這些算法限制在點源上的重要性在于，它允許對目標中心進行非常精確的估計。理想的候選人將在圖像的一個小區域內擁有一個單一的、定義明確的峰值。一個物體作為點源的能力根據所涉及的距離而變化。一個較大的物體可能不被認為是一個點源，除非是在非常長的距離上，而一個短距離的點源可能在較長的距離上根本無法注冊。在這方面，有幾個物體可以被認為是適用的。鹵素燈泡從燈泡中心的一個小燈絲產生熱量。帶有示蹤劑的射彈會在子彈底部有一個小的，但很亮的燃燒點。鉚釘的頭部在外部邊緣迅速冷卻，但在中心緩慢冷卻，在死角處形成一個熱斑。所有這些元素都是這種算法的良好候選者。附近的車輛，可能看起來很大（幾百個像素），其紅外特征的梯度很淺，將不適合這種跟蹤算法。

方法

首先，有必要建立一個全像素方法，它將作為一個控制和基準。這種算法的作用是找到強度最大的像素位置。在出現平局的情況下，解決方案將是峰值位置的平均值。因此，如果像素值是飽和的，全像素估計有可能產生一個小數值。請注意，由于圖像生成的性質，最大值，因此整個像素的估計值將出現在子圖像的中心（或在飽和圖像的情況下接近中心）。這意味著，只要圖像被裁剪并以ROI為中心，其余算法的結果對任何尺寸的圖像都有效。

由相機記錄的真正的點源可以在數學上表示為一個艾瑞盤。由于這個函數相當復雜，可以用眾所周知的高斯分布做一個稍不準確的估計。這是一個非常常見的簡化，雖然這兩個函數的尾部不匹配，但中心，即估計的最重要的位置，卻非常匹配（參考文獻1）。候選點源，給定適當的距離，預計將表現出類似于艾瑞盤或高斯分布的特征。因此，尋找子像素中心的最合理的方法是將一個二維（2D）高斯函數擬合到圖像區域，獲得其中心的坐標。在實踐中，使用MATLAB擬合二維高斯分布需要運行一個優化，這可能是相當緩慢的。因此，盡管這種方法可以非常精確，但最好還是能有一個能更快運行的解決方案。將二維高斯分布擬合到圖像區域的方法被稱為優化高斯擬合。

為了獲得一個計算成本較低的解決方案，需要尋求一種確定性的分析方法。首先，參考文獻2中描述了一種擬合拋物線估計器的新方法。雖然這同時滿足了確定性和分析性的要求，但它只針對一維（1D）的情況。為了對估計點源的子像素中心有用，它必須在二維上推導。這個估算器可以根據方程1到9擴展到二維空間。

根據陸軍多域作戰（MDO）條令，從戰術平臺生成及時、準確和可利用的地理空間產品是應對威脅的關鍵能力。美國陸軍工程兵部隊、工程師研究與發展中心、地理空間研究實驗室（ERDC-GRL）正在進行6.2研究，以促進從戰術傳感器創建三維（3D）產品，包括全動態視頻、取景相機和集成在小型無人機系統（sUAS）上的傳感器。本報告描述了ERDCGRL的處理管道，包括定制代碼、開源軟件和商業現成的（COTS）工具，對戰術圖像進行地理空間校正，以獲得權威的基礎來源。根據美國國家地理空間情報局提供的地基數據，處理了來自不同傳感器和地點的四個數據集。結果顯示，戰術無人機數據與參考地基的核心登記從0.34米到0.75米不等，超過了提交給陸軍未來司令部（AFC）和陸軍采購、后勤和技術助理安全局（ASA（ALT））的簡報中描述的1米的精度目標。討論總結了結果，描述了解決處理差距的步驟，并考慮了未來優化管道的工作，以便為特定的終端用戶設備和戰術應用生成地理空間數據。

圖3. ERDC-GRL的自動GCP處理管道。輸入數據為JPEG格式的FMV/Drone圖像、參考/地基圖像和參考/地基高程。藍色方框代表地理空間數據，而綠色方框是處理和分析步驟。

鑒于對手軍事能力的威脅和擴散的增加，這項研究試圖開發合理準確和可計算的模型，以最佳方式操縱航空器攔截巡航導彈攻擊。該研究利用數學編程對問題進行建模，并以代表（時間）差分方程系統的約束條件為依據。研究首先比較了六個模型，這些模型對速度和加速度約束有不同的表述，同時分析了靜止目標的情況。多航空器、多固定目標交戰問題與箱體約束條件（MAMSTEP-BC）模型產生了卓越的整體性能，并通過替代數學編程模型的增強進行了進一步分析，以便在利用有效的機動序列方面創建可行的飛行輪廓。最后，對MAMSTEP-BC模型進行了修改，以操縱飛機來對付移動目標。

在優化交戰所需時間時，該模型被證明對多架航空器和多個目標有效。MAMSTEP-BC通過考慮航空器和飛行員的局限性，能夠保持高水平的顆粒度，同時設法為靜止和移動的目標快速生成最佳解決方案。

本論文的其余部分組織如下。第二章討論了與國防、飛行器路由問題和涉及差分方程的數學編程公式有關的文獻，以操縱或路由實體。下面的研究分三個不同階段進行。第三章介紹了第一階段所研究的工作，該階段開發并測試了操縱多架航空器來對付靜止目標的替代模型。在第四章中提出，第二階段的研究探討了替代的數學編程模型的增強，以創建研究第一階段的可行的飛行輪廓。在第五章中，介紹了第三階段研究的工作，其中開發和測試了一個最終模型，以操縱多架航空器來對付移動目標。第六章以工作的主要成果對論文進行了總結，并介紹了未來關于時空網絡路由模型主題的可能研究途徑。

由于太空商業化和軍事化的增加，超越空間態勢感知 (SSA) 的空間態勢理解 (SSU) 是必要的。要真正了解潛在的對手能力，僅僅檢測和識別衛星是不夠的。威脅評估和態勢理解的第一步是描述觀察到的衛星的能力。所提出的研究旨在通過獨特的（一組）特征來確定敵方衛星的能力。特征包括物理、情境和行為方面。關系信息模型用于將特征映射到能力，并將特征映射到觀察和信息處理方法。該模型的概念演示器被創建并實施到一個工具中。模型和工具都被命名為空間能力矩陣 (SCM)。 SCM 可以識別衛星能力，也可以找到對能力確定貢獻最大的特征。該模型用于確定最佳測量組合，以表征被觀測衛星的能力，以及對可增強此過程的新型傳感器技術和處理的需求。通過實際例子展示了能力矩陣在軍事應用中的用途和研究目的的潛力。為了使 SCM 幫助從空間態勢感知 (SSA) 過渡到空間態勢理解 (SSU) 進一步發展，主要是添加更多數據和創建用戶友好界面，并且需要進行測試。

美國國家科學、工程和醫學研究院成立了用于收集科學質量的海洋和海岸數據的小型衛星系統的伙伴關系選擇評估委員會，以解決任務書中的以下目標。

該研究將對建立和利用伙伴關系的可行性和意義進行獨立評估，以開發、部署和運行一個衛星系統和支持性基礎設施，能夠傳感具有足夠科學質量的海洋、沿海、大氣和水文數據，以建立預測模型并支持國家利益的近實時應用。它將盡可能地確定和描述這種系統的有希望的選擇。委員會將確定并考慮潛在的公共和私人合作伙伴，以開發這樣一個系統或主要的子系統，同時考慮到以下因素。

• 哪些國家的任務可能會從小型衛星數據收集系統的使用中獲得實質性的好處，以及該任務如何取決于數據收集的頻率和地理范圍？這些利益可以被廣泛地定義為包括軍事、經濟、科學、教育和環境利益。

• 在工業、政府和學術機構之間有哪些伙伴關系可以被激勵來發展必要的空間平臺、系統集成、發射、通信、測試、數據分配和維護功能？

• 現有的基礎設施是否足以支持所需的空間平臺開發和制造、系統集成、發射、通信、測試、數據分配和維護功能？為了縮短從構思到在軌的時間，應該加強或創建哪些基礎設施組件？基礎設施被廣泛地定義為包括工業制造能力、空間系統支持結構和通信信息系統。

• 可以采用什么程序來加強技術發展管道、標準制定、以及識別和采用最佳做法？

• 開發所需技術、基礎設施和程序的預期時間表是什么，這些技術、基礎設施和程序將使所需的衛星系統得到發展？

在進行這項研究時，委員會將審查提供一些所需系統組件的現有系統，以及處于不同開發階段的系統，以便在未來進行部署。在可能的范圍內，委員會將收集和分析關于公共和私人組織的預期相關未來需求的信息，以及學術研究人員的相關觀點。

在履行其任務說明的職責時，委員會的評估方法依賴于其成員的經驗、技術知識和廣泛的專業知識。委員會并沒有試圖報告對每一個潛在的伙伴關系選項或每一個可用的實施方法的詳盡評估。委員會的第一個目標是通過確定和關注哪些政府任務領域可以最多利用和受益于商業新空間的空間接入能力（定義見下文方框S.1），從而提供持久的價值。它的第二個目標是確定當前的挑戰和未來的機會，以重新定義空間基礎設施，以便更有利于可持續的伙伴關系，同時確定能夠為多個利益相關者服務的采購方法。

總體觀察結果

本報告所討論的機會來自于服務于商業和政府部門的新空間技術的爆炸性增長（在第2章討論）。小衛星技術（在方框S.1中描述）已經極大地改變了政府機構采購、開發和發射商業衛星的模式。該技術和相關的空間發展繼續迅速發展，在本報告中一般被稱為新空間生態系統。預期的定義是仿照 "硅谷 "生態系統，其中政府是一個重要的合作伙伴，與商業部門建立一個健康和自我維持的關系，提供空間產品以及空間業務本身的相關創新。正如人們所預期的那樣，有許多與這種模式轉變相關的新術語，這意味著本報告中關于當前和未來趨勢的討論的術語需要仔細和具體的定義。為了保持一致性和清晰度，委員會在整個報告中使用方框S.1中列出的以下術語。

在過去的十年里，越來越多的新空間組織已經出現，它們不受傳統做法和限制的束縛。通過重新想象、創造和不斷改進小衛星空間技術，一個新的和不斷增長的空間生態系統現在已經到位，能夠為傳統用戶和新的或非傳統用戶的廣泛利益相關者群體服務。就本報告而言，傳統用戶主要包括政府部門和機構，他們的任務是支持情報、國防和民用空間，這些任務通常局限于由政府承包商采用昂貴但成熟的開發方法開發的大型航天器。新的或非傳統的用戶通常是較小的科學任務、技術成熟計劃或其他應用，以前往往由于缺乏經驗或資源而無法進入太空。這些用戶的空間準入要么不可用，要么通過依賴傳統的空間伙伴而受到限制。

目前的商業實踐正在擴大能力，包括技術和商業驅動的應用，為一個廣泛和充滿活力的生態系統打開大門，提供廣泛的解決方案，能夠支持越來越多的利益相關者。在傳統方法的同時，與制造有關的空間基礎設施，如定制的航天器總線、儀器和傳感器--包括與傳統系統性能相匹敵的高分辨率成像和雷達系統--正在出現，數量不斷增加，能力不斷提高。在運營的商業地面上，現在已經有了常規的站點，數據管理和分析也是如此，包括用于數據訪問和歸檔的云計算。因此，如果得到適當的鼓勵和滋養，一個具有廣泛能力的生態系統就會出現，包括數據融合、分析和數據購買的新商業機會，以及可以使傳統和非傳統用戶群體同樣受益的地面/空間通信。

盡管這些不斷發展的系統還沒有進入完全可運輸的商業技術狀態--例如，航天器系統仍然缺乏互操作性--這些能力和服務仍然為所有類型的用戶的空間業務開啟了越來越多的可能性。公私合作伙伴關系（PPPs）和其他創新的采購方法可以加強以通信、遙感和軍事情報為重點的國家任務，以及以海洋學、水文學、大氣層、氣候、監測自然和人為災害、成像和導航等科學數據收集為重點的新任務領域，以及尚不清楚的新的和機會主義的應用。

從2011年到2020年，全世界發射的所有航天器中有75%（2972個）是小型衛星。在此期間，美國國家航空航天局（NASA）和美國國防部（DoD）在全球所有政府機構中引領了小型衛星發射的擴散。此外，商業組織在這十年間發射了2972顆小型衛星中的2013顆，為開發者提供了大量的服務，是運營小型衛星數量最多的組織。Planet公司擁有這些年發射的所有遙感小型衛星中的22%，而SpaceX公司擁有所有通信小型衛星中的47%。這兩家公司目前都在低地球軌道（LEO）上飛行大型星座。第二章的表2.2提供了商業能力趨勢的時間表和發展預測。

認識到這些新的進展，國防部建立了混合空間架構（HSA）作為其主要的哲學框架，以評估吸收商業系統或采購國防部獨特系統之間的平衡。HSA是一個綜合的基礎設施，由空軍研究實驗室（AFRL）在2014年首次研究，并通過美國太空部隊（USSF）和情報界利益相關者所做的工作進行擴展。這種新方法的目標是超越傳統的項目爐灶，使各個政府利益相關者能夠使用該框架來實現其獨特的需求。它正在開辟新的可能性，通過利用聯合和綜合方法產生的協同作用，從傳統空間與新空間的結合中獲益。正如第3章所討論的，HSA是一個多層系統架構，提供了從多個商業和政府系統整合能力的靈活性，以滿足各種不同的和不斷發展的政府用戶需求。雖然仍處于早期階段，但它已開始提供具有成本效益和彈性的空間能力，以支持廣泛的國家安全任務，包括科學和技術（S&T）以及研究和開發（R&D）工作。(關于科技/研發的具體定義，請參考第3章的方框3.1)。

HSA的前提是對新空間創新的廣泛利用，為第4章討論的潛在科學機會和第五章討論的新商業模式打開大門。當政府管理人員能夠使他們的采購方法與這個新的框架保持一致時，將從美國政府和商業部門的新伙伴關系中受益。隨著小衛星能力的發展和HSA的深入人心，用戶將需要了解小衛星系統的優勢和劣勢，以確定它們在特定任務中的效用，特別是對于科學目標。對于海洋科學和沿海數據任務來說，雖然使用小衛星來測量海洋變量對于某些應用來說是一個真正的優勢--例如，通過海洋模型的數據同化進行短期預測--但并不是所有的目標都可以用小衛星來實現。將大型專用任務與小型衛星群結合起來，可能是監測海洋中發生的所有過程的最佳策略。第四章概述了小型衛星的具體優勢和劣勢，并對其潛在的任務應用提供了指導。

商業空間和技術提供者也將受益于新的商業模式，考慮到合同安排、相互責任和伙伴關系的條款和條件，以及所提供服務的范圍和程度。同時，目前缺乏綜合商業服務（將能力打包以滿足特定任務的需要，并包含可互操作的組件，以促進系統之間更大的適應性），阻礙了使用政府承包工具來支持任務開發和運營過程。私營部門和美國政府可以共同鼓勵商業服務的整合，以促進政府任務目標和商業能力在可接受和可管理的風險態勢下更好地結合。

為了實現一個有用的生態系統，政府的空間采購和管理文化需要促成一個環境，使政府管理人員能夠對快速變化的環境作出快速和有效的反應。根據研究委員會成員的經驗，在許多情況下，政府管理人員傾向于更大的控制；他們不愿意通過依賴商業資源或通過快速適應不斷變化的生態系統中的機會來冒他們的項目和國家安全任務的風險。除了討論新空間范式的潛在風險和感知到的挑戰外，第五章還識別和討論了與不同的組織慣例、知識產權和合同障礙有關的風險，這些障礙抑制了可以從使用創新的商業能力中獲得的全部利益。在目前的環境中，政府管理人員不僅要考慮商業供應商的技術性能，而且要考慮商業可行性風險，這一點很重要。從積極的一面來看，大多數產品和服務的多個商業供應商正在出現，這使得在商業采購決策過程中可以考慮雙重來源的選擇（如多個供應商）。

因此，為了充分受益于新空間生態系統，政府機構將需要制定收購和采購的做法和方法，既能使管理人員與商業服務合作，又能激勵他們為其項目獲得最大價值。創造一個允許伙伴關系發展的環境也有好處，例如通過將商業和政府利益相關者與中介代理聯系起來，他們可以通過將用戶的需求與商業供應商的能力相匹配來促成這種伙伴關系。這種中介伙伴關系的結果將是一個 "雙贏 "的合同安排，使供應商和用戶都受益。利益相關者的工具，如商業服務管理庫，可以改善利益相關者的協調，并加速有效的伙伴關系進程。

在這樣一個動態和不斷發展的環境中，靈活性是關鍵，因為工具和方法將繼續適應、增長和發展。為了使一個PPP商業安排成功和可持續，它需要有一個保護雙方的合同，并使公平的緩解選擇得以行使，以處理利益相關者的利益變化。第5章討論了近期內一些可適應的PPP選項，這些選項可以包括一個完整的空間系統解決方案，或根據具體的用戶需求提供的選項菜單。替代模式的例子可以包括部署商業空間組件公司，它們將提供空間系統的不同元素，或者在某些情況下，簡單地購買數據。正如將要討論的那樣，所有這些選擇都是可能的，而且對于擬議的HSA和新空間生態系統內的傳統和非傳統的利益相關者都是可以支持的。

結論與對策建議

以下結論和建議是按照報告各章的順序排列的。

第2章：結論和建議

結論：商業航天工業的巨大增長和快速演變已經產生了引人注目的成功，而且有跡象表明，這一趨勢將繼續加速。美國政府，包括傳統的政府空間用戶，可以從不太傳統的關系中大大受益，如公私合作關系，使工業的技術和批量制造能力得到采用。

建議：美國政府應鼓勵發展公私伙伴關系，可能包括主要租戶，以促進一個新的國家空間生態系統，支持工業、政府和學術目標。

結論：現有的互操作性標準主要是由傳統的系統結構驅動的，阻礙了政府獲得靈活和可適應的商業服務。美國政府和商業利益相關者將越來越多地依靠綜合商業服務和推進標準來建立一個基礎廣泛的生態系統，使航天器開發、有效載荷集成、測試、發射服務、運營管理和數據產品生產之間的過渡路徑更加順暢。由獨特的商業新空間需求和關鍵系統的設計實踐所驅動的互操作性標準的開發和采用，將增加競爭，并為當前和未來的政府用戶的廣泛的空間任務和操作需求實現有效的執行和管理。

建議：關鍵系統--那些最適合標準的系統--應該被聯合開發和積極管理，以支持新空間公私伙伴關系，促進未來系統的最大接受和使用。標準和最佳實踐可以在空軍研究實驗室的AFWERX、國家航空和航天局的小型航天器系統虛擬研究所和小型有效載荷共享協會等組織內制定，以促進新空間商業產品能力的采用。

結論：政府協調努力，促進和監督現有的政府項目，加上利用雙重用途的技術（從汽車、醫療、游戲和其他行業演變而來），可以加強現有的技術管道，并有利于所有的國家空間活動。空軍研究實驗室的AFWERX、國家航空和航天局的小型航天器技術計劃、政府的小企業創新研究計劃和政府的小企業技術轉讓計劃是這種技術注入和示范的適當場所。

建議：海軍研究局應充分利用參與現有政府技術開發計劃的機會，如空軍研究實驗室的AFWERX、小型航天器技術計劃、政府的小型企業創新研究計劃和政府的小型企業技術轉讓計劃，來注入雙重用途的技術。

結論：空間系統和操作知識在整個商業空間產業的迅速擴展，為混合空間架構和其他美國政府空間倡議提供了許多機會。明確的標準和最佳做法，結合解決和加快決策速度的采購機制，解決任務風險，并調整激勵機制，將允許美國政府有效地獲得這些新能力。針對商業模式的采購機制可以進一步支持從倡議開始到在軌能力的響應時間表。

建議：美國政府的采購機制應該進行調整，以接受不斷發展的商業實踐和適當的標準，以解決和加快決策速度，管理任務風險，并調整激勵措施，以迅速實現政府的空間倡議。

第3章：結論和建議

結論：混合空間架構顯示出巨大的潛力，作為一個新的空間生態系統的框架，整合及時、傳統和新空間產業，以提供成本效益和靈活的空間能力，支持廣泛的國家任務和目標。這個生態系統可以使海軍研究辦公室既追求其技術示范倡議，又追求其長期應用。

建議：海軍研究辦公室（ONR）應考慮將混合空間架構框架作為實現其長期海洋科學目標的一個機會。ONR應該與美國空軍合作，調整其基于HSA的方法，作為其他美國政府和非政府用戶的試點項目。

第4章：結論和建議

結論：小型衛星在國家民用任務中展示了它們在海洋學、氣象學、水文學、災害評估和其他與地球科學有關的應用方面的效用。在適用的情況下，它們通過提供更高的時間和空間分辨率以及更短的規劃周期來補充混合空間結構中的傳統系統，這使得新技術能夠比傳統方法快速插入。預計小型衛星的技術和傳感器能力，以及相關的服務，將在未來擴大。

建議：美國政府應積極定位，充分利用商業空間部門不斷發展和增長的能力，為最廣泛的傳統和非傳統用戶提供服務，將海洋學和沿海數據的應用作為試驗新過程和程序的初步努力。

結論：美國政府和學術機構之間的小衛星任務伙伴關系已經在空間科學和技術方面產生了高價值/低成本的進步，包括衛星平臺和有效載荷、地面部分通信、任務和有效載荷操作，以及科學數據產品的生成和分配。

建議：作為其與學術機構持續關系的一部分，海軍研究辦公室應檢查新出現的先進傳感器和相關技術機會，以有利于未來的海洋科學目標和任務。

第5章：結論和建議

結論：支持新空間生態系統中所需要的服務所需的技術基礎設施目前已經存在，或者如果通過擴大政府采購機會而積極啟用的話，預計將會出現。然而，美國政府空間界目前和未來可能對該基礎設施的利用，由于缺乏對現有技術能力以及從商業空間產業的快速增長中演變出來的新能力的熟悉而受到阻礙。就海軍研究辦公室而言，空間科學采購做法受到傳統方法的人為限制，限制了他們充分利用現有的新空間機會，這些機會與正在為國家海洋學伙伴關系計劃開發的海洋和沿海傳感器技術的快速示范有關。

建議：海軍研究辦公室與國家海洋和大氣管理局，作為國家海洋學伙伴關系計劃（NOPP）的聯合管理者，應該探索廣泛的現有合同機制，使商業空間能力能夠快速部署，以實現國家海洋學伙伴關系計劃的技術演示目標。它應該授權其采購人員充分利用快速發展的商業空間系統機會。

結論：聯邦采購制度--包括法定和監管計劃--提供了足夠的靈活性，以利用不斷發展的商業市場，并采用創新的方法，如公私伙伴關系（PPP）和其他形式的合同關系，包括其他交易授權（OTA）和空間企業聯盟（SPEC）。

建議：美國政府應采用一系列可用的合同機制，并積極支持使用創新的商業模式，以充分參與傳統空間和新空間商業產業。這包括從公共-私人伙伴關系和商業服務合同中的一系列選擇，以及在快速原型和快速投入使用類別中的較新的中層采購選擇。

結論：目前，沒有任何現有的機制允許預測未來的政府需求，以主動告知商業空間部門，使其能夠關注并優先考慮其未來的投資方向。美國國家航空和航天局的快速航天器開發辦公室已經通過開發其快速航天器目錄的衛星目錄，解決了這個與不定期交付/不定期數量的衛星總線采購有關的預測問題。

建議：海軍研究局應利用美國國家航空航天局的快速航天器目錄來滿足其目前的需求，并應與美國國家航空航天局的快速航天器開發辦公室和空軍研究實驗室的AFWERX合作，以納入其預測的未來需求。

結論：混合空間架構（HSA）框架的發展和采用提供了一個潛在的路線圖，為國家需求建立小衛星系統能力的時間表。然而，建設小衛星服務的能力可以通過將商業小衛星的能力與HSA的需求相一致來加速--這將減少達到一個完全有能力的空間生態系統所需的時間。同樣，市場驅動的力量和持續的政府投資項目也可以加速技術、基礎設施和流程支持，以響應客戶和社區的需求和要求。

建議：美國政府應該激勵私人投資，通過先進的采購戰略，如公私伙伴關系，與商業供應商建立無限期交付無限期數量的合同，以及政府作為穩定的促進者實現更快和更多的綜合成果的錨定租約，來實現更快和更多的綜合成果。

結論：商業空間部門似乎完全有能力滿足國家海洋學合作計劃（NOPP）的海洋傳感器技術示范飛行和發射需求，正如提交給委員會的那樣。今天，NOPP可以通過各種合同機制獲得許多這些能力。此外，這些能力預計將在未來5年內與混合空間結構驅動的美國空軍和其他政府采購一起增長和發展，與國家海洋伙伴關系計劃的目標保持同步。

建議：創新的采購做法在成本和飛行速度方面都有很大的好處，以滿足政府，特別是國家海洋學合作計劃（NOPP）的要求。根據技術準備情況和任務要求，NOPP應該考慮以下選擇：

1.讓新生的商業中介能力參與進來，探索并形成適當的伙伴關系，以匹配現有的和新興的商業能力，實現預期的技術成果。

2.探索現有的政府項目和聯盟，如美國國家航空航天局國際空間站或空間企業聯盟，以及其他支持技術原型和符合預期空間飛行目標的乘坐機會的項目。

3.聘請聯邦資助的研究和發展中心（FFRDC）或類似的公正機構作為感興趣的政府和商業實體之間值得信賴的中間人，以確定適當的公私合作機制，并構建這些機制以實現技術和采購能力的成功結合；以及4. 4. 同樣地，聘請FFRDC或類似的可信賴的代理機構來制定技術和商業參與的準則，以積極彌補政府和行業之間的現有差距和新差距。

圖2.4 支持小衛星開發、發射和產品采購的一般流程。對滿足客戶需求的商業服務的評估可能包括購買現有的數據產品或制定一個新的任務來創造這種產品。目前，進行商業數據購買的能力是有限的，然而可以支持任務開發各個階段的商業組織的數量正在迅速增加。了解橫跨儀器和航天器開發、系統集成、發射服務、遠程地面站（RGS）服務和任務運營的商業選擇的成熟度，對于使用商業服務來生產滿足任務要求的飛行系統至關重要。在本圖中，"獨立 "指的是獨立的商業產品--它們不與其他任務產品捆綁或集成；"增值 "包指的是商業產品，它是由多個任務段解決方案組成的更廣泛、更綜合的商業包的一部分。

圖4.7 HARP寬視場成像偏振計立方體衛星飛行驗證任務，展示了從空間進行的多角度氣溶膠和云屬性測量。這項技術已經從機載系統成熟到空間版本，在南美洲的的喀喀湖上空的400幅圖像的長數據采集被后處理成推波助瀾圖像。還顯示了由Aqua和Terra衛星上的中分辨率成像光譜儀（MODIS）儀器拍攝的類似圖像，證實了HARP數據中看到的大氣和陸地特征。的的喀喀湖是該偏振成像儀的一個很好的清潔空氣替代校準源，因為該湖的高海拔為太陽在表面的反射和大氣的偏振提供了很好的可見度。資料來源。馬里蘭大學巴爾的摩縣分校HARP團隊。

地理定位精度測試報告介紹了當前戰術優勢網絡指揮與控制(TEC3)系統的地理定位精度研究結果。該文件由加拿大萊茵金屬公司提交給加拿大國防研究與發展，任務TA-04。

萊茵金屬加拿大公司于2018年2月至2021年3月為加拿大國防研究與發展部（DRDC）開發了戰術邊緣網絡指揮與控制（TEC3）技術演示器。TEC3展示了網絡和安全態勢感知以及網絡指揮和控制功能在一個示范性的下馬士兵網絡中的應用。根據核心工作成果，TEC3包括本地組中節點之間的移動特設網絡（MANET）通信，以及估算、地理標簽和顯示目標發射器位置的地理定位功能。

本報告詳細介紹了通過任務授權（TA）實施的進展情況，以測量TEC3系統對無人機系統（UAS）進行地理定位的性能，使用本報告的測試計劃中記錄的特定拓撲結構和距離。這些拓撲結構取決于最大距離參數，該參數本身也是一個實驗測量的對象。最大距離參數是軟件定義無線電（SDR）能夠接收UAS傳輸的最長距離。除了掃描頻譜進行地理定位外，SDR還記錄了地理定位過程中的通信頻段，以便將來分析。

實驗被成功執行，在某些情況下，UAS可以通過三個TEC3節點的不同城域網拓撲結構和距離來進行地理定位。例如，在某些情況下，它可以在直徑為420米（平均）的圓形/橢圓形區域內進行一定精度的地理定位。在其他情況下，橢圓覆蓋了TEC3的部署區域；在這些情況下，準確性差是由于SDR和全向天線輻射模式之間對同一發射器/位置的測量功率不一致。

探測發射器的最大距離估計約為600米。 實驗產生了108份60秒的記錄，將用于未來的分析。

本報告收集了為支持將固有曲面地球模型引入下一代巡航導彈（NGCM）高保真建模與仿真（M&S）工具而進行的分析結果。這些結果用于記錄已實施的算法，預計與其他電子戰應用有關。

我們引入固有曲面地球模型的技術方法的關鍵原則是：1）確定代碼庫中與地球表面有關的計算的位置；2）重構代碼庫，將這些計算遷移到一個新的地球表面軟件對象。在其他方面，這涉及到引入一個關鍵的概念區別：以前，基座標框架和地球表面是混在一起的（地球表面和基座標系統的X-Y平面是一樣的）；我們的改變要求把基座標框架和地球表面作為不同的角色分開。

不同的地球表面對象的實現可以模擬不同的地球表面形狀。對于開發和測試，我們的計劃是按照以下策略推出這些對象：首先是平面地球，以保留傳統的行為；然后是球面地球，最簡單的曲面，以支持暴露和消除整個代碼庫中隱含的平地假設，同時受益于盡可能簡單的幾何算法；最后是扁球體，該類包括WGS84，但其許多算法明顯比球體的算法更復雜。