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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：

1. 規避航天器能否通過觀測判定追蹤衛星目標？
2. 實現目標判定與成功規避需具備何種估計與控制能力？
3. 追蹤策略不確定時能否建立普適性規避控制與制導策略？

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。

槍支暴力與大規模槍擊事件升級對公共安全構成嚴重威脅。執法機構獲取及時準確信息對遏制此類事件至關重要。當前商用槍聲檢測系統雖有效但成本高昂，本研究探索利用槍擊錄音聲學分析（可獲自手機等普及設備）實現成本效益方案，不僅能檢測槍聲還可識別槍支類型。本文詳述使用精選的3459條錄音數據集破譯槍支類型層級的研究，探究槍聲基本聲學特征（含隨槍支類型、彈藥及射擊方向變化的槍口爆鳴與沖擊波），提出并評估機器學習框架：支持向量機(SVM)作為基線模型，以及更先進的卷積神經網絡(CNN)架構用于聯合槍聲檢測與槍支分類。結果表明深度學習方案在清潔標注數據上達到0.58平均精度均值(mAP)，優于SVM基線(0.39 mAP)。同時探討了數據質量、環境噪聲及網絡源噪聲數據泛化能力(mAP 0.35)相關挑戰。長期愿景是開發可部署普通錄音設備的高精度實時系統，大幅降低檢測成本并為一線響應人員提供關鍵情報。

槍支暴力仍是全球公共安全核心威脅，美國等地區數據尤為嚴峻。僅2021年美國就有48,830例槍支致死（占全美死亡1.6%），2006至2025年期間271起大規模槍擊事件致1958人死亡[1]。這些數據凸顯亟需有效工具策略輔助執法響應與預防。當前槍聲檢測系統（如ShotSpotter[2]）在受控環境精度達97%，但需巨大基礎設施投入——年部署維護成本約6.5萬美元/平方英里，致使最需防護的社區無力采用。我們提議利用普及移動設備的計算能力創建分布式低成本替代方案，核心是通過設備音頻錄音檢測槍聲并關鍵識別槍支類型。借助智能手機等設備的聲紋分析，系統可檢測槍聲并分類槍支（手槍、步槍、霰彈槍等），為戰術響應規劃提供關鍵情報[3]。然而開發魯棒槍型檢測系統面臨多重挑戰[4]：一是獲取各類槍支的清潔標注數據困難，現存標注集或槍型單一或錄制條件單一[5]；二是實景錄制質量受環境噪聲（車流、人聲、回聲）、麥克風特性差異及聲源距離影響[6]，這些因素顯著削弱槍聲特征識別，增大分類復雜度[7]。

本文通過以下方案應對挑戰：

1. 構建五類槍支的槍聲錄音精選數據集；
2. 解析區分各類槍支的聲學本質特性；
3. 提出并評估槍聲檢測與槍支分類聯合任務的機器學習模型（含深度學習架構）；
4. 檢驗模型在清潔標注數據與網絡源噪聲數據的表現。最終目標為大幅降低槍聲檢測分類成本的技術體系奠基，推動該技術普及以強化公共安全。

圖2：聯合檢測與槍支類型分類的CNN架構
 該網絡以音頻特征（如梅爾頻譜）為輸入，包含共享卷積層及后續獨立分支——分別執行槍聲檢測與槍支類型分類任務。[15]

軍用地面戰車需抵御戰場彈道威脅。傳統裝甲鋼顯著增加載具重量，降低機動性并削弱有效載荷能力。新型材料與防護概念（即非金屬裝甲）的發展旨在優化防護與機動性平衡——主要通過減重實現——這類裝甲同時作為載具殼體的主要結構元件。本研究通過實驗與分析手段，探究高速穿甲彈沖擊下多層非金屬靶板的彈道響應，分析氧化鋁、E玻璃纖維或碳纖維增強聚合物復合材料與鋁合金板材組合的殘余彈速、失效模式及能量吸收特性。結果表明：含鋁夾層的陶瓷/復合靶板對12.7×99毫米APM2（硬化鋼芯）與7.62×51毫米AP8（碳化鎢芯）穿甲彈具有更優抗侵徹能力，且E玻璃纖維在復合背板中性能優于碳纖維。本研究結合兩種文獻分析模型并依據實驗觀察進行修正，建立基于能量的終端彈道模型，為陶瓷面板-復合背板靶標的彈道性能預測提供經濟高效的現代方法。模型驗證因公式錯誤、算法細節缺失及作者提供輸入數據不足而面臨挑戰。已驗證陶瓷板子模型，彈體與陶瓷損傷機制對彈體動能消耗貢獻最大。實驗與分析結果存在顯著偏差，主要源于彈體與陶瓷材料性能輸入值錯誤。通過現行侵徹模型量化并傳遞輸入參數不確定性，評估分析結果準確性。預測顯示：8毫米氧化鋁/23.04毫米E玻璃復合靶板遭7.62×51毫米AP8彈體完全侵徹概率高達100%；而面密度相當的8毫米氧化鋁/6.35毫米鋁合金/11.52毫米E玻璃復合靶板經證實可攔截同種威脅的概率達60%。此發現凸顯了運用預測性分析建模輔助裝甲設計流程及制定風險知情決策的顯著優勢。

表.終端彈道分析模型比較

軍用車輛在維和行動中具有重要作用。多數軍用車輛需配備裝甲防護系統，其防護類型與等級由任務需求決定。近年來特定地區恐怖主義活動加劇、政局動蕩及其他地緣政治趨勢引發任務需求的根本性變革。戰斗用車輛設計要求抵御子彈、破片、爆炸沖擊波、導彈等威脅。地面車輛裝甲解決方案長期采用鋁合金或鋼材等金屬材料應對高速彈體侵徹。現役裝甲車輛為抵御戰場新型威脅——尤其是更強火力直射與破片威脅——需持續提升防護性能，從而安全高效執行任務。傳統裝甲鋼材因密度較高，會大幅增加車輛或防護裝備重量，降低機動性并削弱有效載荷能力。防護需求正推動車重攀升至影響車輛運輸后勤保障的程度。軍事行動通常要求地面車輛具備復雜地形的高敏捷性。

車體及附加裝甲通過覆蓋車艙內外提升乘員生存率。輕量化裝甲方案可增強車輛機動性，提升有效載荷能力或作戰半徑。減輕裝甲車輛自重還能在保持同等防護水平的同時降低軍事行動碳排放與燃油消耗。為應對輕量化材料需求增長，近年來非金屬裝甲技術備受關注。以聚合物基復合材料及工程陶瓷等先進材料替代厚重鋼板的技術路徑，正推動裝甲系統輕量化發展。抵御彈道或爆炸威脅的最佳方式是設計能夠通過耗散彈體動能及沖擊波實現威脅攔截的防護系統。裝甲材料選擇需綜合考量多重標準：除防護性能要求外，通常還需評估重量、厚度及成本等要素。裝甲材料可劃分為金屬、聚合物、陶瓷及復合材料四大基礎類別。復合材料憑借高強度比重特性，能以更低自重實現結構功能，成為關鍵材料類別。裝甲車輛用復合材料需兼具結構性能與彈道防護性能。由陶瓷面層與纖維增強聚合物復合材料背板組成的裝甲系統已廣泛應用于抵御穿甲彈的彈道防護領域。

理解、量化及預測高速彈體與裝甲系統相互作用機制對非金屬防護系統設計與防護效能評估至關重要。當前抗彈道沖擊結構的設計驗證高度依賴昂貴實驗測試，以評估彈藥武器效應并改進防護性能。建模技術作為重要支柱，可在不完全替代實驗的前提下降低測試成本，成為裝甲系統設計、評估與性能認證的核心手段。通過失效分析與動態材料表征進行彈藥目標交互識別、彈體侵徹模擬及目標防護能力評估的方法體系已形成。基于有限元法的裝甲車輛設計驗證通常需大量材料參數且耗時數小時，而解析模型僅需少量材料參數即可在數分鐘內輸出結果。因此快速解析模型更適用于裝甲系統設計評估階段及彈體效能分析。此類模型通過描述彈體與防護材料相互作用的物理機制（常基于能量守恒定律），為關鍵設計參數提供重要理論依據。

研究動機

荷蘭通過多種途徑強化北約區域東翼防區，其中舉措包括提供裝甲車輛。本文課題隸屬荷蘭國防部資助、荷蘭應用科學研究組織（TNO）國防安全事業部所屬爆炸、彈道與防護部門主導的研究項目。

研究問題

多層非金屬靶板的設計、分析與測試對于軍事地面戰車實現裝甲一體化設計具有關鍵意義——在為乘員提供戰場彈道威脅防護的同時，需維持車體結構完整性并發揮其主要結構元件功能。本研究聚焦陶瓷面板粘接纖維增強聚合物復合材料背板構成的靶標體系，重點探究預測性分析建模如何支撐裝甲設計并減少昂貴彈道測試。針對多層非金屬裝甲抗高速穿甲彈侵徹的解析建模與彈道測試存在的學術空白，現提出以下主研究問題及子問題：

主問題：應用文獻中的簡易解析模型預測陶瓷面板/纖維增強聚合物復合材料背板靶標抗高速剛性彈體彈道性能時存在哪些挑戰？

子問題1：在陶瓷面板/復合材料背板裝甲中嵌入金屬夾層，其帶來的防護效能提升與重量增加成本相比如何？

子問題2：物理及實驗參數的預期變異性對仿真結果產生何種影響？

子問題3：為何應采用預測性建模輔助裝甲設計流程以制定風險知情決策？

內容架構

緒論章節闡述研究背景、目標、動機及本論文擬解決的核心問題。第2章論述終端彈道學理論框架，解析彈道防護用非金屬材料特性，并綜述文獻相關侵徹解析模型。第3章說明研究方法論依據，詳述實驗數據采集方法、本研究選用的基礎解析模型及不確定性量化框架。第4章匯報力學與彈道測試實驗結果，評估不同靶板構型的彈道防護與結構性能。第5章基于文獻物理模型進行改進，構建陶瓷面板/纖維增強聚合物復合材料靶標抗高速剛性彈體的終端彈道預測模型，并通過實驗結果對比驗證模型有效性。第6章闡述統計學方法及不確定性分析結果。第7章總結全部研究結論并解答研究問題。第8章討論本研究局限性及未來研究方向。

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。

設計紅外系統可以幫助商業和軍事用戶實現大量應用。隨著寬帶紅外成像儀的尺寸、重量和功率（SWaP）的減小，其在航空飛行器上的實用性得到了開發。機載系統具有更大的機動性，可增強用戶獲取圖像的能力。本文介紹的研究采用輻射測量產生的理論模型，并將地面設計技術應用于空中。領航、瞄準、制圖和態勢感知都是紅外成像任務的例子，具有廣泛的設計歷史。本文的研究重點是設計空中系統。設計了一種基于導航的紅外系統，用于比較中波和長波紅外波段，以探測高壓電線，避免致命的撞車事故。一種新的瞄準系統采用了一種新穎的多攝像頭設計方法，該方法植根于瞄準任務性能（TTP）指標，以提高在無人機平臺上飛行時的大范圍性能。對可見光、近紅外、短波紅外和擴展短波紅外的校準圖像進行比較，以找出哪種圖像對繪圖任務的場景對比度最高。最后，設計了一個態勢感知系統，利用波長保持人員視線，同時實時繪制火災邊界以避免致命事故，從而確保森林消防員在極端野火條件下的安全。對于上述領航、瞄準、測繪和態勢感知系統設計，所產生的理論模型與實驗室和實地測量結果進行了比較。提出的校準分析提供了避免結果偏差和公平比較每個寬帶傳感器系統性能的技術。在每種情況下，理論和測量結果都證明了設計方法對創建航空傳感器系統是有效的。在每種情況下，傳感器的性能都能滿足設計要求，并可通過這些初步研究創建可部署的系統。

本文旨在研究天基激光武器系統對抗高超音速滑翔飛行器的有效性。高超音速滑翔飛行器是一種新興的武器系統，兼具彈道導彈的射程和巡航導彈的機動性。這些系統對軍事資產構成了獨特的威脅，不僅因為其能力擴大，還因為缺乏有效的防御對策。天基激光武器系統可為這一問題提供解決方案。本文首先模擬了天基激光系統抵御高超音速滑翔飛行器的動力學過程。在假定點質量三自由度條件下，定義了兩個物體的空間軌道力學和大氣飛行力學的支配運動方程。交戰模型中的幾個變量允許變化，包括天基激光系統的真實異常和上升節點的赤經的初始條件，以及高超音速滑翔飛行器的速度比、攻擊角和地面目標的航向。每個物體的運動從初始條件開始向前傳播，分析視線沿線的相對運動和激光。然后將激光的預定攔截范圍與高超音速滑翔飛行器的飛行路徑進行比較，以確定何時成功攔截高超音速滑翔飛行器。最后，研究激光攔截高超音速滑翔飛行器的解集。結果表明，確實存在可用的解決方案集，天基激光系統可以防御高超音速滑翔飛行器對特定地面目標的攻擊。

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。

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。

圖：地獄火導彈剖面圖

本論文探討了將武器系統集成到通信網絡中以提供先進戰場能力的問題，特別適用于空射和遠程有人服務武器系統，這些系統也可安裝在車輛上。論文考慮了使用 "現成的軍用 "尋的器，導航和通信系統以及新型串聯彈頭系統。這種 "低風險 "技術與新型彈頭系統的結合旨在展示武器系統的更大靈活性，可以利用這種靈活性來降低開發風險、集成風險和鑒定成本，并在更廣泛、更新穎的目標集上提高擊毀目標的能力。此外，還研究了如何使用適當的通信和導航系統，將這種武器系統納入網絡部隊。

本論文基于一個研究領域：多效應武器（MEW）。多個國家正在對多效應武器進行研究。這項研究的目的不是提供一種適用于所有武器的解決方案，一種靈丹妙藥，其目的是擴大一種系統的用途，使其可用于多種用途。盡管研究和產品開發--尤其是在美國--仍在繼續，但迄今為止還沒有一種彈頭系統能達到所尋求的效果類型。因此，英國政府試圖了解需要哪些技術才能實現真正靈活的彈頭系統，從而能夠擊潰大型主戰坦克、重裝甲步兵戰車、軟皮戰車、步兵和城市建筑。為此，對 MEW 彈頭系統進行了數值建模、設計和演示。

多管火箭炮系統不僅依賴于 "智能 "彈頭系統，傳感器、引信和通信系統的應用對于 "一刀切 "方法的適當使用也至關重要。本論文還討論了提供戰場網絡連接的其他重要子系統，這些成熟的低風險技術使此類系統有可能在短期內投入使用，并提高系統的靈活性。這種系統的集成有賴于美國國防部目前的采購戰略，其中包括開發聯合戰術無線電系統無線電系統，該系統將允許平臺、武器系統和指揮官之間進行Ad-Hoc聯網。

機身和推進技術不在本論文討論范圍之內。本論文避免使用除 QinetiQ 之外的其他供應商提供的專有數據，因為沒有獲得適當的許可，這使得本論文的系統工程方面僅限于為集成問題提供指導的高水平框圖。

圖：精確攻擊彈藥導彈系統（圖片由雷聲公司提供）