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）。

在過去的十年中，空軍和空中機動性司令部（AMC）進行了大量的研究、活動計劃、愿景和范圍文件、作戰概念和路線圖，指出需要改進機動性空軍（MAF）的態勢感知（SA）能力和全球安全指揮與控制（C2）通信。最近，聯合作戰部門正在開發聯合全域指揮和控制，而空軍已經發布了描述敏捷戰斗力（ACE）和相關任務類型指令（MTO）的條令。空軍和聯合作戰部門都在努力解決的基本問題是任務保證。這項研究采用了AMC全球安全指揮與控制-空對地通信能力評估中的機載信息交換要求（IER）綜合清單，并試圖在任務保障方面對其進行描述和優先排序。一個IER框架被提出來，以幫助告知通信差距，并描述在MTO執行期間需要什么類型的決定。任務規劃人員可以根據預期的環境，根據潛在的通信退化情況，建立分支和序列來執行指揮官的意圖。這特別有助于根據飛機指揮官可能需要執行的決定類型進行風險指導。SA數據 "類別中的通信要求是最關鍵的，因為MAF飛機必須與其他飛機協同執行ACE行動。因此，任務保證，如任務基本功能的執行，與SA信息交流最密切相關。

這篇論文考慮的情況是，一架無人機保衛一個高價值的目標，以抵御一些入境的攻擊無人機。防御性無人機配備了短程武器，必須以最有效的方式摧毀每一架攻擊性無人機。這個問題是應用數學中幾個開放性問題的交匯點，例如在有損耗的情況下的最佳行動規劃，以及解決有移動目標的 "旅行推銷員問題"（TSP）。我們研究的目的是通過將該問題分解為各組成部分的問題，然后提出各組成部分的概念驗證方案來分析該問題。這篇論文的主要成果包括一個建模框架，在這個框架中，可以在不需要約束的情況下進行優化；比較使用不同類型的成本函數進行優化的優勢（例如，最小化高價值單位被摧毀的機會與基于防御者相對于攻擊者的路徑的度量）；以及通過將其映射到標準TSP或使用機器學習來解決某些限制下的移動目標TSP。

1.1 戰斗中的自主系統

自動化系統，特別是無人駕駛飛行器（UAVs）的迅速增加，改變了現代戰場。美國已經率先在整個作戰范圍內開發和實施無人機，從信號情報到無人機精確打擊[1], [2]。然而，我們的對手繼續取得有意義的進展，最近的例子是俄羅斯在烏克蘭使用中國制造的無人機[3]，無人機可能參與了最近對北溪管道的破壞[4]，甚至恐怖組織的小規模、低技術的無人機攻擊[5]。

美國繼續按照無人駕駛航空系統（UAS）路線圖[6], [7]發展其無人機能力，該路線圖規定了無人機平臺的幾個重要任務，包括情報、監視和偵察（ISR）、壓制敵方防空（SEAD）、電子攻擊、網絡節點/通信中繼和空中投遞/補給。然而，這份清單中明顯缺少的是無人機系統的防御。無人機戰爭的一個新的和發展中的方面，即無人機對無人機的交戰，迫在眉睫。有許多無人機防御系統正在開發中，包括地面激光系統，如海軍陸戰隊的緊湊型激光武器系統（CLWS）[8]和導彈系統，如陸軍的KuRFS和Coyote Effectors[9]。然而，新的反無人機系統（C-UAS）無人機正在開發中，如洛克希德-馬丁公司的MORFIUS[10]，它使用高功率微波（HPM）武器系統，使敵方無人機在飛行中失效。

美國軍方和國防部（DOD）總體上對其無人機能力進行了大量投資，這不僅包括人員、設備和武器，還包括對無人機和蜂群的戰術運用的大量研究，而這些研究超出了最近取得巨大成功的ISR和精確打擊能力[11], [12]。在2019年的指揮官規劃指南中，海軍陸戰隊指揮官大衛-H-伯杰將軍要求建立一個 "適合偵察、監視和提供致命和非致命效果的強大的無人系統家族"，以及 "大大增加我們在其他領域成熟無人駕駛能力的努力" [13]。正是在這些其他領域，我們必須繼續創新，特別是在我們對抗對手在無人機/無人機系統開發方面的成果的能力方面。

2021年，美國防部發布了其C-UAS戰略，確定了其核心挑戰：小型無人機系統（sUAS）的指數級增長給美國防部帶來了新的風險。技術趨勢正在極大地改變小型無人機系統的合法應用，同時使它們成為國家行為者、非國家行為者和犯罪分子手中日益強大的武器。當被疏忽或魯莽的操作者控制時，小型無人機系統也可能對國防部在空中、陸地和海洋領域的行動構成危害。國防部必須在越來越多的小型無人機系統與國防部飛機共享天空、在國防部設施上空運行以及被我們國家的對手使用的環境中，保護和捍衛人員、設施和資產[14]。

雖然該戰略要求在理論、組織、訓練、物資、領導和教育、人員、設施-政策（DOTMLPF-P）等方面應對這些挑戰，但必須做更多的工作，將研究/開發與戰術層面的使用結合起來，并使之同步。這篇論文的目的就是要彌補這些領域之間的差距。

1.2 目前的工作

為了提高ISR能力，無人機技術早期發展的大部分學術工作都致力于各種學科的最佳路徑控制，但具體的軍事應用包括為ISR任務避免碰撞/雷達[15]。這項工作的成功從美國的無人機精確打擊能力中可見一斑。在海軍研究生院（NPS），Kaminer等人就大型蜂群的動力學和行為開展了大量的工作[16]-[20]。盡管有很長的工作歷史，這些最近的論文提出了高價值單位防御中的一個新的最佳控制問題，開發了具有損耗建模的最佳控制問題的計算框架，并開發了高效的數值框架來解決最佳控制問題中的不確定參數

許多文獻都涉及到減員模型。蘭徹斯特損耗模型使用微分方程來研究敵對部隊的依賴性損耗，自第一次世界大戰（WWI）以來，該模型被有力地運用于戰斗研究[21], [22]。一些工作已經確定了需要并解決了明確結合最優控制和損耗建模的問題[23], [24]。然而，并不存在將這些領域有效地結合在一起的一般框架或理論，當它們被解決時，其結果往往是高度特定的場景。

本論文的大部分內容將關注旅行銷售員問題（TSP）在動態環境中的應用。最佳控制和TSP在物理學和工程科學中經常有交集。例如，一個這樣的問題可能是由航天器以最佳方式訪問木星的所有79顆衛星[25]。Moraes和Freitas通過比較幾種啟發式算法來解決移動目標TSP（MT-TSP），并應用于人群和無人機檢測[26]。

1.3 開放式問題

耦合蘭徹斯特損耗模型、最優控制理論和TSP的問題對于大領域的超級蜂群是難以解決的。然而，無人機防御研究必須關注這三個領域的交叉點，以便適當地解決這一領域現存的軍事戰術和戰略問題。超級蜂群系統的基本特征還沒有得到很好的理解，盡管隨著我們擴大小型蜂群參與戰略和框架的規模，它們的屬性可能會出現。

圖 1.1 一般研究問題的解決框圖

本論文從這個有利的角度來探討這個問題，從小型蜂群開始，開發新的方法來解決更多可解決的系統，然后可以擴大規模。

每一種方法都考慮到sUAS有限的機載計算能力和作戰期間有限的可用時間。如圖1.1和1.2所概述的一般研究問題，首先是估計諸如武器類型、武器效能、無人機群類型等參數。本論文將把所有的參數視為常量、已知量。關于參數的不確定性分析見Walton等人[17]。

圖1.2 研究問題的場景可視化

其次，一群防御性無人機必須決定如何分割即將到來的攻擊者集合，以便以最佳方式與他們交戰，使高價值單位（HVU）的生存概率最大化。本論文將這一場景限制在單一防御無人機上。關于多重TSP（MTSP），見參考文獻[27]-[29]。

1.4 提綱

剩下的幾塊，決定攻擊順序和路徑優化，將在下面幾章討論。第二章假設已經知道或選擇了合理的攻擊順序，并解決相關的科學問題，即如何使HVU的生存率最大化。我們偏離了最優控制的路徑優化，而是致力于建立全新的、無約束的優化框架的可行性，在這里我們討論了各種成本函數的優點和缺點。第三章和第四章分別從TSP和機器學習（ML）的有利角度解決攻擊順序問題。

第三章試圖消除MT-TSP的時間依賴性，以證明動態版本的TSP仍然可以在轉換的空間上采用傳統的TSP算法，第四章為ML的應用建立了一個概念證明。最后，第五章展示了我們開發的圖形用戶界面（GUI）的功能，作為無人機防御任務規劃的輔助工具。

美國空軍正在探索自適應基地（AB）概念，以減少美軍對日益增長的空中和導彈威脅的脆弱性，并在高度競爭的環境中保持關鍵的作戰能力。這些概念可能會強調美國空軍的全球機動能力。AB概念要求一攬子部隊以機動和響應的方式行動，以提供保護并從優勢位置作戰。盡管這些概念對美國空軍的全球機動能力提出了額外的、不同的要求，但它們對機動性空軍（MAF）的影響還沒有被充分分析過。

在本報告中，作者評估了AB概念對MAF的影響，并建議如何使MAF更好地支持有爭議環境中的行動。該分析考慮了幾個反導概念對太平洋責任區的油輪、空運和基地支援的需求的影響，并審查了目前MAF部隊是否足以支持反導概念。然后考慮了潛在的加強措施。

總的來說，作者發現目前的MAF（加油機、空運和基地支援）可以支持幾個戰斗機聯隊（兩到三個）使用AB型機動方案作戰。必須做出重大改變以支持更大的部隊組合。潛在的改進包括文化；戰術、技術和程序；裝備和新技術。

研究問題

• 現在正在考慮的一系列AB概念將如何影響對MAF資產的需求？
• 目前MAF滿足不同AB概念所要求的空中加油和空運需求的能力是什么？
• 如何加強MAF的能力（在空中加油、空運和基地能力方面）以更好地支持AB概念？

研究發現

• 按目前的配置和資源，MAF部隊可能難以支持大范圍的AB行動

  • 不同的反導概念和不同的實施方法對MAF的影響有很大的不同。
  • 在大多數情況下，MAF可以使用AB概念與油輪從遠處支持戰斗空軍（CAF）戰斗機的小部分人員（大約10個24小時，兩艘船的防御性反空作戰巡邏）--但只有通過參與MAF艦隊的很大一部分。
  • 空運行動似乎不那么具有挑戰性，但高度依賴于所分析的情況。MAF部隊的規模或結構并不適合支持AB概念，沒有能力大規模部署小型包。
  • 在大多數情況下，基地支援人員（如應急反應部隊和基地行動支援）可以支持所分析的情況，但整個戰區的戰役會給資源帶來壓力。
  • 中央空軍和MAF之間的指揮和控制協調，通信和導航的脆弱性，以及MAF的文化提供了額外的挑戰。

• 為了支持整個戰區的以戰斗機為基礎的戰斗力，需要對MAF進行一些加強，以使用AB型戰斗機

  • 油機將可能需要在更接近戰斗的地方運行以滿足大規模的需求。

• 盡量減少加油機的前線地面時間和從多個前線基地進行操作可以提高加油機的生存能力，同時返回對峙基地進行維護。

• 有多種選擇可以減少空運需求，縮短空運的地面時間，提高生存能力，減少部署的足跡，并提高時間和后勤效率。其中包括更多地使用地面運輸，東道國或合同支持，預先部署新的飛機材料處理技術和行動概念（CONOPs），人員交叉培訓，以及增加應急反應能力。

• 事先尋求與潛在合作伙伴的基地協議是非常可取的。

建議

• 空中機動性司令部（AMC）應加強與中央空軍、聯合組織和組成部分的整合，以確保AB計劃的制定符合空中機動性的優勢和限制。
• AMC應該嘗試新的行動方案，使MAF能夠最好地支持AB行動。
• AMC應該與盟國政府進行協調，以提高理想基地的潛力，并更好地減輕因中國使用硬實力、軟實力或銳實力而對行動造成的影響。
• AMC應該對規則和條例（如空軍指令）進行全面審查，以便在承擔審慎風險的同時，在具有挑戰性的環境中實現更有效的行動。
• AMC應該考慮新的設備和技術以及新的CONOPs如何能夠使AB行動更安全、更高效、更有效果。

目錄

第一章

簡介

第二章

分析方法和選定的適應性基礎概念

第三章

坦克對適應性基地的支持。目前的能力和潛在的加強措施

第四章

對適應性駐扎的空運支持。目前的能力和潛在的加強措施

第五章

支持適應性基地建設的基礎能力。目前的能力和潛在的加強措施

第六章

影響機動性空軍的其他問題

第七章

結論和建議

（2021年11月10日，在荷蘭弗里皮爾舉行的北約反無人機系統技術互操作性演習中，無人機在無人機群演示前處于起飛位置。）

美國防部（DOD）和美國政府在敵方使用小型無人駕駛飛機系統（sUAS）方面面臨著重大國家安全挑戰。創建集群能力的現有技術導致了多層次和無法管理的威脅。本文討論了如何準備和應對這一迫在眉睫的挑戰，俗稱“無人機蜂群”。傳統思維和實踐的基本挑戰推動了對無人機蜂群的關注。一些未解決的問題包括無人機蜂群對美國的潛在利益與威脅。迄今為止，沒有任何方法能充分解決美國對無人機蜂群的戰略風險。盡管美國防部戰略包括一些應對敵方無人機威脅的方法，但它并沒有完全面對挑戰，而要解決未來武裝無人機蜂群帶來的戰略問題，就必須面對這些挑戰。為了減輕這種新出現的風險，美國需要一個協調的方法來解決技術、法律和條令問題。

1 戰略環節

美國目前的戰略文件為確保和推進國家利益提供了總體要求。然而，新出現的威脅和潛在的無人機蜂群技術威脅著美國的安全態勢。例如，2017年美國國家安全戰略指出，“我們將保持一個能夠威懾并在必要時擊敗任何對手的前沿軍事存在”。隨著美國軍隊在全球范圍內的廣泛投入，對手可以利用無人機蜂群來挑戰美國在許多領域的利益；如果是這樣，美國軍隊就不能可靠地投射力量來威懾和擊敗這些同樣的對手。

此外，《美國國防戰略》認為戰爭的特點在不斷變化，行為者可以更迅速、更容易地獲得技術，包括人工智能（AI）、自主性和機器人技術。時任美國防部長詹姆斯-馬蒂斯在2018年說明了這種擔憂，他承認國土不再是一個避難所，必須預測針對“關鍵的國防、政府和經濟基礎設施”的攻擊。無人機蜂群構成了重大的國家安全戰略風險，應對這一新興威脅給美國帶來了三個關鍵領域的挑戰和機遇：技術、法律和理論。

2 奠定基礎:新興趨勢

關于作戰無人機系統使用的研究文獻揭示了以創新方式改變戰爭特征的潛力。技術革命使行為者能夠利用無人機來實現國家目標。最近發生在南高加索地區的納戈爾諾-卡拉巴赫爭議地區的戰爭說明了這一現實。阿塞拜疆對無人機系統的使用極大地幫助了它的勝利，支持了它對亞美尼亞的空中和地面作戰，而亞美尼亞擁有更多的常規空中和地面部隊，包括戰斗機和坦克。此外，這場戰爭說明了使用無人機系統來摧毀防空系統、地面部隊和裝甲車輛的優勢，包括空中能力成本相對低廉。這些系統可以憑借其相對較小的尺寸和較慢的速度避開敵人的防空系統，而且它們在常規沖突中為不太富裕的國家提供了潛在的軍事優勢。這種力量的再平衡表明，國家可能會在未來的沖突中更多地使用無人機系統來脅迫他們的敵人，促成外交上的讓步，并實現國家安全目標。遙控飛機是改變戰爭性質的工具，而小型無人機的創新使用說明了下一步的改進，其成本低，回報潛力大。

除了目前無人機系統的應用，這些航空器的未來發展趨向于更加復雜，在人工智能、自主性和機器學習方面將取得更多進展。這些術語可能會使一些人想到虛構的作品，如《天使降臨》（2019），這部電影中，小型螺旋槳驅動的無人機從地面的管道發射，攻擊美國總統和他的特勤人員。然而，在現實中主要軍事大國目前都在追求這種能力。

中國電子信息技術研究院在2020年9月測試了從地面和空中發射器發射和使用多個sUAS的蜂群編隊。此外，美國海軍研究辦公室和國防高級研究計劃局近年來進行了廣泛的測試，使用大量的無人機相互協調進行偵察，編隊飛行，或可用于向目標投放彈藥。2020年9月的一次演習顯示，俄羅斯也在繼續追求用三種型號的無人機系統進行集成編隊，打擊地面目標。雖然這本身不是無人機蜂群，但一位俄羅斯專家指出：“在這一點上，俄羅斯有很多關于UAV蜂群使用的研究，并對這種概念進行了測試和評估。”

民用無人機蜂群的發展表明，這是一項雙重用途的技術。在過去的幾年里，對無人機能力的需求不斷增加，因為各公司為編排好的展示活動編排了數以百計，有時甚至數以千計的無人機系統。例如，英特爾在2018年創造了一次展示中無人機數量最多的世界紀錄，有2066架。英特爾特定型號的無人機在眾多活動中飛行，包括2018年冬季奧運會和2017年超級碗的半場表演。最近，無人機表演為當選總統喬-拜登的特拉華州勝利慶典展示了蜂群能力。可以想象，一個邪惡的行為者可能會控制大量無人機，對涉及國家元首或大量人群的活動進行破壞。伊朗在2019年9月對沙特阿拉伯最大的原油穩定廠之一進行了無人機攻擊，顯示出不同尋常的復雜性，并且還在試驗同時對50個目標使用大量無人機。無人機蜂群的軍事和民用趨勢預示著美國的力量可能會在未來受到挑戰。盡管各行為體尚未使用真正的小型無人機蜂群來對付對手，但該技術的攻擊應用并不遙遠。

3 戰略風險及影響

各國應在仔細考慮其風險和影響后，規劃使用無人機群。一些文獻承認無人機蜂群在某些戰略軍事背景下的概念性應用。例如，一位戰略專家認為，完全自主武裝型無人機蜂群（AFADS）是蜂群應用的一個子集，可以被視為大規模殺傷性武器（WMD）。美國陸軍應用兵棋推演方法證明了無人機蜂群武器如何在平行攻擊中提供作戰優勢。美國防部關于使用自主系統的發起人之一指出：部署完全自主的武器將是一個巨大的風險，但這可能是一個軍隊值得承擔的風險。這樣做將會進入未知的領域。敵對行動者正積極試圖破壞戰時的安全行動。而且在行動時，沒有人可以干預或糾正問題。

大國可能愿意承擔這種風險；正在開發能夠獨立于人類操作者做出決策的自主武器。前美國防部長馬克-埃斯佩爾指出了美國和其他大國在自主武器發展方面的這種區別。一些評論家斷言，自動防御系統提供了軍事優勢，包括自由打擊覆蓋戰略資產的傳統防空系統或對核和支撐能力進行監視。

各國必須考慮自主武器計劃的戰略影響。一個行為者向對手使用無人機蜂群可能導致意外升級，而一個意外的人工智能決策可能無意中導致敵人反擊或外交危機。國際上的討論還沒有涉及到使用完全自主武器在“危機穩定、升級控制和戰爭終止”方面的戰略考慮。許多專家同意，自主武器系統可能在危機或武裝沖突期間提供作戰優勢，特別是在灰色地帶或混合戰爭中，但戰略風險要求決策者現在就考慮這些危險，以避免以后出現災難性的結果。完全自主的武器系統增加了誤判和/或誤解的風險，這可能導致國家和非國家競爭者之間不受控制的風險升級。這包括使用大規模毀滅性武器的威脅增加。盡管采用自主無人機蜂群存在固有的風險和后果，但這些能力為行為者提供了實現國家目標的軍事和戰略選擇。有人類參與的半自主無人機蜂群武器也會給對手帶來風險，盡管程度較低。

4 重要術語

關鍵術語和分析的范圍將澄清誤解。歐文-拉肖在《原子科學家公報》中寫道，將蜂群無人機定義為“分布式協作系統......成群的小型無人駕駛飛行器，可以作為一個群體移動和行動，只需有限的人類干預”。蜂群的另一個定義規定了軍事應用，“大量分散的個體或小團體協調在一起，作為一個連貫的整體進行戰斗”。根據美國防部指令3000.09，自主武器系統，“一旦啟動，就可以選擇和攻擊目標，而無需人類操作員進一步干預”。美國國家科學、工程和醫學研究院規定，無人機蜂群是指40個或更多的無人機系統，該群體作為一個單位，有各自的行為，所有成員都不知道任務，成員之間相互通信，每個無人機系統“會相對于其他無人機系統進行定位”。這些創新包括人工智能、自主性和機器學習的應用，以及美國防部指定為1、2和3組的sUAS進步。sUAS作為一個整體執行任務，包括情報、監視和偵察以及進攻性攻擊。在本文的其余部分，這種威脅將被稱為無人機蜂群。

5 技術可行性

對抗（或稱反制）無人機蜂群提出了三個領域，這對五角大樓和負責保衛美國國土的國家機構來說既是挑戰也是機遇。第一個領域，即技術，美國防部的工作集中在硬件解決方案上。在2021財年，美國防部最初計劃“在反無人機系統（C-UAS）的研究和開發上至少花費4.04億美元，在C-UAS的采購上至少花費8300萬美元。”所有軍種都追求各種尖端技術解決方案來探測、跟蹤、識別和擊敗目標。用于探測的硬件解決方案包括雷達以及電子光學、紅外和聲學傳感器；所有這些都因小型無人機的表面特征和相對速度而限制了其有效性。另一種技術涉及操作員可能需要控制無人機無線電指令信號的探測。擊敗機制包括干擾、欺騙、槍支、網、定向能和標準防空系統等方法。然而，目前的能力給操作者帶來的結果是好壞參半的。目前的措施主要是針對數量較少的無人機，而這些無人機并沒有表現出蜂群行為能力。其他方法，包括美國空軍和國防部在作戰環境中測試的高功率微波（HPM），可能提供更有效的能力來對付無人機蜂群，但專利方面的挑戰可能會限制其有效性。誠然，美國防部可能正在追求更先進的HPM武器，其基礎設施足跡更小，如Leonidas系統，但目前的研究僅限于非保密來源。

美國防部的反無人機系統（C-sUAS）戰略承認了無人機蜂群帶來的戰爭特征變化，但并沒有提到具體的解決技術。考慮到對抗無人機蜂群的近期要求，當前技術的重大局限性給行業帶來了挑戰。此外，美國防部可能沒有關注無人機蜂群的新威脅。相反，開發和采購工作表明，重點是傳感器和武器，以擊敗目前的無人機系統。美國防部2021財年的C-UAS預算主要針對當前設備進行開發，沒有考慮滿足未來需求的技術創新。在COVID-19大流行期間和之后美國防部預算下降的環境下，這種方法可能被證明是低效的，并造成重大風險。各國開發無人機蜂群技術的速度表明，其成熟速度比應對此類威脅的設備成熟速度更快。

觀察家們注意到需要快速創新以減輕不斷上升的威脅，但目前的國防工業基礎面臨著變革的障礙，包括軍事文化和新的商業技術測試。快速創新的一個更常見的問題源于對商業產品的收購，其中知識產權成為系統部署使用的很大障礙。當公司的設備或軟件不一定能互操作時，這個問題就會變得很嚴重，使C-sUAS操作者無法獲得擊敗目標所需的融合、及時和有用信息。軍事文化不一定會獎勵創新的思想家，并且很可能成為快速變革的障礙。雖然美國防部目前的C-sUAS戰略確定了無人機蜂群的威脅，但它沒有充分解決國防部必須如何克服高成本和創新遲緩的技術風險。

（2022年8月14日，在密歇根州格雷靈營地，分配給美陸軍第37步兵旅戰斗隊總部的上士Noah Straman 在北方打擊行動期間發射了DroneDefender）

6 合法的可接受性

C-sUAS戰略的第二個風險來源是在法律限制，特別是在國土上。現行法律為國土上的美國公民提供保護，同時也抑制了美國防部在軍事設施上保護無人機威脅的能力。鑒于無人機的威脅能力和檢測限制的多重影響，無人機蜂群加劇了這種限制所帶來的風險。C-sUAS戰略宣稱，美國防部的主要利益相關者必須與合作伙伴合作才能取得成功。這一當務之急應推動立法解決方案，以擴大這種反無人機設備運行的國內環境權限。

C-sUAS戰略強調了在國土上操作反無人機能力的重大法律挑戰，并斷言：“許多現有的法律和聯邦法規在設計時并沒有將無人機系統作為威脅來處理，而技術變化的持續速度使得法律當局很難跟上步伐。”目前的法律不允許及時發現潛在的無人機威脅，這些威脅可能來自軍事設施之外。《美國法典》（USC）第10條第130i款授權國防部長和武裝部隊指定人員采取所有動能或非動能行動，以“禁用、損壞或摧毀”對“所涉設施或資產”構成威脅的無人駕駛飛機系統。這一法律限制使操作者無法在潛在的無人機威脅到達目標之前將其擊敗。

盡管《美國法典》第10章第130i條授權國防部“在未經事先同意的情況下......通過攔截或以其他方式獲取電訊或電子通訊，探測、識別、監測和跟蹤無人駕駛飛機”，但它并沒有明確說明這一權力是否延伸到基地的邊界之外；如果可在邊界之外，就會給國防部提供戰術優勢。新的授權也不清楚美國防部是否可以在不違反情報監督指令的情況下，在其管轄范圍之外收集所需的無人機信息。此外，針對潛在的無人機蜂群威脅收集此類信息可能會擴大責任。探測目標還需要區分敵方和友方的無人機，鑒于目前的權限，處理與合法民用飛機有關的具體信息可能會有問題。

根據C-sUAS戰略，美國防部必須采取多邊行動，并與執法機構分享威脅信息，如10 USC 130i所允許的。這可能的一種方式是在國家安全特殊事件（NSSEs）期間，聯邦調查局（FBI）可以有臨時的權力來反擊無人機，而無需首先獲得授權。2018年《預防新威脅法》授權國土安全部（DHS）和司法部（DOJ）“通過基于風險的評估，減輕無人駕駛飛機......對設施或資產的安全或安保構成的威脅”。在最近的案例中，聯邦調查局與聯邦航空管理局（FAA）合作，在2020財政年度期間，包括2020年超級碗、2019年世界大賽、2020年玫瑰碗比賽、華盛頓特區的“A Capitol Fourth”和紐約市的新年慶祝活動中，成功對抗了超過200架無人機。聯邦調查局還與國土安全部以及佐治亞州的州和地方執法部門合作，在2019年超級碗比賽期間對抗54起無人機入侵事件；在體育場周圍的臨時飛行限制期間，至少有6架無人機被沒收了。

2018年《預防新威脅法》的描述內容與《美國法典》第10篇第130i條的授權非常相似，但仍不清楚國土安全部、司法部和國防部如何進行實際合作。首先，NSSEs是臨時性的，如果沒有永久性的授權，通過機構間的協調對威脅進行早期預警的優勢幾乎可以忽略不計。對手很可能不會在NSSE期間對國防部資產發動無人機蜂群攻擊。其次，如果國防部發現了其管轄范圍之外的威脅并警告國土安全部或司法部，聯邦、州或地方執法部門不太可能有時間和能力來攔截無人機蜂群威脅。

地方執法部門和私人實體有更少的權力來對抗無人機。根據國土安全部、司法部、交通部和聯邦通信委員會最近的咨詢，采用反無人機技術的非聯邦公共機構和私人可能違反聯邦法律。法律將無人機定義為飛機，任何破壞或摧毀無人機的工具都可能引發涉及《飛機破壞法》和《飛機海盜法》的責任。那些使用無線電頻率探測的人可能會涉及《竊聽/陷阱法》和《竊聽法》的訴訟負責，這取決于該能力是否記錄或攔截無人機和控制器之間的電子通訊。

最后，附帶影響可能導致當地執法部門或私人實體重新考慮采用這些能力。杰森-奈特對城市地區警察機構的考慮進行了分析，并提到了反無人機技術干擾合法地面和空中活動的例子。目前的授權并沒有為國防部對抗無人機群所需的預警能力提供全面的法律基礎。盡管在某些情況下，與東道國或在應急地點的多邊協調可能為防御者提供優勢，但鑒于美國防部的法律限制，在可能試圖使用無人機蜂群來對付關鍵基礎設施時，國土為對手提供了優勢。

（2022年3月30日，第3海軍陸戰隊第9工兵支援營沿海工兵偵察隊的戰斗工程師海軍陸戰隊下士Chance Bellas在菲律賓克拉韋里亞的Balikatan 22期間組裝了小型無人機系統VAPOR 55）

7 條令（理論）適用性

C-sUAS戰略的最后一個障礙是關于有效使用反無人機設備的一個重要但被忽視的方面。該戰略宣稱，隨著技術的成熟，需要制定條令，但僅僅承認企業的需求并沒有解決規劃誰可能操作這些設備的重大挑戰。現在確定條令上的需求將減輕未來的能力差距。美國陸軍必須在保衛空軍基地免受未來無人機蜂群威脅方面發揮更大作用。

采用反無人機能力的一個獨特方面是，它包括在所有領域的行動。具體來說，在空中瞄準和減輕對手的巨大挑戰，需要對三個主要任務領域的分工進行清晰的評估：防空、部隊保護和空域控制。從這些任務領域中提取部署原則對于規劃反無人機能力的戰略用途是有價值的。聯合條令是基于目前的部隊結構和幫助解決復雜問題的責任。規劃對抗無人機蜂群的方法需要對聯合條令中的角色和責任進行更深入的評估。

條令必須考慮到培訓未來在所有領域發揮作用的設備操作人員。在空中領域的操作需要對防空、部隊保護和空域控制有充分了解和精通的人員。設計一個與技術和設備同步發展的部隊結構并為其提供資源，將更有效地阻止和對付先進的威脅。這一發展推動了反無人機蜂群條令開發的權威指導，其也是C-sUAS聯合辦公室（JCO）作為國防部執行機構責任的一部分。此外，聯合辦公室將“協調C-UAS的聯合作戰概念和聯合條令的發展”。然而，這種責任描述沒有考慮到目前國防部各部門在空域控制、部隊保護和針對無人機蜂群威脅的防空方面的角色挑戰。專注于對抗地面威脅的部隊保護軍事人員并不具備對抗空中威脅同時避開友軍飛機的必要知識。對這些人員進行空域環境、電磁波譜、空間作業和天氣等相關培訓，將使他們更有效地運用能力來對付無人機蜂群。在防空方面重疊的責任，特別是美國陸軍和美國空軍之間的責任，可以解決此條令上的挑戰。然而，各軍種都依賴部隊保護專家，這給業務帶來了風險。

條令還包括對角色和任務的劃分，特別是在空軍基地的防空方面。越南戰爭和伊拉克戰爭迫使高級軍事指揮官和各軍種將能力分配給傳統任務，而犧牲了支持戰略和作戰目標的空軍基地防御。特別是陸軍和空軍，自二戰結束以來，一直在為地區和點狀防空任務的具體作用而爭斗。2020年蘭德公司的一項研究強調了目前的辯論：今天，美國陸軍負責為空軍基地和其他固定設施提供點式AMD（防空和導彈防御），但兩軍多年的忽視導致了能力上的不足......陸軍領導層將其機動部隊的移動式短程防空置于固定設施防御之上。

在美國陸軍對海外和國內主要作戰基地的防空資源進行優先排序之前，戰略和戰役目標很容易被無人機蜂群影響。此外，空軍可能會繼續倡導和獲得C-sUAS的能力，而沒有條令上的決議。空軍可能會實現其長期以來的愿望，即在戰術防空方面發揮更大的領導作用——這將與聯合司令部的任務相矛盾，即避免重復工作并獲得效率。同樣，其他軍種可能會繼續購買設備進行試驗，如果沒有跨領域和職能協調，這可能不是最佳或有效的。

蘭德公司的報告還詳細說明了陸軍和空軍在防空方面的角色錯位。2020年的一份國會研究報告提出了一個重要問題：“計劃中的SHORAD（短程防空）部隊結構和能力是否足以應對預測的未來挑戰？”該報告表明，陸軍計劃在現役和后備部隊之間增加18個營的防空能力，這可能不足以滿足支持歐洲威懾倡議和太平洋威懾倡議的陸軍部隊需要。這些能力包括應對無人機系統的威脅，但不包括保衛空軍關鍵資產和主要作戰基地的假定任務。盡管聯合出版物3-0《作戰》要求整合進攻和防御能力，以實現對敵方無人機的空中優勢和部隊保護，但它并沒有明確規定各軍種的角色和任務。這種理論上的模糊性增加了SHORAD資源不足的危險，以應對未來無人機蜂群的倍增效應。

新興技術的發展和使用無人機蜂群可能性的增加使得有必要對條令和軍種的作用進行重新評估。事實上，空軍參謀長已經敦促國防部長辦公室對各軍種的角色和任務進行審查，以確定聯合作戰概念的領導組織，如遠程精確射擊和攻擊下的后勤。這兩個概念都與保護戰略資產免受潛在的無人機蜂群攻擊有關。此外，美國防部缺乏條令指導可能也表明需要評估機構間的概念和方法，以便在民事管轄范圍內采用類似的能力。JCO及其國防部戰略將為持續的條令開發提供基本要素，但更多的工作必須集中在調整各部門的角色和資源上。

8 建議

美國防部對抗無人機蜂群的新方法必須解決技術快速發展的風險，對手可能利用民用和國防部保護關鍵基礎設施之間的法律縫隙，以及防空、空域控制和部隊保護方面固有的條令挑戰。正如2018年美國國防戰略所指出的，國土不再是一個避難所，而是敵人無人機蜂群的目標，這些蜂群可能具有洲際范圍的能力。

（2021年10月14日，夏威夷波哈庫洛亞訓練區，海軍陸戰隊準下士德米特里-謝潑德在布干維爾II期間進行步兵排戰斗課程時發射無人機）

敵對趨勢必須推動國防工業基地采用相對低成本、快速和人工智能的技術解決方案。最初尋求納入未來技術的“第三次抵消戰略”，為減輕這種風險提供了一個特別有用的方法。該戰略探討了蜂群式無人機、高超音速武器、人工智能和人機協作的最佳組合方式，以在戰斗中提供獨特的優勢，但它并不只關注材料和設備。相反，它考慮了如何最好地將人類的創造力與技術的精確性相結合。當應用于對抗無人機蜂群時，人機協作的概念可以為防空事業提供優勢。解決方案應該包括一系列與人工智能軟件完全整合的傳感器，以便更迅速地識別潛在目標，并提高信心水平。美國陸軍的TRADOC小冊子525-3-1《2028年多域作戰中的美國陸軍》指出，這些特征是人工智能和高速數據處理所希望的，以提高“人類決策的速度和準確性”。

值得投資的人機技術項目包括由人工智能驅動的自主蜂群無人機，以通過斗狗來減輕或摧毀敵人的蜂群。喬治亞理工大學在2017年與海軍研究生院合作進行了這種實驗。此外，美國防部的低成本開發能力包括非動能直接能量武器，如戰術高功率微波作戰響應器（THOR）和混合防御限制空域（HyDRA）計劃。THOR為對抗無人機蜂群提供了一種特別有效的能力，因為與HyDRA激光器相比，其影響范圍更大。然而，如果與綜合指揮和控制（C2）界面連接部署并協調，將人工智能與人類結合起來，該系統可比標準防空能力更有效，成本更低。

C2能力必須能夠更快地確定目標，將傳感器與擊敗機制連接起來，并允許人類操作員迅速選擇更有效的武器。最近的報告表明，聯合司令部正在追求這些能力，并可能要求各軍種開發自己的C2系統，以便最終整合到美國陸軍的前線防空指揮和控制系統。其他C2系統包括美國海軍的CORIAN（反遙控模型飛機綜合防空網絡）能力和美國空軍的多域無人系統應用指揮和控制。然而，這些具體的系統目前似乎并沒有與先進作戰管理系統（ABMS）或擬議的聯合全域指揮與控制（JADC2）架構聯系在一起。最近和剛開始的工作表明，在北大西洋公約組織中將使用JADC2概念將傳感器與射手聯系起來以對抗無人機群的倡議。未來的JADC2架構在概念上可以使人類操作員為自己的目的控制敵方的無人機蜂群網絡。無論哪種創新，“第三次抵消戰略”都為應對未來致命的自主無人機蜂群問題提供了一個潛在的寶貴方法。

在不考慮未來無人機蜂群威脅或人工智能發展活動的情況下，追求不同的和針對具體軍種的C2能力將浪費時間和納稅人的資金。相反，美國防部應更快地將2021財年開發的反無人機蜂群C2能力納入JADC2架構。國會責成國防部長評估綜合防空和導彈防御C2系統，其中包括C-UAS能力，并確定它們是否與新興的JADC2架構兼容。這個框架符合國會對自主或半自主能力的偏好，而且操作和維持成本低。盡管互操作性、知識產權、數據管理和信息保障仍然是挑戰，但將C-sUAS C2系統整合到JADC2架構中，將產生更快的殺傷鏈和潛在更低成本的項目。JCO主任肖恩-蓋尼少將最近承認，這種開放的架構方法可能會在日后帶來巨大的安全紅利。 第二，在國土的現有法律框架內運作，美國防部必須倡導在固定地點有更多的權力來保衛關鍵基礎設施。國會必須在緊急情況下和和平時期授予國防部長更多的權力。該建議必須包括授權操作者在基地邊界之外確定潛在目標。運營商也應該有法律支持，以近乎實時的方式告警當地和聯邦執法機構。

（2021年4月18日，太平洋，分配到第21直升機海戰中隊的海軍二級空勤人員（直升機）丹尼爾-艾爾斯在與兩棲攻擊艦埃塞克斯號的實彈演習中用MH-60S海鷹GAU-21.50口徑機槍向目標無人機開火）

第二，在國土的現有法律框架內運作，美國防部必須倡導在固定地點有更多的權力來保衛關鍵基礎設施。國會必須在緊急情況下和和平時期授予國防部長更多的權力。該建議必須包括授權操作者在基地邊界之外確定潛在目標。運營商也應該有法律支持，以近乎實時的方式告警當地和聯邦執法機構。

幸運的是，聯邦航空局正在推行幾項舉措來對抗敵方無人機。這些計劃包括將無人機納入國家空域系統，以區分友軍和敵軍的無人機。國防部應積極鼓勵聯邦航空局和美國國家航空航天局繼續各自的無人機行業倡議，包括無人機系統交通管理研究，以“確定服務、角色和責任、信息架構、數據交換協議、軟件功能、基礎設施和性能要求，以實現對低空無控制無人機操作的管理”。這些增加的權力，再加上增強的能力，可以縮小民事和軍事管轄權之間的法律差距，以保護國家基礎設施和國防部的關鍵資產。

最后，美國防部必須通過兵棋推演和演習積極磨練理論，以確定空軍基地防空中最合適的角色和職能。隨著無人機技術的成熟和向友軍提出更復雜的問題，盡早建立正確的部隊結構將更有效地應對挑戰。這將需要進行必要的培訓和適當的資源配置，以滿足國會對有效和低成本設備的需求。正如蘭德公司的研究報告所指出的那樣，沒有單一的行動方案，而是通過組合來提供解決方案。然而，角色和職能的重新調整對于成功至關重要。追求適當的聯合討論將為未來對抗無人機蜂群的強大和基于風險的模式提供基礎，并避免過去的戰略錯誤。

反叛戰爭的經典和現代理論強調了資源能力的作用。我們證明，在確定叛軍如何對裝備較好的政府軍發動復雜攻擊的具體細節方面，由這些資源提供的情報收集發揮了關鍵作用。我們利用關于阿富汗叛軍攻擊、叛亂分子領導的間諜網絡和反叛亂行動的高度詳細的數據來檢驗理論模型。利用鴉片適宜性的準隨機變化，我們發現，叛軍能力的提高與（1）額外的反偵察，（2）叛亂行動的增加，（3）通過技術創新、增加復雜性和攻擊集群改進戰場戰術，以及（4）提高對安全部隊的有效性，特別是對更難對付的目標。這些結果表明，獲得資本，再加上情報收集，對叛軍的作戰方式和地點產生了有意義的影響。

引言

國內沖突已經取代了國家間的戰爭，成為人員損失和人口遷移的主要來源。一般來說，人們都知道，資源能力決定了叛軍如何招募、保留和部署他們的戰士（Weinstein，2007）。叛軍持有的經濟資源的波動影響了叛軍活動的規模（Dube和Vargas，2013年），他們對戰略領土的控制（Kalyvas，2006年），以及他們如何對待平民（Wood，2014年）。這些因素反過來又影響到平民是與叛軍勾結還是與政府軍合作（Condra和Shapiro，2012）以及政府參與發展和重建的能力（Sexton，2016）。

在這篇文章中，我們從更細微的層面來解讀資源可用性對作戰策略的影響。在我們的非正規戰爭模型中，叛軍收集有關目標脆弱性的信息，并根據這些信息選擇攻擊模式。積極的經濟沖擊使叛軍能夠獲得相對高質量的情報，他們的攻擊變得更加復雜，涉及更復雜的武器，并聚集在一組最脆弱的目標上。從技術上講，我們的模型是Blotto上校博弈的一個新版本，這是一個標準的兩方沖突的一般模型（Blackett, 1958; Powell, 2007; Kovenock and Roberson, 2012）。我們為攻擊方增加了收集有關目標脆弱性的額外信息的可能性：在政府分配了其防御資源后，每個可能的目標都要進行脆弱性測試，叛軍對目標的選擇依賴于這些測試的結果。在均衡狀態下，不同目標的最佳攻擊分配要考慮到這些額外的信息；這在信息的精確性和攻擊的分配之間建立了聯系。

我們使用美國政府提供的解密軍事數據來測試我們模型的含義，這些數據記錄了在 "持久自由行動 "期間阿富汗的數十萬次戰斗。這些數據在范圍和規模上都是獨一無二的；它們包含了原本無法觀察到的戰斗行動細節，如叛亂分子監視行動的地點、叛亂分子的戰場創新、叛亂分子的單位滲透以及欺騙性武器技術的使用。我們將這些細化的記錄與微觀層面的鴉片生產地點和強度信息以及影響鴉片生產力的外生農藝條件的衛星測量相結合。我們利用這些高分辨率、高頻率的農業投入措施來構建一個新的外源性鴉片適宜性措施。我們還收集了一系列有關農業價格區、基礎設施項目、灌溉技術和使用脅迫性威脅來操縱當地生產的額外信息，以評估反叛能力的沖擊如何影響政治暴力。

我們發現一致的證據表明，對反叛組織的正面經濟沖擊導致了暴力的增加和反叛分子產生暴力的方式的改變。特別是，我們發現反叛者能力的提高與反叛者更多的技術創新有關，更多的攻擊涉及對政府部隊的復雜滲透，更多的使用欺騙性武器技術，以及更復雜的多目標作戰行動。我們還發現，隨著叛亂分子獲得資本的增加，他們在時間和空間上都參與了更多的集群攻擊。重要的是，由于我們的作戰記錄還包括叛軍的監視信息，我們可以檢驗我們理論模型的核心猜想：獲得有關政府漏洞的更精確的信息使叛軍可以將資本轉化為更復雜的攻擊。在我們的樣本開始時，叛亂分子能夠在阿富汗398個地區中的70個地區進行監視行動，我們在圖1中對其進行了可視化。我們發現了這一機制的廣泛證據：在戰役早期叛亂分子開展監視行動的地區，暴力和攻擊的復雜性對資源能力的反應特別強烈。

圖 1：叛軍領導的在阿富汗進行的監視行動。

注釋：叛亂分子間諜行動的數據來自SIGACTS軍事記錄。交叉模式表明叛亂分子在2006年期間至少進行了一次被發現的監視行動，這也是我們樣本的第一年。地區邊界取自ESOC阿富汗地圖（398個地區）。

利用現代計量經濟學推理方法對戰斗策略進行的研究仍然很少，這些研究利用了細化的軍事記錄。正如伯爾曼和馬塔諾克（2015）所指出的，在我們對叛軍何時和如何參與武裝斗爭的理解之間存在一個有意義的差距。我們的論文有助于解決這一差距。更廣泛地說，我們的論文提供了對叛亂基本機制的見解。國家能力是沖突的經濟理論的核心（Besley和Persson，2011；Powell，2013）。然而，國家競爭者可用的資源也影響著沖突何時出現，內部戰爭如何進行，以及是否以撤軍結束。

我們的理論模型和實證測試還關注沖突中一個新的但經常被忽視的動態：所有各方都收集信息。之前關于反叛亂的工作主要是研究戰斗的動態，包括對平民的傷害，如何影響政府軍的情報收集（Condra和Shapiro，2012）。這部分是由于很難觀察到非國家行為者如何以及何時參與監視并管理有關戰斗活動和目標脆弱性的信息流。然而，Kalyvas（2006）和其他人使用各種人種學、歷史和檔案方法指出，在沖突期間，特別是不對稱戰爭期間，信息對各方都很重要。我們的理論模型強調了這一機制，認為情報收集決定了叛亂分子在哪里、如何以及以何種方式制造暴力。我們還對這一機制進行了廣泛的定量探討，并對政治暴力的豐富定性描述進行了探討，這些描述將信息置于國內沖突的中心。

最后，我們的研究是第一個估計資源能力對戰場有效性影響的研究，特別是涉及車輛和武器系統損壞以及士兵傷亡的攻擊。我們發現，這些有效攻擊隨著鴉片適宜性的正向沖擊而大幅增加，特別是針對硬目標的攻擊。與我們的主要結果一致，我們還發現，這些沖擊對叛軍能力的影響是由情報收集機制介導的：在叛軍能夠獲得監視資產的地區，戰斗力的提高最為明顯。

本文的其余部分組織如下。第2節介紹了我們的理論模型。第3節簡要介紹了制度背景。第4節詳細介紹了實證策略。第5節介紹主要結果和穩健性檢驗。最后一節是結論。

摘要

兵棋模擬是一種決策工具，可以為利益相關者分析的場景提供定量數據。它們被廣泛用于制定軍事方面的戰術和理論。最近，無人駕駛飛行器（UAVs）已經成為這些模擬中的一個相關元素，因為它們在當代沖突、監視任務以及搜索和救援任務中發揮了突出的作用。例如，容許戰術編隊中的飛機損失，有利于一個中隊在特定戰斗場景中勝利。考慮到無人機的分布可能是這種情況下的決定性因素，無人機在超視距（BVR）作戰中的位置優化在文獻中引起了關注。這項工作旨在考慮敵人的不確定性，如射擊距離和位置，使用六種元啟發法和高保真模擬器來優化無人機的戰術編隊。為紅軍蜂群選擇了一種空軍經常采用的戰術編隊，稱為line abreast，作為案例研究。優化的目的是獲得一個藍軍蜂群戰術編隊，以贏得對紅軍蜂群的BVR戰斗。采用了一個確認優化的穩健性程序，將紅軍蜂群的每個無人機的位置從其初始配置上改變到8公里，并使用兵棋方法。進行了戰術分析以確認優化中發現的編隊是否適用。

索引詞：優化方法，計算機模擬，無人駕駛飛行器（UAV），自主智能體，決策支持系統，計算智能。

I. 引言

兵棋是在戰術、作戰或戰略層面上模擬戰爭的分析性游戲，用于分析作戰概念，訓練和準備指揮官和下屬，探索情景，并評估規劃如何影響結果。這些模擬對于制定戰術、戰略和理論解決方案非常有用，為參與者提供了對決策過程和壓力管理的洞察力[1]。

最近，無人駕駛飛行器（UAVs）作為一種新的高科技力量出現了。利用它們來實現空中優勢可能會導致深刻的軍事變革[2]。因此，它們的有效性經常在兵棋中被測試和評估。

由于具有一些性能上的優勢，如增加敏捷性、增加過載耐久性和增加隱身能力，無人機已經逐漸發展起來，并在許多空中任務中取代了有人系統[3]。然而，由于戰斗的動態性質，在視覺范圍之外的空戰中用無人系統取代有人平臺是具有挑戰性的。在空戰中，無人機可以被遠程控制，但由于無人機飛行員對形勢的認識有限，它將在與有人平臺的對抗中處于劣勢。然而，這種限制可以通過自動戰斗機動[4]和戰術編隊的優化來克服。此外，使用無人機可以允許一些戰術編隊和戰略，而這些戰術編隊和戰略在有人駕駛的飛機上是不會被考慮的，例如允許中隊的飛機被擊落，如果它有助于團隊贏得戰斗。文獻中最早的一篇旨在優化超視距（BVR）作戰中的飛機戰術編隊的文章[5]表明，空戰戰術是用遺傳算法（GA）進行優化的候選方案。該實施方案采用分層概念，從小型常規作戰單位建立大型編隊戰術，并從兩架飛機的編隊開始，然后是四架飛機，最后是這些飛機的倍數。在模擬中沒有對導彈發射進行建模。當一架飛機將其對手置于武器交戰區（WEZ）的高殺傷概率（Pkill）區域內一段特定時間，簡化的交戰模擬器就宣布傷亡。事實證明，所提出的方法的應用是有效的，它消除了團隊中所有沒有優化編隊的飛機，并為整個優化編隊的飛機團隊提供了生存空間。

Keshi等人[6]使用了與[5]相同的分層概念，從由兩架飛機組成的元素中構建大型戰術編隊。模擬退火遺傳算法（SAGA）被用來優化編隊，使其能夠克服對局部最優解的收斂。對16架飛機的編隊進行了優化，提出的最優解表明SAGA比基本的GA更有效。最后，為了探索一個穩健的SAGA，對不同的馬爾科夫鏈進行了比較，事實證明自調整馬爾科夫電流更適合所提出的問題。

Junior等人[7]提出使用計算機模擬作為一種解決方案，以確定BVR空戰的最佳戰術，使擊落敵機的概率最大化。在低分辨率下使用通用參數對飛機和導彈進行建模，并改編了名為COMPASS的模擬優化算法，模擬了兩架飛機對一架飛機的BVR戰斗。低分辨率模型假定在水平面的二維空間內有一個均勻的直線運動。使用優化的戰術表明，擊落敵機的平均成功率從16.69%提高到76.85%。 Yang等人[8]提出了一種方法來優化飛機對一組目標的最佳攻擊位置和最佳路徑。該工作考慮到飛機能夠同時為每個目標發射導彈，并將飛機與目標有關的攻擊性和脆弱性因素作為評價攻擊位置的指標。一個高保真模擬被用來模擬每個導彈的飛機、雷達、導彈和WEZ的動態特性。這項工作并沒有解決在BVR戰斗場景中優化一組飛機對另一組飛機的編隊問題。

Li等人[9]提出了一種基于指揮員主觀認識的編隊優化方法，即在空戰中目標設備信息不確定的情況下選擇飛機編隊的問題。首先，計算戰斗機的戰斗力，這是通過指揮員的主觀認識評估目標戰斗力的基礎。戰斗機的戰斗力以能力的形式表現出來，包括攻擊、探測、生存能力、通信、電子戰、預警系統等。因此，通過采用前景理論和綜合模糊評估來優化空戰訓練。最后，一個應用實例證明了該方法在小規模空戰中的可行性。作者聲稱，利用戰斗力評估戰斗情況的能力為優化空戰訓練提供了一種新的方法。

?zpala等人[10]提出了一種在兩個對立小組中使用多個無人駕駛戰斗飛行器（UCAVs）進行空戰的決策方法。首先，確定兩隊中每個智能體的優勢地位。優勢狀態包括角度、距離和速度優勢的加權和。在一個團隊中的每個智能體與對方團隊中的每個智能體進行比較后，每個航空飛行器被分配到一個目標，以獲得其團隊的優勢而不是自己的優勢。為一對對立的團隊實施了一個零和博弈。對許多智能體參與時的混合納什均衡策略提出了一種還原方法。該解決方案基于博弈論方法；因此，該方法在一個數字案例上進行了測試，并證明了其有效性。

Huang等人[11]開發了新的方法來處理UCAV編隊對抗多目標的合作目標分配和路徑規劃（CTAPPP）問題。UCAV的編隊是基于合作決策和控制的。在完成目標偵察后，訓練指揮中心根據戰場環境和作戰任務向每架UCAV快速傳輸任務分配指令。UCAV機動到由其火控系統計算出的最佳位置，發射武器裝備。合作目標分配（CTAP）問題通過增強型粒子群優化（IPSO）、蟻群算法（ACA）和遺傳算法（GA）來解決，并在歸因、精度和搜索速度等方面進行了比較分析。在進化算法的基礎上發展了UCAV多目標編隊的合作路徑規劃（CPPP）問題，其中提供并重新定義了獨特的染色體編碼方法、交叉算子和突變算子，并考慮燃料成本、威脅成本、風險成本和剩余時間成本來規劃合作路徑。

Ma等人[12]開展的工作解決了在BVR作戰場景中優化兩組（R和B）無人機對手之間的優勢地位問題。一個無人機ri∈R對一個無人機bj∈B的優勢是通過ri和bj之間的距離、ri的導彈發射距離的下限和上限、ri的高度和bj的高度之差以及ri的最佳發射高度來估計的。決定性的變量是無人機在兩組中的空間分布和每架飛機在這些組中的目標分配。無人機在三維作戰空間BVR中的可能位置被簡化（離散化），通過立方體的中心位置來表示。每個無人機組都有一組立方體。優化問題被建模為一個零和博弈，并被解決以獲得納什均衡。

Ma等人[12]提出的工作沒有使用高保真模擬來分析無人機空間分布的選擇和分配給它們的目標對BVR作戰的影響。高保真模擬對飛機、雷達、導彈及其導彈的WEZ的動態特性進行建模。這些動態特性也影響到BVR作戰時每架飛機的行動觸發，因此也影響到最終的結果。例如，如果在兩組無人機之間第一次沖突后的時間窗口內考慮高保真BVR作戰模擬，新的沖突可能會發生，直到模擬結束。因此，每個在交戰中幸存的無人機將能夠選擇一個新的目標，這取決于可用目標的優勢值。在[12]中沒有考慮與無人機行為有關的不確定性。有關敵方無人機在戰術編隊中的確切位置及其導彈發射距離的信息是行為不確定性的例子。這兩個信息和上面描述的其他信息在BVR戰斗中是相關的：它們直接影響飛機之間的交戰結果。

在這項研究中，我們試圖解決文獻中發現的一些局限性，如低分辨率模擬、與敵人有關的不確定性的處理以及缺乏對優化解決方案的穩健性的確認，旨在提高兵棋結果的質量。我們的目標是驗證哪些藍色蜂群的戰術編隊可以在BVR戰斗中戰勝紅色蜂群。作為一個案例研究，RED蜂群使用了空軍經常采用的戰術編隊，稱為line abreast[13]。為了評估BLUE蜂群解決方案的穩健性，我們解決了新的問題，改變了RED蜂群每架飛機的位置，目的是估計新的RED蜂群編隊對BLUE蜂群的優化戰術編隊的效率的影響。

我們使用自主智能體和高保真計算機模擬來優化BVR戰斗中的無人機戰術編隊，考慮與敵人相關的不確定性，如戰術編隊中的位置誤差和導彈發射距離。統一行為框架（UBF）被采納為創建自主智能體的基礎。飛機和導彈在三維環境中用六個自由度（DoFs）建模。

該程序將在接下來的章節中進一步討論。

確保關鍵基礎設施網絡的彈性，并為國家安全的目的充分防御這些網絡，可能是一個嚴峻的挑戰，特別是在這個充滿競爭的時代。除了自然災害和偶然事故之外，聰明的對手可能只需幾次戰略性的攻擊就能造成嚴重的行動影響。然而，簡單的優先級列表可能導致忽略了容易被利用的漏洞。在這些情況下，需要仔細分析，以確定網絡的關鍵組成部分（節點和弧線），以便集中精力提高其彈性。本文討論了一個結合了優化和博弈論的三人網絡攔截結構，并應用于美國交通網絡的一個使用案例。這種分析提供了一種強大的、穩健的方法來識別網絡中的關鍵基礎設施。

作者：CPT David Tillman

發展和管理戰術層面的信息需求是一個具有挑戰性的動態過程，它得到了稀缺原理，甚至偶爾是相互沖突的理論支持。本文將專門討論優先情報需求（PIRs）的發展，當它與友軍情報需求（FFIR）結合在一起時，就形成了總指揮的關鍵情報需求。

雖然PIRs通常由旅S-2管理，并將任務下達到旅級信息收集（IC）管理員，但它們最終由旅長批準和擁有。因此，PIR的開發是一個由指揮官驅動的過程，并且是長期存在的。它需要對過去和現在的理論有一個基本的了解，但更重要的是，它需要對指揮官如何在一個聯合競爭環境中對旅戰斗隊有一個整體的了解。

PIRs被定義為與敵人或作戰環境有關的信息要求，被認為對（1）達到指揮官的決策點（DP）或（2）實現一個特定預期效果至關重要。這個定義最終為PIR的開發方法提供了一個范圍。這個定義的第一部分是情報專業人員最頭疼的問題--將PIR與梯隊的決策點直接聯系起來。

然而，定義的第二部分往往被火力和目標群體以外的人所忽視。這就是指揮官的行動可視化發揮作用的地方，直接影響到他認為在該特定階段最有效的PIR類型。

為了在復雜的作戰環境中支持動態的指揮官，有效的PIR將提供三種共生功能：推動指揮官的DPs，通過啟用目標定位周期和應用經典博弈論來支持工作。

決策點（DP）戰術師

你會看到那些喜歡使用DP戰術的指揮官，在足球比賽中這相當于運行一個選項戰術。指揮官指示參謀部在行動的每個確定的DP上，制定一個由多個分支和續篇組成的單一強有力的規劃。其目的是為指揮官提供最大的行動靈活性，同時也最大限度地提高節奏。

例如，指揮官可能會指示旅級參謀部規劃一次進攻行動，預期的最終狀態是成功包圍第111旅戰術組（BTG）剩余的兩個機械化步兵營（MIBn）。作戰環境將影響這些進攻行動的發生時間和地點，但敵人也會影響。敵人的組成、能力、陣列和上級指揮部期望的最終狀態等因素都會對藍軍作戰方案的制定產生一些影響。

這第一個DP1也將作為作戰計劃中的第一個分支，它最終將為指揮官提供兩個可區分的選擇。兩個方案中的每一個都將包括三個戰術任務，每個任務都將由一個步兵營同時執行。

圖1. DP 1A

圖2. DP 1B

這兩個分支規劃的主要區別在于指定的路徑（AoA）。DP 1A包括一個步兵營在南部的AoA上固定敵人，同時投入一個步兵營進行滲透。另一個營作為主要力量，對北面的敵人進行包圍。方案1B包括一個步兵營在北面AoA上固定敵人，同時投入一個步兵營進行滲透，另一個營作為主要力量在南面AoA上進行包抄。

雖然這兩個方案都是可行的，但根據當時支持的PIR的回答方式，只有一個方案是最佳的。

兩個擬議的分支規劃都需要獨特的作戰條件，由PIR和FFIR來回答，必須滿足這些條件才能實現該DP。與敵人和地形具體相關的信息要求將最終成為旅級PIR。

由于天氣和地形是永恒的考慮因素，這個例子將用一個以敵人為重點的PIR來驅動DP1。要做到這一點，我們需要準確了解我們的BCT能夠施加給敵人的相對戰斗力--FFIR。同時，我們必須知道，根據力量和手段的相關性，實現每項戰術任務所需的最低兵力。

經典的力量相關性理論認為，處于蓄意防御中的敵人可以有效地防御多達三倍于其戰斗力的力量。根據一個標準的步兵營（IBCT）的任務組織，我們能夠投入一個步兵營來固定敵人，一個步兵營來穿透敵人的防御陣地，第三個步兵營來包圍敵人。

在考慮了前面所有的信息后，我們現在知道，敵人有可能用任何大于兩個機械化步兵連（MIC）的編隊在復雜的障礙帶支持下對滲透和包圍進行成功防御。支持這一DP有效PIR的一個例子是：第111BTG的殘余部隊是否會投入并保留少于或等于兩個MIC的兵力來保衛任何單一的路徑？

通過將這一最低兵力要求納入PIR的開發，我們可以更精確地定義實現該指揮官的DP所需的信息要求，這將使信息收集規劃和同步。由于每個梯隊的指揮官都對DP 1A和1B有共同的理解，旅長就能發出聲音（與前面的足球例子保持一致），然后他的下屬指揮官就能迅速執行，同時保持高的行動節奏。

使用軍事決策過程中產生的最重要的產品之一：決策支持矩陣（表1）最能說明這一概念。

表1. DPs 1A和1B的決策支持矩陣

條件設定者

指揮官們更喜歡更主動塑造工作，運用重心分析來系統地瓦解敵人的戰斗秩序。他們傾向于選擇由大量基于條件的觸發器和創新方式組成的規劃，旨在通過加快傳感器到射手的順序來扁平化殺傷鏈。

與其利用收集資產來確定敵人的組成和部署，他們更傾向于利用這些資產來通過敵人的關鍵弱點瞄準敵人的關鍵能力。這有效地使指揮官通過成功地減少敵人的相對戰斗力，人為地達到最低兵力要求。

在這種情況下，PIR的目的是直接促成目標定位過程，塑造戰斗空間，并為機動部隊迅速奪取相對優勢的位置創造條件。一個這樣的例子是，在前面的規劃中，用一個觸發器取代DP1，將主要精力投入到北部的行動區。這個基于條件的觸發器與DP1不同，因為它是一個預先確定的行動，與敵人的部隊陣列無關。通過深思熟慮的目標選擇過程，參謀部確定了滿足這一觸發條件所需的具體條件。

與其試圖通過瞄準敵人的機動編隊來直接削弱其總戰斗力，參謀部建議瞄準敵人的反機動資產（地雷層、挖溝資產等）。瞄準這些工兵部隊將通過使那些被認為對防御行動至關重要的資產失效來降低敵人的相對戰斗力--這就是預期效果。

這些預期效果是我們對PIR定義的后半部分。如果成功的話，實現這些預期效果將剝奪敵人建立有障礙物支持的蓄意防御的能力，并迫使敵人建立有最小障礙物的倉促防御。如果所有其他變量保持不變，從蓄意防守到倉促防守的轉變，會使最低兵力要求從3:1降至2:1。

一旦確定需要消滅這些關鍵保護資產，它們將在目標工作組中得到分析，被添加到高回報目標（HPTs）清單中，并由旅長在目標審批委員會上進行驗證。

為了使收集規劃有效地支持決定、探測、交付和評估目標的周期，HPT（很像DP）必須得到PIR的直接支持。支持這些HPT的PIR的一個例子是。敵人將在哪里使用其主要的反機動性資產？

在這個例子中，PIR中的反機動資產一詞將把收集工作特別集中在敵人的MDK-2M（挖溝車）和GMZ-2（布雷器）上。由于高度的特殊性，將PIR細化為基本信息要素（EEI）、指標和具體信息要求的IC矩陣將更加簡明。

圖3. 具體信息要求（SIR）與指標、EEI和PIR的關系。(改編自圖4-5，FM 3-98)

博弈理論家

戰略推理的科學，通常被稱為經典博弈論，可以追溯到20世紀50年代，當時它首次被用來研究零和博弈中理性參與者的決策過程。從那時起，歷史為我們提供了多個軍事案例研究，在這些案例中，博弈論可以被回顧應用：中途島戰役、斯麥戰役和1914年俄羅斯與德國之間的坦能堡戰役，等等。

將博弈論，以其最初的零和形式，應用于PIR的發展，這一概念似乎很新穎，但事實遠非如此。與目前的學說不同，歷史上的學說將這種戰略推理的框架納入了PIR的發展。回顧一下1994年左右的《陸軍野戰手冊》（FM）34-2，收集管理和同步規劃，可以看到幾個輔助的例子，說明經典的博弈論可以用來發展PIR。

這種戰略推理框架在每個有效的PIR例子中都得到了很好的體現，而在以下摘自FM34-2附錄D的無效的PIR例子中卻依然沒有體現出這一點。

不良PIR的例子

• "敵人會進攻嗎？如果是的話，在哪里，什么時候，以什么兵力？"

• 這種PIR顯然不是參謀部作戰的結果。我們可以提出幾個具體的批評意見。這個PIR實際上包含四個明顯不同的問題。這四個問題中哪個是優先考慮的？除非得到更多的指導，否則收集資產必須自己決定針對PIR的哪一部分來收集。

• 它假定情報人員對敵人的情況完全一無所知。實際上，他們對局勢的了解可能多于 "敵人可能在某個時候、某個地方、以某種力量發動攻擊"。利用戰場的情報準備過程，他們可以提供比這更有針對性的PIR。

• 最后，在對潛在的友軍和敵軍CoA進行戰爭演練時，工作人員應該發現這個PIR的某些方面與友軍CoA無關。例如，你的防御可能完全有能力擊敗敵人，而不管他們何時真正發動攻擊。也許重點只需要放在他們將攻擊的地方，以支持對友軍預備隊的使用的決定。

良好的PIR實例

正如沒有標準的情況模板或友好的CoA適用于所有情況一樣，也沒有一套標準的PIRs。然而，好的PIRs有一些共同點：

• 它們只問一個問題。

• 它們專注于一個特定的事實、事件或活動。

• 它們提供支持一個單一決定所需的情報。例如。"敵人是否會在我們的后備部隊離開Jean-Marie作戰區之前對其使用化學制劑？" "敵人是否會使用前坡防御來保衛Kevin目標？" "第43師是否會沿AoA 2發出主攻？"

正如你所看到的，所有好的PIR的例子都被設定為 "是 "或 "不是 "的問題，將信息要求簡化為一個獨立變量的積極或消極存在（類似于FM3-98圖4-5中定義的EEI）。最初，這種方法對于復雜的作戰環境來說似乎過于二元化，但進一步的分析表明，如果使用得當，它可以成為戰術層面上的一種有效方法。當指揮官無法獲得達成目標或實現預期效果所需的關鍵信息時，這一點尤其明顯。

在我們前面的設想中，這意味著該旅及時回答PIR的能力已經受到環境限制或資源限制的影響。換句話說，藍軍沒有能力確定敵人在北部和南部AoA沿線的構成（針對DP1），也沒有能力探測和瞄準行動區內所有剩余的反機動資產（基于條件的觸發）。為了將經典博弈論應用于這一情景，工作人員必須首先確定前面行動的四種可能結果。

為簡單起見，讓我們假設這兩個對立的編隊之間在梯隊上存在絕對的戰斗力均等（1：1）。在其最基本的形式中，每個指揮官基本上都有兩個選擇。對于藍軍指揮官來說，第一個選擇是將主要精力投入到北部的AoA，第二個選擇是將主要精力投入到南部的AoA。對于敵對勢力（OPFOR）的指揮官來說，選項1是將防御性的主要力量投入到北部的AoA，選項2是將防御性的主要力量投入到南部的AoA。

為了計算這個零和博弈中的概率和回報，我們還必須應用一個通用的積分系統。一個點將被授予以主要精力達到對立的最小兵力的指揮官，第二個點將被授予將主要精力投入到對該特定要素具有有利地形的交戰區的指揮官。該情景假設藍軍IBCT對兩個OPFOR MIBn進行進攻行動。南部的AoA嚴重受限的地形對于主要是騎馬的藍軍人員來說是理想的。相反，北部的兩個高速機動走廊對OPFOR的主要機械化編隊是有利的。

圖4和圖5是對四種潛在選擇的圖形描述，以及對指揮官在四種結果中的每一種所獲積分的回報矩陣。

圖4. 四個博弈理論CoA。

圖5. 博弈論方法的記分卡。

在這些例子中，雙方都有一個明確的主導戰略，在回報矩陣的左下角有一個明顯的納什均衡。藍軍指揮官的主導戰略是將主要精力投入到南部的行動區。使用這種策略，藍軍肯定會有有利的地形，可以進行下馬式編隊，并有50%的機會通過其主要努力達到最低兵力要求。

作戰部隊指揮官的主導戰略是將防御性的主要力量投入到北部走廊。通過這一戰略，作戰部隊將擁有有利的地形，并將通過其主要努力達到最低兵力要求。

考慮到這一點，參謀部能夠確定對每個指揮官最有利的選擇，以及藍軍如何能夠以其主導戰略增加實現最低兵力的概率。

我們最后的PIR將綜合所有前面的要素（DPs、目標定位和經典博弈論），以支持動態指揮官的作戰可視化：敵人是否會將兩個或更多的反機動資產投入到南部的行動區？

這個PIR是理想的，因為它在支持BCT塑造努力和指揮官的DPs的同時，也為藍軍提供了通過其主要努力實現最小兵力要求的最大可能性。如果能夠在南部區域消滅敵人的反機動資產，最低兵力要求將有效地從3:1減少到2:1，這將使圖5右下角的分數從 "1,1 "變為 "2,0"，進一步改善藍軍指揮官已經占優勢的戰略。

結論

在前面的例子中，我為指揮官和他們的參謀提供了一個框架，以產生在復雜作戰環境中有效的戰術級PIR。這個框架是基于過去和現在的理論，以及我在兩次作戰訓練中心輪換期間擔任IC經理時學到的經驗。

大規模的作戰行動需要指揮官和參謀人員采取動態、流動和綜合的作戰方式。在進行作戰可視化時，有活力的指揮官很可能會在行動的不同階段展示所有三種智力特征：

• 最初，博弈論者會在信息有限的時候尋求減少行動變量的數量。

• 接下來，條件設定者將旨在減少敵人產生戰斗力的能力，同時也保留自己的能力。

• 最后，DP戰術師將通過對被削弱的敵人和較少的作戰變量進行規劃，最大限度地提高作戰靈活性。

為了支持這種動態發展，參謀部必須確保在整個計劃過程中體現有效的PIR的所有三個共生功能。這樣一來，這種方法將產生最終能夠相互支持DP、目標定位周期和經典博弈論的概念應用的PIR。

圖6. DPs, targeting, game-theory nexus.

戴維-蒂爾曼（David Tillman）中士是美國肯塔基州坎貝爾堡101空降師（空中突擊）第1BCT "巴斯通 "的旅級IC經理。之前的任務包括：科羅拉多州卡森堡第4步兵師第3裝甲營（ABCT）的IC排長和旅級IC經理；以及卡森堡第4步兵師第3裝甲營第10騎兵團第4中隊的助理S-2和情報、監視、偵察經理。蒂爾曼中尉的軍事學校包括美國國防情報局（DIA）收集管理員基礎課程；信號情報/電子戰官員課程；DIA主要、備用、應急和緊急基本課程；DIA聯合中級目標課程；情報、監視、偵察經理課程；以及軍事情報基本官員領導課程。他擁有南伊利諾伊大學的刑事司法學士學位，目前他是東北大學專業研究學院的研究生，攻讀戰略情報和分析專業的碩士學位。提爾曼中尉已經完成了在國家訓練中心的輪換，在聯合戰備訓練中心的輪換和支持斯巴達盾牌行動的部署。

博弈論提供了一些分析工具，旨在幫助人們更全面地理解決策者互動時出現的現象。博弈描述了玩家之間的戰略互動，他們在利益的指引下，意識到自己的行動會影響到對方。所有博弈論模型中的基本實體是玩家。博弈者可以被理解為一個人、一群人或任何類型的組織，甚至是面臨決策挑戰和機會的國家或聯盟。在這方面，"能力 "這一概念為優化國防資源分配所需的規劃 "游戲 "要素提供了維度和變量。本文開發的模型側重于在假設的能力上分配可用的國防資源，以實現對國家安全的最佳響應。參與國防資源管理的戰略決策者與國家安全威脅之間的競爭是一種博弈。

引言

戰爭是一種代價高昂的經濟活動。博弈論提供了一些分析工具，旨在幫助人們更全面地理解決策者互動時發生的現象。博弈描述了參與者之間的戰略互動，他們以自己的利益為導向，并意識到他們的行動會影響對方。所有博弈論模型中的基本實體是玩家。博弈者可以被理解為一個人、一群人或任何類型的組織，甚至是需要做出決定的國家或聯盟。

為了描述一個理論博弈，我們需要明確四個基本要素：玩家、行動、報酬和信息。Rasmussen用PAPI的縮寫來指代這些要素[2]。

為了在博弈論的基礎上建立一個能夠描述最佳防御資源分配的模型，并確定規劃的 "游戲"要素，需要對 "防御能力 "有一個全面的概念性理解。

澳大利亞國防軍將 "防御能力 "定義為 "在指定的環境中，在指定的時間內達到預期的作戰效果，并在指定的時間內保持這種效果的能力"[3]。這包括多種投入的綜合效果，如：人員、組織、訓練、主要系統、物資。美國國防部將軍事能力定義為 "在規定的標準和條件下，通過執行一系列任務的手段和方法的組合，達到預期效果的能力"[CJCSI/M 3010系列]。它包括四個主要部分：部隊結構、現代化、戰備和可持續性。

這兩個定義都是圍繞著 "效果 "的概念。這使我們想到一個問題："在有限的可用資源（如分配的國防預算）的壓力下，在設計了某些能力以應對某些威脅后，可以采取什么決定來最大化一般的安全效果？"

本文建立的模型側重于在假定的能力上分配可用的國防資源，以實現對國家安全的最佳反應。參與國防資源管理的戰略決策者與國家安全威脅之間的競爭是一種博弈。