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。

重新定義作戰環境

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。

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）

通過與被稱為計算機生成兵力（CGF）的虛擬對手進行訓練，受訓戰斗機飛行員可以積累空戰行動所需的經驗，而其成本僅為使用真實飛機訓練的一小部分。但實際上，計算機生成兵力的種類并不豐富。這主要是由于缺乏 CGF 的行為模型。在本論文中，我們研究了空戰訓練模擬中 CGF 的行為模型在多大程度上可以通過使用機器學習自動生成。空戰領域非常復雜，在該領域內運行的機器學習方法必須適合該領域帶來的挑戰。我們的研究表明，動態腳本算法極大地促進了空戰行為模型的自動生成，同時又具有足夠的靈活性，可以根據挑戰的需要進行調整。然而，確保新生成行為模型的有效性仍是未來研究的一個關注點。

生成空戰行為模型

人工智能（ai）領域可以為行為建模過程提供一種替代方法，并通過糾正上一節中提到的兩種后果來提高模擬訓練的效果。這種替代方法是通過機器學習生成行為模型。機器學習程序在各種任務中的表現都優于人類，例如信用卡欺詐檢測、云計算資源分配，以及玩撲克和圍棋等游戲。對于此類任務，機器學習程序能夠通過以下三種特性的結合產生創造性的解決方案：（1）計算速度；（2）精確的約束滿足能力；（3）巧妙的學習算法。利用這三個特性并將其應用于行為模型的開發，我們就能獲得以下能力：(1) 以更快的速度開發行為模型；(2) 開發出比目前更多變化的行為模型。因此，使用機器學習程序開發行為模型有可能消除當前行為建模過程對訓練效果造成的兩種影響。

不過，在將機器學習應用于空戰模擬之前，我們必須先考慮空戰領域。空戰領域十分復雜，在這一領域內運行的機器學習方法必須適合該領域帶來的挑戰。五項挑戰：(a) 形成團隊合作，(b) 對 cgf 行為進行計算評估，(c) 有效重用已獲得的知識，(d) 驗證生成的行為模型，以及 (e) 生成可訪問的行為模型。這五大挑戰并非空戰領域所獨有。但是，這些挑戰需要適合該領域的解決方案。

研究問題

研究問題 1：能在多大程度上生成能產生團隊協調的空戰行為模型？

動態腳本使用獎勵函數來評估使用生成的行為模型的空戰 cgf 所顯示的行為。獎勵函數產生的獎勵用于調整新生成的行為模型，以尋找最佳模型。如前所述（見挑戰 b），空戰行為評估存在兩個問題。在文獻中，這兩個問題分別被稱為獎勵稀疏和獎勵不穩定（見第 4 章）。不過，文獻中提出的空戰行為獎勵函數并不總是考慮到這兩個問題。然而，這樣做可能會產生更理想的行為模型。這就引出了第二個研究問題。

研究問題 2：能在多大程度上改進空戰 cgf 的獎勵功能？

動態腳本將 cgf 在整個學習過程中積累的知識以權重值的形式存儲在規則庫中的規則上。每條規則的權重值表示該規則相對于規則庫中其他規則的重要性。就重復使用而言，在一個空戰場景中構建的知識也有可能在另一個空戰場景中得到有效應用。我們將知識重用置于遷移學習的背景下，即讓一個 cgf 在一個場景中學習，然后將其知識遷移到一個新的、未見過的場景中。這就引出了第三個研究問題。

研究問題 3：使用動態腳本構建的知識在多大程度上可以在不同場景下的 cgf 之間成功轉移？

我們的目標是將生成的行為模型用于模擬訓練。驗證模型是實現有效使用模型的重要一步。行為建模過程中的第 4 步說明了驗證的重要性。然而，由于行為模型驗證沒有放之四海而皆準的解決方案，我們首先必須確定驗證的正確方法。這就引出了第四個研究問題。

研究問題 4：我們應該如何驗證機器生成的空戰行為模型以用于模擬訓練？研究問題 4 的答案就是驗證程序。通過該程序，我們可以確定我們在研究中生成的行為模型的有效性。所選擇的研究方法引出了第五個研究問題。

研究問題 5：通過動態腳本生成的空戰行為模型在多大程度上可用于模擬訓練？

回答了這五個研究問題，我們就能回答問題陳述。

在第 1 章中，我們介紹了問題陳述和五個研究問題。此外，還介紹了解決研究問題的研究方法。

在第 2 章中，我們提供了有關四個主題的文獻背景信息（另見第 1.1 節）： (1) 行為建模過程的詳細步驟；(2) 在模擬訓練中使用機器學習的潛在好處和缺點；(3) 過去使用機器學習生成空戰行為模型的方法；(4) 動態腳本及其在空戰模擬中的適用性。

在第 3 章中，我們介紹了團隊協調的三種方法：(1) 默契；(2) 中心；(3) 體面。我們通過實驗研究團隊協調方法的益處，然后回答研究問題 1。

在第 4 章中，我們將深入研究動態腳本編寫過程的一個特定部分，即獎勵功能。我們將展示三種不同獎勵函數的使用如何影響我們的 cgfs 的行為，然后回答研究問題 2。

在第 5 章中，我們研究了 cgf 在某種空戰場景中積累的知識在多大程度上可以成功轉移到不同空戰場景中的 cgf 上，然后回答了研究問題 3。

在第 6 章中，我們設計了一個驗證程序，通過該程序可以驗證為空戰 cgf 生成的行為模型。此外，我們還介紹了 atacc，然后回答了研究問題 4。

在第 7 章中，我們將驗證程序應用于戰斗機 4 艦模擬器中新生成的行為模型，然后回答研究問題 5。

在第 8 章中，我們將對五個研究問題的答案進行總結，從而結束本論文。最后，基于這些答案，我們提出了問題陳述的答案。之后，我們將對未來的工作提出兩點建議。

本論文利用強化學習（RL）來解決空戰機動模擬中的動態對抗博弈問題。空戰機動模擬是運籌學領域常見的一種順序決策問題，傳統上依賴于智能體編程方法，需要將大量領域知識手動編碼到模擬環境中。這些方法適用于確定現有戰術在不同模擬場景中的有效性。然而，為了最大限度地發揮新技術（如自動駕駛飛機）的優勢，需要發現新的戰術。作為解決連續決策問題的成熟技術，RL 有可能發現這些新戰術。

本論文探討了四種 RL 方法--表式、深度、離散到深度和多目標--作為在空戰機動模擬中發現新行為的機制。它實現并測試了每種方法的幾種方法，并從學習時間、基準和比較性能以及實現復雜性等方面對這些方法進行了比較。除了評估現有方法對空戰機動這一特定任務的實用性外，本論文還提出并研究了兩種新型方法，即離散到深度監督策略學習（D2D-SPL）和離散到深度監督 Q 值學習（D2D-SQL），這兩種方法可以更廣泛地應用。D2D-SPL 和 D2D-SQL 以更接近表格方法的成本提供了深度 RL 的通用性。

貢獻

本文有助于以下研究領域：

• 設計獎勵信號以推動空戰機動領域的學習，以及確定最有效信號的相應評估。
• 第 6 章中介紹的結合 RL 和監督學習的新方法，可加速深度 RL 并超越基準算法。考慮到 RL 的訓練是一項非常昂貴和資源密集型的操作，這些縮短學習時間的新方法是本論文最重要的貢獻。
• 優于單目標智能體的多目標 RL 智能體，在第 7 章中介紹。這是一個非常重要的貢獻，因為它證明了多目標 RL 這一相對較新的發明可以在不增加學習時間的情況下超越單目標 RL 的性能。
• 用于訓練和測試單目標和多目標 RL 智能體的開源框架。

本文將介紹在美國海軍水面艦隊中使用自主無人水面艦艇的戰術建議。將評估目前由私人和美國防部項目開發的幾種現有技術，以分析在已制定的作戰概念方案中設定的參數范圍內使用這些技術的可行性。這項研究的目標是通過將自主和無人水面技術應用于近期海軍作戰的戰術中，最大限度地提高水面部隊的戰備狀態。這一作戰概念針對的是決策者、作戰規劃人員以及負責制造、采購、交付和使用艦隊自主無人水面系統的人員。海軍在很大程度上依賴有人水面平臺的戰備狀態來執行各種復雜任務。由于海軍繼續在部隊的維護、訓練和戰備之間平衡部隊需求，自主無人系統提供了額外的能力，有助于維持健康和物質戰備狀態。這項研究旨在通過自主和無人系統的任務性能以及在不久的將來可以整合的能力進行比較分析。這將最終為海軍部隊的持續戰備狀態可能出現的下降提供一個權宜之計。

美軍對無人平臺的使用已大幅改善。在過去 10 年中，無人平臺在航空領域的戰時和穩態使用極大地改善了軍事行動。無人機（UAV）為海外作戰部隊的作戰能力做出了重大貢獻。它們大大提高了關鍵信息流的及時性，同時降低了軍事人員在情報監視和偵察（ISR）領域的風險。無人機還通過增加駐扎時間、增加打擊行動次數來提高航空部隊的進攻打擊能力，并降低了現有載人航空平臺的總體成本、生命周期維護和多功能性。近代以來，自主無人技術的應用和作戰使用在水面艦艇部隊中受到的關注較少，投資也有限。最近，美國國防部對開發和使用無人水面系統執行 ISR 和獵雷任務產生了濃厚的興趣。自主模式技術的應用和使用主要是在學術和科學領域進行研究。隨著海軍繼續將目標無人水面飛行器（無人機）用于水面炮擊和導彈系統目標評估和模擬，技術應用和更復雜的作戰能力變得可行。

開發自主無人水面系統所需的技術已經成熟并可用。然而，對自主無人系統技術的信任仍然是海軍領導人之間最具爭議的話題。自主無人系統可用于執行有人駕駛平臺認為過于危險和平凡，人類無法有效或高效執行的任務。隨著自動無人系統能力的提高，它可以比有人系統更有效地執行這些常規任務，如情報監視偵察、海域感知和導航。

人工智能驅動的軟件飛行員有可能實現美國空軍對負擔得起的戰術空中力量能力的追求；然而，對啟用空戰自主算法的數據的基礎性要求并沒有得到充分理解。

本文討論了空軍戰術空中力量數據管理的挑戰，承認反對數據對協同作戰飛機（CCA）實戰的重要性的論點，并確定了四個具體原因，即資助和實施一個深思熟慮的數據管理計劃對加速CCA的成功開發和實戰至關重要。這個米切爾論壇的初稿的目的是提供清晰度，并邀請大家討論訓練CCA算法的戰斗所需的數據集，因為美國空軍尋求履行其 "隨時隨地飛行、戰斗和贏得......空中力量 "的使命。

該論壇介紹了來自美國和全球各地航空航天專家的創新概念和發人深省的見解。

本專著追求的是確定美國陸軍如何能夠建立對定位導航和授時的共同作戰理解。規劃人員、分析人員和戰略人員必須了解如何實施空間使能因素和能力，以應對有爭議的作戰環境中的挑戰。最重要的是，本專著試圖回答美國陸軍將如何在未來的多域作戰中減輕定位導航和授時（PNT）的不利影響的問題。空間使能器對于成功彌補BCT級別的空間作戰差距以應對PNT戰爭中的近距離威脅是至關重要的。了解美國陸軍在MDO期間如何針對近距離對手開展行動，對于未來的任務規劃至關重要，這將使美國陸軍在多域作戰中應對作戰挑戰并保持作戰優勢。該專著將提供背景資料，確定美國陸軍在被拒絕、降級和中斷的空間作戰環境（D3SOE）中的GPS所面臨的當前問題，適用于PNT的當前文獻，并分析當前PNT的能力和局限性。最后，它的結論是關于美國陸軍必須如何認識到MDO的未來影響，并確定將阻礙美國陸軍未來行動的任何執行的脆弱性的建議。

引言

在當前的信息和技術時代，世界人口已變得越來越依賴實時數據。無論是手機、電視，甚至是電力，技術已經成為地球上日常生活中提供實時信息的主力軍。隨著這種技術全球化的增加，對美國國家安全的挑戰和保護美國國內外利益的復雜性也在增加。美國繼續在有爭議的作戰環境中投射力量。美國在被拒絕的、退化的和被破壞的作戰環境中通過空間能力投射力量的能力不能僅僅停留在戰略領域，還必須延伸到作戰和戰術層面。

今天，近在咫尺的對手威脅，特別是中國和俄羅斯，正在與美國進行一場越來越復雜的技術競賽。國防空間戰略（DSS）總結提出，由于俄羅斯等大國開發、測試和部署反空間能力及其相關的軍事理論，以便在沖突中延伸到空間，因此構成最大的戰略威脅。這與其說是創造最主要和最致命的武器的競賽，不如說是一場更專注于如何拒絕對手能力的競賽。了解到這些空間支持行動的戰略利益，外國政府正在發展威脅他人使用空間能力的能力。中國和俄羅斯各自將空間武器化，作為降低美國和盟國軍事效力和挑戰美國空間行動自由的手段。

這種拒絕對手能力的技術競賽可能導致信息傳遞的 "內容 "和 "方式 "的范式轉變。拒絕信息傳遞是信息作戰（IO）和多域作戰（MDO）的最前沿。美國陸軍目前在作戰層面上面臨的問題是對定位、導航和授時（PNT）以及空間能力如何在退化、中斷或被拒絕的作戰環境中實現任務規劃和執行缺乏共識。美國陸軍必須了解PNT戰爭如何在作戰環境中發生，以及如何在未來的MDO期間減少所有梯隊對PNT戰爭的敵對使用。

三種不同的基本能力的組合定義了PNT。定位是指在標準大地測量系統（如1984年世界大地測量系統或WGS84）中準確和精確地確定一個人的位置和方向的能力，或在需要時確定三維位置。導航是確定當前和所需位置（相對或絕對）的能力，并應用于修正航線、方向和速度，以達到世界上任何地方的所需位置，從地下到表面，從表面到空間。計時是指在世界任何地方并在用戶定義的及時性參數范圍內，從一個標準（協調世界時或UTC）獲得并保持準確和精確的時間的能力。計時還包括時間轉移。

授時是PNT的關鍵。它是定位和導航的基礎。GPS的定位和導航數據來自接收設備的授時信號。全球的用戶完全依靠美國空軍維護的衛星群來獲得授時信息。

由于平民依賴PNT，即目前現代技術的支柱，美國軍隊也極其依賴PNT及其能力。廣泛依賴衛星信號進行導航和計時，使美國的關鍵基礎設施和經濟活動處于危險之中。

從戰術層面上進行徒步巡邏的步兵到進行聯合演習的海軍艦艇，甚至是在戰略層面上投擲精確制導炸彈的B-52 "斷頭臺"，這些行動的成功執行所需的精確位置的計算都使用PNT。PNT的中斷可能有能力阻止美國軍隊的行動。人們越來越關注對手破壞GPS信號的方法和手段，從而使美軍無法獲得實現 "美國戰爭方式 "的定位和導航信息。美軍必須對付這些對手的措施，以便在被拒絕的、退化的和被破壞的空間作戰環境（D3SOE）中有效運作。

在D3SOE中有效運作依賴于幾個維持連接網絡的天基系統。天基系統和不受阻礙的空間訪問對國家的經濟福祉越來越關鍵，并與美國的國家安全相關聯。美國陸軍依靠空間能力來實現和加強陸地戰爭；幾乎每一個陸軍和聯合行動都受益于這些能力。了解這些涉及的復雜系統的風險將產生一種保護美國利益的預防行動的緊迫感。

基于空間的能力是軍事、商業和民用部門的一個組成部分。目前美國的空間政策闡明了基礎活動，通過加強機構間和商業伙伴關系來改善空間系統的開發和采購。長期存在的空間技術和成本障礙正在下降，這使得更多的國家和商業公司能夠參與到衛星建造、空間發射、空間探索和人類太空飛行中。私人商業公司Space X最近公布了其空間計劃。這可能促進美國商業空間能力和服務的新市場機會，包括依賴美國政府提供的空間系統的商業應用。促進商業應用對有保障的PNT的依賴，可以利用美國的能力來增強和鼓勵新興技術和空間能力的民用和軍用互操作性。鑒于上述概述，本專論將討論在美國陸軍作戰計劃中理解PNT的重要性。

研究問題

美國陸軍將如何在未來的多域作戰 (MDO) 中減輕 PNT 戰爭的影響？

假設

美國陸軍要求重點支持有保障的PNT和緩解技術，這可能使美國陸軍在MDO期間應對作戰挑戰并保持作戰優勢。為了應對有保障的PNT所面臨的近似挑戰，美國陸軍必須找到新的和全面的方法，通過同時使用其他作戰領域，如網絡戰和電子戰，來減少對計時系統的威脅。這也意味著要建立一個防御性的時間基礎設施和網絡，以維護和改善友好的授時源和授時分配，重點是精確授時的廣泛用途。在GPS被屏蔽的環境中，確保準確的PNT信息被傳遞給作戰人員是絕對關鍵的。為了采用這些技術，并有效地應對近距離的威脅，美國陸軍必須在作戰層面上提高整個部隊對空間能力和促進因素的共同理解。

重要性

美國陸軍必須認識到MDO的未來影響，并確定將阻礙美國陸軍未來行動的任何執行的弱點。了解美國陸軍在MDO期間如何對近距離的對手開展行動，對于未來的任務規劃至關重要。MDO方法將等同于美國陸軍如何減少其目前對PNT的過度依賴，同時繼續執行和實現任務的成功。

方法論

通過條令、歷史和理論的視角，研究將集中在公開來源的非保密檔案材料、當前和歷史上的軍事學說以及理論框架，以產生一個規范性的建議來回答研究問題。訪問聯合導航戰中心（JNWC）、美國陸軍空間和導彈防御司令部（USASMDC）、美國戰略司令部（USTRATCOM）和位于科羅拉多州彼得森空軍基地（AFB）的美國空間司令部（USSPACECOM）的人員資源，將提供歷史和當前背景以及與研究問題有關的信息。這將有助于指導研究，任何發現，并提供與此主題有關的額外背景。該專著將確定當前的MDO理論，包括當前的空間作戰理論，以了解已確定的PNT脆弱性，在可能的情況下減輕，以及在空間使能器可以彌補任何操作差距的情況下未減輕。空間使能器對于在BCT層面成功彌補空間作戰差距以應對PNT戰爭期間的近距離威脅是最重要的。

本專著將特別關注解決美國陸軍應通過實施集中的系統方法來理解PNT的過程。這個過程將通過在各旅戰斗隊（BCT）實施空間使能器和空間能力來提高對PNT戰爭的作戰理解。空間能力是投射陸地力量和贏得近距離戰斗的關鍵使能因素。本專著分為四個主要部分：第一部分是導言，包括背景信息，指出美國陸軍在D3SOE中面臨的GPS問題；第二部分提供適用于PNT戰爭的當前理論，以及對當前PNT戰爭能力和限制的理解；第三部分分析美國陸軍目前如何計劃和執行MDO；第四部分總結了影響、建議，以及必須進行的額外研究。

本專著的目的是從防空歷史和空中力量穿透這些防御的工作中提煉出教訓。它從第一次世界大戰、第二次世界大戰、越南、"沙漠風暴 "以及俄羅斯和中國的現代發展中確定了六條經驗。這六條經驗為空軍和地面部隊在未來進行壓制敵方防空（SEAD）和滲透行動的努力提供參考。本專著探討了聯合部隊應如何對待SEAD任務的問題，以及來自陸地領域的部隊是否應在穿透地基防空系統方面發揮更重要的作用。

T.R. Fehrenbach提醒我們注意戰爭的一個持久特征。無論我們的技術變得多么復雜和先進，武裝沖突仍然需要士兵參與。空中力量理論家認為，在未來的戰爭中，人類可能不再需要近距離的暴力對抗，僅靠空中手段就能達到目的。雖然純粹的空戰仍然是一個遙遠的想象，但地面部隊將繼續奮勇向前，與泥濘中的人們一起奪取目標。本專論并不是說空中力量是不必要的；相反，它是至關重要的。空軍的覆蓋面和影響力已經與地面機動密不可分，在最近的戰爭中，空軍已經成為軍隊進攻的必要先導。然而，空中優勢作為地面進展的先決條件的模式可能不再成立了。移動式和便攜式防空系統的擴散，加上危害地面部隊的遠程打擊能力，無論其位置如何，都可能迫使地面作戰先于其空中補充。

本專著討論了聯合部隊在未來應如何進行壓制敵方防空（SEAD）。它考慮了攻擊性空軍和地面防御者之間的斗爭。具體來說，它討論了防空系統的進步已經發展到了美國空軍無法繼續承擔壓制和穿透它們的主要份額的程度。在未來，美國陸軍可能不得不對綜合防空系統（IADS）進行第一輪打擊，為美國空軍開始空中優勢的戰斗打開大門。

海上防空對于地面部隊的機動自由至關重要。在減少對手的防空資產之前，敵人的空軍可以隨意攻擊機動編隊。自從20世紀初早期的飛行者從飛機上投下第一件武器以來，空中力量對現代機動作戰一直是至關重要的。空中和地面防御系統已經發展到這樣的程度，即一支軍隊如果不首先擊敗其競爭對手的空軍就進行攻擊是不可想象的。迅速而徹底地擊敗伊拉克的防空系統并隨后摧毀其空軍，對于聯軍在 "沙漠風暴 "行動中的快速機動和壓倒性勝利至關重要。 以美國空軍為先導，然后是地面機動的SEAD模式是如此強大，以至于美國和北約的競爭對手注意到并進行了調整。今天的綜合防空系統（IADS）是高度網絡化的，相互支持的，并且是分層深入的。 這些防御網絡，再加上遠程彈藥的出現，造成了一個多層面的問題。國際防空系統迷惑了敵方空軍為其地面部隊建立機動空間的能力，同時遠程火力也使這些攻擊部隊受到威脅。先進的IADS與遠程彈藥的雙重困境，要求我們考慮我們目前的SEAD方法是否足夠。

所提出的假設是，聯合部隊應該作為一個密切協調的地面和空中團隊進行未來的SEAD。美國陸軍應該為反應靈敏、強大和機動的防空和導彈防御系統、遠程精確火力、地面發射的反輻射制導導彈（ARGM）和游動彈藥提供資源。

所采用的方法是對SEAD的歷史、理論和學說的研究。它考慮了SEAD從第一次世界大戰到現在的歷史。反擊空中和導彈威脅（聯合出版物3-01）將SEAD歸類為主要的進攻性反空（OCA）任務。其目的是 "通過破壞性或擾亂性的手段使敵方的地表防空系統失效、摧毀或暫時退化。" 美國部隊發展SEAD是為了應對日益復雜和有效的地基防空系統，它與防空的進步有效地共同發展。本專著中的防空歷史有五個主要部分。第一部分討論了第一次世界大戰中的空中力量發展，以及早期空軍能力的提高如何為地面機動提供了機會。一戰中對空襲的反應導致了二戰期間為防止滲透而對空中武裝進行牽制的武器的產生。二戰的戰斗人員完善了一戰中創造的技術，為進攻的空軍和地面的防御者開發了更致命的瞄準系統和改進的彈藥。在越南戰爭期間，越南人民軍（PAVN）采用了密集的防空武器組合，這需要美國裝備和訓練專門的飛機來壓制北越的防御；這是SEAD能力的第一個例子。接下來，該專著回顧了美國在 "沙漠風暴 "行動中對空地戰的運用，以顯示SEAD的有效性，以及它如何為其他世界大國進一步調整以對抗FM100-5中的理論提供了基礎。 第五章考慮了俄羅斯新一代戰爭（RNGW）、中國遠程導彈以及防空武器的擴散以防止滲透。作者將SEAD理論和學說的演變與歷史實例結合起來，說明空軍與IADS之間的競爭是如何發展到今天的高精尖系統的。最后，該專著提出了一個地面部分未來在對抗現代IADS的戰斗中的貢獻模式。

聯合部隊如何進行未來的海空防務行動，對于各軍種在面對未來的國際防空系統時如何整合和合作至關重要。現代國際防空系統對未來的空中行動，以及暗示的地面行動構成了一個重大障礙。國家和非國家行為者對地對空武器的使用加劇了國際防空系統的瓦解問題。它極大地提高了進行海空導彈和滲透敵占區所需的戰斗力水平。阿富汗圣戰者組織在蘇聯-阿富汗戰爭中使用 "毒刺 "導彈，以及最近在烏克蘭上空擊落馬來西亞航空公司MH17航班，都是這些系統的擴散已經超出既定軍隊嚴格使用的例子。在未來的戰爭中，雙方都可能面臨一個連續的國際防空系統和非正規部隊采用的未聯網的防空。聯合部隊必須開發多種方案來擊敗這些系統，并擴大他們的方法，以最大限度地提高靈活性，使空中和地面部隊能夠對由國際防空系統和獨立的地對空武器防御的對手構成眾多威脅。

摘要

《不列顛之戰：第一個綜合防空系統 》，作者是LTC Gregory P. Shipper，50頁。

不列顛戰役是唯一一場完全由空中力量進行的戰役，并取得了勝利。本專著所探討的研究問題是：英國的綜合防空系統是如何阻止德國空軍為入侵英國而設定的要求的？英國人之所以取得勝利，是因為他們的分層防御計劃給沒有護衛的德國轟炸機帶來了多個同時存在的問題，使他們無法專注于他們的指定任務。雷達的秘密使用導致英國皇家空軍有能力預先確定其時間地點，并選擇讓英國戰斗機中隊與轟炸機交戰。英國人比德國人更迅速地了解作戰環境的變化的能力，導致他們有能力在德國的決策周期內行動。約翰-博伊德上校的OODA循環概念的設計是為了幫助更好地理解不斷變化的環境，比敵人更快地提出多個問題讓他們解決，阻止他們完成任務。對今天的作戰環境來說，重要的是技術如何幫助以更快的速度處理信息，加快了解戰場的過程，并比敵人更迅速地運作。

簡介

1940年6月5日，德國總理阿道夫-希特勒正處在一個十字路口。德國軍隊剛剛迫使英國遠征軍（BEF）離開歐洲大陸，法國國家政府也已經投降。這意味著德國以相對最小的努力成功地接管了整個歐洲大陸或使之中立化。希特勒有消滅約瑟夫-斯大林和他的共產主義政府的宏偉計劃。但是，他仍然需要讓英國通過談判達成解決方案，結束西部的戰斗，這樣他就可以集中所有的精力來對付蘇聯。德國在戰時沒有能力進行兩線作戰，因為它缺乏必要的原材料資源，無法為德國的戰爭工業提供燃料。如果德國首先攻擊蘇聯，它可以獲得繼續對任何一個國家進行戰爭所需的材料。然而，如果德國先攻打英國，它就不得不犧牲自己的資源來保存戰斗力，以便日后與蘇聯作戰。希特勒選擇先攻打英國，希望能迅速取得勝利。當德國未能取得對英國的勝利時，他們將注意力轉向了東線。他們進攻蘇聯，這將是人類最大規模的軍事行動。在1940年7月1日至10月31日的短暫時間里，英國皇家空軍不畏艱險，將第一次決定性的失敗交給了德國戰爭機器。

英國人在對抗德軍的努力中取得了成功，因為他們的綜合防空系統。本文探討了英國綜合防空系統背后的網絡，它將所有使防空系統獲得成功的各種碎片和組織匯集在一起。綜合防空系統的整體成功歸功于皇家空軍（RAF）戰斗機司令部的指揮官休-道丁（AOC）的工作。他明白，保衛英國本土不受攻擊的唯一方法是將各個司令部整合到一個能夠協調其集體努力的單一控制之下。道丁的計劃基于這樣的信念，即英國人需要在德國飛機到達目標之前將其損失最大化，這是英國人在整個英國天空的戰役中取得成功的關鍵因素。道丁制定并實施了一套針對德國轟炸機編隊的防御系統，降低了他們到達目標的能力。德國戰斗機的燃料限制意味著一旦轟炸機編隊越過英吉利海峽不久，就會有有限的或沒有戰斗機的覆蓋。掌握了這個關鍵的弱點后，道丁指示他的戰斗機中隊集中力量對付沒有護航的轟炸機。德國戰爭機器遭受的損失是不可持續的。最終，德國人將他們的大部分空軍部隊從戰場上撤出，集中精力對付即將到來的蘇聯東部戰役。

道丁系統的綜合防空系統部分的設計是首創的，它使英國人能夠集中精力，減少在分配哪個航空中隊對即將到來的德國威脅發動的冗余。本文要探討的研究問題是：英國的綜合防空系統是如何阻止德國空軍設定德國入侵英國的要求的？證據支持，這場戰役的成功很大程度上屬于休-道丁空軍元帥的概念，以及他如何將各種組織組織在一起的想法，對英國人的成功至關重要。為了使他的計劃可行，道丁不得不爭取必要的資產，當時英國政府的重點是建立和裝備新的戰斗機中隊，以便在歐洲大陸上協助法國的戰爭。道丁的綜合防空計劃的總體概念并不限于對德國編隊的觀察。他還使用了第一次世界大戰期間使用的經驗和技術，將齊柏林飛機引導到高射炮（AAA）的有效射程和英國飛機的飛行路線上。

AOC道丁用來進入德國決策周期的過程從來都不是原創或獨特的。他認識到，德國人在他們所有的編隊中一直使用相同的模式，并沒有改變它們。約翰-博伊德上校觀察到，在朝鮮戰爭期間，他的中隊與共產黨的部隊作戰時，也在使用同樣的觀察方法。博伊德將他的意見總結為一個概念，即OODA（觀察、定位、決策和行動）循環。這個模型可以用來剖析英國人如何戰勝德國空軍的原因。現有的英國防空理論和在空戰開始時部署在關鍵地點的可用設備為防御計劃奠定了基礎，當德國空軍在對該島的早期空襲中展示他們的理論和戰術時，它們得到了擴展。

本研究以博伊德上校的OODA循環為比較模板，說明英國空軍司令部如何對德國的戰術進行調整，以保持他們的能力，防止德國的轟炸行動產生預期效果。在事后看來，博伊德的概念顯示了一個組織如何能夠成功地對新出現的情況作出反應，從而走在德國軍隊的前面。首先要研究的是，英國人是如何根據他們對德國人在整個第一次世界大戰期間如何進行空中作戰的觀察來設計他們的第一個理論和戰術的，以及他們如何在整個戰爭的剩余時間里根據觀察到的變化繼續進行改進。這些觀察為多層次的綜合防空計劃的發展提供了依據。它們幫助英國人將其最初有限的資產沿英國海岸線和重要的人口和戰爭物資生產中心周圍定位，防止德國人實現其戰略目標。英國人如何應對不斷變化的環境，決定了他們如何能夠發展和實施最新的理論和戰術，通過為海上入侵英國創造條件來阻止德國空軍獲得他們的戰略目標。其次，在戰時時期，英國政府讓軍隊接受了幾次大規模的預算削減和裁軍計劃。他們繼續在紙上進行防空計劃的改進，并進行討論，以進一步測試新的想法，而沒有大量預算的好處，也沒有能力實地測試多種新武器。最后，不列顛戰役是對英國人民生存的終極考驗，因為他們必須對抗一支擁有經驗豐富的飛行員的優勢空軍，這些飛行員在短短七個月內對歐洲大陸的淪陷做出了很大貢獻。

為了了解英國人是如何戰勝一支優勢的敵人空軍的，我們將把他們與博伊德上校的概念進行比較。博伊德將他的OODA概念建立在個人與環境不斷互動的基礎上，只有那些適應不斷變化的條件的人才能生存下來。英國證明，盡管德國空軍在裝備和經驗上有許多優勢，但它并不是不可戰勝的。道丁系統是世界上第一個綜合防空系統。它使盟軍的戰爭生產能力得到了保護，使人們的注意力集中在增加戰爭物資的生產上，而不是對設施的不斷維修。最后，它為英國增加了更高程度的保護，戰斗機中隊更接近他們的目標，這延長了他們飛越目標的時間。