本報告的主要目的是提供B-52H “同溫層堡壘”轟炸機可靠、權威和透明的信息，說明美國空軍現役機隊（截至 2024 年中期）的 76 架 B-52H 飛機中，哪些能夠運載核武器，哪些只能運載常規、非核武器。

對于 B-52 東道國的政府和公民來說，獲得有關引進具備核能力的運載平臺和核武器本身的權威、易獲取的信息，對于負責任的決策和問責至關重要。迄今為止，在公共領域還沒有關于這兩方面的系統、可靠和透明的信息。

具備核能力的運載平臺的存在是任何國家引進遠程戰略核武器的必要條件，但顯然不是充分條件。如果一個國家在引進核武器方面沒有公開的政策或法律障礙，那么接納一個盟國的核能力運載平臺就幾乎等同于部署核武器，并為參與核武裝行動創造了可能性。

B-52 和 B-2 轟炸機是美國核三要素中唯一經常定期部署到美國以外盟國東道國領土上的機型。雖然所有 B-2 “幽靈”轟炸機都能同時裝備核武器和常規武器，但美國空軍現役 B-52H 機隊由 46 架具備雙重能力的飛機和 30 架僅裝備常規武器的飛機混合組成，使其部署的戰略影響更加模糊。

由于美國的長期政策是既不確認也不否認美國艦艇、潛艇或飛機上核武器的存在，因此與美國結盟的政府及其公眾無法獲知他們是擁有嚴格限于常規戰略行動的 B-52 轟炸機，還是擁有可能使其國家卷入美國核任務的雙重能力飛機。

美國空軍計劃在澳大利亞最北部的廷德爾空軍基地前沿基地部署多達六架 B-52H 飛機。

雖然 B-52 轟炸機和其他美軍飛機已經定期訪問澳大利亞，但計劃在廷德爾空軍基地部署的同時，還將進行前所未有的基礎設施擴建項目，這標志著現有的以聯合訓練演習和加強互操作性為中心的空中合作安排將轉向以戰略行動和從澳大利亞領土發起的潛在空戰任務為重點，其中可能包括核任務。

據美國防部稱，潛在對手正在擴大和增強其攻擊美國的導彈能力，而美國現有攔截器的計劃使用壽命即將結束。為應對這一挑戰，美國防部表示需要在 2028 年之前開始部署 NGI。為協助這項工作，MDA 計劃使用虛擬工具和軟件來提高計劃的效率。

美國會在法規中規定，MDA 每年報告 NGI 的開發目標、成本和利益相關者審查情況，并由 GAO 評估 NGI 的采購進度。本報告討論了 MDA (1) 在開發 NGI 方面取得進展的程度，(2) 應對 NGI 重大技術風險的程度，以及 (3) 實施虛擬環境以促進 NGI 開發的程度。

GAO 審查了美國防部文件和獨立的風險、成本和測試評估，并采訪了國防部官員。GAO 進行了實地考察，以觀察 NGI 發射設施和關鍵支持雷達的建設情況。

美國政府問責局向國防部提出了五項建議，包括定期與利益相關方就 MDA 的威脅要求進行協調，確保性能模擬充分反映 NGI 預計運行的環境，以及定期評估實施虛擬環境的努力。國防部同意一項建議，但不同意其他四項建議。正如本報告所討論的，美國政府問責局認為所有建議都是有效的。

美國政府問責局的發現

美導彈防御局（MDA）正在開發一種新系統--下一代攔截器（NGI）--以抵御復雜的導彈攻擊（見圖）。國防部 (DOD) 責成 MDA 加快該系統的開發，并從 2028 年開始部署攔截器。

NGI 計劃將于 2024 年開始產品開發，但該計劃正計劃將設計和生產活動重疊，以加速飛行測試。任何重大的設計問題都可能擾亂這一戰略。此外，與類似武器系統的開發時間表相比，NGI的時間表已經很樂觀了，而且MDA歷史上也有未實現測試目標的情況，正如美國政府問責局在2023年5月報告的那樣（GAO-23-106011）。NGI 的成本也增加了數億美元，但該計劃仍在計劃資金范圍內。由于供應鏈問題和材料成本上升，MDA 官員預計成本還會進一步增加。

2022 年，美國防部的獨立審查確定了多個高風險項目，以及 MDA 為降低技術風險可采取的行動。MDA 不同意風險評估的關鍵方面，迄今為止，已采取有限措施來降低這些風險。例如

• MDA 尚未完全執行國防部官員關于更新 NGI 威脅相關性能要求、監控和報告威脅變化以及與利益相關方合作的指示。
• MDA 打算根據 NGI 性能模擬做出關鍵的采購決策，而這些模擬并不完全代表作戰人員打算如何使用該系統--這是驗證 NGI 設計是否足夠成熟并將滿足性能要求的必要步驟。

如果不及時處理這些風險，MDA 將增加日后發現性能不足的可能性，從而延誤項目。

MDA 在建立虛擬環境以實現 NGI 開發協作方面取得了一些初步進展。然而，MDA 遇到了挑戰，沒有按計劃定期評估實施進度。這樣做可以幫助 MDA 確定潛在的效率，以便在最后期限前實現實地部署。

目標

1.本研究的目的是對水雷戰進行研究，以探討世界各國基于 UUV 的各種反水雷措施。

歷史

2.海軍水雷或海雷是指埋設在通航水域的自給式爆炸裝置，其目的是摧毀或破壞敵方潛艇和水面艦艇。北約也將其定義為 “埋設在水中、海床或其底土上的爆炸裝置，其目的是破壞或擊沉船只或阻止航運進入某一區域”。因此，海雷可用于限制敵方進入易受攻擊地區以及將敵方限制在某些地點。

3.水雷戰的首次使用發生在 1585 年左右，當時比利時正在與西班牙作戰。數年后的 1776 年，一位名叫大衛-布什內爾（David Bushnell）的美國科學家推出了 “布什內爾水雷”（Bushnell's Keg），向世界首次介紹了水雷戰的概念。1777 年，喬治-華盛頓將軍批準將這種新型水雷用于對付英國艦隊，以便在美國革命戰爭期間摧毀敵方船只。這種水雷由一個裝滿火藥的木桶和一個原始的接觸式引信以及浮動木體組成。雖然這種水雷并不十分可靠，也不成功，但它在戰爭中對對手起到了有效的心理威懾作用。

4.羅伯特-富爾頓在 1797 年至 1812 年期間發明了幾種水雷。但他的水雷無法說服美國、英國和法國等主要海上強國。俄國的塞繆爾-索默林引爆了第一枚電雷，此后他的實驗被巴倫-帕維爾-席林發現。經過多次實驗后，俄國在 1853 年至 1855 年的克里米亞戰爭期間針對英國部署了第一枚接觸式水雷。1842 年，美國的塞繆爾-柯爾特（Samuel Colt）研制出第一枚電擊雷，并在 1862 年至 1865 年的美國內戰期間得到廣泛應用。他們還開發了一種名為 “辛格 ”的接觸式水雷。

5.在 1904 年至 1905 年的日俄戰爭期間，也成功地使用了水雷。兩國都裝備了完善的接觸式水雷和水雷層。由于俄國人在公海布設水雷，許多中立商船受損，這一問題導致了 1907 年《海牙公約》的制定。

6.第一次世界大戰期間，盟軍在奧克尼島和挪威海岸之間 230 海里的海域布設了約 7 萬枚水雷，這是歷史上最大的雷場。在此期間，英國于 1917 年開發出第一枚有影響力的地面水雷，而德國則首次將潛艇用作布雷層。

7.第二次世界大戰期間，水雷被用作進攻性武器而非防御性武器。共布設了近七十萬枚水雷，大部分船只因此受損。1940 年，德國海軍能夠部署有影響力的水雷。納粹和軸心國軍隊都有效地布設了水雷，有資料稱約有 3000 艘船只沉沒/受損。

機載地雷解除系統（AMNS）是美國海軍機載掃雷系統的標準，它是一種遠程消耗性裝置。AMNS 可在 MH-60S 直升機上從海上和陸地清除錨定水雷和海底水雷。利用直升機作為中心平臺，掃雷工作變得更加安全。地雷首先由 AN/AQS-20A 聲納系統或其他反雷設備識別。然后由 AMNS 確定地雷的位置并使目標失效。AMNS 包括以下可移動任務設備

a. 發射和處理系統

b. 普通中和航行器

c. 共用控制臺顯示器

d. 運輸、水流、拖曳和回收系統

美國政府問責局的發現

F-35項目繼續經歷時間表延遲、成本增長和延遲交付。在完成F-35模擬器方面的計劃延誤，繼續阻止國防部（DOD）完成所需的測試，以證明F-35已經準備好全面制造率，盡管該計劃已經每年生產超過125架飛機。

自2019年的最后一次成本估算以來，F-35項目的總采購成本已經增加了134億美元。這部分是由于國防部分散了飛機的采購，并在其交付時間表上增加了幾年。承包商在按時交付飛機和發動機方面也繼續存在挑戰，但他們正在努力解決這些問題。

此外，美國防部正在進行為期5年的開發工作，以使F-35的能力現代化。這項努力，即所謂的Block 4，正經歷著重要技術更新的開發延遲。第4塊的成本也增加到165億美元，自GAO上次報告以來增加了超過10億美元。

該計劃的成本報告機制并沒有充分解釋成本增長的原因。例如，國防部向國會提交的關于Block 4成本增長的報告沒有區分先前計劃的Block 4能力的高于預期的成本和由于增加新能力的增長。因此，國會沒有一個完整的F-35現代化成本上升的情況。

該項目正在探索F-35的發動機和熱管理系統的現代化方案，該系統用于冷卻產生熱量的飛機子系統。該項目計劃在現有項目下管理這項價值數十億美元的工作，該項目計劃很快過渡到維持狀態，這將限制國會的監督。冷卻系統的任務過重，要求發動機的運行超出其設計參數。額外的熱量正在增加發動機的磨損，減少其壽命，并增加了380億美元的維護成本。

該計劃評估了一些發動機和冷卻的改進方案，但它還沒有完全確定飛機未來需要多少冷卻的要求。通過獲得這一關鍵信息，國防部和各軍種將更加了解未來的性能、成本和技術影響。

為什么GAO要做這項研究

F-35閃電II聯合攻擊戰斗機項目是美國防部最昂貴的武器系統項目。美國防部估計，在其生命周期內，購買、運營和維持該飛機和系統將花費近1.7萬億美元。美國防部也在評估使其發動機現代化的方案。

美國會在三部法規中包括了讓美國政府問責局審查F-35項目的條款，參議院的一份報告也包括了另一項條款。本報告（1）確定了F-35全速生產的進展，（2）評估了國防部的F-35現代化努力（被稱為Block 4），以及（3）評估了美國防部使其發動機和熱管理系統現代化的方法。GAO審查了項目、國防部和承包商關于這些主題的文件，并采訪了項目、國防部和承包商代表。GAO根據其自身的計劃評估了該計劃的進展。GAO還適當地應用了其成本估算和技術準備的領先做法。

建議

國會應該考慮指示F-35項目將發動機現代化作為一個單獨的項目來管理。GAO為國會增加了這一事項，因為國防部還沒有按照GAO的建議承諾一個單獨的發動機項目。美國政府問責局共向國防部提出了7項建議，包括改進其關于Block 4成本增長的報告和定義發動機要求。總的來說，國防部同意了三項，部分同意了三項，不同意了一項建議。GAO認為所有的建議都是有道理的。

美國空軍米切爾研究所發布了名為《理解B-21:美國空軍威懾轟炸機》的報告，針對當前的B-21“突襲者”隱身轟炸機采購計劃提出了新的建議。按照美國空軍現在的計劃，B-21的采購量可能達到132架，形成世界上最大規模的隱身轟炸機部隊。米切爾研究所的報告對這個采購數量并不滿意，按照他們的計算，B-21的采購量應該達到225架甚至更多，加上留用的B-52，轟炸機總數要達到300架以上，才能夠滿足未來中美沖突的作戰需求。那么，這個數字是怎么來的呢？

執行總結

70多年來，在所有威脅環境中進行大規模遠程打擊的能力一直是美國的一個決定性軍事優勢。空軍的遠程轟炸機為戰區指揮官提供了打擊廣泛的敵方目標的能力，否則美國和盟國部隊將無法進入這些目標。今天，這一優勢被嚴重削弱了。自冷戰以來連續削減兵力，再加上未能獲得小批 "銀彈 "的隱形轟炸機，意味著空軍在進入2023年時只有141架B-52Hs、B-1Bs和B-2s--大約是其1989年轟炸機部隊規模的三分之一。這種規模的部隊無法滿足日益增長的全球精確打擊的需求，包括在有爭議和高度爭議的環境中的行動，這已成為同行沖突的規范。好消息是空軍將很快投入使用B-21突擊機，這是世界上最先進的隱形轟炸機。持續的挑戰將是確保B-21項目獲得資源，以迅速獲得滿足作戰需求的庫存。這將需要避免類似于預算驅動的決定，這種決定幾乎侵蝕了自冷戰以來該部門所有的先進作戰飛機采購，如B-2、F-22和現在的F-35A。

本報告評估了重建美國轟炸機部隊的必要性，該部隊有能力同時擊敗同行在印度-太平洋地區的行動，可信地威懾另一個戰場上的機會主義侵略者，并阻止對美國的核攻擊--這都是2022年國防戰略（NDS）的要求。

近年來完成的多項獨立研究加強了對大幅增加轟炸機部隊的需求。那些質疑這項建議的人應該考慮到，轟炸機在擁有射程、生存能力和武器能力方面是獨一無二的，可以迅速挫敗中國對臺行動或其他對美國安全利益至關重要的印太地區既成事實的攻勢，這是美國防部（DOD）的節奏威脅。在迅速投入大量新的穿透力強的轟炸機方面的任何延遲都將繼續滑向一個規模不足的美國軍隊，它將難以擊敗中國并滿足其他國防戰略的要求。其他作戰飛機缺乏B-21的屬性，它們無法與B-21將為戰區指揮官提供的更多選擇相提并論。沒有 "突襲者"，就不存在這些選項的可行的 "B計劃"。

美國智庫戰略與預算評估中心發布《實施偵察威懾：在印太地區提高態勢感知能力》報告，在2020年報告《偵察威懾：無人機系統在大國競爭中的關鍵作用》基礎上，深化論證了“偵察威懾”概念，評估了如何利用現有平臺和新興能力提高印太地區的態勢感知能力。“偵察威懾”的核心思想是利用非隱身、長航時無人系統對目標區域進行長期、實時的態勢感知，其假設前提是如果對手知道自己正受到持久監控而且自身行為會受到嚴重懲罰，那么機會主義行動的可能性會大大降低。2021版報告從三個方面深化了“偵察威懾”概念：一是將應用的無人系統從空域擴展到陸海空天全域；二是提出利用人工智能提示情報偵察能力；三是提出“鄰里守望”概念，即加入盟友的情報偵察力量。

本研究的目的是分析將下一代中波段干擾器（NGJ-MB）項目的作戰測試和評估（OT&E）作用從第九航空測試和評估中隊（AIRTEVRON NINE；VX-9）的OT&E中隊轉移到艦隊航空電子攻擊中隊的潛在優勢、劣勢和成本、進度和性能的風險。研究了現代海軍航空企業（NAE）中隊作為作戰力量的一部分部署對抗同行對手的行動限制，以確定NGJ-MB項目成功OT&E的風險。我的方法包括檢查艦隊的行動節奏和海軍的優化艦隊反應計劃的調度、資源配置、訓練、熟練程度、戰術專長和管理。通過優勢、劣勢、機會和威脅分析，然后是成本效益分析，來分析與VX-9相比測試執行和報告的風險。在研究結論中，建議為NGJ-MB項目執行OT&E的更有利、更有效的路徑。對NGJ-MB項目的成本、進度和性能所造成的后果，使人們對艦隊航空中隊不應該被賦予執行OT&E的任務有很高的信心。VX-9應該得到適當的資源、資金和海軍的支持，以評估NGJ-MB吊艙的作戰效能和適用性。

圖 6. 綜合T&E（測試評估）框架

引言

美國在運用先進技術挑戰同行對手方面處于落后。中國可以迅速地運用先進技術，在武器、平臺、傳感器和自動化方面達到或超過美國的能力。破壞其殺傷鏈的能力與日俱減。作為回應，美海軍作戰部長贊成采用一種 "加速艦隊"能力的方法，這種方法 "偏重于完成任務，而不是偏重于在我們完成任務之前再次研究它們"（Maucione, 2019, p.1）。

美國防部（DOD）最近更新了它的采購戰略，通過自適應采購框架（AAF）快速制作原型、測試和部署新技術。目標是 "及時向最終用戶提供解決方案"（政府問責局[GAO]，2021年，第1頁），為項目經理（PM）提供靈活性，"根據項目目標和與被收購的武器系統相關的風險，在各種途徑之間進行調整、組合和過渡"（第2頁）。盡管有了這個新舉措，項目經理必須始終平衡 "改善成本和進度結果的機會"（第3頁）和 "產品知識"（第3頁），以盡量減少對產品性能的風險。尋找產品交付的效率是項目辦公室在海外戰斗開始前必須征服的斗爭。

A 問題

為了跟上中國快速獲取軍事技術的能力，美國海軍正尋求通過解散海軍航空兵的作戰測試中隊來簡化其程序并降低為美國作戰人員提供先進技術的成本。作戰測試和評估（OT&E）中隊的任務是負責任地建議在現實的戰斗條件下部署適合作戰和有效的武器，這一任務有可能被艦隊航空單位承擔不足。

B 研究問題

讓艦隊航空中隊承擔操作測試者角色的行動方案（COA）是否有助于縮短作戰人員獲得下一代中波段干擾器（NGJ-MB）吊艙的時間，以及該行動方案是否有效地管理成本和產品性能的風險，以 "加速進入艦隊"？

C 為什么這項研究是重要的

本研究的目的是分析將美海軍航空兵的空對地武器、空對空武器、傳感器、電子戰系統和任務軟件升級的飛機和武器系統的OT&E作用轉移到艦隊航空中隊的潛在好處、成本和風險。

在作戰指揮官和國家決策者眼中，將海軍最先進的技術盡快交到作戰人員手中的概念是很誘人的。正如《海軍航空愿景：2014-2025》中所述，"能力是維持我們作戰優勢的關鍵。海軍航空部隊將帶著在戰斗中獲勝的手段--能力到達駐地"（海軍航空企業[NAE]，2014，第3頁）。然而，確保這種 "能力 "在與作戰相關的環境中進行實地測試，對于保證武器在有爭議的戰斗空間的持續作戰行動中的可維護性、可靠性和可用性至關重要。"提高向艦隊交付能力的速度"（NAE，2014年，第7頁）決不能接受對經過測試和驗證的系統的妥協，以達到或超過性能閾值。

D 范圍

本分析的初衷是廣泛考察海軍采購如何將其大部分先進技術整合到海軍航空中，并討論取消整個作戰測試中隊的后果。然而，分析跨越武器、軟件、硬件、通信、監視、情報和電子戰的眾多技術，并在幾個型號/模型/系列（TMS）中采取不同的采購策略，是一項艱巨的任務。

相反，本分析側重于海軍航空兵的電子攻擊中隊（VAQ）和ALQ-249下一代中波段干擾器（NGJ-MB）的計劃開發、生產、測試和實戰。縮小分析重點提供了一個主要國防采購計劃（MDAP）的具體例子，該計劃對于面對同行對手至關重要，而且考慮到已經投入到該計劃的時間和成本，"規模太大，不能失敗"。

E 方法

文獻回顧研究了國防部的報告和海軍研究生院（NPS）以前的論文，涉及測試和評估的最佳實踐。此外，還審查了一個已部署的電子攻擊中隊（VAQ）在操作上測試和評估兩個采購項目的努力。

優勢、劣勢、機會和威脅（SWOT）分析研究了下一代干擾器（NGJ）項目在速度、成本和性能方面的優勢或劣勢，并考慮了艦隊作戰節奏（OPTEMPO）和優化的艦隊反應計劃（OFRP）。此外，SWOT分析評估了現代艦隊中隊作為 "卓越的作戰力量"（NAE，2014年，第4頁）部署的操作限制，處理資源、VAQ準備標準、培訓、空勤人員戰術專長和安全管理，可能承擔采購類別（ACAT）一級項目的操作測試者的角色。

然后，進行成本效益分析（CEA），以比較NGJ-MB項目的運行測試的相對成本和結果，由艦隊航空中隊與執行運行測試職責的空中測試中隊進行比較。

方法中包括的另一個信息來源是作者作為九號航空隊（VX-9）的機載電子攻擊（AEA）分部負責人的實際經驗。

摘要

為了支持加拿大皇家空軍（RCAF）領導的遙控飛機系統（RPAS）項目，加拿大國防研究與發展部（DRDC）-多倫多研究中心（TRC）在2016年開發了一個綜合地面控制站實驗和演練的試驗平臺，以研究中隊級無人機系統（UAS）作戰單元的關鍵作戰概念。測量操作員的決策性能是分析、設計和評估人機交互（HMI）和智能自適應系統（IAS）概念的一個特別重點。在這份參考文件中，我們對直接和間接的性能測量（MoPs）進行了全面的審查，在無人機系統和人機協作的概念開發和實驗（CD&E）方面。

對國防和安全的意義

本參考文件提供了適合于無人機系統模擬器實驗和人類與自主系統互動的MoPs總結和描述。它為其使用提供了科學證據，并為其應用提供了指導，以可靠地評估和評價軍事環境中涉及無人機系統和廣義上的人類自主協作的作戰概念。

1 引言

1.1 概述

本參考文件對無人機系統（UAS）和人機協作的概念開發和實驗（CD&E）中使用的直接和間接性能測量標準（MoPs）進行了審查。直接性能測量標準，或基于結果的測量標準，包括決策準確性、決策效率、決策質量和操作者任務績效的決策一致性。間接的，或與過程相關的測量，指的是培訓效果、態勢感知、操作員的工作量、人機信任、可用性、團隊合作和操作員反饋。在加拿大國防研究與發展部（DRDC）--多倫多研究中心（TRC），這兩種類型的措施都已成功地適應于無人機系統地面控制站（GCS）模擬器的使用。

1.2 背景

為了支持加拿大皇家空軍（RCAF）領導的遙控飛機系統（原聯合無人機監視和目標獲取系統項目），DRDC多倫多研究中心在2015年開發了一個綜合地面控制站實驗和演練的試驗平臺，以研究中隊級無人機系統作戰單元的關鍵作戰概念。這些概念包括GCS功能要求、適航認證、人類系統集成（HSI）、機組配置和操作員培訓要求。

位于DRDC TRC的TIGER是一個GCS模擬器，用于遠程駕駛中高度長壽命（MALE）無人機（UAV）（Hou，2015）。該模擬器包括飛行器操作員（AVO）和有效載荷操作員（PO）工作站，以及另外四個可重新配置的工作站，用于圖像分析員和報告員（IMA-A和IMA-R），以及電子戰分析員和報告員（EW-A和EW-R）。駕駛和傳感器操作可由操作員進行，或根據編程腳本自主進行。該平臺允許在組件的位置（工作空間安排）、訓練或測試重點（團隊、部分團隊或個人）、環境視角（空中飛越、空中監視或地面觀察）以及用于信息處理、利用和傳播（PED）的指揮和控制（C2）單元方面有相當大的靈活性。TIGER可以是一個獨立的GCS和/或支持網絡中心戰的分布式演習。表1描述了每個操作員的角色和職責，相關的工作站布局在圖1中說明。

當前無人機系統任務的復雜性和無人機系統技術能力的不斷提高，對操作人員提出了重大的認知要求。Arrabito等人（2010年）提供了一份關于一系列認知風險的綜合報告，這些風險導致了許多與無人機系統有關的事件和事故，如操作人員的疲勞、工作量和情景意識（SA）的喪失。

表1：TIGER中無人機系統操作員的角色和責任

圖1：TIGER中的UAS地面控制站布局。

本參考文件概述了根據NATO STANREC 4685《無人機系統人類系統集成指南》（Hou & Geesman, 2022）和人因設計標準HF-STD-004（聯邦航空管理局，2009），使用無人機模擬器進行作戰概念開發和測試的實驗要求。這些研究強調了進行實驗、調查和演示（包括動態模擬和軟件原型）的重要性，以確定和解決人類工程問題，并評估操作員的認知負荷。測量操作員的決策表現是分析、設計和評估人機交互（HMI）和智能自適應系統（IAS）概念的一個特別重點（Hou, Banbury, & Burns, 2014）。這是一個不小的挑戰，因為 "正確 "決策的概念，特別是在不確定的條件下，是高度主觀和依賴環境的（Hou等人，2014；Banbury, Pelletier, Baker, Tremblay, & Proulx, R，2014b）。因此，一套定量和定性的MoPs被用來描述個人和集體的決策表現。本研究報告確定并總結了用于評估操作者決策過程的 MoPs，以及衡量其結果的 MoPs，并概述了在 DRDC TRC 的三項 TIGER 研究中所采用的措施。

執行摘要

隨著海軍引進大排量和超大級別的無人潛航器（UUV），即LDUUV和XLUUV，對增加幾周到幾個月的續航能力的需求和愿望都在增長。延長續航時間是一種必要的能力，使UUV開始承擔核潛艇的一些任務領域。能源效率和存儲能力是延長無人駕駛航行器續航能力首先要考慮的因素。然而，一個次要的、更具挑戰性的因素是無人潛航器系統的可靠性以及其容忍或避免系統故障的能力。海軍需要在改進能源容量、能源消耗效率和關鍵部件的可靠性之外，增加其UUV的續航時間。通過基于狀態的維護（CBM）來解決UUV系統的可靠性問題，將提高UUV的平均故障間隔時間（MTBF）率。提高UUV的平均無故障時間以支持數周至數月的任務持續時間是一個關鍵的能力差距。

本項目的目的是捕捉利益相關者對提高UUV可靠性、可維護性和可用性的需求，然后將這些需求轉化為旨在提高UUV系統可靠性的概念系統的系統需求，即基于狀態的UUV維護監測和預測系統（C-BUMMPS）。C-BUMMPS架構、UUV接口和系統要求將被提出并展示，以滿足利益相關者的需求。具體來說，本項目將開發利益相關者、系統功能和系統非功能要求。開發的架構將包括UUV上的機載傳感、監測和處理元素，以及岸上的測試、數據分析和維護活動，以支持C-BUMMPS。

圖1描述了C-BUMMPS概念的高級運行視圖。按照設想，C-BUMMPS將監測和記錄UUV系統、子系統和組件的性能參數。最初的數據收集將形成機載設備的基線性能概況。在役工程智能體（ISEA）將收集、分析并使用這些數據來形成維護和故障預測算法。當UUV執行任務以及其他測試和訓練操作時，CBUMMPS將持續監測和記錄與環境條件和UUV指揮和控制有關的設備性能。當感覺到異常和非標稱性能時，C-BUMMPS將檢測潛在的問題和故障模式，并與UUV的健康評估一起傳達警報信息。這些信息將被傳達給UUV控制器，并通過衛星通信（SATCOM）轉發給運行中心。運行中心將決定是否繼續或中止任務，并將UUV的健康數據轉發給ISEA。然后，ISEA將分析數據并確定UUV返回時要執行的適當的維護行動。這些維護行動將作為維護指令傳達給維護活動。當UUV仍在航行時，C-BUMMPS提供的早期信息使維護活動有更多的時間來提前計劃和提供維護行動，以便在UUV回港時立即執行。當維修行動完成后，UUV將被測試以驗證維修情況，C-BUMMPS將監測UUV，以添加維修或更換設備后的生命周期性能概況。

圖1. C-BUMMPS運行概念圖。改編自Sutton（2019）。

系統工程方法被用來指導這個項目。一項任務分析有助于在正常的UUV操作范圍內形成C-BUMMPS的任務。該團隊通過查閱文獻和與利益相關者的互動收集數據和信息。對利益相關者需求的評估產生了一份利益相關者需求清單。然后進行了需求分析和UUV子系統故障模式分析，以確定潛在的C-BUMMPS系統需求。

該項目采用了數字建模工具，并利用基于模型的系統工程（MBSE）方法，從系統、運行和能力的角度提出C-BUMMPS架構。這包括高層次的操作概念圖（OV-1）、資源流（SV-2）、運行活動（OV-5b/6c）、功能塊圖以及數據和信息流圖。最后，將提出一套系統要求，并可作為未來C-BUMMPS的工程建議。此外，還將提供用于本項目的MBSE模型，該模型是在Innoslate中開發的。本項目的系統工程產品可以作為未來在UUV上開發和實施CBUMMPS的一個工程框架。

為了支持未來的多域作戰分析，美國DEVCOM分析中心（DAC）正在探索如何在陸軍的作戰模擬中體現天基情報、監視和偵察（ISR）資產的貢獻。DAC正在使用基于能力的戰術分析庫和模擬框架（FRACTALS）作為方法開發的試驗基礎。用于預測衛星軌道路徑簡化一般擾動的4種算法已經被納入FRACTALS。本報告的重點是來自商業衛星群的圖像產品，其分辨率為1米或更低。報告介紹了預測分辨率與傳感器特性、傾斜范圍（包括地球曲率）和觀察角度的關系的方法。還討論了在不同分辨率下可以感知的例子。

在2021年建模與仿真（M&S）論壇期間，空間情報、監視和偵察（ISR）建模被確定為當前/近期的建模差距。美國陸軍作戰能力發展司令部（DEVCOM）分析中心（DAC）提交了一份陸軍M&S企業能力差距白皮書（Harclerode, 2021），描述了幫助填補這一差距的行動方案。陸軍建模和仿真辦公室已經資助DAC開發方法，以代表商業、國家和軍事空間和低地球軌道資產的性能及其對聯合作戰的影響，并在基于能力的戰術分析庫和模擬框架（FRACTALS）內進行測試實施。

FRACTALS是DAC開發的一個仿真框架，它提供了通用的結構 "構件"，用于模擬、仿真和評估ISR系統在戰術級任務和工作中的性能。FRACTALS作為DAC開發的各種ISR性能方法的測試平臺，將文件或數據被納入部隊的模擬中。FRACTALS還作為DAC的一個分析工具，在戰術環境中對ISR系統進行性能分析比較。

這項工作需要在一定程度上體現衛星飛行器（高度、軌跡和運動學）、傳感器有效載荷（光電[EO]、紅外、合成孔徑雷達和信號情報）、網絡、控制系統、地面站（時間線、通信、處理、利用和傳播）、終端用戶以及連接它們的過程和行為。本報告描述了DAC為支持這一工作所做的一些基礎工作，重點是可見光波段相機圖像。