1.1 定义数字孪生 工业革命和大规模生产的一个结果是产品的标准化。此过程具有许多优点,包括能够从单一设计创建许多产品副本,以及能够利用规模来降低总体产品成本。另一个优点是能够在系统运行和维护期间使用标准化部件来降低维护成本。虽然产品之间的差异在制造过程中受到控制,但它们的使用往往有所不同,从而增加了产品之间的差异。如果不考虑这些差异,差异会降低正确评估产品性能和计划维护周期的能力。此外,产品系列中的特定产品可以设计和制造成略有不同,以支持特定的任务集,从而进一步给这些产品的后勤维持带来压力。近年来,数字孪生技术的发展是为了解决因产品和环境差异而产生的问题(Tuegel 等人,2011 年)。数字孪生概念包括构建单个产品的数字表示或模型,以提高单个产品的维护和性能预测的准确性(Kobryn,2020 年)。因此,数字孪生被描述为由支持可执行模型的工程、操作和行为数据集合开发的组件、产品或系统的模型,其中模型在系统的生命周期内不断发展并支持推导有助于实时优化系统或服务的解决方案(Boschert & Rosen,2016 年)。
摘要 成功的模块化开放系统方法 (MOSA) 必须考虑和管理采购的四个方面:采购策略、知识产权策略、文档策略和架构策略。前三个方面有详尽的记录和文档,第四个方面则不太为人所知,指导也很少。本文档介绍了任务系统的综合架构策略 (CAS)。该策略整合了业务和技术问题,以支持高效开发和维持满足 MOSA 业务问题的任务系统,同时结合旨在实现功能和性能需求的传统系统工程流程。托管架构可确保组件和系统与总体业务和技术目标保持一致。实施后,CAS 提供了 MOSA 的最终方面。它使遵循该策略的程序能够实现并满足 MOSA 要求。CAS 通过确定要实现的特定业务和技术目标以及成功实施 MOSA 所需的适当系统模块化和关键接口规范来指导 MOSA 的开发。
A. 背景 ................................................................................................................................ 8 B. 21 世纪跨领域核威慑 .............................................................................................. 9 1. 历史视角 ........................................................................................................................ 9 2. 解读威慑概念 ............................................................................................................ 10 a. 报复性威慑(或惩罚性威慑) ............................................................................. 10 b. 拒绝性威慑 ............................................................................................................. 12 c. 核红线的作用 ............................................................................................................. 12 d. “始终/永不”的困境 ...................................................................................................... 13 3. 网络空间趋势 ................................................................................................................ 14 4. 网络领域的威慑 ................................................................................................................ 15 5. 太空领域趋势 ................................................................................................................ 17 6. 跨领域考量:网络和太空领域对核威慑的影响 ......................................................................................
A. 背景 ................................................................................................................................ 8 B. 21 世纪跨领域核威慑 .............................................................................................. 9 1. 历史视角 ........................................................................................................................ 9 2. 解读威慑概念 ............................................................................................................ 10 a. 报复性威慑(或惩罚性威慑) ............................................................................. 10 b. 拒绝性威慑 ............................................................................................................. 12 c. 核红线的作用 ............................................................................................................. 12 d. “始终/永不”的困境 ................................................................................................................ 13 3. 网络空间趋势 ...................................................................................................................... 14 4. 网络领域的威慑 ................................................................................................................ 15 5. 太空领域趋势 ...................................................................................................................... 17 6. 跨域考量:网络和太空领域对核威慑的影响 ............................................................................................. 18 7. 跨域依赖关系 ...................................................................................................................... 18 8. 跨域威慑 ............................................................................................................................. 19 二、当前威胁 ............................................................................................................................. 21
14.摘要 本研究项目探索了新兴的创新数据分析概念和技术(包括博弈论、机器学习和战争游戏),以有效地管理和分配跨多个领域的战争资源,以解决动态行动中的多项任务。研究团队确定并描述了复杂的战术情况,其中需要优先考虑多项任务并需要动态重新规划。该团队开发了一种概念方法,利用先进的数据分析、博弈论、战争游戏、人工智能和机器学习来支持和实现决策(以最佳地使用和分配战争资源和力量)在这些复杂的战术情况下。该团队开发了基于模型的概念设计系统工程表示,并模拟了涉及复杂战术、作战和战略情况的用例场景。该团队设想并模拟了一种创新的战争游戏决策辅助工具,以支持可能遇到类似复杂情况的作战级任务规划人员,这些情况需要在更高级别上采用动态跨域多任务方法。
作者谨向 Space Florida 和 NewSpace New Mexico 表示深切的谢意和赞赏,感谢他们在佛罗里达州卡纳维拉尔角和新墨西哥州阿尔伯克基举办了 2022 年太空工业基地状况研讨会;并感谢所有与会者,无论是现场还是虚拟的,他们花时间和资源与六个工作组中的每一个分享他们的观察和见解。如果没有工作组主席和联合主席的辛勤努力,研讨会和本报告就不可能实现:Russ Teehan、Chris Paul、Rogan Shimmin、Karl Stolleis、Samantha Glassner、Pav Singh、Katherine Koleski、Barry Kirkendall、James Winter、Ryan Weed、Dave Barnaby、GP Sandhoo、Scott Erwin、Casey DeRaad、Dale Ketcham 和 Helen Park。其中也离不开我们的客座演讲者和小组成员的杰出贡献:Bill Nelson、Bhavya Lal、Mike Brown、Bruce Cahan、Namrata Goswami、Robbie Schingler、Brian Weeden、Mark Jelonek、Rick Tumlinson、Chris Paul、Steve Nixon、Jason Aspiotis、Juli Lawless、John Wagner、Steve Wood、Peter Wegner、Amy Hopkins、Brian Flewelling、John Moberly、Shiloh Dockstader、Lee Steinke、Christos Chrisodoulou、Tom Caudill、Maria Tanner、Megan Crawford、Jared Rieckewald、Cameo Lance、Jim Keravala、Brian Weeden、Mark Jelonek、Lisa Rich、Meagan Crawford 和 Nicholas Eftimiades。如果没有 Scott Maethner、Arial DeHerrera、Erika Hecht、Andy Germain、Jamie Holm、Emily Maethner 和 Andrew MacKenz 的大力支持,虚拟研讨会就不可能实现
2014 年,当伊斯兰国使用无人机 (UAV) 袭击联军时,无人机的使用范围迅速扩大,使弱国和非国家行为者相对于技术上更先进的敌人拥有不对称优势。这种不对称性导致国防部 (DOD) 和国土安全部 (DHS) 投入巨额资金用于反无人机系统 (C-UAS)。尽管市场密度很高,但许多 C-UAS 技术都使用昂贵、笨重且耗电高的电子攻击方法进行地对空拦截。本论文概述了当前用于 C-UAS 的技术,并提出了使用配备网络攻击功能的机载 C-UAS 巡逻的纵深防御框架。本论文利用空中拦截技术开发了一种新型 C-UAS 设备,称为可拆卸无人机劫持器,这是一种体积小、重量轻、功率大的 C-UAS 设备,旨在使用 IEEE 802.11 无线通信规范对商用无人机进行网络攻击。实验结果表明,可拆卸无人机劫持器重 400 克,功耗为 1 瓦,成本为 250 美元,可以拦截敌方无人机,不会造成意外附带损害。本论文建议国防部和国土安全部采用空中拦截技术来支持其 C-UAS 纵深防御,使用类似于可拆卸无人机劫持器的技术。
移动立方体卫星指挥和控制 (MC3) 地面站网络为美国政府组织、承包商和教育机构开发的小型卫星提供通信基础设施。随着网络的成熟,管理其运营的网络安全要求也随之成熟。通过对软件、硬件和网络实施严格的配置限制,地面站无法在标准操作之外使用这些设备。这对经常在课程中涉及此类设备以进行实践教学和研究的教育机构来说是一个特殊的问题。这项研究工作侧重于设计、实施和测试与 MC3 并行的地面站,使教育机构可以自由创新和进行研究。并行站将共享 MC3 天线,这是地面站最有价值的组件,但提供单独的设备机架,用作单独的地面站。这项研究直接适用于目前是 MC3 系统成员的机构。目前,海军研究生院、美国海岸警卫队学院和美国海军学院已表示对并行地面站感兴趣。最终的方法使这些教育机构受益,因为它消除了发展障碍,并在竞争激烈的全球航空航天业中提高了教学影响力。
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