為國(guó)防部構(gòu)建高度先進(jìn)系統(tǒng)的國(guó)防主承包商正面臨著一場(chǎng)完美的挑戰(zhàn)風(fēng)暴：敵人的威脅需要在ISR系統(tǒng)中采用高度復(fù)雜和先進(jìn)的技術(shù)，再加上國(guó)防采購(gòu)改革（DAR）指南，這些指導(dǎo)方針要求分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，并以更快的速度和更少的資金提供更好的解決方案。為了度過(guò)這場(chǎng)風(fēng)暴，需要一種全新的、基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的方法。

軍事戰(zhàn)略家認(rèn)為這是作戰(zhàn)人員歷史上最危險(xiǎn)的時(shí)期，這并不是因?yàn)槿藗兇_切地知道存在哪些威脅，而是因?yàn)樗媾R的威脅類(lèi)型比以前任何時(shí)期都更具挑戰(zhàn)性。如今，跟蹤更小、更快的目標(biāo)需要ISR系統(tǒng)提供精確和微小的成像細(xì)節(jié)，以幫助部隊(duì)找到并修復(fù)難以捉摸的敵人。事實(shí)上，國(guó)防部需要更多的ISR“資產(chǎn)”作為尋找、修復(fù)和消滅非常規(guī)敵人的手段。與此同時(shí)，國(guó)防部的國(guó)防采購(gòu)改革（DAR）指令要求固定價(jià)格激勵(lì)公司（FPIF），縮短開(kāi)發(fā)周期，隨著時(shí)間的推移輕松升級(jí)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，以及升級(jí)到現(xiàn)有平臺(tái)而不是構(gòu)建新平臺(tái)。根據(jù)負(fù)責(zé)采購(gòu)、技術(shù)和后勤的國(guó)防部副部長(zhǎng)阿什頓·卡特（Ashton Carter）博士的名言，DAR包括軍方“做更多而不做更多”的需求。根據(jù)DAR指南，主承包商將不得不通過(guò)與FPIF合同合作來(lái)分擔(dān)更多風(fēng)險(xiǎn)，小型企業(yè)將有機(jī)會(huì)在國(guó)防部機(jī)會(huì)中發(fā)揮更大的作用。

正如所介紹的案例研究所示，不斷變化的威脅和國(guó)防部需求在ISR系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中催生了一類(lèi)新的技術(shù)挑戰(zhàn)，并推動(dòng)了新的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)方法。

ISR 技術(shù)挑戰(zhàn)不斷升級(jí)

將可操作的ISR信息帶到戰(zhàn)術(shù)邊緣需要能夠從多個(gè)持續(xù)的角度收集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，將其融合成有意義的事實(shí)，并識(shí)別難以捉摸的敵人。精密的傳感器能夠測(cè)量越來(lái)越廣闊的區(qū)域，并以令人難以置信的細(xì)節(jié)提供數(shù)據(jù)和圖像，提供大量的多傳感器數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以延遲現(xiàn)有的任務(wù)、處理、開(kāi)發(fā)和傳播系統(tǒng)。

龐大的數(shù)據(jù)量將需要部署在全球的數(shù)千名分析師來(lái)分析和解釋它，并且永遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)幾乎即時(shí)可操作的情報(bào)的迫切需求，以發(fā)現(xiàn)，修復(fù)和完成迫在眉睫的威脅。與此同時(shí)，向多智能（MULTI-INT）邁進(jìn)，實(shí)時(shí)結(jié)合來(lái)自多個(gè)傳感器和平臺(tái)的數(shù)據(jù)輸入，以提高態(tài)勢(shì)感知能力并縮短獲取可操作信息的時(shí)間。挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建能夠通過(guò)實(shí)時(shí)信號(hào)處理提取真正關(guān)鍵信息的集成系統(tǒng)，并將其傳遞給作戰(zhàn)人員。

根據(jù)目前的作戰(zhàn)概念（CONOP），監(jiān)視平臺(tái)具有下行鏈路能力或?qū)⑿盘?hào)從衛(wèi)星或機(jī)載平臺(tái)傳輸?shù)降孛嬲镜哪芰?。但是，這些功能在帶寬方面非常有限。此外，人類(lèi)及時(shí)分析信息的能力也有限。通常，如果在任務(wù)期間收集了 100 TB 的傳感器數(shù)據(jù)，則僅分析大約 100 GB 的數(shù)據(jù)（約 0.09%）。一種新興的、更有效的方法是在平臺(tái)上集成高級(jí)處理，并直接在船上而不是在地面上執(zhí)行處理和利用的初始階段。然后，根據(jù)需要傳播關(guān)鍵情報(bào)。該平臺(tái)使用更有效的第二種方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和分析，標(biāo)記信息以進(jìn)行更仔細(xì)的審查，可能根據(jù)帶寬和通道要求壓縮信息，并立即將其傳輸給地面分析人員和前沿部署人員。

圖 1 顯示了此類(lèi)實(shí)現(xiàn)的示例。電光/紅外（EO/IR）數(shù)據(jù)可以穿越許多可能的途徑到達(dá)目的地。對(duì)EO / IR傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行板載利用;如果渠道產(chǎn)生的延遲是可以接受的，分析師可以使用這些被利用的信息。壓縮和利用的數(shù)據(jù)也可以發(fā)送給分析師和前方部署的人員，以提高態(tài)勢(shì)感知能力。最后，原始數(shù)據(jù)和被利用的數(shù)據(jù)都可以被壓縮和存儲(chǔ)，并可以選擇作為取證數(shù)據(jù)發(fā)送給分析師和前置部署的人員。

圖 1：機(jī)載利用期間EO/IR傳感器數(shù)據(jù)的路徑

除了這些特定的技術(shù)挑戰(zhàn)之外，DAR還要求更多創(chuàng)新的解決方案，并要求開(kāi)放的系統(tǒng)，以降低成本，增加互操作性，簡(jiǎn)化升級(jí)，并允許供應(yīng)商根據(jù)成本/性能選擇組件，而不是被鎖定在專(zhuān)有架構(gòu)中。

案例研究：一年的飛行測(cè)試

最近，一家主承包商贏(yíng)得了一項(xiàng)高度時(shí)間敏感的快速反應(yīng)能力（QRC）國(guó)防部合同，該合同要求在收到合同后一年內(nèi)交付能夠支持飛行測(cè)試的原型成像子系統(tǒng)。高度尺寸，重量和功率（SWaP）約束的子系統(tǒng)最終將安裝在中海拔長(zhǎng)航時(shí)（MALE）無(wú)人機(jī)上，并且需要多個(gè)先進(jìn)的光電/紅外傳感器。

為了滿(mǎn)足這些限制，許多多圖像處理和利用功能必須駐留在平臺(tái)上（板載利用）。包含機(jī)載利用的實(shí)時(shí)和計(jì)算密集型算法旨在從流傳感器數(shù)據(jù)中獲取可操作的信息，減少分析師的處理時(shí)間，降低帶寬和存儲(chǔ)要求，并為作戰(zhàn)人員提供態(tài)勢(shì)感知。該應(yīng)用要求比現(xiàn)有技術(shù)所能提供的更高的板載計(jì)算密度（就每瓦特GFLOPS而言）;例如，典型的CPU架構(gòu)每瓦特提供的峰值理論GFLOPS不到一個(gè)， 遠(yuǎn)低于如此密集的多圖像應(yīng)用所需的峰值。此外，還需要用于圖像壓縮和取證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。

實(shí)施所需的機(jī)載開(kāi)發(fā)任務(wù)是一項(xiàng)獨(dú)特的挑戰(zhàn)。決定將圖像處理任務(wù)從硬件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移到基于算法的實(shí)現(xiàn)將提供更快，更可重用和可升級(jí)的解決方案。Mercury的產(chǎn)品線(xiàn)構(gòu)建模塊，包括GPU處理器板，單板計(jì)算機(jī)和交換機(jī)板，構(gòu)成了子系統(tǒng)的初始骨干。

為了確保所需的壓縮和相機(jī)接口技術(shù)，從第三方選擇了同類(lèi)最佳的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)XMC組件。然后，Mercury設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)和測(cè)試了一個(gè)96 TB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。這種開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)方法降低了專(zhuān)有方法的生命周期成本。結(jié)果是一個(gè)高性能、傳導(dǎo)冷卻的 6U OpenVPX 應(yīng)用就緒子系統(tǒng) （ARS），可與復(fù)雜的傳感器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口。ARS 是面向 ISR 市場(chǎng)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用就緒、多 INT 子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)由優(yōu)化性能并滿(mǎn)足 SWaP 約束的構(gòu)建塊組成。每個(gè) ARS 都源自硬件、軟件、服務(wù)和系統(tǒng)集成，專(zhuān)為特定應(yīng)用領(lǐng)域（如電子戰(zhàn)、雷達(dá)、EO/IR 或 C4I）而設(shè)計(jì)。

國(guó)際檢索報(bào)告/情報(bào)審查的基本技術(shù)

ARS提供非常高的技術(shù)和制造就緒水平，降低成本并縮短開(kāi)發(fā)周期。而且由于它基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，因此隨著時(shí)間的推移可以輕松升級(jí)。這些都是預(yù)算敏感的FPIF環(huán)境中的關(guān)鍵考慮因素，其中國(guó)防部要求縮短ISR系統(tǒng)的程序?qū)嵤r(shí)間，傾向于升級(jí)現(xiàn)有平臺(tái)而不是構(gòu)建新平臺(tái)，并迫使主承包商專(zhuān)注于項(xiàng)目的整個(gè)生命周期。