本章总结了在第 2 卷至第 6 卷中 “ 能力、运营、面向服务、系统、技术和安全视角中发展出的架构核心方面,并提出了以下愿景。
2.2.1 能力视图( NCV ,第 2 卷)
能力视图描述了下车士兵和小型战术单位( STUs )的能力,这些单位可能包括考虑联合和联合作战的相关移动平台。 STU 代表一群个体士兵,根据具体国家需求和特点,组织为军事队、军队、连或其他组织。
士兵随后被分为:
能力愿景( NCV-1 )描述了以下能力目标,分为八个能力类别(见 图 2-4 ):
2.2.1.1 指挥、控制、通信、计算、情报( C4I )
DSS 应为步兵士兵提供支持,解答核心问题( “ 我的任务是什么 ” 、 “ 我在哪里 ” 、 “ 我的战友在哪里 ” 、 “ 敌人在哪里 ” 、 “ 我的环境是什么 ” ),具体如下:
多感官方法、自动化功能、增强的基于无线电的作战识别(RBCI)、快速且丰富的信息共享、战术与个人选择以及半球感知。
2.2.1.2 情报、监视、目标获取、侦察( ISTAR )
DSS 应提供 ISTAR 能力,主要用于提升士兵的态势感知、目标获取与指定以及决策能力,具体如下:
信息融合、STU作为传感器、数据采集与分析、CROP(共同相关作战态势)、战术增强现实(TAR)、电子战韧性网络、信息安全与访问控制、非人类智能合作以及智能电源管理与系统。
2.2.1.3 有效参与
DSS 应提升士兵在白天、夜间及全天候条件下与目标交战的协调与支持,包括
转角射击、自动射击控制、身体佩戴传感器集成、战术增强现实(TAR)、电子战(EW)以及轻武器传感器网络。
2.2.1.4 机动性
DSS 应使士兵能够在各种地形和环境条件下,无论是骑乘还是下车都能不受阻碍地移动,在特殊配置情况下,还能通过在困难和 “ 禁行 ” 地形中增强机动性
体积、重量和功率(SWaP)(减少运输需求,结合功能、外骨骼、士兵冷却)、自动驾驶车辆及其应用(货运载具、UGV、新型燃料/发动机)、数字化(模块化)。
2.2.1.5 防护与生存能力
DSS 应帮助士兵忍受战场或作战区域的身心压力,通过自适应伪装、隐蔽传感器以及防护敌方火力、弹片、刺击武器和战斗噪音,包括
防范非致命高功率武器、电子战、CBRNE、零排放(热成像、电磁发射、通信、视觉)、带生物识别传感器的服装、温度管理/气候控制以及综合防护。
2.2.1.6 可持续性与物流
DSS 应使士兵能够根据任务需求配置装备 ; 无论是提前还是任务期间。可持续性体现的是士兵能够更长时间地操作 DSS ,通过以下方式
集成物流、可持续电力、连接器的通用性与互换性、潜在替代电源、增强模块化、自动化原位软件更新与设备升级、生产与制造模式、增材制造以及空中补给。
2.2.1.7 教育与培训
DSS 应使士兵能够 通过多种训练方法(电子学习、虚拟现实(VR)、游戏软件重复使用、C4I系统作为训练背带、训练设施作为复合体等多种操作设备来训练该系统
任务期间, “ 硬件环路 ” ,人工智能( AI )支持),使得
多个培训领域(个人技能发展、 “C4I” 培训、平台培训、安全与医疗培训、用户级维护、集体训练 / 战术训练、联合 / 联合训练)。
2.2.1.8 多国互操作性
该能力目标重点是解决战术、技术和后勤互操作性方面的具体空白。
图 2-4 – 能力愿景的分类
能力分类法( NCV-2 ) 基于之前介绍的能力目标,定义了整个架构中使用的能力的词汇。
能力之间的依赖关系在 NCV-4 能力依赖中进行了展示。
最后,在 NCV-6 能力到活动映射 中,能力目标按子能力划分,如分类法( NCV-2 )所述,与作战活动相关 。 NCV-6 表明了各项能力如何参与多项作战活动。
2.2.2 作战视图( NOV ,第 3 卷)
高 级别作战概念描述( NOV-1 ),见 图 2-5 , 是根据配备 DSS 的 soldie r 作战的典型场景和情境定义的。
图 2-5 – 高层次作战概念描述
总体而言,下步兵系统( DSS )的广泛需求涵盖多个军事分支的作战,包括除常规步兵外的装甲兵、工程兵团、山地步兵、海军陆战队、伞兵、特种作战部队等。
军事行动的基本概念在此观点中定义,并更详细地描述了新的群体 化概念。此外,分析了作战需求,重点关注互操作性和提升士兵系统效能的方法。
最后,将敏捷指挥与控制概念与传统 C2 概念进行比较。
运营节点连接描述( NOV-2 ) 展示了运营领域在支持运营活动中的信息交换需求。 该部门细分为:
操作需求( NOV-3 )确定 了上述列表中每个领域信息空间中所需的信息。
其中一个具有挑战性的目标是设计一个能够高效提供准确完整态势感知的 DSS ,并在最大程度上减轻士兵的负担。信息过载是一个已知且重要的压力因素,尤其对战斗中的士兵来说。因此,额外设备增加的重量 / 体积 / 功耗增加与机动性之间的权衡需要谨慎权衡。
组织关系图( NOV-4 ), 见 图 2-6 ,识别了运营领域的关键参与者,并展示了它们之间的组织关系。该图表是通过从不同欧洲国家的组织中提取并协调而成。能力视图中提到的三种 通用角色相关配置 有更详细的描述
其他联合作战分支,如装甲兵、炮兵、工程兵团、陆军航空兵、信号兵团、近距空中支援、核生化防御军团、后勤军事单位、宪兵、军事运输服务、地理信息服务、医疗服务、非政府组织以及地方 / 国际当局,均被识别并描述其关系。
运营活动模型( NOV-5 ) 定义了 C4I 活动、通用任务以及不同类型操作的具体任务:
特别指出 了 NOV-6 的作战活动序列和时间描述, 包含三种具体情景
为参与士兵制定了典型的活动安排及其在不同时长( 24 、 36 和 72 小时)中使用士兵系统组件的作战。
还识别出非功能性需求 。这些要求虽然不严格操作且非 NAF v3 指南要求,但在设计 DSS 时是重要的限制。
2.2.3 面向服务的观点( NSOV ,第 4 卷)
在 NSOV 中,服务被理解为一种明确定义的提供工作单元的方式,通过该单位,提供者向消费者提供有用的结果,无论服务的构建或实施如何。
面向 服务 视图服务的识别和定义主要考虑了两种服务类型:
企业服务 是未来考虑的,仅简要提及,未作详细定义。
NSOV-1 服务分类 法定义了这些服务类型的服务(见 图 2-7 )。
运营服务 根据能力视图中已定义的能力目标定义。从这些作战服务中,技术系统会派出功能服务,以支持士兵执行作战服务。
士兵系统在 NSV 系统视图中定义,使其恰好提供这些功能性服务。
NSOV-2 服务定义 对分类法中定义的每个服务提供了详细描述。因此,阅读分类学时查阅描述是很有用的。
最后, NSOV-3 作战活动服务映射 将作战服务映射为 NOV 作战视图中定义的活动。
图2-7 – DSS 服务
2.2.4 系统视图( NSV ,第 5 卷)
北约系统视图描述了为所需功能提供支持的系统和子系统。它将系统资源关联到 NCV 能力视图、 NOV 操作视图和 NSOV 面向服务视图。识别并使用了以下不同的领域:
人们认为最重要的是不要单纯关注某个士兵,而是他如何在环境中与所有人,尤其是群体中行动,这实际上是士兵的常规应用。标准化文档根据上述领域结构化,使读者能够直接找到自己感兴趣的领域。
首先,系统视图介绍系统域以及士兵系统设备和配置(见 图 2-8 示例)。
图 2-8 – 不同角色所需设备示例
然后,上述领域进行了详细说明。主要部分包含每个域的分层参考架构。参考架构层从上层开始是:
此外,还提供了易于阅读的指导,涵盖架构的强制性和可选要求。它们对于确保所选标准的合规使用尤为重要。为了提供更好的概述,标准在协议栈图中表示,如 图 2-9 和 图 2-10 所示。
系统视图明确定义了最重要的内部、外部接口和概念为必备,例如实现设备的互操作性或互换性(见 图 2-9 和 图 2-10 )。在个人领域,五大类接口被描述为强制标准。
系统 总线 决定采用 USB 3.1 第二代有线连接。由于这是 Solider Systems 的新技术, USB 2.0 被定义为备用技术。无线连接时,选择 4.2 版本的蓝牙,或用于极短距离连接的 NFC 。
为了通用连接设备,定义了 连接器和信号 。在该架构编写时,尚未能找到标准化的 USB 3.1 第二代连接器,但不同厂商宣布了可能的解决方案,如推荐的 Micro 38999 。因此, USB 3.1 第二代所需的信号被定义为允许连接器的互换针脚。关于 USB 2.0 连接, STANAG 4695 是一个很好的参考,也被军事领域其他领域考虑使用。
为了在士兵系统(个人域)中的设备或实体之间交换信息, MQTT 被定义为 信息交换机制( IEM )。 MQTT 在计算资源和带宽的利用率上尤其出色。随着在民用领域(例如工业 4.0 )的普及,广泛存在可互换的参考实现,具有高 TRL 的特性,降低了 DSS 市场的风险(例如对提供外设的公司)。
此外,对于个人领域中更复杂的信息交换任务,选择数据分发服务( DDS )作为可选协议。 DDS 提供高效的信息交换和更新,例如对于拥有大量设备或实体的 BMS 域。
为了确保数据互操作性,除了信息交换机制外,还需要描述存储信息的数据 结构 。这些数据结构定义在使用 XSD 和 XML 进行数据交换的数据模型中。
士兵系统设备推荐的数据模型基于英国陆地数据模型,该模型是 GVA (英国国防飞机 23-09 )和 NGVA (北约标准 4754 )的基础。由于英国陆地数据模型缺少 C4I 数据, C4I 取自 STANAG 4677 的数据模型( JDSSDM ),因此满足士兵系统领域的大部分需求。
在多媒体目的下,建议支持和使用最常见的标准,如 H.264/H265 、 MP3 、 G.711 、 JPEG 、 PNG 和 TIFF 。
为了提高士兵系统的可扩展性,定义了一个 基于 APP 的人机界面概念 。这一概念结合 图 2-9 和 图 2-10 中的图层,使不同士兵系统之间的应用能够移植,并适应新的设备或能力。
关于外部接口,即小型战术单位、联合和联盟领域,建议填写以下内容。
个人 领域的连接器和信号 也支持不同国家士兵系统之间的设备和电池交换。
广泛采用北约标准 STANAG 4677 和 STANAG 5525 ,用于 士兵系统之间的通信,实现与联盟和联合部队的互动。然而,这些标准也推荐用于小型战术单位领域,使士兵系统更具未来性,并为其他供应商开放。因此,不同厂商在同一部队内实现士兵系统成为可能。
对于 ISR 视频流及 相关任务,推荐使用 STANAG 4609 及相关北约标准。
图 2-9 – 个人域名标准
图2-10 – STU 、联盟与联合领域标准
2.2.5 技术视角( NTV ,第 6 卷)
NTV-1 技术标准配置文件陈 述了这些标准,这些标准经过精心挑选并推荐用于士兵系统的电气和电子组件。
NTV-1 的重要部分涉及无线电通信标准,包括视距( LoS )或视距外( BLoS ),这些标准涉及 VHF/UHF 和 HF/SATCOM 。以下类别还提供了更多标准表:
这些表格分为通用标准(如产品一致性)和系统视图中实际引用的标准。
NTV-2 技术标准预测 讨论了主要推荐标准的发展过程,并预测这些标准将如何演变,以便首次评估未来概念的可行性。
2.2.6 安全视图(第 7 卷)
安全视图为 DSS 的 IT 安全风险评估( SRA )提供了推荐的方法。安全风险评估用于识别由潜在网络威胁引发的风险。了解这些风险后,组织可以判断是否、如何以及何时需要减轻这些风险,以最大限度减少潜在威胁对其实现目标的运营影响。
DSS 的安全问题可以根据士兵系统的数据交换通信场景进行组织。这种示意有助于制定 DSS SRA 并确定保障措施。 DSS SRA 基于 MAGERIT 方法论 / 12/ ,该方法使用 F igure 2-11 所示的循环过程模型 进行风险管理。该框架适用于各种风险,但这里适用于信息系统使用带来的风险。
图 2-11 – 风险管理框架
在描述 MAGERIT 方法的关键步骤之后,
该架构中已确定了一套保障措施以降低初期风险。同时考虑了降低威胁发生概率的预防措施和限制后果的事后保障措施。
DSS 的保障措施从 SRA 工具建议的适当措施中选择,并根据 NIST 安全控制系统进行管理。 DSS 确定了技术保障措施,重点关注四大类: