為國防部構(gòu)建高度先進系統(tǒng)的國防主承包商正面臨著一場完美的挑戰(zhàn)風暴：敵人的威脅需要在ISR系統(tǒng)中采用高度復雜和先進的技術(shù)，再加上國防采購改革（DAR）指南，這些指導方針要求分擔風險，并以更快的速度和更少的資金提供更好的解決方案。為了度過這場風暴，需要一種全新的、基于開放標準的方法。

軍事戰(zhàn)略家認為這是作戰(zhàn)人員歷史上最危險的時期，這并不是因為人們確切地知道存在哪些威脅，而是因為所面臨的威脅類型比以前任何時期都更具挑戰(zhàn)性。如今，跟蹤更小、更快的目標需要ISR系統(tǒng)提供精確和微小的成像細節(jié)，以幫助部隊找到并修復難以捉摸的敵人。事實上，國防部需要更多的ISR“資產(chǎn)”作為尋找、修復和消滅非常規(guī)敵人的手段。與此同時，國防部的國防采購改革（DAR）指令要求固定價格激勵公司（FPIF），縮短開發(fā)周期，隨著時間的推移輕松升級的開放標準技術(shù)，以及升級到現(xiàn)有平臺而不是構(gòu)建新平臺。根據(jù)負責采購、技術(shù)和后勤的國防部副部長阿什頓·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與FPIF合同合作來分擔更多風險，小型企業(yè)將有機會在國防部機會中發(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防部需求在ISR系統(tǒng)的開發(fā)中催生了一類新的技術(shù)挑戰(zhàn)，并推動了新的開放標準方法。

ISR 技術(shù)挑戰(zhàn)不斷升級

將可操作的ISR信息帶到戰(zhàn)術(shù)邊緣需要能夠從多個持續(xù)的角度收集準確的數(shù)據(jù)，將其融合成有意義的事實，并識別難以捉摸的敵人。精密的傳感器能夠測量越來越廣闊的區(qū)域，并以令人難以置信的細節(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)千名分析師來分析和解釋它，并且永遠無法滿足對幾乎即時可操作的情報的迫切需求，以發(fā)現(xiàn)，修復和完成迫在眉睫的威脅。與此同時，向多智能（MULTI-INT）邁進，實時結(jié)合來自多個傳感器和平臺的數(shù)據(jù)輸入，以提高態(tài)勢感知能力并縮短獲取可操作信息的時間。挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建能夠通過實時信號處理提取真正關(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)視平臺具有下行鏈路能力或?qū)⑿盘枏男l(wèi)星或機載平臺傳輸?shù)降孛嬲镜哪芰?。但是，這些功能在帶寬方面非常有限。此外，人類及時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上集成高級處理，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。該平臺使用更有效的第二種方法對數(shù)據(jù)進行分類和分析，標記信息以進行更仔細的審查，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 顯示了此類實現(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目的地。對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，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，并要求開放的系統(tǒng)，以降低成本，增加互操作性，簡化升級，并允許供應商根據(jù)成本/性能選擇組件，而不是被鎖定在專有架構(gòu)中。

案例研究：一年的飛行測試

最近，一家主承包商贏得了一項高度時間敏感的快速反應能力（QRC）國防部合同，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航時（MALE）無人機上，并且需要多個先進的光電/紅外傳感器。

為了滿足這些限制，許多多圖像處理和利用功能必須駐留在平臺上（板載利用）。包含機載利用的實時和計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間，降低帶寬和存儲要求，并為作戰(zhàn)人員提供態(tài)勢感知。該應用要求比現(xiàn)有技術(shù)所能提供的更高的板載計算密度（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， 遠低于如此密集的多圖像應用所需的峰值。此外，還需要用于圖像壓縮和取證數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲單元。

實施所需的機載開發(fā)任務(wù)是一項獨特的挑戰(zhàn)。決定將圖像處理任務(wù)從硬件實現(xiàn)轉(zhuǎn)移到基于算法的實現(xiàn)將提供更快，更可重用和可升級的解決方案。Mercury的產(chǎn)品線構(gòu)建模塊，包括GPU處理器板，單板計算機和交換機板，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接口技術(shù)，從第三方選擇了同類最佳的開放標準XMC組件。然后，Mercury設(shè)計，開發(fā)和測試了一個96 TB的數(shù)據(jù)存儲單元。這種開放標準方法降低了專有方法的生命周期成本。結(jié)果是一個高性能、傳導冷卻的 6U OpenVPX 應用就緒子系統(tǒng) （ARS），可與復雜的傳感器和數(shù)據(jù)存儲接口。ARS 是面向 ISR 市場的開放標準、應用就緒、多 INT 子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)由優(yōu)化性能并滿足 SWaP 約束的構(gòu)建塊組成。每個 ARS 都源自硬件、軟件、服務(wù)和系統(tǒng)集成，專為特定應用領(lǐng)域（如電子戰(zhàn)、雷達、EO/IR 或 C4I）而設(shè)計。

國際檢索報告/情報審查的基本技術(shù)

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