对ISR的新要求需要新的技术和系统

为国防部构建高度先进系统的国防主承包商正面临着一场完美的挑战风暴：敌人的威胁需要在isr系统中采用高度复杂和先进的技术，再加上国防采购改革（dar）指南，这些指导方针要求分担风险，并以更快的速度和更少的资金提供更好的解决方案。为了度过这场风暴，需要一种全新的、基于开放标准的方法。
军事战略家认为这是作战人员历史上最危险的时期，这并不是因为人们确切地知道存在哪些威胁，而是因为所面临的威胁类型比以前任何时期都更具挑战性。如今，跟踪更小、更快的目标需要isr系统提供精确和微小的成像细节，以帮助部队找到并修复难以捉摸的敌人。事实上，国防部需要更多的isr“资产”作为寻找、修复和消灭非常规敌人的手段。与此同时，国防部的国防采购改革（dar）指令要求固定价格激励公司（fpif），缩短开发周期，随着时间的推移轻松升级的开放标准技术，以及升级到现有平台而不是构建新平台。根据负责采购、技术和后勤的国防部副部长阿什顿·卡特（ashton carter）博士的名言，dar包括军方“做更多而不做更多”的需求。根据dar指南，主承包商将不得不通过与fpif合同合作来分担更多风险，小型企业将有机会在国防部机会中发挥更大的作用。
正如所介绍的案例研究所示，不断变化的威胁和国防部需求在isr系统的开发中催生了一类新的技术挑战，并推动了新的开放标准方法。
isr 技术挑战不断升级
将可操作的isr信息带到战术边缘需要能够从多个持续的角度收集准确的数据，将其融合成有意义的事实，并识别难以捉摸的敌人。精密的传感器能够测量越来越广阔的区域，并以令人难以置信的细节提供数据和图像，提供大量的多传感器数据，这些数据可以延迟现有的任务、处理、开发和传播系统。
庞大的数据量将需要部署在全球的数千名分析师来分析和解释它，并且永远无法满足对几乎即时可操作的情报的迫切需求，以发现，修复和完成迫在眉睫的威胁。与此同时，向多智能（multi-int）迈进，实时结合来自多个传感器和平台的数据输入，以提高态势感知能力并缩短获取可操作信息的时间。挑战在于创建能够通过实时信号处理提取真正关键信息的集成系统，并将其传递给作战人员。
根据目前的作战概念（conop），监视平台具有下行链路能力或将信号从卫星或机载平台传输到地面站的能力。但是，这些功能在带宽方面非常有限。此外，人类及时分析信息的能力也有限。通常，如果在任务期间收集了 100 tb 的传感器数据，则仅分析大约 100 gb 的数据（约 0.09%）。一种新兴的、更有效的方法是在平台上集成高级处理，并直接在船上而不是在地面上执行处理和利用的初始阶段。然后，根据需要传播关键情报。该平台使用更有效的第二种方法对数据进行分类和分析，标记信息以进行更仔细的审查，可能根据带宽和通道要求压缩信息，并立即将其传输给地面分析人员和前沿部署人员。
图 1 显示了此类实现的示例。电光/红外（eo/ir）数据可以穿越许多可能的途径到达目的地。对eo / ir传感器数据执行板载利用;如果渠道产生的延迟是可以接受的，分析师可以使用这些被利用的信息。压缩和利用的数据也可以发送给分析师和前方部署的人员，以提高态势感知能力。最后，原始数据和被利用的数据都可以被压缩和存储，并可以选择作为取证数据发送给分析师和前置部署的人员。
图 1：机载利用期间eo/ir传感器数据的路径
除了这些特定的技术挑战之外，dar还要求更多创新的解决方案，并要求开放的系统，以降低成本，增加互操作性，简化升级，并允许供应商根据成本/性能选择组件，而不是被锁定在专有架构中。
案例研究：一年的飞行测试
最近，一家主承包商赢得了一项高度时间敏感的快速反应能力（qrc）国防部合同，该合同要求在收到合同后一年内交付能够支持飞行测试的原型成像子系统。高度尺寸，重量和功率（swap）约束的子系统最终将安装在中海拔长航时（male）无人机上，并且需要多个先进的光电/红外传感器。
为了满足这些限制，许多多图像处理和利用功能必须驻留在平台上（板载利用）。包含机载利用的实时和计算密集型算法旨在从流传感器数据中获取可操作的信息，减少分析师的处理时间，降低带宽和存储要求，并为作战人员提供态势感知。该应用要求比现有技术所能提供的更高的板载计算密度（就每瓦特gflops而言）;例如，典型的cpu架构每瓦特提供的峰值理论gflops不到一个，远低于如此密集的多图像应用所需的峰值。此外，还需要用于图像压缩和取证数据存储的数据存储单元。
实施所需的机载开发任务是一项独特的挑战。决定将图像处理任务从硬件实现转移到基于算法的实现将提供更快，更可重用和可升级的解决方案。mercury的产品线构建模块，包括gpu处理器板，单板计算机和交换机板，构成了子系统的初始骨干。
为了确保所需的压缩和相机接口技术，从第三方选择了同类最佳的开放标准xmc组件。然后，mercury设计，开发和测试了一个96 tb的数据存储单元。这种开放标准方法降低了专有方法的生命周期成本。结果是一个高性能、传导冷却的 6u openvpx 应用就绪子系统（ars），可与复杂的传感器和数据存储接口。ars 是面向 isr 市场的开放标准、应用就绪、多 int 子系统。这些子系统由优化性能并满足 swap 约束的构建块组成。每个 ars 都源自硬件、软件、服务和系统集成，专为特定应用领域（如电子战、雷达、eo/ir 或 c4i）而设计。
国际检索报告/情报审查的基本技术
ars提供非常高的技术和制造就绪水平，降低成本并缩短开发周期。而且由于它基于开放标准，因此随着时间的推移可以轻松升级。这些都是预算敏感的fpif环境中的关键考虑因素，其中国防部要求缩短isr系统的程序实施时间，倾向于升级现有平台而不是构建新平台，并迫使主承包商专注于项目的整个生命周期。