臺灣博碩士論文加值系統

美國國防部為解決C4ISR架構整合問題，發展了一套架構描述的規範，稱為國防部架構框架(DoDAF)，它提供了共同的定義、共同的資料、共同的觀點以及共同的參考，讓以往分歧的C4ISR架構描述邁向統一。雖然DoDAF提供了共同的架構基礎，但實務上架構的發展仍有人為設計的錯誤及領域知識的認知差異問題；因此，本研究依循美國國防部架構框架並運用植基於活動的方法（ABM）以聯合防空作戰架構為發展案例，設計具互通性、一致性及整合性的聯合防空指管架構產品，並擷取出蘊含經驗可重複使用的「高階作戰概念」、「作戰活動」、「階層式指管」及「作戰規則」等防空作戰指管樣式，樣式的特性具備重層截擊、觀察－定位－決策－行動循環及分層負責的特色；本論文並將作戰規則樣式推導獲得陸軍野戰防空及海軍指管系統之作戰規則，驗證了樣式具有重複使用的特性。本研究藉由DoDAF架構提出具專家經驗且可重複使用的防空指管樣式，提高了架構的整合性與一致性，有效縮短架構開發時間，對防空指管架構的發展提供重要參考。
關鍵詞: DoDAF、植基於活動的方法、指揮管制、樣式

In order to solve the integration problems of C4ISR, U.S. Department of Defense constructs an architecture framework called DoDAF, which provides common definitions, common data, common views, and common references to facilitate the integration of all kinds of C4ISR architecture description. Although DoDAF provides the common framework of architecture description, there still exist several practical problems, such as humanly design error and cognitive diverseness in domain knowledge for architecture development. Therefore, this thesis provides a study on DoDAF-based architecture development not only employing Activity-Based Methodology (ABM), but also trying building architecture pattern to improve the interoperability, consistency, and integration of architecture product. An example study of joint air defense command and control architecture and four architecture patterns, high-level operational concept pattern, operation activity pattern, hierarchy command and control pattern and operation rule pattern, are built in this work. The characteristic of these patterns are multiple layers interception and attack, observe-orient-decide-action loop, and layered responsibility. Applying the operation rule pattern, the Army field air defense command and control system and Navy command and control rule model are finally derived in this paper. Therefore, the reusable capability of this pattern is demonstrated. The contribution of this study is developing a DoDAF-based reusable air-defense pattern with expert experience, which increases the interoperability and consistency of the architecture, shortens the architecture development period for designing air defense architecture, and provides the effective reference for developing operational architecture of air defense operation.
Keywords: DoDAF, ABM, C4ISR, Pattern

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
1. 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究範圍 3
1.4 研究方法與步驟 4
2. 文獻探討 5
2.1 C4ISR介紹 5
2.2 DoDAF介紹 8
2.2.1 綜合觀點產品 10
2.2.2 作戰觀點產品 10
2.2.3 系統觀點產品 15
2.2.4 技術標準觀點產品 19
2.3 架構開發的方法 20
2.3.1 結構化分析法 21
2.3.2 物件導向分析法 21
2.3.3 植基於活動的方法（ABM, Activity-Based Methodology） 22
2.3.4 架構開發方法比較 25
2.4 樣式 27
2.4.1 何謂樣式 28
2.4.2 樣式的好處 29
2.4.3 設計樣式的主要成分 29
3. C4ISR架構案例探討 31
3.1 作戰架構發展的高階程序 31
3.2 架構產品的發展 32
3.2.1 建立高階作戰概念圖 32
3.2.2 建立OV-5作戰活動模式 33
3.2.3 建立OV-2中的作戰節點 38
3.2.4 建立OV-4中的角色與組織 39
3.2.5 結合作戰活動、角色與作戰節點間關係 40
3.2.6 完成需求線 41
3.2.7 建立OV-3資訊交換表 42
3.2.8 作戰狀態轉換、作戰規則及事件追蹤描述產品 44
3.2.9 建立OV-7邏輯資料模式產品 64
3.2.10 作戰事件追蹤描述（OV-6c）產品介紹 65
4. 樣式設計 70
4.1 防空作戰高階作戰概念樣式 70
4.1.1 問題描述 70
4.1.2 解決方案 72
4.1.3 本樣式效果（結論） 75
4.2 防空作戰作戰活動樣式 76
4.2.1 問題描述 76
4.2.2 解決方案 76
4.2.3 本樣式效果（結論） 83
4.3 防空作戰階層式指管樣式 84
4.3.1 問題描述 84
4.3.2 解決方案 84
4.3.3 本樣式效果（結論） 90
4.4 防空作戰規則樣式 91
4.4.1 問題描述 91
4.4.2 解決方案 91
4.4.3 本樣式效果（結論） 109
5. 結論與未來展望 110
參考文獻 111
自傳 113
表目錄
表 2.1國軍對C4ISR之定義 6
表 2.2結構化分析方法、物件導向分析方法、與ABM方法之比較 27
表 3.1聯合防空作戰資訊需求交換表 43

圖目錄
圖 1.1 研究方法與步驟 4
圖 2.1 C4ISR系統的流程及架構示意圖 7
圖 2.2 DoDAF架構規範的三個主要觀點 9
圖 2.3 相互對稱的核心架構資料元素 23
圖 2.4 架構資料規格模型（ADSM）與DOTMLPF對應圖 25
圖 2.5 ABM整合架構發展步驟 25
圖 2.6 精進架構描述方法演進 30
圖 3.1 聯合防空作戰高階作戰概念示意圖 33
圖 3.2 聯合防空作戰活動圖 35
圖 3.3 聯合防空作戰目標攔截子活動圖 36
圖 3.4 聯合防空作戰目標摧毀子活動圖 37
圖 3.5 聯合防空作戰節點圖 38
圖 3.6 聯合防空作戰指揮體系 39
圖 3.7 聯合防空作戰ACC內部組織體系 40
圖 3.8 聯合防空作戰node tree圖 41
圖 3.9 聯合防空作戰節點連結圖 42
圖 3.10 狀態符號 44
圖 3.11 初始狀態與終止狀符號 45
圖 3.12 狀態轉換圖 46
圖 3.13 狀態轉換的五個部份 46
圖 3.14 轉換表示方式 47
圖 3.15 目標偵測活動內的事件狀態轉換圖 48
圖 3.16 目標偵測活動內的作戰規則描述圖 49
圖 3.17 目標鑑別活動內的事件狀態轉換圖 50
圖 3.18 目標鑑別活動內的作戰規則描述圖 50
圖 3.19 威脅評估活動內的事件狀態轉換圖 52
圖 3.20 威脅評估活動內的作戰規則描述圖 52
圖 3.21 武器選派活動內的事件狀態轉換圖 53
圖 3.22 武器選派活動內的作戰規則描述 54
圖 3.23 目標交付活動內的事件狀態轉換圖 55
圖 3.24 目標交付活動內的作戰規則描述圖 55
圖 3.25 攔截機追蹤監視活動內的事件狀態轉換圖 56
圖 3.26 攔截機追蹤監視活動內的作戰規則描述 57
圖 3.27 防空飛彈追蹤監視活動內的事件狀態轉換圖 58
圖 3.28 防空飛彈追蹤監視活動內的作戰規則描述圖 58
圖 3.29 攔截機接戰活動內的事件狀態轉換圖 59
圖 3.30 攔截機接戰活動內的作戰規則描述圖 60
圖 3.31 緊急起飛接戰活動內的事件狀態轉換圖 61
圖 3.32 緊急起飛活動內的作戰規則描述圖 61
圖 3.33 防空飛彈接戰活動內的事件狀態轉換圖 62
圖 3.34 防空飛彈接戰活動內的作戰規則描述圖 63
圖 3.35 防空砲接戰活動內的事件狀態轉換圖 64
圖 3.36 防空砲接戰活動內的作戰規則描述圖 64
圖 3.37 聯合防空邏輯資料模式 65
圖 3.38 目標偵測與鑑別作戰事件追蹤描述圖 66
圖 3.39 目標攔截與情報傳遞作戰事件追蹤描述圖 67
圖 3.40 目標摧毀作戰事件追蹤描述圖 68
圖 3.41 防空作戰指管作戰事件追蹤描述 69
圖 4.1 防空作戰高階作戰概念樣式 73
圖 4.2 以Class Diagram之防空作戰高階作戰概念樣式 75
圖 4.3 聯合防空作戰活動的領域模型 77
圖 4.4 作戰活動初步樣式 79
圖 4.5 作戰活動樣式 81
圖 4.6 以Class Diagram之作戰活動樣式 83
圖 4.7 防空作戰指管樣式初步 87
圖 4.8 防空作戰階層式指管樣式 87
圖 4.9 以Class Diagram防空作戰階層式指管樣式 90
圖 4.10 目標偵測規則領域模型 92
圖 4.11 目標偵測規則初步樣式 94
圖 4.12 目標偵測規則樣式 95
圖 4.13 海軍指管系統目標偵測規則圖 96
圖 4.14 鑑別規則領域模型 96
圖 4.15 鑑別規則初步樣式 98
圖 4.16 鑑別規則樣式 99
圖 4.17 陸軍野戰防空驗證鑑別規則圖 100
圖 4.18 威脅評估規則領域模型 101
圖 4.19 威脅評估規則初步樣式 102
圖 4.20 威脅評估規則樣式 103
圖 4.21 海軍指管系統威脅評估規則圖 104
圖 4.22 武器選派規則領域模型 105
圖 4.23 武器選派規則初步樣式 106
圖 4.24 武器選派規則樣式 107
圖 4.25 陸軍野戰防空武器選派規則圖 108

[1] DoD Architecture Framework Working Group, DoDAF Architecture Framework Version1.0 Volume I：Definitions and Guidelines, U.S. DoD, Washington D.C., pp. 1-1–1-6, 9 Feb. 2004.
[2] DoD Architecture Framework Working Group, DoD Architecture Framework Version 1.0 Volume II：Product Description, U.S. DoD, Washington D.C., pp. 1-1–1-4, 9 Feb. 2004.
[3] DoD Architecture Framework Working Group, DoDAF ArchitectureFramework Version1.0 Deskbook, U.S. DoD, Washington D.C., pp. 1-1, 9 Feb. 2004.
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[5] 于宙，國軍軍語辭典(九十二年修訂本)，國防部，台北，第9–16頁，2004。
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[8] 國防部，中華民國九十三年國防報告書，台北，第145頁，2004。
[9] 劉中宇，孟興漢，林清壽，許良全，陸儀斌，陳宗煦，“C4ISR與模式模擬系統整合之研究”，第十二屆國防科技研討會，2003。
[10] C4ISR Architecture Working Group, C4ISR Architecture Framework, Version 2.0, U.S. DoD, Washington D.C., pp. 2-1–2-3, 18 Dec.1997.
[11] Levis, A. and Wagenhals, L., “C4ISR Architectures I: Developing a Process for C4ISR Architecture Design,” Systems Engineering, Vol. 3, No. 4, Fall 2000.
[12] Bienvenu, M., Shin, I. and Levis, A., “C4ISR Architectures III: An Object- Oriented Approach for Architecture Design,” Systems Engineering, Vol. 3, No. 4, Fall 2000.
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[14] http://www.wizdom.com/roadtoexecutablearch.ppt#18。
[15] 陸續，“由歷史演進看科學、技術與戰爭”，國防大學中正理工學院，桃園。
[16] http://www.cis.nctu.edu.tw/chinese/doc /rese arch/report/PPT/pattern.ppt。
[17] 高煥堂，“軟體樣式(Design Pattern)之應用”，物件導向雜誌001期，第22-29頁，1995。
[18] 物澤，“樣式觀念知多少”，物件導向雜誌004期，第56-59頁，1996。
[19] http://140.109.17.201/Jyemii/ patternscolumn/articles/top10misc.htm。
[20] 王長河，“空權百年-台海安全制空論”，空軍學術月刊，第568期，2004。
[21] 財團法人資訊工業策進會，UML入門，第181-186頁，2004。
[22] 國防部，中華民國九十三年國防報告書，台北，第79頁，2004。
[23] 空軍總司令部，國軍聯合制空教則(草案)，台北，第1-5頁，2001。
[24] 空軍總司令部，國軍聯合制空教則(草案)，台北，第2-36頁，2001。
[25] 郝以行，“從空權發展談我下一代戰機性能需求”，空軍學術月刊，第581期，2005。
[26] http://www.nwlink.com/~donclark/leadership/ooda.html。
[27] http://en.wikipedia.org/wiki/OODA_Loop。