航母编队作战体系超网络建模
面向体系作战的战斗机信息融合技术研究
2020年12月第51卷第4期Dec.2020Vol.51No.4航空电子技术AVIONICS TECHNOLOGY avionicstech@D0l:10.12175/j.issn.l006-141X.2020.04.01面向体系作战的战斗机信息融合技术研究吴新良,张滋,汪鹏,廉浩伟(中国航空无线电电子研究所,上海200233)[摘要]信息融合是现代信息技术多学科交叉、综合、延拓产生的新的系统科学研究方向,信息融合技术在航空领域已经展现出有效和广阔的应用前景。
本文对面向体系作战的战斗机信息融合技术进行深入研究,提出 了体系作战环境下的机载信息融合设计,分析了体系作战环境下亟待解决的机载信息融合关键技术。
[关键词1信息融合;体系作战;机载信息融合技术[中图分类号]TN967[文献标识码]A[文章编号]1006-141X(2020)04-0001-05 Research on Airborne Information Fusion Technology in System CombatWU Xin-liang,ZHANG Zi,WANG Peng,LIAN Hao-wei(China National Aeronautical Radio Electronics Research Institute,Shanghai200233,China)Abstract:Information fusion is a new systematic research branch which involves multi-disciplinary overlay,integration and rmation fusion technology has shown effective and broad application prospects in the aviation field.System-level airborne information fusion technology has been researched in depth.An information fusion design method and key technologies are proposed in combat environment.Key words:information fusion;system combat;airborne information fusion信息融合在生物世界中广泛存在,工程领域中的信息融合本质是用数据和机器对生物体信息融合功能的模仿和抽象。
海上编队作战决策模型体系
海上编队作战决策模型体系∗
马政伟;孙续文;王义涛;史红权
【期刊名称】《指挥控制与仿真》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】信息化条件下海上编队作战日益表现为体系与体系之间的对抗,作战模型体系建设是海上编队指挥系统建设最重要的组成部分,针对作战模型体系建设问题,提出了海上编队作战决策模型体系的基本概念、表示方法和基于作战问题分解的层次化分解方法,对海上编队指挥自动化的建设具有理论指导意义。
【总页数】6页(P34-39)
【作者】马政伟;孙续文;王义涛;史红权
【作者单位】海军大连舰艇学院,辽宁大连 116018;海军大连舰艇学院,辽宁大连 116018;海军大连舰艇学院,辽宁大连 116018;海军大连舰艇学院,辽宁大连116018
【正文语种】中文
【中图分类】E211;E94
【相关文献】
1.基于Agent的分布式海上编队防空作战仿真体系 [J], 潘长鹏;张海峰;陈洁
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3.基于分布式架构的大型海上编队作战数据管理技术研究 [J], 王珏
4.基于分布式架构的大型海上编队作战数据管理技术研究 [J], 王珏
5.面向任务驱动的海上编队云作战体系动态超网络模型 [J], 聂俊峰;陈行军;史红权
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联合作战指挥控制体系网络建模与分析
联合作战指挥控制体系网络建模与分析刘成刚;王永刚;刚建勋;于鸿源【摘要】With the Joint operations command and control system as the research object,the topology structure of the com-mand and control system was posed.In the Complex point of view,abstracted the information acquisition,information fusion, command decision and task execution unit and command information flow to the vertexes and edges in the system. A network model of command and control system composed of information network,command and control network and fire network was constructed. The concept of basic command chain and generalized command chain of Joint operations command and control system was put forward, and the effectiveness parameters of complex network were expanded on this basis. The evaluation method of network efficiency, such as command information efficiency, command reorganization capability and command node betweenness was put forward. Then compared and analyzed the measure of the three models. It was a useful exploration of performing efficiency Joint operations command and control system.%以联合作战指挥控制体系为研究对象,对指挥控制体系进行网络拓扑抽象,将指挥控制体系中的情报获取、情报融合、指挥决策和任务执行单元视为网络的节点,将指挥控制体系中指挥信息流视为网络的边.构建由情报网、指控网和火力网组成的指挥控制体系网络模型.提出了联合作战指挥控制体系基本指挥链和广义指挥链的概念,并在此基础上对复杂网络效能参数进行扩展,提出指挥信息效能、指挥重组能力和指挥节点介数等网络效能评价方法.对联合作战指挥控制体系三种指挥方式下的指挥网络进行了比对分析,对联合作战指挥控制体系构建进行了有益探索.【期刊名称】《指挥控制与仿真》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】8页(P8-14,21)【关键词】联合作战指挥控制体系;指挥控制网络;指挥控制建模【作者】刘成刚;王永刚;刚建勋;于鸿源【作者单位】军事科学院,北京 100091;军事科学院,北京 100091;国防大学,北京100091;军事科学院,北京 100091;军事科学院,北京 100091【正文语种】中文【中图分类】E94联合作战是由联合作战指挥机构组织诸军种部队力量共同实施的体系作战[1],强调具有完整行动链的全过程作战。
面向作战概念开发的能力需求分析指标体系构建
44㊀指挥控制与仿真CommandControl&Simulation2024-0446(2)引用格式:安靖,司光亚,严江,等.面向作战概念开发的能力需求分析指标体系构建[J].指挥控制与仿真,2024,46(2):44⁃52.ANJ,SIGY,YANJ,etal.Constructionofcapabilityrequirementanalysisindicatorsystemforoperationalconceptdevelopment[J].CommandControl&Simulation,2024,46(2):44⁃52.面向作战概念开发的能力需求分析指标体系构建∗安㊀靖1,2,3,司光亚3†,严㊀江2,曾妙婷2(1.国防大学研究生院,北京㊀100091;2.国防大学联合勤务学院,北京㊀100858;3.国防大学联合作战学院,北京㊀100091)摘㊀要:作为作战概念开发的核心环节,能力需求分析是针对具体作战问题,分析解决方案,明确能力指标㊁指标阈值㊁指标关系等各需求要素的过程㊂这一分析过程需要以科学合理且具有军事意义的指标体系为支撑,该指标体系不仅要具有传统的目的性㊁完整性㊁指标可测性,还要具有整体性与层次性相结合㊁聚合关系与涌现关系相结合㊁定性与定量相结合等特点㊂针对上述要求,以 精兵立体投送 作战概念为研究对象,首先,基于DoDAF2.0构建了以能力需求为核心的作战概念体系结构模型;然后,着眼能力需求分析的特点,设计了包含三大节点网络的超网指标体系;最后,按照设计的超网结构,基于构建的作战概念体系结构模型,建立了能力需求分析指标体系,并通过对比分析了方法的有效性㊂关键词:作战概念;能力需求分析;指标体系;超网结构中图分类号:E911㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀DOI:10.3969/j.issn.1673⁃3819.2024.02.007ConstructionofcapabilityrequirementanalysisindicatorsystemforoperationalconceptdevelopmentANJing1,2,3,SIGuangya3†,YANJiang2,ZENGMiaoting2(1.GraduateSchool,NationalDefenseUniversity,Beijing100091;2.JointLogisticsCollege,NationalDefenseUniversity,Beijing100858;3.JointOperationsCollege,NationalDefenseUniversity,Beijing100091,China)Abstract:Asthekeystageofoperationalconceptdevelopment,capabilityrequirementanalysisistheprocessofanalyzingsolutionstospecificoperationalproblems,anddefiningvariousdemandelementssuchascapabilityindicators,indicatorthresholds,andindicatorrelationships.Thisanalysisprocessneedstobesupportedbyascientificandreasonableindicatorsystemwithmilitarysignificance.Thisindicatorsystemshouldnotonlyhavethetraditionalpurpose,integrityandmeasura⁃bilityofindicators,butalsohavethecharacteristicsofintegrationandhierarchy,emergenceandaggregation,andqualitativeandquantitativecombination.Aimingattheaboverequirements,ittakestheoperationalconceptof"stereoscopicprojection"astheresearchobject.Firstly,basedonDoDAF2.0,anoperationalconceptarchitecturemodelwithcapabilityrequirementsasthecoreisbuilt;Basedonthecharacteristicsofcapacitydemandanalysis,asupernetworkindicatorsystemincludingthreenodenetworksisdesigned;Finally,accordingtothedesignedsupernetworkstructure,basedonthebuiltoperationalconceptarchitecturemodel,thecapabilityrequirementanalysisindicatorsystemisestablished,andtheeffectivenessofthemethodisanalyzed.Keywords:operationalconcept;capabilityrequirementanalysis;indicatorsystem;supernetworkstructure㊀收稿日期:2022⁃11⁃11修回日期:2022⁃12⁃22∗基金项目:全军军事类研究生资助课题(JY2020B031)作者简介:安㊀靖(1981 ),女,博士研究生,副教授,研究方向为军事运筹学㊁战争设计系统工程㊂†通讯作者:司光亚(1967 ),男,博士,正高级工程师,博士生导师㊂㊀㊀作战概念是在未来特定时空条件下,针对某一作战问题,通过判断既定的作战构想和意图,研究作战条件㊁作战对手等作战要素的本质规律,抽象概括提出的作战问题解决方案[1]㊂在作战概念开发过程中,通常需要开展作战能力需求分析,即明确为达成作战效果,转换落地解决方案所需具备的关键能力及其指标要求[2]㊂作为支撑分析的基础和前提,作战概念能力需求分析指标体系要实现能力需求的表征以及能力大小的度量[3]㊂因此,除了要考虑目的性㊁完整性,指标的可测性㊁相对独立性等指标体系的一般特性外,还应具有以下三个突出特性[4]:一是在指标体系结构上,整体性与层次性相结合,指标体系结构既具有整体性,能够相互关联,从宏观上表征并度量作战概念的作战能力,又具有层次性,能够体现作战目的㊁作战行动㊁作战力量等典型要素,支撑后续能力需求的分析;二是在指标关系上,聚合关系和涌现关系相结合,指标之间㊁指标层级之间既存在聚合关联关系,能够通过下层指标聚合求解上层指标,又存在无法通过简单模型展现和计第2期指挥控制与仿真45㊀算的涌现关联关系;三是在指标组成上,定性与定量相结合,指标体系既包含可以通过数据统计直接获得的定量指标,如毁伤概率㊁持续时间等,又包含需要根据实际情况进行主观判断的定性指标,如态势判断准确性㊁决策指挥合理性等㊂为满足上述特性,本文以作战概念 精兵立体投送 为研究对象,提出了一种基于作战概念模型的能力需求分析指标体系构建方法,确保指标体系的科学合理且保留军事意义㊂1㊀ 精兵立体投送 作战概念概况在参考借鉴国内外多位学者的专著,以及美军联合出版物JP⁃3等系列参考文献[5]的基础上,本文将精兵立体投送 定义如下:定义1:精兵立体投送是在夺取综合制权㊁联合海空封锁㊁瘫痪敌作战体系等先期作战的基础上,以新型精锐作战力量为投送对象,以两栖攻击舰㊁半潜船等为中继平台,以运输机㊁直升机㊁气垫船㊁高速快艇等为投送工具,采取综合到岸的方式,以实现空中㊁海上联合兵力立体突击,以及空机降场㊁机场㊁港口等要点要域为投送目的,实施的联合投送行动㊂2㊀以能力需求为核心的作战概念体系结构模型OCM构建㊀㊀该作战概念要素数量众多㊁关系复杂,开发过程循环迭代㊁由粗到细㊁不断深化㊂如果单纯依赖宏观抽象的描述,不仅难以有效厘清其要素构成及相互关系,无法在作战概念所研究问题上达成一致,亦无法构建科学合理的指标体系,展开后续的作战概念设计㊁开发㊁分析,以及持续迭代更新等[6]㊂因此,需要运用科学系统的工程方法,基于不同的视角,兼顾微观行动和宏观效果,对结构化低㊁抽象性强㊁复杂度高的作战概念进行体系的结构化分解㊁转化,以及框架化㊁形式化的描述,构建整体㊁一致的,能够反映作战概念不同角度特征和要求的作战概念模型㊂本节基于DoDAF2.0[7⁃8],完成以能力需求为核心的作战概念体系结构建模㊂定义2:作战概念体系结构模型(简称作战概念模型OCM)是对作战概念静态框架结构和动态运行结构进行描述的一组模型组合,记为CON_OCM=MoC1,MoC2, ,MoCn{}㊂其中,MoCn为不同视角的描述模型㊂作为对作战概念的首次抽象,该模型不仅能够规范化㊁显性化㊁无歧义地描述作战概念的各要素和交互关系,更能较好地支撑后续能力分析指标的构建㊁仿真模型的构建㊁仿真推演实验方案的设计,以及能力的定性定量分析等㊂此处将重点对支撑能力分析指标构建的模型进行描述,其他模型略㊂精兵立体投送的体系结构模型为CON_OCM=MoC概要信息:AV⁃1()MoC能力构想:CV⁃1()MoC顶层作战概念:OV⁃1()MoC作战力量:OV⁃4;SV⁃5b()MoC作战行动:OV⁃5a;OV⁃5b()MoC作战活动:OV⁃6a;OV⁃6c()MoC(作战能力需求:CV⁃2;CV⁃4;CV⁃6)ìîíïïïïïïïïï2 1㊀概要信息模型AV⁃1概要信息模型MoC概要信息:AV⁃1()如表1所示㊂表1㊀概要信息模型AV⁃1Tab 1㊀SummaryinformationmodelAV⁃1模型名称 精兵立体投送 作战概念体系结构模型模型用途用于面向作战概念开发的能力需求分析,通过结构化㊁形式化描述,为构建能力需求分析指标体系提供依据,为生成仿真实验想定奠定基础模型范围以能力构想为起点,以能力需求分析为核心,对作战概念的作战目的㊁作战任务㊁作战对手㊁作战力量㊁作战行动㊁作战能力等要素内容和要素间相互关系进行描述选用的模型视图AV⁃1㊁CV⁃1㊁OV⁃1㊁OV⁃2㊁OV⁃4㊁OV⁃5a㊁OV⁃5b㊁OV⁃6a㊁OV⁃6b㊁OV⁃6c㊁SV⁃5b㊁CV⁃2㊁CV⁃3㊁CV⁃4㊁CV⁃6㊀2 2㊀能力构想模型CV⁃1为实现作战目的,需要具备快速投送㊁突防㊁集结㊁杀伤㊁突击㊁生存和控要等能力㊂能力构想模型MoC能力构想:CV⁃1()如图1所示㊂图1㊀能力构想模型CV⁃1Fig 1㊀CapabilityconceptmodelCV⁃12 3㊀顶层作战概念图OV⁃1根据作战概念的定义,顶层作战概念图MoC顶层作战概念:OV⁃1()如图2所示㊂46㊀安㊀靖,等:面向作战概念开发的能力需求分析指标体系构建第46卷图2㊀顶层作战概念图Fig 2㊀Topleveloperationalconceptmap2 4㊀作战力量相关模型(OV⁃4㊁SV⁃5b)2 4 1㊀组织机构关系图OV⁃4构建遂行各任务的行动主体通常包括两栖登陆作战力量以及垂直登陆作战力量㊂按照集群式力量编组,分为登陆突击群㊁超越登陆群㊁空中火力突击群㊁海上输送编队㊂描述作战力量编成和相互作用的组织机构关系图OV⁃4如图3所示㊂图3㊀组织机构关系图OV⁃4Fig 3㊀OrganizationchartOV⁃42 4 2㊀装备体系⁃作战行动跟踪矩阵SV⁃5b构建采用二维矩阵的方式,将武器装备体系和作战行动作为输入,映射关系作为输出,形成的装备体系⁃作战行动跟踪矩阵SV⁃5b如表2所示㊂该表描述了武器装备体系与作战行动(作战行动名称略)的映射关系,为确认关键作战行动是否已获得合理的武器装备支持提供分析依据㊂2 5㊀作战行动相关模型(OV⁃5a㊁OV⁃5b)2 5 1㊀作战行动分解树OV⁃5a构建按照作战过程自顶向下,进行作战行动的分解,形成作战行动分解树OV⁃5a(略)㊂2 5 2㊀作战行动模型OV⁃5b构建作战行动分为不同层次,且存在协作协同㊁循环迭代㊁选择判断等复杂逻辑关系㊂对上述关系进行表述,形成作战行动模型OV⁃5b,如图4所示㊂表2㊀装备体系⁃作战行动跟踪矩阵SV⁃5bTab 2㊀EquipmentsystemofsystemsoperationalactiontrackingmatrixSV⁃5b作战行动12345武器装备快速登陆艇ɿ两栖突击车ɿɿɿ运输机ɿ运输直升机ɿ武装直升机ɿ气垫船ɿ两栖攻击舰ɿ半潜船ɿɿ歼击机ɿ扫雷艇ɿ护卫舰ɿ装甲车辆ɿɿ轻型武器ɿɿ第2期指挥控制与仿真47㊀图4㊀作战行动模型OV⁃5bFig 4㊀OperationalactionmodelOV⁃5b2 6㊀作战活动相关模型(OV⁃6a㊁OV⁃6c)2 6 1㊀作战规则模型OV⁃6a构建将作战行动与作战力量编成进行关联,描述作战活动的流程,形成作战规则模型OV⁃6a(略)㊂2 6 2㊀作战事件跟踪模型OV⁃6c构建采用序列图不同作战集群之间的协同关系㊁作战行动发生先后时序关系进行描述,形成作战事件跟踪模型OV⁃6c(略)㊂2 7㊀作战能力需求分析(CV⁃6㊁CV⁃2㊁CV⁃4)2 7 1㊀能力⁃作战行动映射模型CV⁃6构建对作战行动和作战能力分别进行分解,采用映射矩阵表格描述作战行动和能力之间的映射[6],如表3所示㊂2 7 2㊀能力分类模型CV⁃2构建根据作战能力的特点或用途进行分解,构建能力分类模型如图5所示㊂2 7 3㊀能力依赖关系模型CV⁃4构建描述能力间的依赖关系,形成能力依赖关系模型CV⁃4如图6所示㊂3㊀基于OCM的能力需求分析指标体系构建3 1㊀CSA超网结构设计为构建满足能力需求分析的指标体系,我们设计能力指标网(CapabilityNetwork,CN)㊁表征指标网(Sur⁃rogateNetwork,SN)㊁分析指标网(AnalysisNetwork,AN),三个网络相互支撑㊁两两互联,形成作战能力需求分析CSA超网结构指标体系㊂参考借鉴多关系超图模型的形式化描述方式,将CSA指标体系的三个网络视为节点,三个网络间关系视为边,定义如下㊂定义3:CSA超网结构指标体系是由能力指标网CN㊁表征指标网SN㊁分析指标网AN三类节点网络,通过节点网络关系关联构成的超网络,如图7所示㊂记为CON_CSA=P(CN,EN,DN),S(fcs,fca,fsa){}㊂其中,P(CN,EN,DN)表示节点网络,S(fcs,fca,fsa)表示节点网络关系㊂表3㊀能力⁃作战行动映射模型CV⁃6Tab 3㊀CapabilityoperationalactionmappingmodelCV⁃6作战行动12345能力需求侦察预警能力ɿɿɿɿɿ指挥控制能力ɿɿɿɿɿ兵力突击能力ɿ常规火力打击能力ɿɿɿ信息作战能力ɿɿɿ精兵控要能力ɿ综合防护能力ɿɿɿɿɿ机动能力ɿ海空投送能力ɿɿ作战保障能力ɿɿɿɿɿ48㊀安㊀靖,等:面向作战概念开发的能力需求分析指标体系构建第46卷图5㊀能力分类模型CV⁃2Fig 5㊀CapabilityclassificationmodelCV⁃2图6㊀能力依赖关系模型CV⁃4Fig 6㊀CapabilitydependencymodelCV⁃4图7㊀能力需求分析指标体系结构Fig 7㊀Capabilityrequirementanalysisindicatorarchitecture3 2㊀基于OCM的CSA指标体系构建基本流程在作战概念体系结构模型OCM的形式化描述CON_OCM中,不仅包含了战场环境㊁作战力量㊁作战行动等作战概念典型要素的描述,而且围绕作战能力,实现了作战目的与作战能力(CV⁃1)㊁作战能力与作战行动(CV⁃6)㊁作战行动与装备(SV⁃5b)㊁作战行动与作战力量(OV⁃4),以及作战能力(CV⁃2㊁CV⁃4)之间关系的规范化描述㊂这些模型与CSA指标体系的节点网络描述相吻合㊂因此,我们在构建指标体系的过程中引入作战概念模型OCM,以该模型为指导,较好地贴近军事需求,保留军事价值,确保指标体系的科学性,满足作战概念需求分析的实际需要㊂3 3㊀基于OCM的CSA节点网络构建3 3 1㊀基于OCMCV⁃2㊁CV⁃4的能力指标网CN的构建㊀㊀定义4:能力指标网CN表示作战能力指标的集合第2期指挥控制与仿真49㊀以及能力间关系,描述为CN={Pcn,Scn}(1)1)指标项PcnPcn={index1,index2, ,indexn}(n为能力指标的数量)表示作战能力指标的集合,根据作战目的进行确定㊂基于能力分类模型CV⁃2,确定与 精兵立体投送 作战目的直接相关的能力指标,包括一级㊁二级指标共11项,记为Pcn={index1,index2,index3,index31,index32,index33,index34,index4,index51,index52,index6}(2)分别表示:侦察预警能力(index1)㊁指挥控制能力(index2)㊁联合打击能力(index3)㊁兵力突击能力(index31)㊁常规火力打击能力(index32)㊁信息作战能力(index33)㊁精兵控要能力(index34)㊁综合防护能力(index4)㊁机动能力(index51)㊁海空投送能力(index52)㊁作战保障能力(index6)㊂2)指标项关系ScnScn={conn1,conn2, ,connn}表示作战能力关系的集合㊂其中,conni=aij[]1ˑn称为能力指标关系矩阵,表示第i项指标与其他指标的关联关系㊂我们重点关注各节点网络指标之间是否存在关联关系,而不考虑其具体的关联程度以及关联方式㊂因此,令aijɪ{0,1},0表示无关,1表示相关㊂其他节点网络的指标关系采用同样的表示方法㊂考虑侦察预警能力㊁指挥控制能力㊁作战保障能力与其他各作战能力形成支援关系,因此,conn1㊁conn2㊁conn6可视为秩为1的矩阵,文中不再讨论㊂基于上述假设和考虑,依据图6能力依赖关系模型CV⁃4确定各能力指标项关系矩阵,如海空投送能力(index52)与联合打击能力(index3)㊁综合防护能力(index4)存在关联关系,则关系矩阵conn52=[10000101]T㊂依此方法,形成的关系集合为Scn={conn3,conn31,conn32,conn33,conn34,conn4,conn51,conn52}=1111100111100110111010001001000010101100010011010100001010000101éëêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúú(3)构建的能力指标网如图8所示㊂图8㊀能力指标网CNFig 8㊀Capabilitynetwork,CN3 3 2㊀基于OCMCV⁃6㊁SV⁃5b㊁OV⁃4的表征指标网SN构建㊀㊀定义5:表征指标网SN是抽象的作战能力在作战活动中,通过各方对抗所表现出来的,可统计㊁可观察的表现和反映㊂通过逐层分解,可形成可感知㊁可探测㊁可采集的底层数据㊂描述为SN={Psn,Ssn,Vsn}㊂1)指标项Psn其中,Psn=p{1,p2, ,pn}(n为指标的数量)表示指标项㊂本文采用力量㊁装备等资源项(ways),以及作战行动㊁时序㊁策略等资源运用方式(means)作为表征指标项㊂按照兵力数据(psn1)㊁装备平台数据(psn2)㊁战场环境数据(psn3)㊁敌情数据(psn4)㊁行动部署数据(psn5)梳理分析,确定能够表征作战能力的指标,记为Psn=psn1,psn2,psn3,psn4,psn5{}(4)对能力⁃作战行动映射模型CV⁃6㊁组织机构关系图OV⁃4进行关联分析,确定与能力需求分析相关的兵力数据(psn1)㊁行动部署数据(psn5),记为psn1={psn11,psn12,psn13,psn14}(5)其中,psn11表示登陆突击群,psn12表示超越登陆群,psn13表示空中火力突击群,psn14表示海上输送编队㊂psn5={psn51,psn52,psn53,psn54,psn55,psn56,psn57}(6)其中,psn51表示输送方式,psn52表示航渡方式,psn53表示掩护方式,psn54表示航渡海区,psn55表示空中输送航线,psn56表示卸载地域,psn57表示空机降地域㊂采用矩阵映射的方法,对能力⁃作战行动映射模型CV⁃6㊁装备体系⁃作战行动跟踪矩阵模型SV⁃5b进行关联分析,确定与能力需求分析相关的武器装备数据(psn2),记为50㊀安㊀靖,等:面向作战概念开发的能力需求分析指标体系构建第46卷psn2={psn21,psn22,psn23,psn24,psn25,psn26,psn27,psn28,psn29,psn2a,psn2b,psn2c,psn2d,psn2e}(7)其中,psn21表示快速登陆艇,psn22表示两栖突击车,psn23表示运输机,psn24表示运输直升机,psn25表示武装直升机,psn26表示气垫船,psn27表示两栖攻击舰,psn28表示半潜船,psn29表示歼击机,psn2a表示扫雷艇,psn2b表示护卫舰,psn2c表示装甲车辆,psn2d表示轻武器,psn2e表示预警机㊂基于经验分析,确定战场环境数据(psn3)㊁敌情数据(psn4),记为psn3={psn31,psn32,psn33,psn34}(8)其中,psn31表示战场制权程度,psn32表示扫雷破障程度,psn33表示火力毁伤程度,psn34表示通道开辟数量㊂psn4={psn41,psn42,psn43,psn44,psn45,psn46}(9)其中,psn41表示敌可调整抗登陆力量规模,psn42表示敌在空飞机数量,psn43表示敌地面防空导弹系统数量,psn44表示敌出动直升机数量,psn45表示敌中远程炮兵火力规模,psn46表示其他方参与程度㊂2)指标项关系SsnSsn={s1,s2, ,sn}表示指标项的关系,si=aij[]1ˑn,aijɪ{0,1}为指标项关系矩阵㊂表征指标网的作用,一是对抽象的作战能力进行具体化,表现或反映为可统计㊁可观察的指标;二是要为分析指标网提供统计计算的源数据㊂考虑到表征指标网的指标项关系对这两大作用不产生过多影响,因此,对其指标项关系的构建做简化处理,重点考虑兵力数据㊁装备平台数据㊁行动部署数据之间的关联和制约,为后续的规则设计提供参考㊂记为Ssn={s12,s15,s25}(10)s12表示兵力数据㊁装备平台数据之间的关联关系,主要依据图3OV⁃4和表2SV⁃5b进行确定,如下:s12=11000111000110111101110001100011100111100100001000111000éëêêêêêùûúúúúú(11)s15表示兵力数据㊁行动部署数据之间的关联关系,主要依据图3OV⁃4进行确定,如下:s15=1111010111111100101011011000éëêêêêêùûúúúúú(12)s25表示装备平台数据㊁行动部署数据之间的关联关系,主要依据表2SV⁃5b进行确定,如下:s25=11010101000011000010100001010010100110101001110000101000001010001110000111000100000010000011000100éëêêêêêêêêêêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúúúúúúúúúúú(13)3)指标属性数据VsnVsn=v{1,v2, ,vn}表示指标项的属性数据,主要从仿真实验㊁历史经验中采集获取,既包括定量数据,也包括定性数据㊂对各指标项进行属性数据分解,重点关注其初始数量㊁当前数量以及其他战技指标,以某型战机为例,可以分解为编队总数㊁每队数量㊁起飞时间㊁起飞坐标㊁目标坐标㊁对空导弹数量㊁对地导弹数量㊁飞行速度㊁燃油携带量㊁油耗等,形成指标项的属性数据㊂记为Vsn={vsn1,vsn2,vsn3,vsn4,vsn5}(14)数据项较多,篇幅受限不再展开描述㊂构建的表征指标网如图9所示㊂图9㊀表征指标网SNFig 9㊀Surrogatenetwork,SN3 3 3㊀基于OCMCV⁃1的分析指标网AN构建定义6:分析指标网AN是对作战能力在作战活动中,达成作战目的的度量,通过对指标的统计计算,判第2期指挥控制与仿真51㊀断能否达成作战目标效果,如作战平台的毁伤率㊁战损率㊁投送部队的成功率等㊂描述为AN={Pan,San}(15)1)指标项Pan基于能力构想模型(CV⁃1),并参照指标体系的指导性文件,从战损(Pan1)㊁战果(Pan2)㊁作战目的达成效果(Pan3)三个方面,形成分析指标项,支撑能力的度量㊂记为Pan=Pan1,Pan2,Pan3{}(16)其中,围绕 空海联合兵力立体投送 超越突击上陆㊁抢占要点要域 坚守要点要域 的作战目的,作战目的达成效果分为兵力到位率(记为Pan31)㊁平台生存率(记为Pan32)㊁登岛用时(记为Pan33)㊁控要成功率(记为Pan34)㊁关键节点控制时长(记为Pan35)㊁兵力总规模(记为Pan36)等多项能力度量指标,记为Pan3={Pan31,Pan32,Pan33,Pan34,Pan35,Pan36}(17)2)指标关系San分析指标间的相互关系,主要对统计计算产生影响,重点关注作战目的达成效果Pan3之间的指标关系㊂如登岛用时(Pan33)与兵力到位率(Pan31)㊁平台生存率(Pan32)㊁兵力总规模(Pan36)相关,则san33=[111001]T㊂Pan3指标关系记为San=san31,san32,san33,san34,san35,san36{}=㊀㊀111111111111111001110101110011111111éëêêêêêêêêùûúúúúúúúú(18)构建的分析指标网如图10所示㊂图10㊀分析指标网ANFig 10㊀Analysisnetwork,AN3 4㊀基于指标聚合的CSA节点网络关系构建定义7:CSA指标体系节点网络关系是能力指标网㊁表征指标网㊁分析指标网的相互关系,描述为超网中的边,记为S(fcs,fca,fsa)㊂由于三个节点网络之间存在复杂的聚合关系和无法通过计算模型等进行直观描述的涌现关系,需要通过仿真实验㊁机器学习等方式逐步实现参数优化,初始取值对后续指标计算影响不大㊂同时,该指标体系主要用于表征能力需求,探讨能力的生成机理,故此处参照节点网络内部关系的描述,重点聚焦关系的相关性(0/1),不考虑关系的关联程度,不讨论具体的参数取值㊂3 4 1㊀能力指标⁃表征指标关系fcsfcs表示能力指标网和表征指标网的关系,是进行能力需求分析过程中,确定表征指标是否作为能力指标阈值的主要依据,重点考虑相关性,可采用表格或矩阵的方式表示㊂设aij=0,第i项表征指标不表示第j项能力1,第i项表征指标表示第j项能力{(19)则关系表如表4所示㊂表4㊀能力指标⁃表征指标关系表Tab 4㊀Relationshipbetweencapabilitynetworkandsurrogatenetworkindex31index32index34index4index51index52作战力量psn11111101psn12011111psn13010111psn14010101武器装备psn21111111psn22111111psn23110110psn24111110psn25111110psn26001100psn27111111psn28110110psn29000101psn2a111111psn2b000100psn2c001100psn2d001100psn2e000101作战部署psn51000001psn52000001psn53000001psn54000001psn55000001psn56001001psn570010013 4 2㊀能力指标⁃分析指标关系fca能力指标和分析指标之间的关系fca,决定了分析指标能否作为能力度量的代表指标,可采用表格或矩阵的方式表示㊂设aij=0,第j项分析指标不作为第i项作战能力的度量1,第j项分析指标作为第i项作战能力的度量{则形成的关系表如表5所示㊂52㊀安㊀靖,等:面向作战概念开发的能力需求分析指标体系构建第46卷表5㊀能力指标⁃分析指标关系表Tab 5㊀RelationshipbetweencapabilitynetworkandanalysisnetworkPan31Pan32Pan33Pan34Pan35Pan36index31001100index32111110index34000010index51000100index52111001㊀3 4 3㊀表征指标⁃分析指标关系fsa表征指标和分析指标之间的关系fsa,是共享表征指标属性数据,统计计算分析指标的依据,表6是部分的基于指标聚合的表征指标⁃分析指标关系㊂表6㊀基于指标聚合的表征指标⁃分析指标关系表Tab 6㊀Relationshipbetweensurrogatenetworkandanalysisnetworkbasedonindicatoraggregation序号分析指标表征指标项表征指标项属性数据计算方法1Pan31psn11psn12各部队上陆兵力数量各部队出动兵力数量上陆兵力总量/出动兵力总量2Pan32psn21psn2e各型平台存活数量各型平台出动总数量平台存活总量/出动平台总量㊀3 5㊀指标体系对比以文献[9]联合投送效能综合评估指标体系为例进行结构和建立方法对比㊂文献[9]的指标体系基于层次分析法,采用四层结构设计,主要运用文献研究筛选和专家判定筛选的方法自下而上进行逐层定性筛选㊂由于层次化结构善于呈现线性因果关系,本文的CSA超网结构与其相比,在支撑精兵立体投送的不确定性分析[10]上更具优势;同时,由于文献[9]指标体系构建过程中没有顶层概念模型的牵引和指导,本文构建方法与其相比,更利于聚焦能力需求和作战目的,更能体现投送的保障和作战双重属性㊂4㊀结束语针对作战概念能力需求分析指标体系的构建问题,提出了基于作战概念模型OCM的能力需求分析指标体系构建方法㊂以 精兵立体投送 为实例,建立了该作战概念的体系结构模型OCM,设计了作战能力需求分析指标体系的CSA超网结构,并基于OCM构建CSA节点网络,基于指标聚合构建CSA节点网络关系,形成了作战概念的能力需求分析指标体系㊂最后通过与层次结构的指标体系进行对比,分析本方法对于支撑能力需求分析的有效性㊂参考文献:[1]㊀CJCSM3170.01A.Operationofthejointcapabilitiesinte⁃grationanddevelopmentsystem[R].Washington:JointChiefofSTAFF,2004.[2]㊀杜国红.美军作战概念开发特点及启示[J].国防科技,2020,41(4):52⁃57.DUGH.ThecharacteristicsofthedevelopmentofUSAr⁃myoperationalconceptanditsimplications[J].NationalDefenseTechnology,2020,41(4):52⁃57.[3]㊀张子伟,李亮,董志明,等.作战概念牵引的作战效能仿真评估指标构建方法研究[J].系统仿真学报,2022,34(3):603⁃613.ZHANGZW,LIL,DONGZM,etal.Researchontheconstructionmethodofsimulationevaluationindexofoper⁃ationeffectivenessoperationconcepttraction[J].JournalofSystemSimulation,2022,34(3):603⁃613.[4]㊀陈士涛,孙鹏,李大喜.新型作战概念剖析[M].西安:西安电子科技大学出版社,2019.CHENST,SUNP,LIDX.Analysisofnewoperationalconcept[M].Xi an:XidianUniversityPress,2019.[5]㊀JP3⁃02,Amphibiousoperations.USjointforcescommand.Thejointconceptdevelopmentandexperimentationcam⁃paignplan[R/OL],2004⁃01⁃26.[2013⁃08⁃20].http://www.j9raven.je.jfcom.mil.[6]㊀张宇,郭齐胜.基于DoDAF的地面无人作战系统作战概念设计方法[J].火力与指挥控制,2021,46(5):52⁃57,63.ZHANGY,GUOQS.OperationalconceptdesignmethodbasedonDoDAFforgroundunmannedcombatsystem[J].FireControl&CommandControl,2021,46(5):52⁃57,63.[7]㊀DoDarchitectureframeworkinggroup.DODarchitectureframeworkversion2.0,VolumeI:definitionsandguide⁃lines[EB/OL].UnitedStates:DepartmentofDefense,2009.[8]㊀DoDarchitectureframeworkinggroup.DODarchitectureframeworkversion2.0,VolumeII:ProductDescriptions[EB/OL].UnitedStates:DepartmentofDefense,2009.[9]㊀刘宁.联合投送效能综合评估[M].北京:冶金工业出版社,2019:78⁃80.LIUN.Comprehensiveevaluationofjointdeliveryeffec⁃tiveness[M].Beijing:MetallurgicalIndustryPress,2019:78⁃80.[10]胡晓峰,杨镜宇,张明智.战争复杂体系能力分析与评估研究[M].北京:科学出版社,2019.HUXF,YANGJY,ZHANGMZ.Researchonanalysisandevaluationofcomplexwarsystemcapability[M].Bei⁃jing:SciencePress,2019.(责任编辑:许韦韦)。
编队协同作战中的数据关联技术研究
台进行 数据 融合 , 通过 它们 之 间协调 和性 能互 补 的 优 势 , 以有 效 克 服单 个 传 感 器 、 舰 的不 确 定 性 可 单
和 局 限性 , 提高 探测 、 是 跟踪 能力 的一 种有效 途径 。
S s m,E )并 在艾森豪威 尔号航母 和黄蜂号 两栖 yt C S , e 攻击舰上进行 了 C C系统 的战术 使用 实验 , 于实 E 用 现各平 台传 感器 和 武器 动 态分 配 组合 , 大 限度 地 最
W a g Ch n u n u y J e g i i Ch n x n Li Le
( p rm e to a u t a a e n ,DainNa a a e ”,Dain 1 6 1 ) De a t n f Gr d aeM n g me t l vl a Ac d my l 10 8 a
统 和武器 系统 以及 直 升 机 等 有 机联 系 , 成 网 络 , 形 允许 编 队各舰 以极 短 的延 时共 享 各 种 探 测 器 获取 的所 有数据 , 而使 整 个 战 斗 群 能 高 度 协 同作 战 , 从
取 代 以往各 自为 战 的 海 上 防 空作 战模 式 。该 系统 的核 心 设 备 是 协 同 作 战 处 理 器 ( o p rt eE - C o eai n v g g me t rc so , E ) 数 据 分 配 系 统 ( t a e n o esr C P 和 P Daa Di r u inS se D S 。C P用于处 理 由所在 s i t y tm, D ) E tb o
1 引 言
在现代 海战 中 , 高技术 的应 用使 各种 武 器 的机 动 速度 大为提高 , 特别是 高速 精确 制导 武器 的使用 , 使水 面舰 艇 的预 警 时 间越来 越 短 , 编 队 防空 系统 对
预警情报体系超网络建模与分析
Abstract:To explore the relationship between the structure and function of early warning intelligence
telligence user network and target network is constructed. Based on the generation rulesꎬ the method of
instantiating the super network model of the system ̄of ̄systems ( SoS) is givenꎬ and the measurement
intentional attack. The experimental results verify the validity of the model and methodꎬ which has refer ̄
ence value for the development and construction of EWISoS.
∗
刘凤增1ꎬ2 ꎬ肖兵1 ꎬ金宏斌1 ꎬ陈嘉勋1
(1. 空军预警学院ꎬ湖北 武汉 430019ꎻ2. 国防科技大学信息通信学院ꎬ湖北 武汉 430010)
摘要:为探索预警情报体系结构与功能的关系ꎬ将情报流程中的作战实体和交互关系抽象为
节点和边ꎬ构建了包含预警情报网、情报用户网和目标网的超网络模型ꎮ 基于生成规则给出了体
2019 年 12 月
第 47 卷 第 6 期
现代防御技术
Dec. 2019
UML的海上编队雷达情报网作战视图描述
火 力 与 指 挥 控 制
F r o to & C mma d C n r l i C nrl e o n o t o
Fe 2 1 b, 0 2
第 3 7卷 第 2 期 21 0 2年 2月
文 章 编 号 :0 2 0 4 ( 0 2 0 — 1 0 0 1 0— 60 2 1 ) 20 7—4
现 系统 的综 合集 成 。当今 应用 最 为广泛 和最 为 成熟 的 D DAF, 用于 各 种 复 杂 系统 的设 计 , o 适 其作 战视
图是 进行 系统顶 层设 计 的体 系结构 技术 中的重要 组 成部 分 , 实现描 述完 成使 命所 需要 的任 务 和行 动 、 作
战要 素 和信息交 换 。本 文参 考 D D 2 0版 的作 战 o AF . 视 图产 品 , 用统 一 建 模语 言 ( 采 UML) 对 海上 编 队 ,
要 的 系统 顶 层 设 计 方 法 , 保 证 系 统 之 间可 集 成 可 互 操 作 的关 健 。 国 国 防 部 体 系 结 构 框架 ( o F) 用 于各 种 复 杂 系 统 的 是 美 D DA 适 设 计, 已成 为行 业 的建 模 规 范 。 战 视 图 ( 作 OV) 进 行 系统 顶层 设 计 的 体 系 结 构 技 术 中 的 重要 组 成 部 分 , 考 D D 2 0版 的 是 参 o AF .
统一 方 法 , 提供 了开 发和 表 述体 系结 构 的规 则 、 南 指
和产 品描述 。 D DAF是 由美 国国 防部 ( o 的工 作 小 组 所 o D D)
制定 的体 系结 构框 架 , 前 身 是 C I R 体 系 结 构 框 据 编 队任务 要求 、 能 的威胁 目标 环境 , 探测 隐身 其 S 可 从
美航母编队网络化反导作战建模
然科 学基 金 资 助 项 目( O 9 D 3 1 2 0C B O )
作 者 简 介 : 晓 (9 4 ) 男 , 东胶 南 人 , 士 生 , 刘 18 一 , 山 博 研
的侦查 探测 系统 、 通信 系统 、 指控 系统和 武器系统 联
合起来, 组成一个 整体性 的系统 , 使得作 战人员 能够
在这 一 系统 的基 础上掌 握战场态 势 、 流作 战信 息 、 交
收 稿 日期 : 0 10 — 1 2 1 — 60 修 回 日期 : 0 i 0 — 9 2 1 - 7 1
s t m r a l ha ge hea imi sl a t r fAic a tc r ir gr up.Thi t o s a ie o s u ys e g e ty c n d t nt— s ie p t e n o r r f a re o s me h d i val d t t dy
・3 ・ ( 第 3 -1 8 ) 0 总 7 2 4
火 力 与 指 挥 控 制
21 0 2年
第 7期
图相 较 A一 0图更 为详 细 , 能够 较为详 尽 地展 示装 备 有 C C系统 的航 母编 队反导过 程 。 E
,
,
作 战
规
图 1 尼 米 兹 级 航 母 编 队 防 空 武 器 传 感 器 不 意 图
则 不 同类 型 的 来 袭 导 弹 信 息
1 2 编 队反导 体 系结构 .
I
A 0 l
航 母 编 队作 战在 分 析其 作 战 方式 时 , 能 将其 不 编 队分开 研究 , 需将其 不 同作 战单元 上 的传感 器 、 作 战武 器 、 指挥控 制等 作为 一体研 究 , 也 是在 网络 中 这 心 战背景 下研 究 问题 的基 本要 求 。 航母 编 队反 导体 系 是 由侦 查 预 警 系统 、 挥 控 指 制 系统 和 反 导作 战 系统 三 大系 统 组 成 , 三大 系 统 这
超网络体系作战下的打击目标优选模型
第46卷 第1期2024年1月系统工程与电子技术SystemsEngineeringandElectronicsVol.46 No.1January 2024文章编号:1001 506X(2024)01 0182 08 网址:www.sys ele.com收稿日期:20220511;修回日期:20221130;网络优先出版日期:20221229。
网络优先出版地址:http:∥kns.cnki.net/kcms/detail/11.2422.TN.20221229.0934.002.html基金项目:信息系统需求重点实验室开放基金(LHZZ2021 M05);中国电子科技集团基金(4T0121K758)资助课题 通讯作者.引用格式:高泽伦,郑少秋,梁汝鹏,等.超网络体系作战下的打击目标优选模型[J].系统工程与电子技术,2024,46(1):182 189.犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋:GAOZL,ZHENGSQ,LIANGRP,etal.Modelofstriketargetpreferenceundersuper networksystemoperation[J].SystemsEngineeringandElectronics,2024,46(1):182 189.超网络体系作战下的打击目标优选模型高泽伦1,2,郑少秋2,梁汝鹏2,黄炎焱1, (1.南京理工大学自动化学院,江苏南京210094;2.中国电子科技集团第二十八研究所,江苏南京210007) 摘 要:针对当前进行海上作战体系目标优选分析与决策时对打击代价考虑不足的问题,提出综合考虑目标节点重要度和打击费效度的网络节点分析模型。
利用超网络构建海上作战体系网络模型,通过度和介数等指标评估网络中节点的重要度;利用打击费效比为指标评估网络中节点的打击代价,进而将目标分析与选择问题转化为多目标优化问题,建立寻优模型,并通过人工鱼群算法进行寻优求解。
基于OODA环的网络化防空体系作战效能评估
基于OODA环的网络化防空体系作战效能评估
陈伟;张庆波;刘洋;宁国平;王栋
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2024(49)5
【摘要】以网络化防空体系作战效能评估为对象开展研究,针对效能评估过程中概念梳理不清、指标体系不科学、指标权重不合理等问题,系统梳理网络化防空体系OODA环模型,分析网络化防空体系作战流程。
运用德尔菲法制定动态的效能评估指标体系,采用层次分析法确定评估指标体系指标权重。
构建灰色模糊评估模型,对网络化防空体系作战效能进行综合评估,并用实例验证该方法和模型的有效性。
该方法可为构建网络化防空体系,评估防空体系作战效能提供方法和参考。
【总页数】9页(P27-35)
【作者】陈伟;张庆波;刘洋;宁国平;王栋
【作者单位】空军工程大学;解放军66510部队
【正文语种】中文
【中图分类】E917
【相关文献】
1.网络化效能的防空体系作战效能评估
2.基于DIS的网络化防空作战系统作战效能评估研究
3.基于OODA的舰艇编队防空体系作战效能评估研究
4.一种基于OODA-A环的防空体系及其作战时效分析
5.基于OODA环的合成部队光电装备作战效能评估
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作战体系超网络模型及应用
构成 的复杂 系统 , 基 于单一要 素的 网络模型 不能反 映作 战体 系的复杂 构成和 整体 结构。 因此 , 从 军事需 求 出发 , 提
出 了社 会 任 务 一 指挥控制・ 物 理 资 源 多层 超 网 络模 型 , 用 以反 映 作 战 体 系的 复 杂 构 成 及 结构 形 态 。 并通 过 形 式 化 描 述
面向服务的海军作战与仿真一体化构建技术
面向服务的海军作战与仿真一体化构建技术I. 引言- 研究背景与意义- 研究目的与意义II. 相关技术与现状- 海军作战与仿真技术简介- 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术现状- 现有技术的优点与不足III. 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术- 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术原理- 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术框架- 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术特点与优势IV. 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术实现- 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术实施步骤- 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术实现案例分析V. 结论与展望- 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术的应用前景与展望- 基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术的优势与不足- 未来研究方向及相关应用推广策略VI. 参考文献第一章节:引言研究背景与意义海军作战是国家安全的重要组成部分之一,同时也是实现国家海洋利益的关键。
随着国际形势的变化和我国海洋事业的发展,海军作战任务越来越多样化和复杂化。
在实战中,海军作战需要充分保障信息化建设,大力发展智能化、网络化装备,并且重视实现全域联合作战和打赢信息战的能力。
因此海军作战仿真技术的发展和应用具有非常重要的意义。
海军作战仿真技术是指利用计算机、网络、传感器等技术手段,对海军作战过程进行模拟、仿真,以实现对军事行动的预测、评估和训练的一种技术。
海军作战仿真技术可以为军事指挥决策者提供真实、快捷、直观的决策依据,可以大大提高作战效率和效果,减少作战成本和风险,同时还能满足现代人机接口的需求,促进军事信息化建设。
研究目的与意义基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术是将海军作战与仿真技术有机结合起来,利用基于服务的架构和方法,构建一种全新的海军作战与仿真一体化系统,以实现海军作战决策的高效、智能化。
本论文旨在研究基于服务的海军作战与仿真一体化构建技术,包括技术原理、框架设计、实现步骤、应用案例等,旨在为海军作战与仿真的集成提供新思路和新方法,优化海军作战思维与反应速度,提高军事行动效率和决策水平。
海上舰艇编队高精度时间同步系统设计
基 于 信 号 到 达 时 延 ( O 算 法 的 时 间 同 步 系 统 设 计 T A) 方案 。
1 时 间 同步体 系
信 息 化 作 战 中建 立 统 一 的 时 问基 准 至 关 重 要 , 时 间 统 一 可 通 过 北 斗 授 时 、 N S组 合 授 时 、 波 授 时 G S 长
( 国舰 船 研 究 院 , 京 10 9 ) 中 北 0 12 摘 要 : 针对舰艇编队遂行协同打击任 务的高精度 时统 需求 , 提出一种超宽带 C M D A体制 的时统系统设计
方 案 。 该 系统 应 用 T A算 法 , 于超 宽 带 高 时 间 分 辨率 波形 设 计 , 用 可 靠 同步 、 扰 抑 制 和 F T校 频 等 关 键 算 法 , O 基 采 干 F 实 现 复 杂 电磁 环 境 下 作 战 节 点 快 速 移 动 中 可靠 高 精 度 时 间 统一 , 间 同 步精 度 达 1 8 时 01。关 键 算 法 仿真 和 试 验 样机 测 1
c mp e l cr ma n tc e v r n ntTh i y c r niain p e iin p rom a c sh g e h n 1 s o l x ee to g e i n io me . e t me s n h o z to r cso e r n e i ih rt a 0 a . f Ac o d n o t e sm ua in r s ls i h sb e r v d a s r d yt a hep o o e e in a d k y ag rt ms c r i g t h i lt e u t ,t a e n p o e s u e l h tt r p s d d sg n e loih o ae efc ie a d h s g o e f r n e r fe t n a o d p ro ma c . v
基于功能依赖网的体系效能评估方法
第44卷 第7期系统工程与电子技术Vol.44 No.72022年7月SystemsEngineeringandElectronicsJuly 2022文章编号:1001 506X(2022)07 2191 10 网址:www.sys ele.com收稿日期:20210601;修回日期:20211010;网络优先出版日期:20220311。
网络优先出版地址:https:∥kns.cnki.net/kcms/detail/11.2422.TN.20220311.1835.010.html基金项目:华中科技大学自主创新基金(2019kfyXJJS17)资助课题 通讯作者.引用格式:浣顺启,方哲梅,王剑波.基于功能依赖网的体系效能评估方法[J].系统工程与电子技术,2022,44(7):2191 2200.犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋:HUANSQ,FANGZM,WANGJB.System of systemseffectivenessevaluationmethodbasedonfunctionaldependencynetwork[J].SystemsEngineeringandElectronics,2022,44(7):2191 2200.基于功能依赖网的体系效能评估方法浣顺启1,2,方哲梅1,2, ,王剑波3(1.华中科技大学人工智能与自动化学院,湖北武汉430074;2.华中科技大学多谱信息处理技术国家级重点实验室,湖北武汉430074;3.中国舰船研究设计中心,湖北武汉430064) 摘 要:建设与发展有效的装备体系需要依赖合理的效能评估方法。
诸多评估方法在复杂依赖关系的量化分析上存在不足,因此引入功能依赖网络分析(functionaldependencynetworkanalysis,FDNA)法,通过双依赖参数、分段线性模型等捕捉体系复杂依赖关系及其造成的级联效应。
进而立足FDNA方法的优点,突破其局限性,提出基于作战环的功能依赖网络建模规范,通过链路健康指数、综合依赖关键度、多系统冗余表决系统等调整、新增、完善效能聚合模型,形成可捕捉和反映更广泛作战场景的扩展FDNA(extendedFDNA,E FDNA)方法。
舰艇编队网络一体化反潜作战体系研究
摘
要
随着潜艇技战术的发展 , 反潜难度进一步加大 。单 一平 台现已无法有效 遂行 反潜任务 , 水面舰艇编 队网络 一 舰艇编队 ;网络一体化 ;反潜作 战
E 3 . 858
体化反潜集水 面舰艇反潜 、 航空反潜优势于一体 , 是现代反潜 主要 的、 行之有效 的反潜方式 。 关键词
络一体 化 的反 潜作 战体 系是必 然 的趋 势 。
潜 作战将 成为 2 世 纪反潜 作 战的新 模式 。所 谓 海 1 军舰 艇编 队 网络 一体化 反潜作 战 , 是指 通过 以计 就 算 机为核 心 的信 息 网络 实现 陆 、 、 、 多维 战 场 海 空 天 空 间的水 面舰艇 、 反潜 飞机 和潜 艇 等诸 兵种 作 战部 队 、 器 系统 、 息系统 之 间的相 互 紧密协 调 , 武 信 形成 统 一的整体 , 分发 挥 作 战 效 能 , 敌 潜 艇进 行 对 充 与
任务之 一 。但 长 期 以 来 , 国的 反 潜 体 系 以 防 为 我
场上 的各 种探 测 系统 、 信 系统 、 挥 控 制 系统 及 通 指 武器 系统互 连 、 通 , 现 不 同武 器 系 统 、 台、 互 实 平 不 同部 队 和兵种 之 间 的信 息 、 力 等 作 战 资源 共 享 , 火
高效 地综 合运 用 各种 反 潜 作 战力 量 和 作 战 手段 达 成 战斗 目的 。网络 一 体化 反 潜作 战 可 以 实现 上 下
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上舰船 的 战术 任务 , 而且 可 以作 为 弹道 导 弹的水 下 发射基 地 。因此 , 反潜 已经成 为海 军 的最 主要作 战
基于作战环的作战体系节点重要性评价方法
基于作战环的作战体系节点重要性评价方法李国栋; 王鹏【期刊名称】《《火力与指挥控制》》【年(卷),期】2019(044)008【总页数】5页(P7-11)【关键词】作战体系; 节点重要性; 作战环; 评价方法【作者】李国栋; 王鹏【作者单位】中国电子科技集团公司电子科学研究院北京 100041【正文语种】中文【中图分类】E9170 引言随着信息技术发展和作战概念演进,体系对抗已成为现代化战争的基本理念和主要样式。
这一背景下,如何评价作战体系中节点的重要性,准确找出关键节点变得尤为重要。
传统的节点重要性研究多基于复杂网络理论,从网络拓扑角度利用节点度、介数、平均距离、连通度、凝聚度等网络特征参量进行节点重要性分析,对研究同质网络中的节点重要性具有借鉴意义[1-5]。
然而,作战网络属于异质网络,作战体系中节点功能不尽相同,仅从拓扑角度进行分析,难以准确反映作战体系节点重要性。
针对这一问题,本文借鉴Cares 的作战模型[6],将作战网络中的节点按角色分为感知节点、决策节点、攻击节点、目标节点,运用复杂网络理论,综合考虑节点能力及作战关系对体系作战能力的影响,提出了一种基于作战环的体系作战能力评估指标,通过度量节点失效对体系作战能力的影响来评价节点重要性,并结合算例对所提方法进行了验证。
1 作战体系的网络化建模作战体系由体系中功能各异的装备及装备间的复杂关系组成,是一个典型的复杂网络,故可通过装备之间的作战关系所构成的整体加以描述。
利用节点和边分别对作战装备以及装备间的相互关系进行抽象,即可构建作战体系的网络化模型。
1.1 作战装备的抽象在针对作战体系的建模研究中,澳大利亚国防部科技委员会的Dekker[7]、美国战略研究中心主任David[8]均认为作战体系的核心由侦察、决策和攻击3 类实体组成,而美国Alidade 国防咨询公司的Cares 则认为作战体系的建模不仅要考虑体系自身,还应考虑作战对象[6]。
基于超网络的作战体系建模方法
t h i s s u p e r g r a p h mo d e l i s a l s o p r e s e n t e d .At l a s t ,a p r a c t i c l a c a s e i s c o n d u c t e d t o v a l i d a t e t h e a d a p t a b i l i t y a n d e f f e c t i v e n e s s
智能态势认知关键需求分析
8㊀指挥控制与仿真CommandControl&Simulation2024-0446(2)引用格式:周觐,高岚岚,刘巍.智能态势认知关键需求分析[J].指挥控制与仿真,2024,46(2):8⁃17.ZHOUJ,GAOLL,LIUW.Criticaldemandsanalysisforintelligentsituationawareness[J].CommandControl&Simulation,2024,46(2):8⁃17.智能态势认知关键需求分析周㊀觐,高岚岚,刘㊀巍(军事科学院战争研究院,北京㊀100091)摘㊀要:随着新型武器系统的发展以及智能化技术在军事领域的应用,智能态势认知技术研究成为各军事强国关注的热点㊂首先,阐述了态势认知和智能态势认知的概念内涵,然后,针对现代化战争特点,梳理分析了智能态势认知过程中作战体系智能分析㊁作战窗口智能发觉㊁战场局势演化预测㊁认知产品智能表征和战场态势智能复盘五项关键需求㊂结合国内外研究文献对其中涉及的关键技术和应对措施进行了梳理㊂研究成果对智能态势认知的未来发展及技术突破有一定的借鉴意义㊂关键词:智能态势认知;战场态势;作战体系;作战窗口;战局预测;认知产品表征;战场复盘中图分类号:E91㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀DOI:10.3969/j.issn.1673⁃3819.2024.02.002CriticaldemandsanalysisforintelligentsituationawarenessZHOUJin,GAOLanlan,LIUWei(WarResearchInstitute,AcademyofMilitarySciences,Beijing100091,China)Abstract:Withthedevelopmentofnewweaponsystemsandtheapplicationofintelligenttechnologyinmilitaryfields,theresearchofintelligentsituationawarenesstechnologyhasbecomethehotspotamongmilitarypowers.Firstly,theconceptsofsituationawarenessandintelligentsituationawarenessareintroduced.Secondly,Inviewofthecharacteristicsofmodernwar⁃fare,fivecriticaldemandsofintelligentsituationawarenessareanalyzed,includingintelligentcombatsystemofsystemanal⁃ysis,intelligentawarenessofcombatwindow,combatsituationevolutionandprediction,intelligentcognitionproductionrep⁃resentation,andintelligentcombatsituationretrospective.Withdomesticandforeignresearchliterature,thekeytechnologiesandcountermeasuresinvolvedareanalyzed.Therelevantresultshavecertainreferencesignificanceforthefuturedevelopmentandtechnologicalbreakthroughsofintelligentsituationawareness.Keywords:intelligentsituationawareness;combatsituation;combatsystemofsystem;combatwindow;situationpredic⁃tion;cognitionproductionrepresentation;combatretrospective.收稿日期:2023⁃03⁃17修回日期:2023⁃04⁃11作者简介:周㊀觐(1989 ),男,博士,助理研究员,研究方向为智能态势认知㊁态势分析㊂高岚岚(1979 ),女,硕士,研究员㊂㊀㊀万物互联是智能化时代的一个显著特征,也是智能化战争的一个鲜明特点㊂战场上的各种实体所携带的传感器时时刻刻将战场信息回传给指挥中心,海量的态势信息呈现爆炸式增长趋势㊂如何有效利用智能化手段,在 信息迷雾 中迅速准确发现有用信息,实现高效精准的智能态势认知,已成为一个亟待解决的关键问题㊂文献[1]结合人工智能技术的发展,分析了智能态势认知面临的要图标绘㊁要素计算㊁局势研判㊁重心判定及态势预测项技术挑战㊂文献[2]分析了大数据㊁复杂网络㊁深度学习和强化学习等人工智能技术在战场态势认知领域的应用前景㊂文献[3⁃4]在分析态势智能认知总体技术框架的基础上,阐述了智能态势认知面临的关键问题及可能的技术路线㊂文献[5⁃6]在分析了国内外战场态势认知研究成果的基础上,提出了未来联合作战态势认知的发展建议㊂以上文献大多将重点放在了智能态势面临的挑战及军事需求分析方面,较少针对具体每项挑战的解决方法分析㊂1㊀智能态势认知概念分析1 1㊀态势认知美国心理学家EndsleyM.R.在分析飞行员对飞机周围环境的感知程度与飞行行为之间的关系时,将态势认知(SituationAwareness,SA)定义为,在一定时间和空间内对环境中各组成成分的感知和理解,进而预知这些成分的后续变化状况[7]㊂基于此,Endsley提出了态势认知的3级模型[8]:态势感知㊁态势理解和态势预测㊂态势感知主要解决对环境成分信息的获取问题,通过多种探测手段全方位感知战场信息,实现对敌情㊁我情和战场环境信息的综合掌握,认识到战场有什么,但还未形成完整的战场态势认识;态势理解基于获取到的态势感知信息,分析陆㊁海㊁空㊁天㊁电㊁网等不同分域报送信息之间的关联关系,实现态势信息的全域汇集㊁综合印证和深度理解,认识到战场是什么;态势预测基于态势理解得到的关联信息,结合战场实体运动状态模型㊁关联关系演化模型和事件发展演变模型等第2期指挥控制与仿真9㊀物理模型和战场思维模型,对未来状态㊁关系和事件的发展趋势进行分析判断,认识到战场为什么,实现对战场 态 和 势 的全面认知㊂1 2㊀智能态势认知智能态势认知与传统态势认知一样,依然遵循Endsley所建立的3级模型架构,主要区别体现在由多源异构的海量战场信息而引发的态势加工方法和处理流程㊂智能态势认知中的智能体现在两个层面㊂一是智能化的技术手段和模型算法,诸如综合运用机器学习㊁神经网络㊁知识推理等人工智能算法,为传统认知过程提效加速;二是面向指挥员及参谋人员的智能化作业流程及处理方法,采用多视角㊁广关联和多分支等态势信息加工手段,为传统认知提质赋能㊂以往的研究文献大多聚焦于第一层面,强调智能化所带来的处理效率的提升,往往忽略了第二层面的意义㊂事实上,智能态势认知最终是面向人的认知,其主要作用是在高效处理战场信息基础上,加工生产契合指挥员认知思想的态势产品,进而支撑后续作战筹划及行动控制过程㊂所以,智能态势认知的关键是将指挥员的认知思想以规则㊁算法㊁软件和数据等形式物化到智能处理系统中,在态势认知过程中,由智能处理系统来贯彻指挥员的战场思维㊁指挥方式及意志品质㊂2㊀智能态势认知关键需求分析2 1㊀作战体系智能分析现代化战争已不再是单个武器装备之间战技性能的较量,而是战场上不同作战分域和不同军种力量所构成的网络信息作战体系之间的对抗博弈,破点断链和毁链瘫面已成为现代战争的基本作战形式㊂2011版军语对于作战体系的定义是:由各种作战系统按照一定的指挥关系㊁组织关系和运行机制构成的有机整体[9]㊂作战体系作为一种典型的复杂巨系统,所呈现出的整体性㊁涌现性㊁不确定性和非线性等特征使得对其建模分析面临诸多难题㊂知己知彼才能百战不殆,智能态势认知的首要任务就是对敌方作战体系的分析,主要包括作战体系构成分析㊁作战体系能力分析和作战体系重心分析三个方面㊂2 1 1㊀作战体系构成分析作战体系构成分析是后续作战体系能力分析和重心分析的基础,主要包括体系成员挖掘㊁体系关系分析和体系配置分析三个主要内容㊂1)体系成员挖掘体系成员挖掘的重点是发现作战体系㊂智能态势认知作为一种后台服务,不间断扫描和监视战场上的海量目标,结合作战体系运行机理和历史活动规律,提示指挥员敌方作战体系的成员构成,并在一定条件下挖掘可能存在但并未发现的体系成员,驱动后续指挥侦察作业流程㊂针对以上问题,饶佳人等[10]利用空中编队知识规则的构建与推理,提出了基于规则的空中作战体系识别方法㊂徐秋坪等[11]运用Prim算法和模板匹配思想,提出了一种空中作战体系分析挖掘算法㊂刘文一等[12]和冷画屏等[13]综合利用Hough变换及K-均值聚类算法进行舰艇编队队形识别,实现了水面作战体系成员的分析挖掘㊂2)体系关系分析体系关系分析需要确定体系成员之间存在的隶属㊁指挥㊁配属㊁协同等关联关系[14],分析作战体系内部运行的能量流和信息流,支撑指挥员掌握的作战体系运行机理和定位作战体系关键节点㊂针对以上问题,刚建勋等[15]基于超网络建模理论,分析了航母编队作战体系内感知流㊁情报流㊁态势流㊁指控流㊁打击流㊁协同流等体系关系㊂夏璐等[16]将作战体系关系分为依赖㊁组合㊁聚合三种类型,并基于此分析了作战体系能力关系的涌现效应及波及效应㊂邹志刚等[17]和罗金亮等[18]基于超网络建模理论,将体系关系分为协同㊁指控㊁侦察和攻击四类,辅助指挥员从实体连接㊁指挥控制㊁预警探测和防空火力等不同层面认知防空作战体系㊂3)体系配置分析作战体系内节点成员的高效搭配能够确保体系内预警探测㊁火力打击和指挥通信等能力有序衔接,远程㊁中程㊁近程能力梯次配置㊂体系配置分析就是要分析作战体系架构及结构配置,明确作战体系内各成员主要职能,分析成员所处的阵型阵位,支撑指挥员掌握作战体系当前任务及行动意图㊂针对以上问题,杨远超等[19]基于凸优化方法研究了编队作战体系的反潜阵型配置,并给出了舰机协同反潜过程中的体系配置准则㊂刘昕[20]综合考虑导弹来袭方向㊁护卫舰防御能力和指挥舰相对位置等影响因素,分析了作战体系的最佳防空阵型配置㊂苏琦等[21]分析了潜艇在不同态势下对水面舰艇的阵位配置优劣㊂乔殿峰等[22]利用作战体系实体序列协作关系和体系配置信息,构建了多域作战下的群目标意图推理模型,有效支撑了对航母作战体系任务及意图的认知预测㊂2 1 2㊀作战体系能力分析作战体系能力分析是在作战体系构成分析的基础上,结合体系运行机理进行的体系化释能分析㊂首先基于同质能力叠加原理,分析作战体系预警探测㊁火力打击㊁指挥通信等单一能力域的能力覆盖范围㊁作用区域等静态指标;然后结合OODA环㊁作战环等理论,分10㊀周㊀觐,等:智能态势认知关键需求分析第46卷析作战体系在异质能力耦合作用下,针对特定作战目标遂行作战任务的能力,支撑指挥员掌握作战体系有效威慑范围㊁有效打击时间等动态指标[23⁃25]㊂针对以上问题,曹冠平等[26]通过构建联合探测环㊁信息共享环㊁联合决策环㊁联合响应环和复合环等作战体系拓扑环结构,分析了拓扑环变化条件下的作战体系能力㊂杨圩生等[27]以对敌方目标的打击率和打击效率为指标,构建了作战体系能力分析模型㊂俞锦涛等[28]依据广义效能环模型,对防空反导作战体系节点和效能边进行了能力分析,基于广度优先搜索方法发掘作战体系效能环,有效支撑了指挥员进行作战体系能力评估和结构优化㊂2 1 3㊀作战体系重心分析作战体系重心通常指作战体系内的关键节点或关键联系[29],其分析主要包括以下两方面内容㊂1)体系节点重要度评估体系节点重要度评估是基于网络结构评价指标及专家评价指标,构建体系节点的重要性计算模型,对作战体系内节点进行重要度评估,以支撑作战筹划人员进行作战目标优选及打击目标排序[30]㊂针对以上问题,魏青等[31]通过综合考虑作战体系内节点的可替代程度㊁局部连通重要度和效能影响度等因素,构建了作战体系节点的重要度评估指标㊂龚建兴等[32]和李尔玉等[33]提出了基于功能图的度中心性㊁介数中心性和接近中心节点重要度等评估指标,采用PageRank等算法进行了作战体系关键节点分析㊂左嘉娴等[34]采用变异系数法为各个指标赋权,通过加权进行作战体系节点重要度评估㊂王哲等[35]从任务可完成性视角出发,将作战体系节点的作战属性及任务完成效果作为节点重要度评估指标㊂王耀祖等[36]通过动态搜索作战体系内的杀伤链,以作战体系节点所处的杀伤链数和敌方目标重要性为基础,构建了体系节点重要度评估指标㊂2)级联失效分析近年来,复杂网络的级联失效研究引起了学者的广泛关注[37]㊂由于作战体系的各个成员相互联系,有机融合,单一节点成员失效后可能会引发连带效应,进而造成整个作战体系坍塌或进入无序状态,从而无法正常运转[38]㊂针对以上问题,杨国利等[39]基于复杂网络级联失效理论,以体系能力最大化下降为目标函数,运用多目标优化方法求解作战体系关键节点㊂王运明[40]针对指挥控制作战体系节点失效引发的级联效应,设计了一种基于剩余容量的负载重分配策略㊂曹嘉平等[41]以级联失效后的作战体系最大联通片规模为评估指标,分析了岛礁防空电子对抗装备体系的抗毁性和鲁棒性,为作战体系重心定位分析提供了支撑㊂2 2㊀作战窗口智能发觉作战窗口是指为激发体系作战周期效能而选择的有利于联合作战力量实施跨域协同作战的时空范围[42⁃43]㊂作战窗口本质上即作战时机,是基于体系思维,寻找挖掘出的我方杀伤链能够真正闭合的打击时机[44]㊂在联合作战指挥控制活动过程中,如何有效发觉并利用作战窗口是对指挥员指挥艺术的巨大挑战,更是对智能态势认知技术水平的严峻考验㊂在复杂多变的敌我作战体系博弈对抗过程中,作战窗口已成为联合作战力量实施跨域协同作战的发力点和突破点,对夺取战场主动,塑造有利态势具有重要意义㊂智能态势认知过程中对作战窗口的智能发觉主要包括作战时间窗口发觉和作战空间窗口发觉两个方面㊂2 2 1㊀作战时间窗口发觉考虑敌我作战体系的对抗特性,作战时间窗口发觉问题在一定条件下可以等效为武器目标分配问题,可分为两类:静态武器目标分配和动态武器目标分配[45]㊂静态武器目标分配是指为了获得最优或满意的作战效果,在一定时间内将防御武器分配给来袭目标㊂在静态武器目标分配模型中,没有考虑武器和目标的时间属性,而动态目标分配能够根据战场形势变化进行决策,更加真实地反映作战环境的变化㊂作战时间窗口发觉主要分析内容包括[46]:目标时间窗口:防御方武器能够对进攻方目标进行射击的时间段;武器时间窗口:防御方武器发现目标到命中目标所需的最短时间,包括武器系统的响应时间及武器命中目标所需的飞行时间;武器-目标时间窗口:防御武器开始向目标射击的时间窗口,只有在此窗口内组织火力打击,目标才有可能被击中㊂针对以上问题,翟世梅等[47]基于遗传禁忌搜索算法分析了导弹武器完成作战任务的作战时间窗口㊂阮菲等[48]针对反导预警作战中远程预警相控阵雷达和地基相控阵雷达探测跟踪目标的交接班问题,提出了一种雷达交接班作战窗口计算方法㊂王三喜等[49]针对迂回战斗的战术特点,基于兰彻斯特方程建立了计算迂回兵力和迂回时机的数学模型,为指挥员科学发现迂回战术作战时间窗口提供了支撑㊂2 2 2㊀作战空间窗口分析作战空间窗口指一定时间内利于联合作战兵力武器有效发挥效能的作战区域或航路航线㊂为满足作战武器使用的环境条件,规避敌方侦察探测和火力打击,现代作战武器需要根据敌方体系配置对武器的作战空间窗口进行精确计算,诸如无人机路径规划㊁飞航导弹弹道规划和高超声速导弹飞行走廊设计等㊂针对以上第2期指挥控制与仿真11㊀问题,潘明等[50]提出了一种融合多部雷达探测概率条件下的威胁空间生成方法,计算分析战机在不同高度及姿态下的作战空间窗口㊂周觐等[51⁃52]和王华吉等[53]针对高超声速目标拦截作战问题,通过研究比例导引及反比例导引的捕获区,分别分析了制导律捕获区窗口和中末制导交接班窗口,为求解防御武器作战空间窗口约束提供了方法基础㊂2 3㊀战场局势演化预测战场局势,即战局,体现敌对双方通过一系列交战,于一定时间或阶段内在作战全局或局部区域,所形成的战场态势和军事形势㊂战场局势的演化预测需要综合敌我兵力部署㊁战场潜力目标分布㊁作战行动及意图等多种战场信息,并广泛关联和深层挖掘㊂局势演化预测一直是态势认知过程中最关键也是最困难的一个环节,主要原因是目前仍缺乏对战场局势的有效建模,无法依据当前战场状态有效预测未来战场形势,造成战场态势展现有 态 无 势 [54]㊂近年来,数字孪生技术为此问题提供了一个新的解决思路㊂数字孪生技术[55]可以为真实战场的每个作战实体创建完全一致的数字模型,将当前战场态势信息映射到虚拟战场㊂通过对数字模型进行超实时仿真,在多个虚拟战场内模拟未来战局演化过程,并与真实战场建立反馈机制,构建虚实一体的战局演化空间㊂可以发现,智能态势认知过程中对战场局势演化预测的需求主要包括两个方面,一是构建尽可能多的战局演化分支,确保对未来敌我对抗博弈结果的全覆盖;二是匹配尽可能准的虚拟战场数字模型,确保战局演化预测结论的准确性㊂2 3 1㊀态势演化趋势分析真实战场中作战行动复杂多变,奇正转化变幻莫测,未来战局的演化结果会出现多个分支或者分支组合等情况㊂态势演化趋势分析需借助蒙特卡洛仿真㊁智能强化学习和博弈论等基础理论,构建基于数字孪生环境的智能战场博弈推演平台,开展多样本空间博弈结果的对比㊁统计和聚类分析[56],确保生成的多样本分支演化结果能够尽可能覆盖敌方行动空间,同时需不断与真实战场状态进行比较,及时裁剪不合理的推演分支,避免分支过多而产生组合爆炸现象㊂针对以上问题,毛少杰等[57]提出了面向指挥决策支持的平行仿真系统概念,并对平行仿真中涉及的数字模型生成㊁模型动态修正㊁多分支仿真推演和平行仿真推进等流程进行了建模分析㊂唐剑等[58]研究了空战场的多分支态势生成方法,综合利用深度神经网络和贝叶斯网络技术确定主分支及旁路分支,并对多分支态势进行了规范化表征设计㊂赵禄达等[59]将平行仿真技术引入到电子对抗作战任务规划过程中,利用大数据分析及贝叶斯网络技术预测态势演化趋势㊂2 3 2㊀数字模型实时修正虚拟数字模型是构建虚拟平行战场的基础,要求数字模型与真实作战实体的状态㊁属性㊁隶属关系和运动特性等战场行为保持一致,以确保战局演化预测结果的准确性及可信性㊂因此,依据实时态势信息修正和调整数字模型成为构建数字孪生系统的核心问题之一[60]㊂一方面,需要根据引接得到的态势要素特征数据,与数字模型库中的仿真模型进行自动匹配关联,不断丰富模型颗粒度及所包含的作战单元模块,并将组合得到的数字模型及时加载更新到虚拟数字战场中;另一方面,根据最新的战场态势信息,动态修正作战实体对应的数字模型,校正模型的类别㊁模型参数配置㊁模型输出及行为状态等信息,确保战局演化预测的基准点与当前真实战场状态保持一致㊂针对以上问题,周芳等[61⁃62]提出了基于作战实体的标识特征㊁状态特征和行为特征的 三级 匹配过程模型,建立了粗粒度的模型类别匹配和细粒度的行为规则匹配的匹配方法,确保了数字模型与作战实体之间匹配度的精确性㊂焦松等[63]为数字模型输出与作战实体数据之间的差异建立了一致性度量方法,基于拉丁超立方实验设计方法确定了数字模型的修正集合,利用主成分分析法确定了修正集合中使数字模型可信性最佳的修正方案㊂2 4㊀认知产品智能表征态势认知产品又称为态势图,是表达战场情况的传统手段,内容包括兵力部署㊁行动企图㊁作战计划和基础地理环境信息等㊂态势图按照产生的作用可以分为战场状况图㊁战场形势图㊁专题研讨图和简易图等四种类型,基本作用是构建战场 一幅图 ,基于一致的公共数据资源,实现指挥所内作战人员对敌我双方情况的一致性理解与认知[64]㊂认知产品智能表征,指应用智能化技术和流程,自动处理联合战场上纷杂凌乱的陆㊁海㊁空㊁天等各分域战场目标信息,自动理解其间存在的兵力群组㊁作战行动及作战意图等信息,辅助参谋人员智能标绘作战要图㊂具体需求包括多尺度认知产品表征和战场形势智能表征两个方面㊂2 4 1㊀多尺度认知产品表征态势尺度是广度㊁粒度㊁比例与空间㊁时间㊁语义组成的笛卡尔乘积[65]㊂态势尺度的变化反映了指挥员执行某次作战任务所需认知的广度与深度㊂多尺度认知产品表征,是指基于一致的共享数据资源,面向指挥员的不同层次和不同作战需求,智能化构建与用户任务相适宜的尺度表达模型,从而智能化生成与认知层次性相匹配的多重作战视图,构建态势认知产品12㊀周㊀觐,等:智能态势认知关键需求分析第46卷族谱[5]㊂李凤霞等[66]针对多尺度建模中的聚合解聚问题,对位置㊁速度㊁状态㊁战损四种属性设计了聚合解聚映射算法,用以支撑不同尺度下战场实体状态的表征㊂项祺等[67]通过对卷积神经网络中不同卷积层输出的特征进行多尺度融合,并结合软注意力机制对融合特征进行权重分配,提出了一种新型战场态势认知表征方法㊂田胜等[68]提出了基于用户认知的态势多尺度可视化设计,包括分层分级㊁关联聚合㊁时空多维㊁焦点推送等智能辅助模型,能够有效降低用户认知负荷,增强态势感知和人机工效㊂宋翊宁等[69]将空间态势研究主体对象划分为特征要素尺度㊁单元实体尺度和战略能力尺度等多个尺度模型,利用要素图设计和知识湖构建实现了空间态势的智能表征㊂2 4 2㊀战场形势智能表征战场形势智能表征,重点面向战略战役级指挥员,利用部队集结地域及进攻箭头等军标,粗粒度表征战场合围㊁焦灼㊁钳击等整体形势㊂主要需求包括:在作战筹划阶段,依据格式化的计划文书,智能化辅助生成首长决心图和作战计划图等认知产品,减轻参谋作业人员要图标绘工作量;在行动控制阶段,依据作战计划及当前战场目标状态,分析计划完成情况和任务执行进度,智能化辅助生成作战经过图和节点态势图等认知产品㊂针对以上问题,贺筱媛等[70]提出利用机器智能将战场态势抽象为多层的作战能力空间分布图,利用知识推理将人类知识和作战能力空间分布进行深度融合,进而实现战场形势的智能表征㊂郭婉等[71]在聚合空中目标群结果基础上,利用聚合空心箭头表征群整体航迹的总体走向,为目标群运动趋势研判提供支撑㊂孙雅薇等[72]提出综合利用聚类算法和热力图表征战场局势,利用作战区域的颜色及亮度变化,提示指挥员战局对抗的激烈程度㊂2 5㊀战场态势智能复盘战场态势复盘指记录指挥决策驱动下的态势演化过程数据,并在战场态势回溯过程中寻找关键态势演化决策点的过程㊂现代战争对战场态势复盘的需求愈发强烈,主要原因有两个:一是现代战争代价高昂,对国家财力物力消耗巨大,并有可能影响国家整体发展形势,只能通过复盘从以往战争中吸取经验;二是现代仿真技术的快速发展已经使得高并行㊁大样本仿真成为可能,可以通过仿真的手段对作战过程进行模拟,在大量战场实验样本中研究战争和设计战争㊂智能态势认知对于战场态势复盘的需求主要包括态势决策点分析和作战线分析两个方面㊂2 5 1㊀态势决策点分析态势决策点是指对战场未来走向和战局未来变化产生决定性作用的点,一般为标志性事件的决策点或关键作战时机的决策点[4]㊂态势决策点分析,就是要在战场态势特征关联分析和态势理解的基础上,依据态势演化趋势对态势决策点的位置和类型等属性特征进行分析㊂态势决策点并不是某次战场态势的偶然性节点,而是大量战场仿真样本所具备的共同结果,决策点后敌我作战体系对抗博弈过程将殊途同归,所以态势决策点分析的基础首先是战场样本的聚类分析㊂在同类战场样本空间集中,利用智能化算法,对战场样本数据进行分析识别,寻找对战争走向起决定性作用的决策点㊂针对以上问题,袁翔等[73]在生成多样化对抗数据样本网络的基础上,基于网络动力学方法描述节点之间的关系,通过合并节点收益变化不大的前后节点,融合各节点,从而有效定位分析态势决策点㊂2 5 2㊀作战线分析作战线是指通过因果关系将多项使命和任务关联起来的逻辑思维线索,一般用于连接一系列决定性的作战行动,是作战方法的思维辅助模式㊂战场局势的转换通常由事件主导,而不是由时间主导,所以战场态势复盘中的作战线分析首先需要进行关键事件的识别提取㊂战场中的热点新闻㊁军事动态㊁作战文书㊁关键战报㊁文电指令等包含大量的战场事件,需要对其中的关键事件进行识别分析,从而预判战争征候,理解敌方意图㊂在关键事件提取分析的基础上,可以将多个关键事件进行关联性分析,分析战场演化过程,借鉴事件脉络生成的技术方法,智能识别关键事件之间的关联关系,组织生成作战线,重构指挥员战争设计思路方法㊂其成果也可作为样本输入,支撑后续人工智能算法学习训练㊂目前可供借鉴的事件脉络生成方法主要包括基于关联性分析的故事脉络构建方法㊁基于特征建模的故事脉络构建方法以及基于传播模型的故事脉络构建方法等[74]㊂针对以上问题,陈黎明等[75]通过对新闻关键词的词频-逆类别频率和热度对事件关键词进行反馈更新,采用有主干和分支的故事树结构展现事件发展脉络㊂刘东等[76]利用种子算法挑选关键事件,设计了一种包含主干脉络和分支脉络的层次化故事脉络生成方法㊂3㊀结束语智能态势认知是军事领域亟待解决的关键技术之一,也是支撑后续作战筹划㊁任务控制等战场指挥决策的基础㊂本文在分析态势认知和智能态势认知概念内涵基础上,以未来信息化战争条件下指挥员认知过程。
网络化联合作战体系OODA环路最大行动速度计算与仿真
网络化联合作战体系OODA环路最大行动速度计算与仿真在当今现代战争中,网络化联合作战体系被广泛运用,成为了战场上重要的力量。
随着技术的不断发展与进步,网络化环境下的作战速度也成为了关键因素之一。
为了提高作战效能和决策速度,计算和仿真网络化联合作战体系的OODA环路最大行动速度显得尤为重要和必要。
一、OODA环路简介OODA环路,即观察(Observe)、定位(Orient)、决策(Decide)和行动(Act)的循环过程,是由美国军事理论家约翰·波世的研究提出的。
OODA环路通过不断地观察和理解战场情报,以及对战场局势的定位和理解,根据自身的优势和敌方的弱点进行决策,并迅速采取行动来改变战场局势,实现战略目标。
而在网络化联合作战体系中,OODA环路的快速循环和行动速度将直接影响到作战效果和成功率。
二、影响OODA环路行动速度的关键因素1. 信息的获取和传递速度:在网络化联合作战体系中,作战指挥员和作战单位需要从多个传感器、平台和系统中获取到实时的、准确的战场情报。
而这些信息的获取和传递速度将直接影响到OODA环路中的观察和定位阶段,进而影响决策和行动的速度。
2. 算法和模型的效能:计算机算法和数学模型在网络化联合作战体系的OODA环路中发挥着重要作用。
优化算法和精确的模型能够提高决策过程的准确性和速度,使整个行动环节更为快速和高效。
3. 网络的鲁棒性和安全性:网络是支撑网络化联合作战体系运行的基础设施。
鲁棒的网络能够保证信息的快速传输和共享,以及指挥和控制系统的稳定运行。
同时,网络的安全性也至关重要,确保作战指挥信息的机密性和完整性。
三、行动速度的计算与仿真为了确定网络化联合作战体系中OODA环路的最大行动速度,进行计算和仿真是必要的。
首先,需要通过实验和数据收集,分析各个环节中的关键因素和其对行动速度的影响程度。
然后,建立数学模型和算法,对这些关键因素进行量化和加权,从而计算出整个OODA环路中的最大行动速度。
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收稿日期: 2018 – 06 – 01 作者简介: 刚建勋 (1982 – ),男,博士研究生,研究方向为联合作战实验仿真。
第 41 卷
刚建勋,等:航母编队作战体系超网络建模
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域 3 个视角,构建由战场空间指控网、信息网和交战 网组成的体系作战超网络模型;司光亚[9] 提出指挥控 制体系多维动态信息网络仿真模型构建方法以及基于 超网络的指挥控制体系效能评估模型建模方法;王飞[10] 在武器装备体系的异质超网络模型中,提出武器装备 体系的一种网络化概念模型,将体系映射为物理网、 关系网和交互网,并且规范节点的性质和相互关系; 张杰勇[11] 在网络中心化 C4ISR 系统结构与超网模型 中,将超网络引入网络中心化 C4ISR 系统的构建,给 出了网络中心化 C4ISR 系统结构超网络模型的研究突 破口;李仁见[12] 在基于超网的体系效能可视化分析 中,给出武器装备体系超网模型的形式化定义,以 OODA 环分析和体系中心分析对模型功能进行拓展, 提出基于超网的体系效能可视化分析方法;高翔[13] 引 入加权超网模型,用权重信息表现作战实体之间联系 的紧密程度,提出一种武器装备体系的加权超网模 型;朱江[14] 在作战超网络多 Agent 模型中,将复杂适 应系统理论多 Agent 建模和超网络建模相结合,提出 一种超网络多 Agent 模型表示军事网络。
GANG Jian-xun1,2, YE Xiong-bing2, WANG Wei1 (1. Graduate College of AMS, Beijing 100091, China; 2. Joint Operations Experimental Center of AMS, Beijing 100091, China)
第 41 Hale Waihona Puke 第 5 期 2019 年 5 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 41, No. 5 May , 2019
航母编队作战体系超网络建模
刚建勋1,2,叶雄兵2,王 玮1 (1. 军事科学院研究生院,北京 100091;2. 军事科学院联合作战实验中心,北京 100091)
摘 要: 编队体系作战是当前研究的热点问题,针对航母编队作战体系在信息化条件下的体系特征,梳理超 网络应用建模研究现状,分析编队作战体系建模应用需求以及编队作战体系超网络建模优势,提出编队超网络建模 分析的模型设计、建模流程、模型实现,指出编队作战体系分析的重点是编队体系超网络信息流转换、编队体系超 网络演化和编队体系超网络关键点,最后对编队作战体系建模进行总结。本文对编队作战体系对抗演化和作战体系 效能研究有一定的参考价值。
Abstract: The combat formation is a hot topic of current research. For the system characteristics of aircraft carrier system of system (SoS) under conditions of information, the paper first reviews the status of hypernetwork research modeling, second analysis modeling application requirements of aircraft carrier SoS and combat formations advantages of system supernetwork modeling, propose model design, modeling process, model implementation of hypernetwork modeling analysis, and indicate formation hypernetwork modeling focus on information flow transformation, against evolution, key points in carrier SoS modeling and analysis of hypernetwork, finally summarize modeling of formation combat SoS based on hypernetwork for formation combat systems. There is a certain reference value for the study of the evolution of confrontation and the effectiveness of combat SoS.
关键词:编队作战体系;超网络;建模分析
中图分类号:U674.761 文献标识码:A
文章编号: 1672 – 7649(2019)05 – 0006 – 06
doi:10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.05.002
Hypernetwork modeling research on carrier formation fighting sos
构,编队作战过程趋向自动步,从而实现战斗力的集 成,而非“按方向”、“按扇区”的舰艇平台集结。
目前多采用指数法和层次分析法[1 – 4] 是根据平台 火力和作战效能之间的数量关系建立作战效能模型, 已不能体现作战体系的新特性[5 – 6]。复杂网络是复杂系 统体系结构的一种网络化抽象表达,已成为研究复杂 系统的新方法,而超网络是复杂网络理论研究的最新 进展,在复杂网络研究的基础上,更加突出分析不同 网层间的依赖和关联,使得网络科学在复杂系统的本 质认识上更加深入透彻。
Key words: carrier combat SoS;super-networks;modeling analysis
0 引 言
航母编队作战体系是未来海上作战和跨区兵力投 送的核心兵力[1],从整体上看,具有综合作战能力 强、灵活机动性高、武力威慑效果佳的优势;从组成 上看,是航母、舰载机、水面舰艇、潜艇等多个平台 构成的有机整体;从结构上看,是多个预警探测系 统、通信系统、指挥决策系统、火力打击系统、电子 对抗系统的嵌套和叠加。编队作战体系的特点:体系 机动性、集成性显著;攻防协同信息地位突出;体系 网络化特征明显;体系对抗动态多变。信息化条件 下,编队体系中的作战实体共享作战空间态势感知, 协同作战行动机制,使得体系组织突破原有的树状结