芦　荻

（92941部队96分队）



反导装备体系作战网络建模方法研究

芦荻

（92941部队96分队）

摘要：针对反导作战过程中反导装备体系结构网络化的特征，为了客观地将反导装备之间的相互作用关系反映在体系结构建模和能力评估中，基于作战环的思想建立反导装备体系作战网络模型。

关键词：反导装备体系；作战网络；反导作战环

0　引言

信息技术的发展使反导装备之间以一种更加紧密的方式关联起来，体系特征越发明显，信息在反导过程中的作用凸显出来。对于信息化战争而言，决定其成败不止是个别装备性能的高低，关键在于装备间的协同配合关系，即能否通过系统互联、信息互通和互操作性将体系的整体能力最大化。反导装备体系是指面向反导战略使命，按照建设现代化军队、适应新时代战争样式的需求，由多种功能的反导装备（平台或系统）通过彼此之间的相互关联和作用关系结合在一起构成的具有一定层次结构且能够对来袭导弹进行有效拦截的系统。它不同于普通的系统，而是结构和功能更加复杂的巨系统[1]。

以往对装备体系的研究是基于美军所提出的DoDAF体系结构框架[2]，在系统开发方法论的指导下确定体系结构设计流程，据此设计开发出支撑、验证和应用体系结构建模框架以及体系结构建模方法的软件工具[1]。然而，随着对反导装备体系认识的不断深入，以往的建模方法已经无法满足体系研究的需求，定量的研究方法因其科学性和合理性得到更多人的认同。同时，网络科学的兴起和发展为反导装备体系的研究注入了新的活力，引起了相关研究人员的注意。文献[3]和[4]中，Jeffery R.Cares运用复杂网络理论建立了信息时代交战模型，把战场中的作战装备分类描述成网络节点，将装备之间的相互作用关系作为网络的边，从而将交战过程描述为网络模型，并详细讨论了其结构特征和动态演化方式，提出了基于Agent的建模方法来验证该模型。文献[5]-[7]将复杂网络理论用于体系对抗仿真中，模拟作战中反导装备的关系，制定网络模型生成规则，建立了仿真分析模型，赋予了网络评价指标在军事领域的意义，基于此开展了体系评估的一系列研究工作。

基于反导作战过程，本文研究反导装备体系作战网络建模方法，面向作战使命，建立反导作战网络模型，对各类反导装备及其之间的协同关系进行定性与定量相结合的描述。

1　反导装备体系作战网络建模

1.1反导作战网络

首先，我们对反导作战网络给出定义：

定义反导作战网络（Missile Defense Operation Network，ON）

面向反导战略使命任务，考虑相应的敌方导弹群体，为了对这些敌方导弹进行有效拦截，反导装备体系中各装备实体之间通过预警、通信、指控、拦截等单向关系，从而将整个反导装备体系连接成一个网络，我们称之为反导作战网络。

根据网络科学的基本理论，构成网络的最基本要素是节点和边。作战网络是基于反导装备体系和敌方导弹所抽象出来的网络，因此我们要对其中各要素进行抽象描述和定义才能得到作战网络的节点和边。

反导作战网络的节点：在构建反导作战网络的过程中，我们将敌方导弹和反导装备体系中能够独立完成作战活动的作战实体（包括反导装备单元、平台或者系统）抽象为该网络的节点。

反导作战网络的边：为了对敌方导弹进行有效拦截，反导装备体系中的各作战实体之间由信息流（有时是物质或者能量流，如目标拦截）牵引形成的作战活动可以抽象成为一条单向边。例如，预警卫星将所预警到的敌方导弹信息传输给反导指控平台，就是一个由信息流牵引的作战活动，可以抽象为一条由预警卫星指向反导指控平台的单向边。

1.2作战网络节点的建模

反导装备体系作战网络由大规模的传感、作战、指挥、火力等装备单元经由各种有线或者无线连接形成。在作战过程中，能够保证一次作战活动有效完成的是各装备实体及其之间的物质、能量或者信息流的形成，这些装备实体可能是装备单元、平台或者系统。因此，在构建作战网络时，首先要将这种装备实体作为反导作战网络中的节点进行建模，如表1所示。

表1　装备实体分类表

考虑到，作战网络建模方法较以往树状指标体系建模方法而言，其优势在于体现了反导装备在完成各作战活动时彼此之间的相互作用关系。这里对于作战网络节点的建模就必须分析各节点在与其他节点之间完成物质、能量或信息流的时候，有哪些相关的装备指标对这个过程产生影响。值得注意的是，装备节点的一个指标可能影响该节点的多项能力，如预警装备节点的最大探测距离对预警装备节点的识别、跟踪及搜索能力都有影响。同一个装备在完成不同的作战活动时所发挥的能力也不同，如预警类节点S在对目标进行探测和信息上传时，所考虑的能力分别是搜索能力和通信能力。分别对作战网络中四类节点的指标分解建模过程进行说明，如图1所示。

图1　反导作战网络中四类节点“能力—指标”分解

另外，敌方导弹节点作为作战网络节点的一部分，也要考虑其具备的相关指标以对抗反导装备体系对它采取的作战活动。

1.3作战网络的边建模

根据作战网络中边代表的主要作战活动，可以分为以下四类进行分析：

（1）通信边

通信边是由具有相互通信能力的两个装备节点传递信息（如预警卫星将探测到的敌方来袭导弹信息传达给指控中心）所形成的作战活动抽象形成的边，可以建模表示为式（1）。根据节点指标的描述，影响通信能力强弱的主要因素可以用这两个节点的相应指标来定量描述，分别为通信连接性、通信速率、通信质量、通信容量和通信延迟：

（2）预警边

预警是发现、跟踪和识别目标的过程。因此，对预警边建模表达式为式（3），分别考虑这条边所代表的作战活动进行发现、跟踪和识别目标的能力，即和：

（3）信息处理边

在实际的作战过程中，指挥控制类节点根据从预警类节点处获取的目标信息进行指挥决策，有时还包含了对信息处理过程，这一类边我们按照其特点将其称为信息处理边。在相应的作战活动中，主要影响因素就是信息处理能力的相关指标，即精确度、吞吐率和响应时间。基于这些指标，我们对作战网络中的信息处理边进行建模表示：

（4）拦截边

拦截边是装备节点对敌方导弹进行火力拦截的作战活动而抽象形成的网络边。拦截边的形式化建模为式（6），其作战能力主要考虑命中能力、单发杀伤概率（SSPK）：

1.4基于作战环的反导作战网络建模流程

基于已有的作战环概念[8]，首先我们给出反导作战环的定义：

定义反导作战环（Anti-Missile Operation Loops，AMOL）

为了对来袭的敌方导弹进行拦截，由反导装备体系中预警装备、指控装备和拦截武器发挥各自功能，完成预警、信息处理和传输、指控和拦截这一系列作战活动而形成的循环称为反导作战环。在反导作战网络中，作战环就是反导装备体系中的节点与敌方导弹节点通过作战活动所抽象成的边连接形成的闭合回路[8]。

基于反导作战环的概念对装备体系进行作战网络建模的流程如下：

步骤1:确定敌方导弹为目标：对未来战场的使命任务分析，确定来袭敌方目标，所有的来袭目标导弹节点构成敌方目标集合。

步骤2:网络节点建模：以敌方导弹集合为中心，对军队现有的、在研、预研的反导装备进行分析找出相关的反导装备集合，对装备进行抽象建模，提取装备单元所具有的指标。

步骤3:网络边建模：确定装备节点之后，分析装备节点间物质、能量或信息流的流向，作为作战网络中的连接边，根据装备指标对反导装备体系作战网络边进行建模描述。

步骤4:作战网络模型构建：根据节点和边的模型，找到所有能够构成的作战环，这些作战环交织在一起，将反导装备体系及需要拦截的敌方目标导弹集合构成一个反导作战网络模型。

2　结语

本文采用基于网络的思想，将目标导弹及装备体系中的武器装备（平台或系统）抽象成网络中的节点，将反导作战过程中的作战活动抽象描述成网络中的边，通过反导作战环的思想，将反导装备体系构建成一个包含敌方导弹集合的反导作战网络。在此基础上，可以更深入地开展对反导作战网络中节点和边的进一步建模，并提出基于这种模型上的体系评价方法，从而不断完善对于反导装备体系的研究。

参考文献：

[1]舒宇.基于效能需求的反导装备体系结构建模方法与应用研究[D].长沙:国防科学技术大学博士论文,2009.

[2]DoD Architecture Working Group. DoD Architecture Framework Version2.0 Volume 1: Introduction, Overview, and Concepts[R]. Washington: US DoD Chief Information Officer, 2009.

[3]Jeffrey R. Cares. An Information Age Combat Model [M]，2004: 85-90.

[4]Jeffrey R. Cares. Distributed Networked Operations: The Foundations of Network Centric Warfare[M]，2005: 63-69.

[5]李进军.基于复杂网络理论的体系作战结构分析模型与方法[J].系统仿真学报, 2008.

[6]胡晓峰，李志强，贺筱媛，徐旭林.复杂网络:战争复杂系统建模仿真新途径[J].装备学院学报, 2009.

[7]金伟新.体系对抗复杂网络建模与仿真[M]，2010.

[8]谭跃进，张小可，杨克巍.武器装备体系网络化描述与建模方法研究[J].系统管理杂志，2012.

芦荻（1983-），黑齐齐哈尔人，本科，助理工程师，测控专业

Research on Anti-Missile Armament System-of-Systems Operation Network Modeling

LU Di

Abstract：Considering the network characteristics of Armament System-of-Systems Architecture，the models of operation networks are built up based on the thought of operation loops so as to objectively reflect the interactions between armaments in the process of architecture modeling and capability evaluation.

Keywords：Anti-Missile Armament System-of-Systems; Operation Networks; Anti-Missile Operation Loops

收稿日期：2016-01-15修稿日期：2016-02-25

作者简介：

文章编号：1007-1423（2016）09-0013-05

DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.09.003