司光亞 王艷正 李仁見 王飛

本文所述的指揮控制體系,是指在聯(lián)合作戰(zhàn)背景下由相互聯(lián)系、相互制約的指揮控制要素組成的具有指揮與控制功能的有機(jī)整體.利用建模仿真方法評(píng)估指揮控制體系是體系對(duì)抗仿真[1]研究的難點(diǎn),其中,最為突出的問(wèn)題是如何構(gòu)建指揮控制體系仿真模型和指揮控制體系評(píng)估模型.對(duì)于指揮控制體系而言,不管是仿真模型還是評(píng)估模型,均不同于傳統(tǒng)火力戰(zhàn)建模,需要更加重視對(duì)網(wǎng)絡(luò)和信息域的描述,網(wǎng)絡(luò)化正是它們的共同特征[2].因此,有必要以網(wǎng)絡(luò)化為重點(diǎn),借鑒“超網(wǎng)”等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究的最新成果[3],深入探索指揮控制體系建模方法.

1 指揮控制體系建模面臨的主要難題

1.1 網(wǎng)絡(luò)化是指揮控制體系的主要特征

在全域多維聯(lián)合作戰(zhàn)中,由指控主體、指控客體、指揮信息系統(tǒng)以及指控信息等構(gòu)成的指揮控制體系的網(wǎng)絡(luò)化特征越來(lái)越明顯.尤其是在當(dāng)前指揮信息系統(tǒng)大量應(yīng)用、網(wǎng)電空間向核心作戰(zhàn)域加速滲透的大背景下[4?5],C4ISR正成為指揮控制體系的網(wǎng)絡(luò)化核心.而由指控網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、火力打擊網(wǎng)絡(luò)以及傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的指揮控制體系,將通過(guò)網(wǎng)電空間在物理空間以及各級(jí)指揮員的認(rèn)知空間之間,發(fā)揮著類似于橋梁的重要作用.此外,指揮控制體系的作用發(fā)揮也并不簡(jiǎn)單,它是涉及信息獲取、感知、識(shí)別、判斷、指控等環(huán)節(jié)網(wǎng)絡(luò)化的復(fù)雜過(guò)程.可以講,網(wǎng)絡(luò)化是指揮控制體系的結(jié)構(gòu)特征和發(fā)展趨勢(shì),網(wǎng)絡(luò)化對(duì)抗是指揮控制體系發(fā)揮效能的主要基礎(chǔ).因此,指揮控制體系建模必須要能夠反映網(wǎng)絡(luò)化這個(gè)主要特征,不僅要在仿真模型構(gòu)建上反映網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu),而且要在評(píng)估模型構(gòu)建上反映網(wǎng)絡(luò)化交互效果.只有這樣,才有可能“仿的真”、“評(píng)的準(zhǔn)”.同時(shí),網(wǎng)絡(luò)化的建模要求也給指揮控制體系建模仿真與評(píng)估帶來(lái)新的難題.

1.2 構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)仿真模型需解決兩個(gè)難題

戰(zhàn)場(chǎng)信息網(wǎng)絡(luò)是指揮控制體系的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),指揮控制體系建模的首要問(wèn)題就是構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)仿真模型.戰(zhàn)場(chǎng)信息網(wǎng)絡(luò)具有明顯的異構(gòu)、大尺度、關(guān)聯(lián)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)自適應(yīng)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性.具體來(lái)講,指揮控制體系信息網(wǎng)絡(luò)由指控網(wǎng)、通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和傳感網(wǎng)等關(guān)聯(lián)組成.其中,如何構(gòu)建相互關(guān)聯(lián)的多維信息網(wǎng)絡(luò)仿真模型,以及如何對(duì)這些信息網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)性進(jìn)行構(gòu)建,是指揮控制體系信息網(wǎng)絡(luò)仿真模型構(gòu)建面臨的兩個(gè)主要難題.

1.3 對(duì)網(wǎng)絡(luò)化評(píng)估模型的研究有待加強(qiáng)

以往采用建模仿真方法來(lái)評(píng)估指揮控制體系,更多的是重視構(gòu)建指標(biāo)體系,通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的簡(jiǎn)單計(jì)算或統(tǒng)計(jì)分析,給出指揮控制體系的效能值.但是,隨著對(duì)體系對(duì)抗仿真認(rèn)識(shí)的深化以及大數(shù)據(jù)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等理論的發(fā)展,觀念需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)變,要求從“效能數(shù)值”到“演化機(jī)理”,從“數(shù)據(jù)分析”到“數(shù)據(jù)建?！?在觀念轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)上,具體如何評(píng)估C4ISR系統(tǒng)對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)效能的倍增器作用、如何反映“1+1≥2”的指揮控制體系效能作用機(jī)理則需要突破指揮控制體系效能評(píng)估模型構(gòu)建方法.超網(wǎng)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究的新成果[6],可以幫助我們更好地認(rèn)識(shí)體系對(duì)抗中指揮控制體系效能釋放過(guò)程,對(duì)于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的指揮控制體系效能評(píng)估模型很有幫助,需要深入探索[7].

2 基于多維動(dòng)態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)的指揮控制體系仿真模型構(gòu)建方法

2.1 相互關(guān)聯(lián)的多維信息網(wǎng)絡(luò)建模

基于上述分析,我們提出了一種基于相互關(guān)聯(lián)的多維動(dòng)態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)建模方法.針對(duì)指揮控制體系中的通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、指控網(wǎng)和傳感網(wǎng),包括物理上的實(shí)際連接和邏輯上的關(guān)聯(lián)關(guān)系等廣義信息網(wǎng)絡(luò),并突出對(duì)各類網(wǎng)絡(luò)間的依賴關(guān)系進(jìn)行建模,從而構(gòu)建出相互關(guān)聯(lián)的指揮控制體系多維信息網(wǎng)絡(luò)仿真模型.如圖1描述了相互關(guān)聯(lián)的多維信息網(wǎng)絡(luò),其中,包括了共同支撐下的火力網(wǎng)絡(luò).下面,重點(diǎn)介紹通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、傳感網(wǎng)和指控網(wǎng)及關(guān)聯(lián)依賴關(guān)系的建模思路.

圖1 相互依賴的多維信息網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)模型.根據(jù)支撐指揮控制體系的戰(zhàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際,建模要素包括通信設(shè)備、通信類型、通信協(xié)議、通信消息、通信性能、通信關(guān)聯(lián)平臺(tái)等實(shí)體以及消息處理和通信中繼等行為,可以描述國(guó)防通信骨干網(wǎng)絡(luò)、戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)、野戰(zhàn)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)及數(shù)據(jù)鏈等.

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型.針對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)中連接戰(zhàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)或具有計(jì)算機(jī)功能的信息網(wǎng)絡(luò),涉及自動(dòng)化指揮網(wǎng)絡(luò)、程控微波網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)鏈、裝備可聯(lián)網(wǎng)處理器和控制器的信息化武器平臺(tái)等,主要刻畫操作系統(tǒng)類型、漏洞、性能、防護(hù)等級(jí)、通信信道以及攻防手段等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)屬性.

傳感網(wǎng)絡(luò)模型.主要為指揮控制體系提供情報(bào)、偵察和監(jiān)視信息,構(gòu)建要素包括傳感器類型、功率、頻率、距離、視場(chǎng)、目標(biāo)類型、跟蹤精度等性能參數(shù),以及多傳感器組網(wǎng)、任務(wù)分配、目標(biāo)融合、目標(biāo)識(shí)別、威脅判斷等傳感網(wǎng)行為規(guī)則,能夠刻畫天基預(yù)警系統(tǒng)、遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)、機(jī)載及艦載探測(cè)系統(tǒng)、火控雷達(dá)等實(shí)體和組網(wǎng)行動(dòng).

指控網(wǎng)絡(luò)模型.在通信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)物理支撐的基礎(chǔ)上,主要描述指揮控制主體與指揮控制客體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,建模要素涉及上下級(jí)編成關(guān)系以及目標(biāo)指示、引導(dǎo)、加強(qiáng)、配屬等作戰(zhàn)支援保障關(guān)系,同時(shí),還包括體系對(duì)抗過(guò)程中的行動(dòng)下級(jí)選擇以及指控命令沖突消解等指控行為規(guī)則.

信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)依賴建模.在信息網(wǎng)絡(luò)分類建模的基礎(chǔ)上,構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)依賴模型,用來(lái)描述其中大量存在的共用鏈路、共用節(jié)點(diǎn)以及物理依存、邏輯驅(qū)動(dòng)和級(jí)聯(lián)效應(yīng)等依賴關(guān)系.其中,共用鏈路和共用節(jié)點(diǎn),指的是某些類型既是傳輸命令的指控鏈路,又是傳輸預(yù)警信息的傳感鏈路,某些節(jié)點(diǎn)既是通信節(jié)點(diǎn),又有可能是指控節(jié)點(diǎn);物理依存,指比如通信實(shí)體的物理毀傷,可能會(huì)造成該節(jié)點(diǎn)其他網(wǎng)絡(luò)功能的喪失;邏輯驅(qū)動(dòng),指比如指揮與控制的實(shí)際需求才是通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮通信功能的內(nèi)在驅(qū)動(dòng);級(jí)聯(lián)效應(yīng),指某些小的故障或毀傷可能會(huì)引發(fā)大范圍的級(jí)聯(lián)反應(yīng).

2.2 信息網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變結(jié)構(gòu)機(jī)制建模

體系對(duì)抗過(guò)程中,指揮控制體系往往會(huì)根據(jù)對(duì)抗實(shí)際情況進(jìn)行自我調(diào)整,其信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出一定的自適應(yīng)特性,稱之為動(dòng)態(tài)變結(jié)構(gòu).在仿真模型構(gòu)建過(guò)程中,主要通過(guò)各類動(dòng)態(tài)變結(jié)構(gòu)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn),包括指揮控制接替機(jī)制、通信動(dòng)態(tài)組網(wǎng)機(jī)制、接替跟蹤機(jī)制以及彈性網(wǎng)絡(luò)機(jī)制等[8].下面,以指揮控制接替機(jī)制建模為例,介紹主要建模思路.

指揮控制接替機(jī)制是指控網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)建模的重要內(nèi)容,其EBNF范式(Extended Backus-Naur form)如下:

其中,通信動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的目的是生成用于指揮控制的通信鏈路,在此不再展開.下面,重點(diǎn)介紹指揮控制接替中的指揮控制主體選擇模式和選擇限制等內(nèi)容.

為說(shuō)明建模過(guò)程,圖2描述了指揮控制接替機(jī)制的大致過(guò)程.

圖2 指控網(wǎng)動(dòng)態(tài)變更機(jī)制示意圖

圖中,CX表示當(dāng)前重點(diǎn)關(guān)注的指揮控制客體,C12為故障指控主體,C11和C13為C12的同級(jí)節(jié)點(diǎn),C1為高一級(jí)的指控主體.

我們所構(gòu)建的指揮控制接替機(jī)制模型提供了3種選擇模式:1)同級(jí)調(diào)整模式,選擇與失效上級(jí)C12在同一層級(jí)的指揮控制主體進(jìn)行調(diào)整,如圖2(a)和圖2(c)所示,當(dāng)通過(guò)指控關(guān)系檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)CX的C12實(shí)體失效后,則選擇C11或者C13作為CX的可用上級(jí);2)越級(jí)調(diào)整模式,選擇更高一級(jí)的指揮控制主體替換失效的C12實(shí)體,如圖2(b)所示,當(dāng)CX的上級(jí)指揮單元遭到破壞或者丟失,將直接選擇C1作為CX的上級(jí),如若C1同樣不可用,甚至可選擇C1的上級(jí)來(lái)指揮控制CX的行動(dòng);3)非線性調(diào)整模式,可隨機(jī)選擇與失效的指揮控制主體不在同一指控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他指控節(jié)點(diǎn)來(lái)充當(dāng)CX的指控上級(jí),實(shí)施接替指揮.

往往根據(jù)選擇模式篩選出的指揮控制主體不只一個(gè),這就要求我們應(yīng)給出必要的選擇限制,最具代表性的有3條:最大距離,根據(jù)體系對(duì)抗實(shí)際,依據(jù)候選指控主體與下級(jí)間的距離進(jìn)行選擇,距離越小權(quán)重越大,并排除超過(guò)最大距離限制的節(jié)點(diǎn),目的是保障所建立的指揮鏈路通信路徑損耗要小;最大下級(jí)數(shù),從指揮控制容量上考慮,根據(jù)候選指揮節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有下級(jí)數(shù)是否達(dá)到其能夠指揮控制的上限來(lái)選擇,指揮控制能力越強(qiáng)、實(shí)際下級(jí)越小的優(yōu)先選擇;3)可用通信網(wǎng)絡(luò),根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的可用性來(lái)選擇,綜合考慮是否有可用的通信連接、通信容量、通信路由等相關(guān)通信性能指標(biāo).

基于多維動(dòng)態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)的指揮控制體系仿真模型圍繞體系中的通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、指控網(wǎng)和信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)依賴等進(jìn)行建模,仿真運(yùn)行結(jié)果反映了指揮控制體系的復(fù)雜交互行為及其動(dòng)態(tài)自適應(yīng)等特性,對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步地深入分析與挖掘,可對(duì)網(wǎng)絡(luò)化指揮控制體系效能進(jìn)行評(píng)估,進(jìn)而研究其復(fù)雜性機(jī)理,具有重要的研究意義.

3 基于超網(wǎng)的指揮控制體系效能評(píng)估模型構(gòu)建方法

上一節(jié)提出的基于多維動(dòng)態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)的指揮控制體系仿真模型,其作用是近似真實(shí)地反映體系對(duì)抗過(guò)程中信息感知、傳播、判斷、指控等環(huán)節(jié)的復(fù)雜行為.本節(jié)將要介紹的指揮控制體系效能評(píng)估模型,則是為了進(jìn)行體系效能評(píng)估而建立的一個(gè)分析模型,是對(duì)體系運(yùn)行時(shí)行為及運(yùn)行結(jié)果的一種網(wǎng)絡(luò)化抽象.

3.1 指揮控制體系的異質(zhì)超網(wǎng)絡(luò)概念模型

指揮控制體系由相互關(guān)聯(lián)的指控主體、指控客體、指揮信息系統(tǒng)以及指控信息等構(gòu)成,如果將各型系統(tǒng)或系統(tǒng)的組合看成節(jié)點(diǎn),系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)或相互作用關(guān)系作為邊,指揮控制體系的動(dòng)態(tài)對(duì)抗行為就可以抽象為網(wǎng)絡(luò).

從超網(wǎng)的角度來(lái)看,動(dòng)態(tài)對(duì)抗的指揮控制體系可以映射為指控信息網(wǎng)、指控關(guān)系網(wǎng)和指控交互網(wǎng)3種網(wǎng)絡(luò),如圖3所示.

圖3 指揮控制體系的異質(zhì)超網(wǎng)概念模型

指控信息網(wǎng)是體系在物理域的映射,節(jié)點(diǎn)表示各種裝備實(shí)體,其中的邊主要是各種無(wú)線通信、有線通信等指控保障鏈路[9].

指控關(guān)系網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)是作戰(zhàn)單元的邏輯表示,可與作戰(zhàn)實(shí)體存在一對(duì)一、一對(duì)多等多種邏輯關(guān)系(依據(jù)具體建模方法而稍有差異),其中的邊反映了各種指控軟件規(guī)定的組織關(guān)系和作戰(zhàn)關(guān)系,包括指揮、支援、協(xié)同等關(guān)系,是對(duì)作戰(zhàn)單元間交互性質(zhì)和趨向的一種規(guī)范.

指控交互網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)同樣表示邏輯作戰(zhàn)單元,可以參考Cares的定義[10],劃分為傳感節(jié)點(diǎn)、決策節(jié)點(diǎn)、火力單元節(jié)點(diǎn)、目標(biāo)節(jié)點(diǎn),其中的邊描述了體系對(duì)抗過(guò)程中的動(dòng)態(tài)指控行為.

如果將指揮控制體系超網(wǎng)絡(luò)模型與日常生活中各種管線做一類比,那么指控信息網(wǎng)就是管道設(shè)施,是體系發(fā)揮其功能的硬件基礎(chǔ);指控關(guān)系網(wǎng)是流的動(dòng)力來(lái)源和路徑約束,如水壓、電壓和各種閥門等;指控交互網(wǎng)代表了實(shí)際的流情況,如到戶水流總量及時(shí)間、質(zhì)量等屬性.

相對(duì)于指控交互網(wǎng),指控信息網(wǎng)和指控關(guān)系網(wǎng)的變化要慢的多,但這2個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的改變可能會(huì)迅速影響到指控交互網(wǎng)的狀態(tài).例如,一條關(guān)鍵物理鏈路的失效可能導(dǎo)致諸多實(shí)體間的交互無(wú)法完成,信息保障關(guān)系的改變也會(huì)改變信息交互流的狀態(tài).

指揮控制體系超網(wǎng)模型中不同網(wǎng)絡(luò)抽象就像一個(gè)三維物體在不同二維平面上的投影,每個(gè)投影都是體系某方面性質(zhì)的反映.指控信息網(wǎng)和指控關(guān)系網(wǎng)反映了指揮控制體系的靜態(tài)特征,指控交互網(wǎng)則反映了指揮控制體系的動(dòng)態(tài)特征,三者相互依賴、相互關(guān)聯(lián),從不同側(cè)面描述指揮控制體系,組成了一個(gè)異質(zhì)超網(wǎng)絡(luò).

指揮控制體系的異質(zhì)超網(wǎng)絡(luò)模型能夠支持多種重要的網(wǎng)絡(luò)化體系效能指標(biāo)評(píng)估,以及不同指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)分析,這對(duì)創(chuàng)新指揮控制體系效能評(píng)估方法和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化指標(biāo)體系都具有非常重要的意義.以指揮控制體系的敏捷性評(píng)估為例,依據(jù)經(jīng)驗(yàn),體系敏捷性與網(wǎng)絡(luò)連通度、鏈路節(jié)點(diǎn)比和OODA環(huán)交疊模式等指標(biāo)密切相關(guān).依據(jù)本文提出的指揮控制體系的異質(zhì)超網(wǎng)絡(luò)模型,可以分別針對(duì)指控信息網(wǎng)、指控關(guān)系網(wǎng)和指控交互網(wǎng)進(jìn)行分析,得到上述3個(gè)指標(biāo)的單項(xiàng)度量結(jié)果,進(jìn)而通過(guò)大量的仿真實(shí)驗(yàn)和分析驗(yàn)證,綜合分析得出指揮控制體系的敏捷性評(píng)估指標(biāo).

3.2 基于流理論的指控交互網(wǎng)模型

指控交互網(wǎng)是作戰(zhàn)過(guò)程中參戰(zhàn)實(shí)體之間物質(zhì)、能量和信息等動(dòng)態(tài)交互的網(wǎng)絡(luò)化表達(dá),是體系運(yùn)行行為的一種抽象表現(xiàn)方式,也是指揮控制體系評(píng)估模型的難點(diǎn)所在.下面借鑒系統(tǒng)論中“流”的定義給出指控交互網(wǎng)的定義.

定義1.給定體系節(jié)點(diǎn)ei與ej,在t時(shí)刻ei對(duì)ej的第n類交互作用流(包括物質(zhì)流、能量流、信息流等)定義為,所有交互作用流泛稱為系統(tǒng)交互流.

根據(jù)上述定義,系統(tǒng)交互流可以看作指揮控制體系運(yùn)行過(guò)程中所有結(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生的交互動(dòng)作.這些動(dòng)作具有時(shí)序?qū)傩?根據(jù)仿真模型運(yùn)行時(shí)結(jié)果,將所有指控行為按照時(shí)間屬性進(jìn)行排序,分別構(gòu)建系統(tǒng)交互流,即可提取和抽象出體系運(yùn)行時(shí)的所有系統(tǒng)交互流.

從作戰(zhàn)的角度來(lái)看,指揮控制體系中主要的系統(tǒng)交互流包括:

感知流.感知對(duì)方和己方的信息流,包括位置、運(yùn)行特征、敵我識(shí)別及類型、信號(hào)特征、任務(wù)目標(biāo)等內(nèi)容.

情報(bào)流.體系內(nèi)部節(jié)點(diǎn)以形成共享感知為目的的信息流.情報(bào)交互過(guò)程包括態(tài)勢(shì)融合,是某些傳感器或決策節(jié)點(diǎn)將單獨(dú)的感知的信息進(jìn)行匯總,從而形成總體的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息.決策節(jié)點(diǎn)和行動(dòng)節(jié)點(diǎn)是信息的消費(fèi)節(jié)點(diǎn),它們的行為依賴于情報(bào)交互.

指控流.指揮節(jié)點(diǎn)向被指揮節(jié)點(diǎn)下達(dá)指揮控制命令.決策節(jié)點(diǎn)在得到情報(bào)信息后對(duì)其控制的單元進(jìn)行調(diào)整,并對(duì)下一步的行動(dòng)進(jìn)行決策,這些內(nèi)容以指控命令的形式下達(dá)給其他節(jié)點(diǎn).

協(xié)同流.2個(gè)或多個(gè)作戰(zhàn)單元為協(xié)同作戰(zhàn)產(chǎn)生的信息交互.

攻擊流.方法包括火力打擊、電子干擾、網(wǎng)絡(luò)攻擊等行動(dòng).

系統(tǒng)交互流的定義具有時(shí)變性,借鑒社交網(wǎng)絡(luò)建模方法將交互流按照一定的規(guī)則在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行積累,進(jìn)而得到體系在遂行作戰(zhàn)任務(wù)過(guò)程中所產(chǎn)生的指控交互網(wǎng).

定義2.指控交互網(wǎng)是體系在一段時(shí)間T內(nèi)動(dòng)態(tài)、對(duì)抗過(guò)程中產(chǎn)生的交互流的集合.設(shè)體系中所有結(jié)點(diǎn)集合記作Via,時(shí)間T內(nèi)產(chǎn)生的指控交互網(wǎng)定義為

針對(duì)ei,ej∈Via,任意時(shí)間片T內(nèi)可能存在多個(gè)時(shí)刻t1,,tx,分別存在從ei到ej的系統(tǒng)交互流.針對(duì)這種情況,采取的措施是為每個(gè)系統(tǒng)交互流維護(hù)一個(gè)權(quán)重函數(shù)X( ),X(ei,ej,T)表示時(shí)間片T內(nèi)產(chǎn)生ei到ej的系統(tǒng)交互流的個(gè)數(shù).

時(shí)間片T的選取以及權(quán)重函數(shù)X( )的具體定義形式與所要研究的問(wèn)題相關(guān).比如,可以按時(shí)間段{(t1,t2),(t2,t3),,(tn?1,tn)}生成連續(xù)的指控交互網(wǎng)絡(luò),研究其演化性質(zhì);也可以根據(jù)典型事件發(fā)生來(lái)劃分時(shí)間片,研究指揮控制作戰(zhàn)的過(guò)程.例如,圖4是作戰(zhàn)過(guò)程中交互網(wǎng)絡(luò)的4個(gè)時(shí)間片:t1時(shí)刻衛(wèi)星偵察到目標(biāo)并將信息發(fā)送到指控中心;t2時(shí)刻指控中心控制無(wú)人偵察機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)、識(shí)別和跟蹤;t3時(shí)刻在跟蹤的同時(shí)命令攻擊型無(wú)人機(jī)飛向目標(biāo);t4時(shí)刻一架無(wú)人機(jī)進(jìn)行攻擊,另一架無(wú)人機(jī)觀察戰(zhàn)果補(bǔ)充攻擊.

圖4 時(shí)序交互網(wǎng)絡(luò)示例

定義3.設(shè)指控交互網(wǎng)中k個(gè)系統(tǒng)交互流且滿足其中fq為流第q種屬性,表示流之間存在某種內(nèi)在的一致性,那么這k個(gè)指揮交互流構(gòu)成的序列稱為交互流回路.包含且僅包含一個(gè)攻擊流,其余所有的流均與目標(biāo)有關(guān)的交互流回路稱為交戰(zhàn)環(huán).

交戰(zhàn)環(huán)中的流以打擊目標(biāo)為起點(diǎn),在經(jīng)過(guò)了數(shù)級(jí)轉(zhuǎn)換和傳遞后又以打擊目標(biāo)為終點(diǎn).最簡(jiǎn)單的交戰(zhàn)環(huán)只有火力單元和打擊目標(biāo)2個(gè)節(jié)點(diǎn),包含感知流和攻擊流.不同的交戰(zhàn)環(huán)有不同的復(fù)雜度,其中可能包含多個(gè)子交互流,這些子交互流的交疊模式及效果是網(wǎng)絡(luò)化指揮控制體系效能高低的一個(gè)重要指標(biāo).交戰(zhàn)環(huán)是指控交互網(wǎng)的子圖,是體系的微觀行動(dòng)到宏觀效果的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)和目標(biāo)就是能夠形成靈活高效的交戰(zhàn)環(huán).通過(guò)對(duì)指控交互網(wǎng)中交戰(zhàn)環(huán)時(shí)間屬性與拓?fù)鋵傩缘姆治?可以分析C4ISR系統(tǒng)在體系對(duì)抗中所起到的作用.

4 實(shí)驗(yàn)示例

基于文中提出的指揮控制體系仿真模型與評(píng)估模型,建立了一個(gè)指揮控制體系對(duì)抗仿真分析與評(píng)估的原型系統(tǒng).以反映體系使命要求的仿真環(huán)境和任務(wù)封裝成的想定驅(qū)動(dòng)仿真模型,通過(guò)對(duì)仿真運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,抽取和構(gòu)建基于超網(wǎng)理論的指揮控制體系效能評(píng)估模型,進(jìn)而研究指揮控制體系相關(guān)性質(zhì).實(shí)驗(yàn)想定由紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)體系構(gòu)成,按照扁平化指揮、信息共享、分散部署等原則進(jìn)行配置,并通過(guò)指揮關(guān)系轉(zhuǎn)隸、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、備用通信路徑等機(jī)制充分體現(xiàn)指揮控制體系多維信息網(wǎng)絡(luò)及其動(dòng)態(tài)自適應(yīng)特性.

圖5展示了2個(gè)波次遠(yuǎn)程攻擊過(guò)程形成的指控交互網(wǎng),圖5(a)為第一波次,圖5(b)為第二波次.圖中基本以不同的層次表示不同類型的結(jié)點(diǎn),而邊的粗細(xì)反映了權(quán)重,亦即在打擊過(guò)程中產(chǎn)生交互流的次數(shù).圖中以粗體字標(biāo)出了體系對(duì)抗過(guò)程中的系統(tǒng)交互流,以普通字體標(biāo)出了結(jié)點(diǎn)類型,為了對(duì)比和描述方便,標(biāo)出了探測(cè)結(jié)點(diǎn)1～4和指揮結(jié)點(diǎn)A～C.

圖5 時(shí)間窗口內(nèi)的交互網(wǎng)

總體而言,第二波次中的系統(tǒng)交互流要比第一波次密集,攻擊過(guò)程中的活躍節(jié)點(diǎn)更多,指揮控制體系交互的頻繁程度有所上升,指揮結(jié)點(diǎn)對(duì)信息的感知、處理、分發(fā)等過(guò)程較為合理.

相對(duì)于第一波次攻擊過(guò)程,第二波次中探測(cè)結(jié)點(diǎn)3產(chǎn)生的感知流相對(duì)密集,而探測(cè)結(jié)點(diǎn)1產(chǎn)生的感知流相對(duì)減少;第二波次中探測(cè)結(jié)點(diǎn)3、4產(chǎn)生了大量的情報(bào)流,而探測(cè)結(jié)點(diǎn)1產(chǎn)生的情報(bào)流下降明顯;第二波次中指揮結(jié)點(diǎn)B、C對(duì)情報(bào)流的接收和處理較為分散和平均;在2個(gè)波次中,探測(cè)結(jié)點(diǎn)2發(fā)揮的作用基本相同;指揮結(jié)點(diǎn)A在2個(gè)波次中均為未產(chǎn)生有效指控流.

綜合仿真模型運(yùn)行結(jié)果及評(píng)估模型分析結(jié)果后發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因如下:第二波次攻擊中對(duì)方采用干擾等方式對(duì)探測(cè)結(jié)點(diǎn)1進(jìn)行了干擾;探測(cè)節(jié)點(diǎn)2在兩個(gè)波次攻擊過(guò)程中位置相對(duì)固定,且未受到敵方干擾;探測(cè)結(jié)點(diǎn)3和探測(cè)結(jié)點(diǎn)4在第二波次中位置前出且抗干擾能力強(qiáng),故其作用發(fā)揮更加充分;對(duì)仿真模型中指控關(guān)系網(wǎng)和火力打擊網(wǎng)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),指揮結(jié)點(diǎn)A在兩個(gè)波次中均未產(chǎn)生有效指控流的原因是其所屬部隊(duì)無(wú)法完成對(duì)目標(biāo)的打擊.

5 結(jié)束語(yǔ)

從網(wǎng)絡(luò)化的視角研究指揮控制體系建模是一種新嘗試,本文所提出的多維動(dòng)態(tài)信息網(wǎng)絡(luò)仿真模型和基于超網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化評(píng)估模型等建模方法,能夠較好地反映指揮控制體系的網(wǎng)絡(luò)化特征,對(duì)于聯(lián)合作戰(zhàn)背景下的指揮控制體系建模仿真和分析評(píng)估具有重要理論價(jià)值.同時(shí),考慮到指揮控制體系建模的復(fù)雜性,下一步還有很多內(nèi)容需要進(jìn)行深入研究.