喬正偉,羊　彥,侯　靜

(西北工業(yè)大學(xué),陜西西安　710129)

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戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)評價方法*

喬正偉,羊彥,侯靜

(西北工業(yè)大學(xué),陜西西安710129)

戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)主要由傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及其他分系統(tǒng)構(gòu)成,是現(xiàn)代戰(zhàn)爭系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分。由于戰(zhàn)場態(tài)勢感知活動廣泛作用于物理域、信息域和認(rèn)知域,相關(guān)評價研究面臨諸多困難和挑戰(zhàn)。在介紹戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)相關(guān)概念的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對其評價方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,并對不同評價方法的特點(diǎn)進(jìn)行了分析比較,最后,指出了戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)評價方法有待進(jìn)一步研究和解決的問題。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);戰(zhàn)場態(tài)勢感知;評價方法

1　戰(zhàn)場態(tài)勢感知及其系統(tǒng)組成

1.1戰(zhàn)場態(tài)勢感知

“知己知彼,百戰(zhàn)不殆”一直以來都是人們在戰(zhàn)爭活動中追求的最高境界,作為“百戰(zhàn)不殆”的前提和基礎(chǔ),“知己知彼”正是要求指揮員具備最佳的戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力。態(tài)勢感知活動主要作用于物理域、信息域和認(rèn)知域,不同領(lǐng)域的學(xué)者關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)不同,對戰(zhàn)場態(tài)勢感知的理解和定義也有所差異。比如,軍事經(jīng)濟(jì)學(xué)院的武成剛和鄧望年就從軍事學(xué)的角度對戰(zhàn)場態(tài)勢感知進(jìn)行定義:戰(zhàn)場感知(又稱戰(zhàn)場態(tài)勢感知或戰(zhàn)場信息感知)是指所有參戰(zhàn)部隊(duì)和支援保障部隊(duì)對戰(zhàn)場空間內(nèi)敵、我、友各方兵力部署、武器裝備和戰(zhàn)場環(huán)境(如地形、氣象、水文等)等信息的實(shí)時掌握的過程[1]。

1.2戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展,各個偵察感知節(jié)點(diǎn)被連接成一個有機(jī)的系統(tǒng),特別是進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時代之后,戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)更成為一個在物理域上立體分布,信息域上網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),時間域上近似同步的復(fù)雜巨系統(tǒng)。戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)主要由感知節(jié)點(diǎn)(如雷達(dá),紅外探測器等)、信息處理節(jié)點(diǎn)(如信息融合,信息甄別等機(jī)構(gòu))、指揮控制節(jié)點(diǎn)以及信息系統(tǒng)共同構(gòu)成。從作用域上,主要作用于物理域、信息域和認(rèn)知域，如圖1所示。

圖1　戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)組成

圖1是對戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)簡單的示意性描述。實(shí)際上,對于戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)這個復(fù)雜巨系統(tǒng)而言,其不同節(jié)點(diǎn)的作用域并不是單一的,甚至每個節(jié)點(diǎn)都不同程度地作用于物理域、信息域和認(rèn)知域,只是其側(cè)重有所不同而已。

2　戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)評價研究的主要方法

對于現(xiàn)代意義上戰(zhàn)場態(tài)勢感知及其評價體系的學(xué)術(shù)研究,主要是始于發(fā)達(dá)國家。由于其本身的復(fù)雜性,長期以來,人們很難建立起一套全面準(zhǔn)確的評價系統(tǒng)對其性能進(jìn)行評估。目前,關(guān)于戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)的評價方法研究,主要有以下幾類。

2.1基于實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)典方法

Texas Tech大學(xué)的Endsley于1988年提出了一種基于實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法的SAGAT評估方法,其主要思想是通過實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的方法,研究單個飛行員對其周圍飛行環(huán)境的主觀認(rèn)知與客觀存在之間的匹配程度。在此基礎(chǔ)上,McGuinness也提出了類似的評估方法,即QUASA方法,所不同的是,他引入了信號檢測的理論,從更微觀的角度對感知的過程和效果進(jìn)行了分析。在實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,Endsley于1995年提出了包含察覺、理解和預(yù)測態(tài)勢感知的“三層模型”,開啟了關(guān)于戰(zhàn)場態(tài)勢感知的研究之門,奠定了這一領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)[2-5]。

這段時期對于態(tài)勢感知的研究主要局限在信息域到認(rèn)知域的轉(zhuǎn)換上,認(rèn)知的主體是單個的人,客體是其周圍的局域小世界,研究的對象是人的認(rèn)知水平與客觀存在的匹配程度。

2.2基于感知信息獲取過程的感知能力指標(biāo)評價方法

隨著對態(tài)勢信息感知研究的不斷深入,不少學(xué)者把研究領(lǐng)域拓展到了較為廣闊的戰(zhàn)場空間,把關(guān)注點(diǎn)放在了感知信息獲取的過程上,主要提出了基于過程的感知能力評價指標(biāo)。

文獻(xiàn)[6]提出將感知能力分解為信息感知速度指標(biāo)(SI)、信息感知廣度指標(biāo)(EI)、信息感知可靠度指標(biāo)(CI)、技術(shù)綜合能力指標(biāo)(TSCI)和持續(xù)工作能力指標(biāo)(SECI)，并引入效用函數(shù)μi在求得最大信息熵的基礎(chǔ)上,計(jì)算各指標(biāo)下的能力指數(shù)。此種方法的優(yōu)點(diǎn)在于將復(fù)雜的感知能力分解成為不同的次級指標(biāo)進(jìn)行分析。只是,對于一個由多個節(jié)點(diǎn)組成的復(fù)雜巨系統(tǒng)而言,分解后的次級指標(biāo)仍難以進(jìn)行量化計(jì)算。

文獻(xiàn)[7]根據(jù)態(tài)勢感知信息的產(chǎn)生以及處理流程,提出了戰(zhàn)場感知能力量化模型,并將其分解為戰(zhàn)場信息獲取能力與信息處理能力的乘積。有如下的表達(dá)式:

Uj=L1jL2j

(1)

在此基礎(chǔ)上,通過離散化作戰(zhàn)空間,引入通信延時熵等研究手段,分別對其進(jìn)行了量化研究。

隨著戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)日趨網(wǎng)絡(luò)化,多傳感合作網(wǎng)絡(luò)的態(tài)勢感知效能評價度量的研究日益受到學(xué)者的關(guān)注。文獻(xiàn)[8]構(gòu)建了多傳感器合作網(wǎng)絡(luò)模型,分析了決策節(jié)點(diǎn)的信息獲取能力和信息處理能力,推導(dǎo)了多傳感器合作網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知效能度量公式,分析了合作規(guī)模對態(tài)勢感知效能的影響及制約合作規(guī)模大小的因素,指出了擴(kuò)大合作規(guī)模和提升態(tài)勢感知效能的途徑。

文獻(xiàn)[9]在Endsley態(tài)勢感知“三層模型”的基礎(chǔ)上,著重分析了從察覺信息到理解信息的態(tài)勢感知過程,提出了態(tài)勢感知過程三個基礎(chǔ)性經(jīng)驗(yàn)假設(shè),定義了隨時間變化的態(tài)勢差異度量:

(2)

其中,h(t)為態(tài)勢差異度,αi為加權(quán)系數(shù),體現(xiàn)了決策對環(huán)境差異的敏感程度不同,表示從初始時刻到t時刻系統(tǒng)向決策者提供的有關(guān)第i個要素的更新信息的數(shù)量。在此基礎(chǔ)上,對h(t)求導(dǎo)即為平均感知速度。

有關(guān)信息能力指標(biāo)的提出,在一定程度上反映了構(gòu)成了戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)的傳感器或指控節(jié)點(diǎn)對信息的獲取和處理能力。

2.3基于感知信息本身的信息質(zhì)量指標(biāo)評價方法

隨著研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,戰(zhàn)場態(tài)勢感知的概念進(jìn)一步擴(kuò)展到物理域、信息域和認(rèn)知域,不少學(xué)者專注于信息域方面的研究,略去感知過程中的繁雜細(xì)節(jié),將感知信息作為研究對象,通過對感知信息的質(zhì)量評價來反映感知系統(tǒng)的優(yōu)劣和感知能力的強(qiáng)弱。

文獻(xiàn)[10]對信息能力進(jìn)行了三維定量分析,給出以完備性準(zhǔn)確性和實(shí)時性構(gòu)成的信息能力數(shù)學(xué)模型,并據(jù)此對信息優(yōu)勢進(jìn)行了定量分析。文獻(xiàn)[11]研究提出了海戰(zhàn)場態(tài)勢感知信息的三個重要指標(biāo):完備性、準(zhǔn)確性和時效性,著眼海戰(zhàn)場的態(tài)勢感知問題,以各用戶感知到的態(tài)勢圖為基礎(chǔ),分析系統(tǒng)下所有用戶的態(tài)勢感知來反映最終態(tài)勢感知能力。在此基礎(chǔ)上,文獻(xiàn)[12]針對柵格化信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知問題,構(gòu)建了態(tài)勢感知能力評估模型，在信息域,將信息質(zhì)量的完備性、準(zhǔn)確性和時效性三個方面作為信息能力的度量指標(biāo),并對其做了進(jìn)一步深入的研究?；诟兄畔⒈旧淼男畔①|(zhì)量指標(biāo)評價方法在一定程度上實(shí)現(xiàn)了通過對信息質(zhì)量的評價來考察感知系統(tǒng)的優(yōu)劣。

文獻(xiàn)[13]從態(tài)勢感知出發(fā),將態(tài)勢信息區(qū)分為相互獨(dú)立的“態(tài)”信息和“勢”信息,并結(jié)合Shannon信息論思想,提出了綜合刻畫態(tài)勢信息量大小的方法,并分別定義了態(tài)的信息量和勢的信息量,這一成果對態(tài)勢感知程度和水平的定量化計(jì)算研究具有重要的理論意義。

基于實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)典方法開啟了戰(zhàn)場態(tài)勢感知研究這一新領(lǐng)域,成為不少學(xué)者研究的依據(jù),然而,此方法更多關(guān)注的是感知個體在信息域相對固定的情況下,考察其從信息域到認(rèn)知域轉(zhuǎn)換的相關(guān)問題。對于一個復(fù)雜巨系統(tǒng)而言,此種方法便不能很好地反映感知效果,主要是因?yàn)樾畔⒂蜃兊卯惓?fù)雜而無法對其進(jìn)行準(zhǔn)確量化地再現(xiàn)。對于基于感知信息本身的信息質(zhì)量指標(biāo)評價方法而言,在一定程度上關(guān)注了基于實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)典方法存在的上述不足,并將研究重點(diǎn)放在了兩個甚至更多節(jié)點(diǎn)之間的信息傳輸過程中的信息質(zhì)量上,但面對稍復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)態(tài)勢感知系統(tǒng)而言,考察其信息質(zhì)量將面臨著更大的實(shí)際困難。在復(fù)雜巨系統(tǒng)背景下,如何評價其總體的感知效能便成為不少學(xué)者關(guān)注和研究的問題,相關(guān)的評價體系研究也開始呈現(xiàn)出新的思路,其主要特點(diǎn)是將研究范圍擴(kuò)展到整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),研究過程更多的關(guān)注于信息域,以便于對其進(jìn)行更為準(zhǔn)確直觀的量化分析。

3　戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)評價方法的新思路

3.1一致性評價指標(biāo)的提出

隨著戰(zhàn)爭形態(tài)由平臺對抗逐漸發(fā)展為體系對抗,人們將態(tài)勢感知的研究重點(diǎn)由個體或少數(shù)節(jié)點(diǎn)之間的感知效能轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)態(tài)勢感知的效果。因?yàn)椴煌闹笓]層次甚至戰(zhàn)斗單元得到的戰(zhàn)場態(tài)勢信息是否一致,全系統(tǒng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)能否最大限度的共享一張戰(zhàn)場態(tài)勢圖,在很大程度上關(guān)系到作戰(zhàn)進(jìn)程能否達(dá)到協(xié)調(diào)一致,并最終關(guān)系到戰(zhàn)爭的勝敗。在這種背景下,戰(zhàn)場態(tài)勢感知一致性問題便日益成為學(xué)者研究的對象。

2004年,Kingston和Martell在蘭德公司一份研究報(bào)告中提出了評估共享態(tài)勢感知速度的計(jì)算方法,以飛行員感知敵方飛機(jī)的飛行情況為模型,對比了數(shù)據(jù)鏈和語音通話情況下達(dá)成共享態(tài)勢一致性的感知時間[5,14]。之后,美國國防部的相關(guān)研究人員也對這一領(lǐng)域進(jìn)行了研究。這一時期的研究,主要是關(guān)注兩個或少數(shù)幾個用戶在協(xié)作過程中的一致性問題,還未拓展到全系統(tǒng)領(lǐng)域。

2013年,國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的羅愛民提出了基于SEA(System Effectiveness Analysis)的戰(zhàn)場態(tài)勢一致性評估方法,提出了絕對一致性和相對一致性概念[15]:絕對一致性是指戰(zhàn)場態(tài)勢圖與真實(shí)戰(zhàn)場態(tài)勢一致的程度,相對一致性是指戰(zhàn)場態(tài)勢信息滿足聯(lián)合作戰(zhàn)對態(tài)勢一致性需求的程度[15]?？紤]到技術(shù)制約以及費(fèi)效比等因素,在聯(lián)合作戰(zhàn)中,通常更關(guān)心戰(zhàn)場態(tài)勢的相對一致性,羅愛民在將研究過程集中于信息域的前提下,給出了基于SEA的戰(zhàn)場態(tài)勢一致性的評估方法[15]。2014年,解放軍理工大學(xué)的黃匆等從系統(tǒng)的角度,基于多Agent理論構(gòu)建了團(tuán)隊(duì)達(dá)成一致性態(tài)勢感知過程的動力學(xué)模型[16],在一致性問題方面進(jìn)行了更為深入的研究。

近些年關(guān)于戰(zhàn)場態(tài)勢感知一致性問題的研究,進(jìn)一步順應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)思想的潮流,適應(yīng)了信息集成、體系對抗的發(fā)展需求,并取得了不少的研究成果。當(dāng)然,戰(zhàn)場態(tài)勢感知一致性指標(biāo)僅僅是系統(tǒng)評價指標(biāo)的一個方面,還不能全面反映系統(tǒng)的其他性能。

3.2基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的評價方法將會成為未來發(fā)展的新方向

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及高速通信等新興技術(shù)逐步得到應(yīng)用,戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)正日益變得更為高效化、復(fù)雜化和網(wǎng)絡(luò)化。不少學(xué)者感到傳統(tǒng)方法已不能夠滿足日益復(fù)雜化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化,并在對戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)的研究中,以復(fù)雜性科學(xué)為視角,引入了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論,以便對這個復(fù)雜巨系統(tǒng)進(jìn)行更為深入全面的研究。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的最初探索始于18世紀(jì)歐拉提出的七橋問題,隨后發(fā)展為隨機(jī)圖理論。1998年小世界網(wǎng)絡(luò)和1999年無尺度網(wǎng)絡(luò)(Scale-Free Network)的發(fā)現(xiàn),開啟了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的高潮,極大地推動了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展,相關(guān)研究呈現(xiàn)極快增長趨勢,并被廣泛應(yīng)用在軍事體系、傳染病防治以及交通網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的研究中。其核心思想就是將現(xiàn)實(shí)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(如人際關(guān)系網(wǎng)絡(luò)、作戰(zhàn)信息網(wǎng)絡(luò)等)按一定的規(guī)則抽象為可供數(shù)學(xué)研究的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?即一個由點(diǎn)集V和邊集E組成的圖G=(V,E),節(jié)點(diǎn)數(shù)記為N,邊數(shù)記為M,E中每條邊都有V中一對點(diǎn)與之相對應(yīng)[17]。由此也可建立起如下網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞泥徑泳仃?

(3)

在式(3)的鄰接矩陣中,1表示兩個節(jié)點(diǎn)之間存在感知信息交互,0表示其之間沒有感知信息交互,有時還會引入概率來表示相互連接的可能性,或者是相關(guān)信息的準(zhǔn)確和可靠程度。

2006年,英國伯明翰大學(xué)Houghton 等人提出用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法對態(tài)勢感知系統(tǒng)的各個方面進(jìn)行分析計(jì)算[5,18-19],首開將網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用到態(tài)勢感知研究的先河。2008年,周道安,張東戈等在網(wǎng)絡(luò)理論的基礎(chǔ)上,從C2組織的實(shí)體及實(shí)體之間的關(guān)系出發(fā),形式化描述了C2組織指揮(縱向)關(guān)系、橫向關(guān)系、資源配置關(guān)系和執(zhí)行關(guān)系等四種關(guān)系,最終構(gòu)建出一個指揮控制關(guān)系網(wǎng),為運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論以及圖論等方法對指揮控制關(guān)系的量化分析研究提供基礎(chǔ)[20]。孟輝、張東戈等在此基礎(chǔ)上對感知信息共享的C2網(wǎng)絡(luò)特性進(jìn)行了分析,通過研究C2網(wǎng)絡(luò)在兩種不同處理方式下的共享態(tài)勢信息平均提交時間,用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)響應(yīng)時間的均方差表征一個C2網(wǎng)絡(luò)的共享態(tài)勢感知時間的一致性,對兩種不同結(jié)構(gòu)的C2網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,說明了網(wǎng)絡(luò)連接增加會導(dǎo)致信息提交時間的延長,但會提高一致性指標(biāo)[21]。

2009年,胡曉峰等將復(fù)雜性理論引入到作戰(zhàn)仿真模擬中,并對此進(jìn)行了前瞻性預(yù)測[22],提出了將復(fù)雜性理論以及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用到作戰(zhàn)體系研究的相關(guān)問題;2014年,吳忠杰和張耀中對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用到作戰(zhàn)體系對抗進(jìn)行了綜述,特別是通過對軍事對抗體系的特點(diǎn)的研究,指明了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于戰(zhàn)爭系統(tǒng)研究的前景[23];2015年,朱剛等在對臨近空間高超聲速目標(biāo)(Near Space Hypersonic Target,NSHT)預(yù)警裝備體系進(jìn)行建模與分析時,將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論引入到戰(zhàn)場態(tài)勢感知的研究中[24]。

以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)為視角,在建立戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)評價體系的研究過程中,可將各傳感器,信息融合機(jī)構(gòu)、指揮控制機(jī)構(gòu)以及感知目標(biāo)抽象為節(jié)點(diǎn),將相互之間的信息交互關(guān)系抽象為邊,在此基礎(chǔ)上,考察系統(tǒng)的信息延遲度、信息可靠度、網(wǎng)絡(luò)共享效能和系統(tǒng)抗毀性等指標(biāo)。

1)信息延遲度

信息延遲度是指感知信息從目標(biāo)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)(如形成戰(zhàn)場態(tài)勢圖的信息融合節(jié)點(diǎn))的鏈路延遲。假設(shè)各鏈路之間的傳輸帶寬是足夠大的,主要是考慮由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟鸬男畔⒀舆t量,并與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中的平均路徑長度建立聯(lián)系,其總的信息延遲度為

(4)

其中,其中N為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù),dij為任意兩節(jié)點(diǎn)之間的距離。

2)信息可靠度

信息可靠度是在信息延遲度的基礎(chǔ)上,對各類節(jié)點(diǎn)獲取到的信息進(jìn)行可靠性分析的指標(biāo)。具體來講,它是指目標(biāo)信息從感知目標(biāo)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)街笓]控制節(jié)點(diǎn)或火力控制節(jié)點(diǎn)時信息的準(zhǔn)確程度,計(jì)算公式為

P=Qi/Di

(5)

Qi為傳感器節(jié)點(diǎn)所感知到的信息準(zhǔn)確度,Di為感知信息從傳感目標(biāo)節(jié)點(diǎn)到其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)的信息延遲[25]。對于Qi的值,可按照對單個傳感器性能指標(biāo)評價方法,對其進(jìn)行求值。

3)網(wǎng)絡(luò)共享效能

采用網(wǎng)絡(luò)成本與網(wǎng)絡(luò)收益共同定義共享效能。其中網(wǎng)絡(luò)成本與網(wǎng)絡(luò)中邊的數(shù)量和路徑長度呈線性關(guān)系,網(wǎng)絡(luò)收益可通過平均路徑長度的變化來衡量[22],其表達(dá)式為

(6)

其中,C(G)為網(wǎng)絡(luò)成本,B(G)為網(wǎng)絡(luò)收益,E(G)為網(wǎng)絡(luò)共享效能,a,b為調(diào)節(jié)系數(shù)[26]。

4)系統(tǒng)抗毀性

作為戰(zhàn)爭對抗系統(tǒng)的重要組成部分,戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)的抗毀性對于作戰(zhàn)行動具有重要的意義。在對這一指標(biāo)進(jìn)行評價時,主要是考慮系統(tǒng)在隨機(jī)故障和基于某種策略的攻擊情況下,系統(tǒng)的抗毀性能如何。對于這一問題,可借鑒復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的相關(guān)研究成果,引入總連通度這一變量,通過研究總連通度變化情況來反映系統(tǒng)抗毀性的優(yōu)劣,總連通度定義為

(7)

其中，ω為連通分支的個數(shù),Nk為第k個連通分支的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目,N為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目,lk為第k個連通分支的連通度[27-28]。

當(dāng)然,對于抗毀性指標(biāo)的研究,需要考慮攻擊策略、節(jié)點(diǎn)重要性以及連通性指標(biāo)等方面的因素。

綜上所述,基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)評價體系是在更廣的維度上對戰(zhàn)場態(tài)勢的信息傳遞、共享以及系統(tǒng)本身的抗毀性等方面所進(jìn)行的全面評價,一定程度上反映了系統(tǒng)的動態(tài)變化特性,這也是其與傳統(tǒng)方法相比最大的優(yōu)勢所在。當(dāng)然,這一評價體系與傳統(tǒng)評價方法也存在著內(nèi)在的聯(lián)系,在某些方面,后者是前者研究的基礎(chǔ)和重要組成部分。比如,在式(3)的鄰接矩陣中,可根據(jù)單個傳感器的偵察感知性能,或根據(jù)遭受敵方干擾壓制時的連通概率,引入連接概率對鄰接矩陣進(jìn)行修正,例如:

(8)

在式(8)的鄰接矩陣中,非零的數(shù)字即表示為兩兩節(jié)點(diǎn)之間的連接概率。通過上式可將傳感器感知信息的完整性指標(biāo)融入到整個系統(tǒng)的評價指標(biāo)中去;當(dāng)將式(8)中的非零數(shù)字作為準(zhǔn)確程度的概率來研究時,又可將信息的準(zhǔn)確性指標(biāo)融入到整個系統(tǒng)的評價指標(biāo)中去。同時,在基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的評價指標(biāo)中,網(wǎng)絡(luò)共享效能反映了信息的共享程序,也從另一個角度反映了之前提出的一致性指標(biāo)。

4　結(jié)束語

綜上所述,不同的評價指標(biāo)體系因研究的側(cè)重點(diǎn)不同而具有不同的特點(diǎn),同時也存在一定的不足。表1所示為各評價指標(biāo)體系特點(diǎn)之間的比較情況。

表1　各種評價指標(biāo)體系特點(diǎn)比較

目前,隨著戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)的日益復(fù)雜化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化,對其進(jìn)行科學(xué)全面的評價還面臨著諸多困難。本文在介紹戰(zhàn)場態(tài)勢相關(guān)概念的基礎(chǔ)上,對戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)的評價研究進(jìn)行了綜述,重點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)場態(tài)勢感知系統(tǒng)的相關(guān)研究成果進(jìn)行了介紹,并對不同評價方法進(jìn)行了比較,期望本文可以對相關(guān)領(lǐng)域的研究提供一定的借鑒。

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Evaluation Methods of Battlefield Situational Awareness System

QIAO Zheng-Wei,YANG Yan,HOU Jing

(Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710129,China)

Battlefield situational awareness system mainly consists of sensor systems,communication systems and others subsystems,which is the foundation of modern warfare system.Because the battlefield situational awareness activities widely role in physical domains,information domains and cognitive domain,the evaluation research on that faces many difficulties and challenges.This paper introduces related concepts of battlefield situational awareness system firstly.Then,it summarizes current research status of its evaluation methods,analyses and compares the characteristics of different evaluation methods.Finally,it points out the problem which need to solve about the evaluation method of battlefield situational awareness system.This paper has some reference value to the evaluation of battlefield situation awareness.

complex networks; battlefield situation awareness; evaluation methods

1673-3819(2016)05-0047-05

2016-04-14

2016-06-29

上海航天科技創(chuàng)新基金SAST2015011

喬正偉(1985-),男,陜西延安人,碩士研究生,研究方向?yàn)橹笓]信息系統(tǒng)。

羊彥(1970-),女,教授，碩士生導(dǎo)師。

侯靜(1984-),女,講師。

E91

ADOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.05.009