基于作戰(zhàn)環(huán)的武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種作戰(zhàn)效能評估方法，具體涉及基于作戰(zhàn)環(huán)的武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng) 絡(luò)作戰(zhàn)效能評估方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)理論的進(jìn)步，武器裝備變得越來越復(fù)雜，裝備間配合越來 越緊密。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)作為一種新的理念得到發(fā)展與推廣，已變成信息化條件下描述與組織 戰(zhàn)爭最佳的方式。將來的戰(zhàn)爭已變成體系間的對抗。
[0003] 武器裝備體系是在國家安全戰(zhàn)略和軍事戰(zhàn)略指導(dǎo)下，按照建設(shè)信息化軍隊的總體 需求，適應(yīng)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的特點規(guī)律，為發(fā)揮最佳的整體作戰(zhàn)效能，而由功能上相互聯(lián) 系、性能上相互補(bǔ)充的各種武器裝備系統(tǒng)，按照一定的體系結(jié)構(gòu)綜合集成的更高層次的武 器裝備系統(tǒng)。武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)是包含我方裝備與敵方目標(biāo)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。武器裝備體 系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能高低直接影響戰(zhàn)爭勝負(fù)。因此，找到一種合理的作戰(zhàn)效能評估方法變 得十分重要。
[0004] 關(guān)于武器裝備體系作戰(zhàn)效能的研究已有很多，也提出了許多評估指標(biāo)，例如最短 路徑、網(wǎng)絡(luò)度分布、網(wǎng)絡(luò)集聚系數(shù)、介數(shù)、中心度等等。然而，所有的這些指標(biāo)只是部分評估 了網(wǎng)絡(luò)的效能時間，復(fù)雜度較高。作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣的一些特征值具有特殊的物理意義與 結(jié)構(gòu)特性，這些特征值可以用來評估網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能。例如，在2004年，JefferyR.Cares建 立了信息時代交戰(zhàn)模型，并且利用作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣的Perron-Frobenius特征值與節(jié)點 數(shù)目的比值（PFE/N)作為評價作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能的指標(biāo)。作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)拉普拉斯矩陣次小特征 值與作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)譜半徑也是比較有代表性的度量值。然而，現(xiàn)有的譜分析度量指標(biāo)對于作戰(zhàn) 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)變化不敏感。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種設(shè)計合理的基于作戰(zhàn)環(huán) 的武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能評估方法，它的譜度量指標(biāo)在體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能評 估方面表現(xiàn)更好。
[0006] 為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：它包括以下步驟：
[0007] 步驟一、基于作戰(zhàn)環(huán)的思想構(gòu)建武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型：
[0008] (1)獲取在一次實戰(zhàn)模擬演習(xí)中紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)力量信息；
[0009] (2)根據(jù)作戰(zhàn)力量在戰(zhàn)場上扮演不同角色將作戰(zhàn)力量進(jìn)行分類，其中紅藍(lán)雙方內(nèi) 部力量分為偵察（S)、決策（D)、影響（I)三類，紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)力量互為對方打擊目標(biāo)（T);
[0010] (3)獲取實戰(zhàn)模擬演習(xí)中紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)力量交互信息；
[0011] (4)將作戰(zhàn)力量抽象為點，作戰(zhàn)力量交互信息抽象為邊，分別構(gòu)建紅藍(lán)雙方作戰(zhàn)網(wǎng) 絡(luò)；
[0012] (5)對武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。
[0013] 其中，偵察實體（S)是戰(zhàn)場上遂行偵察、監(jiān)視及早期預(yù)警任務(wù)的裝備實體，如偵察 衛(wèi)星，雷達(dá)預(yù)警機(jī)等等；決策實體（D)是戰(zhàn)場上遂行指揮控制任務(wù)的裝備實體，如C4ISR、航 空信息中心、控制中心等等；影響實體（I)是戰(zhàn)場上遂行火力打擊電磁干擾任務(wù)的裝備實 體，例如殲擊機(jī)、驅(qū)逐艦、電磁干擾雷達(dá)等等；敵方目標(biāo)（T)是敵方基礎(chǔ)設(shè)施，如機(jī)場、敵方 的武器裝備艦船、敵機(jī)等。
[0014] 作戰(zhàn)環(huán)定義為為了完成特定的作戰(zhàn)任務(wù)，武器裝備體系中的偵察類、決策類、攻擊 類等武器裝備實體與敵方目標(biāo)實體構(gòu)成的閉合回路。
[0015] 步驟一中（5)，武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)路可以被抽象為一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，表示 為G= (V，E)。其中V=S|D|l|T= {Vi,v2,v3,. . .，vj代表 了所有的裝備節(jié)點，E={epe2,e3, . . .，em}表示所有的邊。集合S= {v^，vs2,vs3, . . .，vsk}表示了所有的偵察類節(jié) 點，集合D= {ν',vd2,vd3, . . .，ν'}表示了所有決策類節(jié)點，集合I= {ν',v、，v、，. ..，vy 表示了所有影響類節(jié)點，集合T= {ν\, . . .，表示了所有敵方目標(biāo)節(jié)點。
[0016] 步驟二、以作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)提出作戰(zhàn)效能譜度量評估指標(biāo)：
[0017] 在武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)G= (V，Ε)中，節(jié)點與邊的交替序列w=Voewe；；. . .ekvk 稱為一個路徑，其中V，e1=<viuVl>eE，k為路經(jīng)w的長度。如果在路徑w= <V。，Vp. . .，vk>c^，若v。=vk，則w稱為閉合回路。根據(jù)作戰(zhàn)環(huán)的理念可知，一個作戰(zhàn)環(huán) 是一個閉合回路。A(G) =(ai])NXN為武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)G的鄰接矩陣，其中ai]=0 orl，aij=l意味著在~與~間存在一條有向邊，反之則沒有。易知A(G)是一個實矩陣， 入uλ2，...λi為該矩陣的特征值。集合{λιλ2，λJ成為作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)的G的圖譜。
[0018] 在作戰(zhàn)環(huán)中，目標(biāo)實體可以看作是路徑的起點與終點。作戰(zhàn)環(huán)的效能代表了我方 裝備聯(lián)合打擊摧毀敵方目標(biāo)的能力。一般來講，在一個復(fù)雜的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中，作戰(zhàn)環(huán)的數(shù)量越 多、性能（含可靠性和抗毀性）越高，環(huán)的節(jié)點和邊越少（環(huán)的長度越短，如察打一體的無 人機(jī)），作戰(zhàn)效果越好。因此，可以通過評價鄰接矩陣A(G)中作戰(zhàn)環(huán)的數(shù)量和性能的方式來 評價體系的作戰(zhàn)能力。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中包含的節(jié)點數(shù)目龐大、連接關(guān)系復(fù)雜時，精確計算作戰(zhàn)環(huán)的 數(shù)目、長度將導(dǎo)致計算量非常大。為了方便快捷地綜合計算網(wǎng)絡(luò)中作戰(zhàn)環(huán)的數(shù)量、長度，基 于此，我們基于圖譜提出一個指標(biāo)用于衡量作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能，具體的證明和計算過程如 下：
[0019](1)計算起點和終點均為節(jié)點Vl，長度為k的作戰(zhàn)環(huán)數(shù)目》P。矩陣Ak中的每一個 元素表示對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點Vi到節(jié)點 '的長度為k的途徑的數(shù)目，則對角線元素 為經(jīng)過節(jié)點\的長度為k的閉途徑數(shù)目，知^ ;
[0020] (2)計算長度為k的作戰(zhàn)環(huán)數(shù)目之和nk，
[0021]
[0022] (3)計算加權(quán)作戰(zhàn)環(huán)數(shù)目之和，在計算作戰(zhàn)環(huán)的數(shù)量時，應(yīng)考慮對環(huán)的長度進(jìn)行加 權(quán)，即越長的環(huán)，所賦權(quán)重越小，以降低較長的作戰(zhàn)環(huán)對作戰(zhàn)效果的影響。定義 為加權(quán)作戰(zhàn)環(huán)數(shù)目之和。權(quán)重_/_丨保證了S不會發(fā)散。則 k!
[0023]
[0024] (4)建立作戰(zhàn)效能譜度量評估指標(biāo)模型，當(dāng)N很大時，S會變的特別龐大，因此我們 對S重新標(biāo)度：S'=In(S)，稱V為作戰(zhàn)效能譜度量評估指標(biāo)。
[0025] 本發(fā)明有益效果為：該譜度量指標(biāo)具有明確的物理意義和簡單的數(shù)學(xué)表達(dá)。物理 上，它描述了所有的加權(quán)作戰(zhàn)環(huán)的數(shù)目；數(shù)學(xué)上，它衍生于圖譜特征值。通過將基于作戰(zhàn)環(huán) 的譜度量指標(biāo)與PFE/N(-種經(jīng)典的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能評價指標(biāo)）進(jìn)行對比，結(jié)果顯示基于 作戰(zhàn)環(huán)的譜度量指標(biāo)在作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能評估方面表現(xiàn)更好。
【附圖說明】：
[0026] 圖1是本發(fā)明的作戰(zhàn)環(huán)示意圖；
[0027] 圖2是一個由眾多作戰(zhàn)環(huán)構(gòu)成的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)；
[0028] 圖3是作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能評估值隨武器裝備體系作戰(zhàn)網(wǎng)邊摧毀數(shù)量增加變化情 況；
[0029] 圖4是作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能評估值隨武器裝備體系作戰(zhàn)節(jié)點摧毀數(shù)目增加的變化 情況。
[0030] 附圖標(biāo)記說明：圖1中的（a)表示標(biāo)準(zhǔn)作戰(zhàn)環(huán)、(b)表示一個包含幾個偵察實體與 決策實體的廣義作戰(zhàn)環(huán)、（c)表示一個由作戰(zhàn)環(huán)構(gòu)成的簡單武器裝備體系