不同攻击策略下作战体系网络抗毁性研究

信息化条件下,作战体系网络抗毁性成为提升体系作战效能的重要研究内容。在分析作战体系网络结构以及常用抗毁性测度基础上,提出了基于自然连通度的复杂网络抗毁性测度;依据攻击方掌握信息程度的不同,将攻击策略分为随机攻击、恶意攻击和条件攻击策略3种,以及去点和去边两种攻击方式。在不同的攻击策略下,通过仿真分析探索了不同复杂网络结构与复杂网络抗毁性之间的规律。     

基于超网络的作战信息流转建模及特性分析

针对现有单一要素模式的信息网络不能有效反映作战信息流转复杂结构及动态过程的问题,提出一种基于超网络的作战信息流转"两层三网"模型构建及特性分析方法。首先,分析作战信息流转超网络结构特征,抽象作战节点和信息关系的多维属性,定义关联映射规则,建立作战信息流转超网络模型;其次,从节点的超度分布、超边的度分布、介数、聚类系数、子图向心性和网络弹性6个方面,研究了作战信息流转超网络的拓扑特性。最后,以空中突击作战为例,通过仿真实验,验证了模型与方法的可行性和合理性。     

网络化作战信息流转策略适应性演化建模

动态灵活、优化匹配的信息流转策略,是网络化作战中信息顺畅传递、高效流转的重要保证。首先,定义了网络化作战信息流转的相关概念,抽象了信息流转策略结构;其次,给出了信息流转策略与使命任务的一致性匹配测度方法,分析了信息流转策略适应性演化的一般过程,提出了由演化收益和演化风险组成的适应性演化距离,以相邻信息流转策略之间的演化距离最小为优化目标,建立了网络化作战信息流转策略的适应性演化模型;然后,采用逐次优化算法搜索最优演化路径,并给出了相应的算法流程及求解步骤。最后,通过空中进攻作战案例分析,验证了模型与方法的可行性、有效性。     

基于有向自然连通度的作战网络抗毁性研究

介绍了作战环的概念,建立了基于作战环的武器装备体系作战网络模型,提出了有向自然连通度指标作为作战网络抗毁性测度。为验证其可行性与有效性,设计了3个仿真实验:边减少、边增加与连接概率增加仿真实验,比较分析有向自然连通度与Laplace矩阵谱半径分别作为抗毁性测度指标的评估效果。研究表明:与Laplace矩阵谱半径指标相比,有向自然连通度指标更加敏感精准;抑制作战网络侦察节点侦察能力对抗毁性影响最为显著;可以通过提高武器装备体系侦察信息准确性、指控能力、火力打击能力及通信能力来增强作战网络抗毁性。     

基于超网络模型武器装备体系抗毁性分析

针对现有的网络抗毁性分析方法无法体现装备体系网络抗毁性评估的缺陷,提出了一种基于超网络抗毁性评估方法。通过对超网络模型节点与边的结构关系分析,建立起装备体系超网络模型,由此总结出网络自然连通度、分类度与分类度分布、子网聚类系数等抗毁性测度指标,并对超网络下的装备体系抗毁性进行仿真分析,得出不同攻击策略下装备体系网络抗毁性的变化规律,对装备体系建设具有一定的借鉴作用。     

对敌网络一体化防空体系的联合压制策略

为实现对敌网络一体化防空体系的有效压制,以“超网”理论为基础,分析并构设了“两层四链四网”的网络一体化防空体系结构模型;选取“作战环数”为作战体系效能评估指标,构建了火力打击及电子攻击条件下联合压制作战效能评估模型;通过仿真计算,得出在对敌网络一体化防空体系实施联合压制作战时,应采取“先实施战役性联合压制毁敌30%节点以达成破敌体系、后实施战术性联合压制全程扰敌以达成乱敌护航”,“战役性联合压制以火力打击手段毁敌为主、战术性联合压制以电子攻击手段扰敌为主”的行动策略。     

基于复杂网络的作战体系网络建模与优化研究

作战体系是研究信息化战争体系建模和体系对抗的基础,分析了信息化条件下作战体系的网络特性与形成机理,从静态隶属连接和动态交互连接出发建立了反映真实作战体系特性的网络描述模型,以增加网络收益和减小网络成本为优化目标,提出了一种作战体系网络连接优化控制方法,对比仿真分析了网络结构和动态特性对作战体系整体效能的影响规律,仿真结果验证了网络模型和优化方法的有效性,可为作战体系建模深入研究和体系结构整体优化提供理论指导。     

基于复杂网络的作战网络模型抗毁性研究

在构建作战网络模型的基础上,采用复杂网络理论对该网络模型进行抗毁性研究。通过网络模型中作战环数量的变化,分析了网络模型的鲁棒性和脆弱性。以舰艇编队作战网络为例进行仿真实验,通过对各类边进行模拟攻击,得出了各类边数量与作战环数量的定量关系,实验结果表明决策器之间的连接对作战网络的抗毁性最为敏感。     

基于复杂网络的危险品运输网络抗毁性仿真

通过构建危险品运输超网络模型,分析了网络之间的相互作用和影响,继而建立了危险品运输网络模型生成方式;通过引入危险品运输网络"最短路径"、"平均最小风险路径距离"和"网络最大连通子图"概念,提出了"网络风险效率"和"最大连通度"抗毁性测度模型;根据网络流量特性,构建了危险品运输网络介数模型。以危险品运输网络为例进行仿真,仿真结果表明:危险品运输网络抗毁性表现为对随机攻击的鲁棒性和蓄意攻击的脆弱性,抗毁性更接近于无标度网络;其抗毁性是由少数节点和边维系的,且网络对节点攻击的抗毁性低于对边攻击的;网络最大连通度性能优于网络风险效率,适当增加系统冗余性可提高网络抗毁性。     

岛礁防空电子对抗装备体系构建与效能评估

考虑到岛礁作战电磁环境复杂、机动性差等局限性，结合以马赛克战为代表的决策中心战的特点，借鉴OODA (observe, orient, decide, act)作战循环理论的概念，对基于马赛克战的岛礁防空电子对抗装备体系进行构建，并基于复杂网络理论对装备体系进行效能评估。根据作战想定，首先基于美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Framework, DoDAF)2.0对装备体系进行建模，并通过系统建模语言(system modeling language, SysML)对模型各视图进行可视化呈现。接着，结合复杂网络分析方法，以自然连通度对武器装备体系进行抗毁性评估，以级联失效后的网络最大联通片规模对武器装备体系的鲁棒性进行评估，分别对中心式作战网和马赛克式作战网进行抗毁性和鲁棒性仿真实验。结果表明，马赛克式作战网的抗毁性和鲁棒性均更胜一筹，为未来的装备体系构建及技术发展提供借鉴。     

基于Petri网的航天装备体系作战效能评估方法

针对航天装备体系的特点，将航天装备体系分为逻辑体系结构和物理体系结构，利用着色随机Petri网建立功能模型，描述逻辑体系结构，利用排队论及航天装备性能模型建立物理模型，描述物理体系结构，二者通过信息交互构成完整的体系。以打击海上移动目标为例，将功能模型、物理模型和作战效能模型结合起来建立了航天装备体系作战效能模型。仿真结果表明所建立的模型能够合理反映航天装备体系对作战结果的影响，可以用于分析航天装备体系结构与配置。     

信道网络编码的联合迭代译码设计

在研究无线网络中物理层网络编码技术的基础上,提出了一种新型的适用于多址中继信道的信道 网络编码的联合迭代译码设计方案,即卷积Turbo码（convolutional turbo codes, CTC）与网络编码的联合迭代译码设计方案。方案中考虑到中继可能存在不能正确译码信源信息的情况,信宿可以有选择地选择合适的先验信息进行译码。仿真结果表明该方案具有较强的纠错性能,同时随着中继点和信宿端的接收天线NR和ND的增多,系统的纠错性能也随之增强,从而表明本文提出的方案广泛适用于多址中继信道环境中。     

基于节点防护能力的指挥控制系统网络抗毁性分析方法

针对指挥控制系统抗毁性分析方法中通信网络的作用和节点防护能力表征不足的问题,建立指挥机构依赖于通信节点的双层网络模型,从维持系统运行的角度定义节点的防护能力;在此基础上分析节点依赖因素下的失效机理,按照作战实施情况将攻击策略分为攻心、断链和打尾3种,并区分优先攻击指挥机构和优先攻击通信节点两种情况,提出抗毁性动态指标、模式指标和系统指标对指挥控制系统抗毁性进行评估。案例分析表明,该抗毁性分析方法具有一定的参考价值,实验结果还表明系统在优先攻击通信节点情况下的抗毁性较差。     

网络化防空导弹体系生存能力建模与仿真研究

针对现代防空导弹网络化作战特点,基于网络化防空导弹体系的结构及作战流程,提出了网络化防空导弹体系生存能力的概念与内涵,研究并分析了其生存能力的影响因素及相关计算公式,提出了一种评估网络化防空导弹体系生存能力的综合模型。仿真结果表明,增加节点数目、增大链路连通概率以及节点的有效性都可有效提高网络化防空导弹体系的生存能力。研究成果对网络化防空导弹体系生存能力的设计与提高具有积极的意义。     

飞行器不确定系统鲁棒D-稳定控制分配策略

为降低建模误差及外部扰动对飞行器多变量不确定系统的影响,提出了一种闭环系统鲁棒D-稳定的动态混合控制分配策略。飞控系统采用模块化的设计思想,利用线性矩阵不等式方法设计了基于虚拟控制指令的鲁棒D-稳定输出反馈控制律;建立了多目标混合优化控制分配模型,推导并证明了该模型的等价实现形式,用于将虚拟控制指令协调分配到各个操纵面。仿真结果表明,该策略能够综合考虑各操纵面不同的物理约束和控制效能,具有较好的鲁棒性能。     

不完全信息条件下的装备保障网络抗毁性模型

基于复杂网络理论,在对装备保障网络进行复杂网络描述的基础上,努力挖掘装备保障网络所面临威胁的特点,重点建立了不完全信息条件下的装备保障网络一般性攻击策略模型,同时给出了装备保障网络抗毁性测度的计算方法,并对基于流介数的网络节点重要度计算方法以及网络抗毁度进行了定义,由此构建了装备保障网络的抗毁性模型.研究结果表明:信息指数比攻击力度指数对装备保障网络抗毁性的影响程度要大,反映了信息化条件下获得制信息权的重要性;对装备保障网络的了解达到一定程度之后就能达到比较理想的攻击效果,而不需要对系统进行完全了解.     

网络化防空导弹体系生存能力的评估与权衡

针对现代防空导弹网络化作战特点,基于网络化防空导弹体系的概念与内涵,研究并分析了其生存能力的影响因素及相关计算公式,提出了一种评估网络化防空导弹体系生存能力的综合方法。考虑到网络化防空导弹体系生存能力的提高必须以费用为代价,提出了一种网络化防空导弹体系生存能力/作战费用综合权衡方法。通过仿真计算,分析了影响生存能力的主要因素,验证了所提方法的正确性。研究成果对网络化防空导弹体系生存能力的设计与提高具有积极的意义。     

利用IC 卡数据估计公交OD 矩阵的模型及算法

利用公交IC卡数据建立了估计公交系统OD矩阵的双层数学规划模型,上层问题为广义最小二乘模型,下层问题为以变分不等式表示的基于超路径的公交网络均衡配流模型.采用启发式算法求解该双层数学规划模型,由于非对称性,运用了自适应的投影方法来求解下层的变分不等式问题,算例表明了模型的可行性和算法的有效性.