基于信息熵的复杂作战网络动态演化研究

网络中心战、分布式和分散式指挥控制逐渐替代传统的以平台为中心的作战形态和集中式指挥控制,信息成为一种作战能力。结合新型信息化武器装备体系作战环,构建了基于信息熵的复杂作战网络模型,提出了信息化武器装备体系作战能力的度量方法。以提高作战能力作为网络演化动力,设计了复杂作战网络的动态演化规则,构建了择优演化和随机演化2种作战网络演化模型。结合典型信息化武器装备体系作战案例,对其作战网络动态演化进行分析,揭示了复杂武器装备体系整体作战能力与武器装备单元微观变化之间的规律,为信息化武器装备体系作战效能设计与优化提供理论依据。     

基于复杂网络理论的作战指挥体系结构分析模型和方法

从网络科学的观点出发对作战指挥体系构模和仿真分析方法进行研究,建立了作战指挥体系结构的网络描述模型和特征参数衡量指标,分析了指挥跨度、指挥层次和指挥方式的变化对于指挥体系结构整体特征的影响规律,验证了模型和方法的科学性和有效性,是对信息化条件下作战指挥体系定量研究方法的有益探索,可以为作战指挥体系的论证和优化等问题的深入研究提供借鉴和参考.     

基于装备能力优先的复杂网络演化模型研究

针对传统复杂网络模型描述武器装备作战体系在动态性和不确定性方面的不足,参照OODA理论,结合具体应用,利用武器装备节点计算的能力值,从连接对象的选择、连接边数的确定、作战节点的退出及退出后网络结构的动态调整策略等方面改进了BA无标度网络模型,提出了装备能力优先的作战体系复杂网络演化模型构建方法,使装备能力高的节点在网络关键位置充分发挥作用,提高网络的鲁棒性。通过仿真实验验证,模型具有贴近战场实况、算法复杂度低和使作战体系保持幂率分布等特点。     

面向任务的网络信息体系建模分析方法研究

网络信息体系作为信息化时代体系作战能力的催化剂和融合剂,正在改变着信息化作战形态及战斗力生成模式。本文在分析网络信息体系概念内涵的基础上,引入任务与体系的关联映射规则,提出了一种综合考虑超网络和服务化特征的网络信息体系“两维四网”模型构建及特性分析方法,并以空中突击作战为例,以服务信息流模体时延、任务执行精度、资源冗余度为特征度量指标,通过仿真实验验证了模型与方法的可行性和合理性。     

网络控制系统结构下的非线性系统建模与仿真

针对非线性系统往往具有不确定性,结构复杂、建模困难和不适于网络条件下仿真研究的问题,提出了一种网络控制系统结构下非线性系统建模与仿真的方法.在对弹簧连接的双倒立摆耦合非线性系统模型及其通信网络进行Matlab/Simulink模块化建模的基础上,利用鲁棒控制器将对象模型的不确定性和网络时延的不确定性进行了综合处理.仿真结果表明,该方法不仅降低了非线性系统建模的复杂性,而且为研究网络控制系统结构下非线性系统的动态特性提供了条件.     

战场通信网络环境仿真研究

针对现代战场通信环境的网络特征,提出了基于多层次建模和复杂网络分析的战场通信网络环境仿真方法,该方法从整体分析出发,提升了传统的基于单装备的通信建模及仿真分析的研究方法,将网络作为基本的建模和仿真分析单元。进一步的战场通信连通性仿真实验证明了该方法在作战目标规划过程中的有效性。     

基于边权拓扑的作战体系演化生长模型

为探寻信息化时代的战争规律,对使用兰彻斯特方程集判定各项作战能力指标的方法进行补充.初步探讨将复杂网络理论引入信息化作战体系的研究,在分析作战体系关键特征的基础上,将各作战单元间的关系进行数学抽象,使用加权的拓扑模型动态模拟其演化生长,得到与实际数据相符的作战体系边权演化模型.仿真实验得到的结论是,作战体系具有幂律性质所反映出的自相似性,具有一种分形结构.并将加权网络的同步能力引申为体系作战能力,应用于辅助作战分析决策,取得了良好效果.     

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。     

一种作战体系动态演化模型

为动态评估作战体系整体作战能力,定量作战体系各种性能指标,根据作战网络的关键特征和真实数据对其拓扑结构进行模型抽象。充分考虑具有的复杂性和动力学特征,以一种动态演化模型代替真实的作战体系作为实验对象进行研究分析,着重探讨经过不同条件和时间演化后的各项能力指标,最终认识作战体系特征演化并应用于军队建设实际。通过数学证明与仿真实验,得出作战体系网络是一个无尺度网络,但是其小世界的特征并不明显的结论。     

基于离散模糊动态贝叶斯网络的空战态势评估及仿真

自动准确地进行空战态势评估是无人作战飞行器（UCAV）自主作战，或有人作战飞行器（MCAV）的辅助作战决策系统必须解决的技术，也是进行威胁评估和战斗决策的基础。为了解决空战态势评估的建模和实现问题，提出了用模糊动态贝叶斯网络实现空战自动态势评估的方法，推导了离散模糊动态贝叶斯网络的推理算法，建立了空战白动态势评估的离散模糊动态贝叶斯网络模型，并进行了仿真验证。仿真结果表明，依据离散模糊动态贝叶斯网络所建立的空战态势评估模型，能够准确地跟踪战场态势的变化，及时发现态势的转换边界，而且在观测值出现偶然误差或者错误时，仍然可以给出正确的评估结果。     

网络体系效能评估改进FDNA模型

网络体系(system of system, SoS)的效能评估是SoS建设和分析的重点问题。传统功能依赖网络分析(functional dependency network analysis, FDNA)方法可以展示SoS“松散耦合”特性, 但缺乏对组件系统的运行独立性、效能衰减性、拓扑规律性等特征的关注。针对此, 在考虑多态问题的基础上, 通过Markov过程分析, 推导组件系统的自主效能衰减函数与系数, 改进了传统方法中的固定参数, 求得节点的动态效能值。在界定“相关SoS”概念的基础上, 计算组件系统可靠度的重要度, 识别关键节点, 构建网络SoS效能评估函数。以五节点航天SoS为例, 演示评估过程并验证了方法的可行性。     

基于交互网测量的武器装备体系鲁棒性分析

鲁棒性分析是体系能力分析的一项重要的内容,与装备体系规划中的多种分析方法如组合分析和贡献度分析有着近似的逻辑结构和相同方法论。体系能力的鲁棒性分析的本质上是效能分析问题,对此本文通过体系的交互流构建了体系的交互网络,提出了交战环和交战结构等概念;进一步将交互网简化为交战结构的集合,提出了交互网的测量方法:流的测量和结构效能测量,将其作为鲁棒性分析的指标;最后使用“仿真试验床”完成了一个简单的案例分析,验证了方法的有效性。     

基于功能依赖网的体系效能评估方法

建设与发展有效的装备体系需要依赖合理的效能评估方法。诸多评估方法在复杂依赖关系的量化分析上存在不足,因此引入功能依赖网络分析(functional dependency network analysis, FDNA)法,通过双依赖参数、分段线性模型等捕捉体系复杂依赖关系及其造成的级联效应。进而立足FDNA方法的优点,突破其局限性,提出基于作战环的功能依赖网络建模规范,通过链路健康指数、综合依赖关键度、多系统冗余表决系统等调整、新增、完善效能聚合模型,形成可捕捉和反映更广泛作战场景的扩展FDNA(extended FDNA, E-FDNA)方法。以海上防空反导体系为例,通过与现有FDNA系列方法以及复杂网络方法在体系效能值、关键系统识别等方面的对比分析,验证了E-FDNA方法的可行性和有效性,为装备体系的效能评估提供了新方法。     

对抗体系的一种建模方法研究

首先,通过实例阐明了信息交互在效能涌现中所起的重要作用;其此,提出了“基于信息关联网的体系建模方法”,为研究信息交互过程中对抗体系的效能涌现机理提供了方法论意义上的支持;最后,基于上述体系建模方法,给出了一个具体的建模实例。     

基于Agent的体系对抗仿真建模方法研究

面向信息化战争的武器装备体系对抗仿真，从复杂系统建模的角度对传统系统仿真建模方法提出了严峻挑战。因此，需要以CAS理论为依据，研究新的武器装备体系对抗仿真建模方法，以适应信息化战争模拟的需要。为此，我们在分析体系对抗仿真需求的基础上，从基于Agent的体系对抗仿真建模概念、仿真建模概念框架、仿真建模策略，基于Agent的体系整体“涌现”行为建模等问题入手，探讨了基于Agent的体系对抗仿真建模方法问题，并结合体系对抗仿真实验，研究了基于Agent的实体行为建模、实体交互建模和实体模型结构，提出了基于Agent的体系整体“涌现”行为建模思想和建模规范。     

体系对抗仿真中体系效能分析初探

从体系对抗的角度研究战争或作战问题是应对军事变革的一种新思路。本文首先说明信息时代体系对抗仿真的必要性；然后论述系统效能度量分析的基本原理，从而引出体系效能度量分析原理；接着探讨用试探性建模与分析方法来对体系效能进行度量分析，提出一个分析框架；最后概要介绍用试探性建模与分析方法对一个战区级体系对抗模型进行体系效能分析的例子。     

基于装备体系韧性的作战网络链路重要度评估及恢复策略

韧性可以全面描述装备体系吸收打击或干扰、并从打击或干扰中恢复的能力, 体现了体系的综合性能。针对装备体系的韧性提出了一种量化评价方法, 以对装备体系作战网络链路进行重要度评估。首先给出了装备体系韧性的明确定义, 并建立了量化韧性的数学模型; 其次提出了基于韧性增加值的链路重要度指标, 并构建了一种基于装备体系韧性的作战网络链路重要度评估模型; 然后构建了不同的恢复策略,并分析了其对作战网络性能恢复的影响; 最后通过应用案例验证了所提方法与模型的适用性和合理性, 为优化体系结构、保障和提高体系作战性能提供了理论支撑, 也为进一步开展基于装备体系韧性的作战网络应用研究提供了参考借鉴。     

武器装备体系的异质超网络模型

超网络理论是复杂网络理论最新进展,其与体系问题有着天然的契合性。基于超网络理论提出了武器装备体系的一种网络化概念模型,可以对体系中的多种动、静态因素进行有效地描述。将体系映射为物理网、关系网和交互网,给出了物理网的定义,并以流的形式定义了交互网,定性分析了不同网络间的关系,介绍了模型实例化方法和基于模型的分析方法,最后以举例的方式进行说明。     

基于ABMS的体系效能评估框架研究

分析了基于信息系统武器装备体系基本特征和仿真评估要求,研究了基于Agent建模仿真(Agent based modeling and simulation, ABMS)方法的体系效能仿真开发和评估过程,针对基于信息系统武器装备体系仿真评估的要求,建立了由体系效能评估准备、联合作战想定编辑、ABMS体系仿真引擎、作战过程表现及战果统计,以及体系效能综合评估等组成的体系效能评估技术参考框架,并通过开发相关系统验证了框架的合理性和实用性。     

基于作战环的空间信息时效网关键节点分析模型

体系作战中的空间信息网络具有复杂动态性特点,其本身带有不同于其他网络的时间和空间尺度,具有动态的节点关系和不可逆的时间关系等特征属性。为了刻画这些特征属性在空间信息网络构建、网络关键节点分析中的作用,引入时效网络,提出了空间信息时效网关键节点分析模型。首先,基于标准作战环提出了基于时效网络的作战环模型;其次,侧重网络边属性的时效性建立了空间信息时效网络模型;最后,以作战环为基础构建了网络拓扑结构的关键节点分析指标与模型,仿真实验结果验证了其有效性。