一种兵力与装备聚合的通信保障分队模型构建方法与流程

本发明属于联合战术通信系统模拟训练技术领域，尤其涉及一种兵力与装备聚合的通信保障分队模型构建方法。

背景技术：

在通信兵作战模拟和联合作战模拟中，常常需要构建通信保障分队模型，对通信保障分队的基本属性、通信保障行动、通信保障能力和通信保障效果等进行描述。由于通信保障分队除了具备合成部队的兵力特征以外，其保障能力很大程度上体现在通信装备的性能和作战运用上，并且作战过程中，战场环境、敌军和友军的作战行动同时影响着通信保障分队兵力的状态与行动，以及通信装备的状态与通信能力，因此，一体化地考虑兵力与装备特征，准确描述通信保障分队，合理构建通信保障分队模型显得至关重要。

以往在构建通信保障分队模型时，主要采用两个方法，一种是着重考虑通信保障分队的兵力特征，对其保障能力简单处置，用保障能力指数等方法来衡量；另一种是着重考虑其装备特征，用装备来代替分队，很少甚至不考虑兵力特性。用这两种方法构建的通信保障分队模型由于没能很好地描述兵力与装备的特性、相互关系，及其与其他模型、作战环境的交互影响，从而导致模型存在着适用性、有效性、可信性等方面的缺陷。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种兵力与装备聚合的通信保障分队模型构建方法，旨在解决现有方法模型存在着适用性、有效性、可信性等方面的缺陷的技术问题。本发明提供的通信保障分队模型，能够分反映通信保障兵力与通信装备特征，准确描述通信保障分队的作战行动、火力打击和电磁干扰等对通信保障效果的作用与影响，提高了模型的适用性和准确性。

本发明采用采用如下技术方案：

所述兵力与装备聚合的通信保障分队模型构建方法，包括下述步骤：

构建通信保障人员模型和通信装备模型，其中所述通信保障人员模型用于描述组成通信保障分队的通信保障人员的人员特征，包括分队性质、人员类别、人员数量和人员技能水平，所述通信装备模型用于描述通信保障分队配备的通信装备特性，包括装备类型、装备数量、装备性能、装备完好状态、装备当前工作参数；

构建交互接口模型，所述交互接口模型用于描述通信保障分队能够接收与发送的数据定义，其交互接口包括事件交互、任务交互和导调控制交互；

构建通信保障行动模型，所述通信保障行动模型用于描述通信保障分队执行通信保障任务的行动过程，当交互接口接收到任务交互驱动，考虑通信保障人员和通信装备的状态是否满足任务执行条件，如满足，则执行具体任务，任务完成后，需要修改通信保障人员和通信装备的状态属性，结束任务；

构建火力打击效果模型，所述火力打击效果模型用于描述通信保障分队受敌火力打击后的毁伤效果，包括对通信保障人员和通信装备的毁伤，当交互接口收到火力打击事件交互驱动，以通信保障人员和通信装备的状态数据为基础，计算火力打击后的效果结果数据，并修改通信保障人员和通信装备的状态属性；

构建电磁干扰模型，所述电磁干扰模型用于描述正在工作的通信装备受到战场上敌方或已方设备发射的电磁信号影响，而产生通信中断、阻碍、降低或抑制的干扰效果，当交互接口接收到的电磁干扰事件交互驱动，以通信装备的工作状态数据为基础，计算电磁干扰后的效果结果数据，并修改通信装备的工作状态属性；

构建通信效果模型，所述通信效果模型用于描述通信保障分队的通信装备因通信保障行动、火力打击或电磁干扰而导致工作状态改变，进而引发的通信效果变化。

进一步的，所述构建通信保障行动模型，具体步骤如下：

当交互接口接收到任务交互驱动，将任务实时放入未处理任务列表中，然后周期性遍历未处理任务列表；

针对未处理任务列表中的一个任务，判断是否满足任务执行时间条件，当满足时检查任务执行对象；

判断是否满足执行对象要求，如果满足要求则检查任务执行的通信保障人员和通信装备是否满足执行条件要求；

如果满足执行条件要求，则执行具体任务，任务完成后，需要修改通信保障人员和通信装备的状态属性；

完成后将当前任务从未处理列表中删除；

若不否满足任务执行时间条件，则继续遍历未处理任务列表；若不满足执行对象要求或者不满足满足执行条件要求时，设置任务执行失败。

进一步的，所述构建火力打击效果模型，具体步骤如下：

当交互接口收到火力打击事件交互驱动，检查火力打击事件交互参数是否有效；

若火力打击事件交互参数有效，则调用通信保障人员和通信装备的状态数据，计算火力打击效果，并修改通信保障人员和通信装备的工作状态属性；

若火力打击事件交互参数无效，则丢弃本次火力打击事件交互驱动。

进一步的，计算火力打击效果具体步骤如下：

提取火力参数以及通信保障分队防护参数；

根据火力参数和通信保障分队防护参数计算火力毁伤指数，所述火力毁伤指数是对整个通信保障分队的毁伤值；

计算每一个分队通信保障人员和通信装备的毁伤效果。

进一步的，所述构建电磁干扰模型，具体步骤如下：

当交互接口接收到的电磁干扰事件交互驱动，检查电磁干扰事件交互参数是否有效；

若电磁干扰事件交互参数有效，则调用通信装备的工作状态数据，计算电磁干扰后的效果结果数据，并修改通信装备的工作状态属性；

若火力打击事件交互参数无效，则丢弃本次电磁干扰事件交互驱动。

进一步的，计算电磁干扰后的效果结果数据通过被干扰通信设备的信噪比来衡量，具体如下：

如果受到干扰机干扰，对于定频工作方式电台，信噪比：

对于跳频工作方式电台，信噪比：

其中ke为背景干扰功率的调整系数，pe为接收机所处地域网格的背景干扰功率，pgi为接收到的每一个干扰机的干扰功率，ri为第i个干扰机干扰的频段范围长度值，rall为跳频范围长度值。

进一步的，所述构建通信效果模型中，对于通信装备因通信保障行动或火力打击导致的工作状态改变，直接通信装备加入或退出通信网络来描述通信效果变化，对于通信装备因电磁干扰而导致的工作状态改变，使用通信质量qr来衡量通信效果变化，通信质量qr计算公式如下：

snrl为信噪比下限，snru为信噪比上限。

本发明的有益效果是：本发明综合通信保障人员和通信装备两个方面构建通信保障分队模型，具体的，通过构建分队交互接口模型，并在此基础上，以任务交互、事件交互为驱动，在通信保障人员和通信装备状态的基础上，构建通信保障行动模型、火力打击模型和电磁干扰模型，以及三者对人员与装备的影响，最后构建由于通信装备状态改变而触发的通信效果模型，从而使通信保障分队模型能够将兵力与装备特征充分聚合，综合反映兵力和装备与通信保障行动、火力打击和电磁干扰之间的交互影响作用，从而使所构建的通信保障分队模型能够准确描述通信兵力与装备的综合特性，提高了模型的可信性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的兵力与装备聚合的通信保障分队模型构建方法的流程图；

图2是交互接口模型的类结构示意图；

图3是构建通信保障行动模型的流程图；

图4是构建火力打击效果模型的流程图；

图5是火力打击效果具体计算过程流程图；

图6是构建电磁干扰模型的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

通信保障分队模型是对通信保障分队的性质、行动、所处作战环境等及其交互影响的抽象与描述，服务并服从于建模目的，具体的建模角度和建模结果各异，如图1所示，本实施例提供的兵力与装备聚合的通信保障分队模型构建方法的流程如下：

步骤s1、构建通信保障人员模型和通信装备模型。

所述通信保障人员模型用于描述组成通信保障分队的通信保障人员的人员特征，主要属性包括：一是分队性质，按分队担负的具体保障任务进行区分，如节点保障队、指挥所保障队、预备队、维修队等；二是人员类别，按分队人员的专业类别进行区分，如网络、安防、终端、软件、显控、驾驶等；三是人员数量，指各类人员数；四是人员技能水平，可按通信兵训练大纲来设置训练水平层级。

所述通信装备模型用于描述通信保障分队配备的通信装备特性，主要属性包括装备一是装备类型，按通信保障分队拥有的装备性质进行分类，如车辆类型、微波设备、光端设备、电台设备、卫星设备等；二是装备数量，即各类装备的数量；三是装备性能，如工作频段、最大传输速率、最大通信距离等；四是装备完好状态，如重损、中损、轻损、无损等；五是装备工作状态，如开机、关机、静默等；六是装备当前工作参数，如发射功率、工作频率、传输速率等。

因此联合战术通信系统中的通信保障人员的人员特征以及通信装备特征通过通过通信保障人员模型和通信装备模型描述。

步骤s2、构建交互接口模型。

所述交互接口模型用于描述通信保障分队能够接收与发送的数据定义，是模型与外界其他模型、战场环境和应用软件的交互接口。通信保障分队模型的交互接口主要分为三类，事件交互、任务交互和导调控制交互。

如图2所示，cinteraction是三类交互的基类，定义交互的基本属性及其操作，主要包括：发送单位编码、接收单位编码、交互发送时刻、交互作用时刻、交互说明等。

事件交互ceventinter派生于cinteraction，定义火力毁伤、电磁干扰等各类战场事件属性及其操作，主要包括：事件类型、事件内容、事件发生时刻、事件发生位置、发送方位置、发送方附加信息等。

任务交互ctaskinter派生于cinteraction，定义通信保障分队上级单位下达的任务命令属性及其操作，主要包括：任务命令代码、任务执行地点、任务作用对象、任务持续时间、完成任务后行动等。

导调控制交互ccontrolinter派生于cinteraction，定义导调人员下达给通信保障分队的控制指令属性及其操作，主要包括：指令代码、控制参数等。

本实施例所涉及的交互接口主要为事件交互和任务交互。

步骤s3、构建通信保障行动模型。

所述通信保障行动模型用于描述通信保障分队执行通信保障任务的行动过程，虽然通信保障分队执行的任务种类多样，具体的执行内容和要求各异，但模型实现的基本流程一致。

当交互接口接收到任务交互驱动，考虑通信保障人员和通信装备的状态是否满足任务执行条件，如满足，则执行具体任务，任务完成后，需要修改通信保障人员和通信装备的状态属性，结束任务。具体过程如图3所示，包括：

s31、当交互接口接收到任务交互驱动，将任务实时放入未处理任务列表中，然后周期性遍历未处理任务列表；

s32、针对未处理任务列表中的一个任务，判断是否满足任务执行时间条件，当满足时检查任务执行对象；

s33、判断是否满足执行对象要求，如果满足要求则检查任务执行的通信保障人员和通信装备是否满足执行条件要求；

s34、如果满足执行条件要求，则执行具体任务，任务完成后，需要修改通信保障人员和通信装备的状态属性；

s35、完成后将当前任务从未处理列表中删除；

s36、若不否满足任务执行时间条件，则继续遍历未处理任务列表；若不满足执行对象要求或者不满足满足执行条件要求时，设置任务执行失败。

本实现方式中，通信保障分队从交互接口接收到任务交互后，将任务实时放入未处理任务列表中，用于驱动任务的执行。在遍历未处理任务列表过程中，针对当前遍历到的任务，首先判断是否满足执行时间条件，即当前时间点是否适合执行任务，当满足执行时间条件；再检查是否满足任务执行对象要求，任务必须与通信保障分队的类型相符合，例如，通信维修分队不能执行通信开设任务；然后检查任务执行的通信保障人员和通信装备是否满足执行条件要求，通信保障分队的人员、装备必须满足任务执行条件，人员检查主要包括人员类别、数量、状态等，装备检查主要包括装备类型、数量、完好状态、工作状态等；如果满足执行条件要求，则执行具体任务，并修改人员、装备状态属性。通信保障任务执行结束后，一般可能会改变通信保障人员和通信装备的工作状态，必须对其进行及时修改，为下一个任务的执行奠定基础，当前任务执行完成后，将当前任务从未处理列表中删除。若不否满足任务执行时间条件，则继续遍历未处理任务列表；若不满足执行对象要求或者不满足满足执行条件要求时，设置任务执行失败。

当未处理任务列表为空，表明所有的任务交互结束。

步骤s4、构建火力打击效果模型。

所述火力打击效果模型用于描述通信保障分队受敌火力打击后的毁伤效果，包括对通信保障人员和通信装备的毁伤，当交互接口收到火力打击事件交互驱动，火力打击效果模型以通信保障人员和通信装备的状态数据为基础，计算火力打击后的效果结果数据，并修改通信保障人员和通信装备的状态属性。如图4所示，具体实现过程如下：

s41、当交互接口收到火力打击事件交互驱动，检查火力打击事件交互参数是否有效；

s42、若火力打击事件交互参数有效，则调用通信保障人员和通信装备的状态数据，计算火力打击效果，并修改通信保障人员和通信装备的工作状态属性；

s43、若火力打击事件交互参数无效，则丢弃本次火力打击事件交互驱动。

本实施例中，通信保障分队从交互接口接收到火力打击事件交互驱动后，不创建或放入事件队列，而是直接驱动火力打击效果模型，检查火力打击事件交互参数是否有效，主要是从参数项的完整性、参数格式的正确性等方面检查交互参数是否有效，如果无效，则直接将该交互丢弃，结束火力打击效果计算，如有有效，则计算火力打击效果，并修改通信保障人员模型和通信装备模型中的通信保障人员和通信装备的工作状态属性。火力打击效果具体计算过程如图5所示，包括：

s51、提取火力参数以及通信保障分队防护参数；

s52、根据火力参数和通信保障分队防护参数计算火力毁伤指数，所述火力毁伤指数是对整个通信保障分队的毁伤值；

s53、计算每一个分队通信保障人员和通信装备的毁伤效果。

火力打击效果的计算首先要提取火力参数，如弹着点坐标值、爆炸方式、弹药种类、弹药当量等，同时还要提取通信保障分队防护参数，如隐蔽方式、工事性质、防护装备等，在此两者基础上计算火力毁伤指数。由于火力毁伤指数是对整个通信保障分队的毁伤值，因此应进一步计算对更高分辨率的每一个分队通信保障人员和通信装备的毁伤效果，本实施采用随机数法：

式(1)中，p为毁伤效果结果，1表示被毁伤，0表示未被毁伤；d为火力毁伤指数；n为分队通信保障人员和通信装备总数；ξi为0～1之间的随机数。

步骤s5、构建电磁干扰模型。

所述电磁干扰模型用于描述正在工作的通信装备受到战场上敌方或已方设备发射的电磁信号影响，而产生通信中断、阻碍、降低或抑制的干扰效果，当交互接口接收到电磁干扰事件交互驱动，电磁干扰模型以通信装备的工作状态数据为基础，计算电磁干扰后的效果结果数据，并修改通信装备的工作状态属性。如图6所示，具体实现过程如下：

s61、当交互接口接收到电磁干扰事件交互驱动，检查电磁干扰事件交互参数是否有效；

s62、若电磁干扰事件交互参数有效，则调用通信装备的工作状态数据，计算电磁干扰后的效果结果数据，并修改通信装备的工作状态属性；

s63、若火力打击事件交互参数无效，则丢弃本次电磁干扰事件交互驱动。

电磁干扰效果模型的处理实现方式与火力打击效果模型相类似，都是当接收到事件交互时，检查交互参数有效性，当交互参数有效时再进行相应计算。火力打击效果模型中，计算的是火力打击效果，而电磁干扰效果模型计算的是电磁干扰效果。电磁干扰效果可以用被干扰通信设备的信噪比来衡量。具体如下：

两部电台的天线高度和某一电台的发射频率决定了传播损耗中的相位抵消与扩散损耗哪一个更明显，采用的传播损耗模型也不一样。如果被干扰电台与干扰机之间的距离低于菲涅耳区距离，则为视距传播，否则，则为双线传播。菲涅耳区距离由下式计算得到：

fz＝4πhthr/λ(2)

式(2)中，fz为菲涅耳区距离(m)，ht为发射天线高度(m)，hr为接收天线高度，λ为波长(m)。

视距传播损耗为：

lp＝32.44+20log(f)+20log(d)(3)

式(3)中，lp为传输损耗(db)，f为发射机频率(mhz)，d为电台间距离(km)。

双线传播损耗为：

lp＝120+40log(d)-20log(ht)-20log(hr)(4)

式(4)中，lp为传输损耗(db)，ht为发射天线高度(m)，hr为接收天线高度(m)。

考虑战场地理环境因素，电台信号传播路径上经常遇到山峰或若干孤立障碍物，此时的传播损耗与刃峰绕射(ked，knife-edgediffraction)估计所得的损耗近似：

lp＝32.44+20log(f)+20log(d)+1.5(5)

被干扰电台接收到的有用信号功率为：

pr＝pt+gt-lp(6)

式(6)中，pr为接收功率(dbm)，pt为发射机发射功率(dbm)，gt为发射天线增益(db)。

则被干扰电台不受干扰机干扰，则信噪比为：

snr＝pr-kepe(7)

式(7)中，snr为接收机端信噪比(db)，ke为背景干扰功率的调整系数；pe为接收机所处地域网格的背景干扰功率(dbm)。

如果受到干扰机干扰，则对于定频工作方式电台，信噪比为：

式(8)中，pgi(i∈{1,2,…,n})为接收到的每一个干扰机的干扰功率(dbm)。

对于跳频工作方式电台，信噪比为：

式(9)中，ri为第i个干扰机干扰的频段范围长度值，_all为跳频范围长度值。

步骤s6、构建通信效果模型。

所述通信效果模型用于描述通信保障分队的通信装备因通信保障行动、火力打击或电磁干扰而导致工作状态改变，进而引发的通信效果变化。所述构建通信效果模型中，对于通信装备因通信保障行动或火力打击导致的工作状态改变，比如通信设备开关机、调整工作频率、损毁与修复等，其处理逻辑较为简单，直接加入或退出通信网络即可来描述通信效果变化，对于通信装备因电磁干扰而导致的工作状态改变，使用通信质量qr来衡量通信效果变化：

式(10)中，qr为通信质量值，snrl为信噪比下限(db)，snru为信噪比上限(db)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。