基于作战环的武器装备体系作战网络作战效能评估方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种作战效能评估方法，具体涉及基于作战环的武器装备体系作战网 络作战效能评估方法。
【背景技术】：
[0002] 随着科技的发展和作战理论的进步，武器装备变得越来越复杂，装备间配合越来 越紧密。网络中心战作为一种新的理念得到发展与推广，已变成信息化条件下描述与组织 战争最佳的方式。将来的战争已变成体系间的对抗。
[0003] 武器装备体系是在国家安全战略和军事战略指导下，按照建设信息化军队的总体 需求，适应一体化联合作战的特点规律，为发挥最佳的整体作战效能，而由功能上相互联 系、性能上相互补充的各种武器装备系统，按照一定的体系结构综合集成的更高层次的武 器装备系统。武器装备体系作战网络是包含我方装备与敌方目标的复杂网络。武器装备体 系作战网络作战效能高低直接影响战争胜负。因此，找到一种合理的作战效能评估方法变 得十分重要。
[0004] 关于武器装备体系作战效能的研究已有很多，也提出了许多评估指标，例如最短 路径、网络度分布、网络集聚系数、介数、中心度等等。然而，所有的这些指标只是部分评估 了网络的效能时间，复杂度较高。作战网络邻接矩阵的一些特征值具有特殊的物理意义与 结构特性，这些特征值可以用来评估网络作战效能。例如，在2004年，JefferyR.Cares建 立了信息时代交战模型，并且利用作战网络邻接矩阵的Perron-Frobenius特征值与节点 数目的比值（PFE/N)作为评价作战网络作战效能的指标。作战网络拉普拉斯矩阵次小特征 值与作战网络谱半径也是比较有代表性的度量值。然而，现有的谱分析度量指标对于作战 网络的结构变化不敏感。
【发明内容】
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[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的基于作战环 的武器装备体系作战网络作战效能评估方法，它的谱度量指标在体系作战网络作战效能评 估方面表现更好。
[0006] 为了解决【背景技术】所存在的问题，本发明采用的技术方案为：它包括以下步骤：
[0007] 步骤一、基于作战环的思想构建武器装备体系作战网络模型：
[0008] (1)获取在一次实战模拟演习中红蓝双方作战力量信息；
[0009] (2)根据作战力量在战场上扮演不同角色将作战力量进行分类，其中红蓝双方内 部力量分为侦察（S)、决策（D)、影响（I)三类，红蓝双方作战力量互为对方打击目标（T);
[0010] (3)获取实战模拟演习中红蓝双方作战力量交互信息；
[0011] (4)将作战力量抽象为点，作战力量交互信息抽象为边，分别构建红蓝双方作战网 络；
[0012] (5)对武器装备体系作战网络进行数学描述。
[0013] 其中，侦察实体（S)是战场上遂行侦察、监视及早期预警任务的装备实体，如侦察 卫星，雷达预警机等等；决策实体（D)是战场上遂行指挥控制任务的装备实体，如C4ISR、航 空信息中心、控制中心等等；影响实体（I)是战场上遂行火力打击电磁干扰任务的装备实 体，例如歼击机、驱逐舰、电磁干扰雷达等等；敌方目标（T)是敌方基础设施，如机场、敌方 的武器装备舰船、敌机等。
[0014] 作战环定义为为了完成特定的作战任务，武器装备体系中的侦察类、决策类、攻击 类等武器装备实体与敌方目标实体构成的闭合回路。
[0015] 步骤一中（5)，武器装备体系作战网路可以被抽象为一个复杂网络，表示 为G= (V，E)。其中V=S|D|l|T= {Vi,v2,v3,. . .，vj代表 了所有的装备节点，E={epe2,e3, . . .，em}表示所有的边。集合S= {v^，vs2,vs3, . . .，vsk}表示了所有的侦察类节 点，集合D= {ν',vd2,vd3, . . .，ν'}表示了所有决策类节点，集合I= {ν',v、，v、，. ..，vy 表示了所有影响类节点，集合T= {ν\, . . .，表示了所有敌方目标节点。
[0016] 步骤二、以作战网络模型为基础提出作战效能谱度量评估指标：
[0017] 在武器装备体系作战网络G= (V，Ε)中，节点与边的交替序列w=Voewe；；. . .ekvk 称为一个路径，其中V，e1=<viuVl>eE，k为路经w的长度。如果在路径w= <V。，Vp. . .，vk>c^，若v。=vk，则w称为闭合回路。根据作战环的理念可知，一个作战环 是一个闭合回路。A(G) =(ai])NXN为武器装备体系作战网络G的邻接矩阵，其中ai]=0 orl，aij=l意味着在~与~间存在一条有向边，反之则没有。易知A(G)是一个实矩阵， 入uλ2，...λi为该矩阵的特征值。集合{λιλ2，λJ成为作战网络的G的图谱。
[0018] 在作战环中，目标实体可以看作是路径的起点与终点。作战环的效能代表了我方 装备联合打击摧毁敌方目标的能力。一般来讲，在一个复杂的作战网络中，作战环的数量越 多、性能（含可靠性和抗毁性）越高，环的节点和边越少（环的长度越短，如察打一体的无 人机），作战效果越好。因此，可以通过评价邻接矩阵A(G)中作战环的数量和性能的方式来 评价体系的作战能力。当网络中包含的节点数目庞大、连接关系复杂时，精确计算作战环的 数目、长度将导致计算量非常大。为了方便快捷地综合计算网络中作战环的数量、长度，基 于此，我们基于图谱提出一个指标用于衡量作战网络作战效能，具体的证明和计算过程如 下：
[0019](1)计算起点和终点均为节点Vl，长度为k的作战环数目》P。矩阵Ak中的每一个 元素表示对应的网络中节点Vi到节点 '的长度为k的途径的数目，则对角线元素 为经过节点\的长度为k的闭途径数目，知^ ;
[0020] (2)计算长度为k的作战环数目之和nk，
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[0022] (3)计算加权作战环数目之和，在计算作战环的数量时，应考虑对环的长度进行加 权，即越长的环，所赋权重越小，以降低较长的作战环对作战效果的影响。定义 为加权作战环数目之和。权重_/_丨保证了S不会发散。则 k!
[0023]
[0024] (4)建立作战效能谱度量评估指标模型，当N很大时，S会变的特别庞大，因此我们 对S重新标度：S'=In(S)，称V为作战效能谱度量评估指标。
[0025] 本发明有益效果为：该谱度量指标具有明确的物理意义和简单的数学表达。物理 上，它描述了所有的加权作战环的数目；数学上，它衍生于图谱特征值。通过将基于作战环 的谱度量指标与PFE/N(-种经典的作战网络作战效能评价指标）进行对比，结果显示基于 作战环的谱度量指标在作战网络作战效能评估方面表现更好。
【附图说明】：
[0026] 图1是本发明的作战环示意图；
[0027] 图2是一个由众多作战环构成的作战网络；
[0028] 图3是作战网络作战效能评估值随武器装备体系作战网边摧毁数量增加变化情 况；
[0029] 图4是作战网络作战效能评估值随武器装备体系作战节点摧毁数目增加的变化 情况。
[0030] 附图标记说明：图1中的（a)表示标准作战环、(b)表示一个包含几个侦察实体与 决策实体的广义作战环、（c)表示一个由作战环构成的简单武器装备体系