基于异质网络的武器装备体系贡献率评估方法研究

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武器装备体系评估是武器装备论证的基础性工作之一,而体系贡献率评估研究已然成为武器装备体系评估的重要方面,其评估结果可以为后续武器装备体系结构设计与优化等工作提供定量化依据。目前,由于武器装备体系的高度复杂性和不确定性,研究人员较难建立准确、通用的武器装备体系贡献率评估模型,评估结果也较难得到解释和验证。随着网络科学的发展,基于异质网络的方法可以很好地将武器装备体系进行形式化描述,也可以借助异质网络的一些评价指标衡量不同装备相互作用产生的涌现效果。本文以武器装备体系异质网络模型为基础,提出了面向作战任务的基于作战环的武器装备体系能力贡献率评估方法和面向作战过程的基于体系仿真的武器装备体系效能贡献率评估方法。论文的主要研究工作和创新点包括:(1)提出了基于异质网络的武器装备体系贡献率评估框架武器装备体系贡献率研究目前还没有统一的定义和通用的评估方法,异质网络是一种能够有效考虑武器装备体系包含不同功能的装备以及装备之间存在不同的交互关系的半结构化描述方法,基于异质网络模型对体系进行评价得到的结果具有语义信息。本文在分析武器装备体系及贡献率评估特点和相关概念的基础上,先是将武器装备体系抽象成异质网络模型,再分别从作战能力和作战效能两个视角评估武器装备体系贡献率,利用评估结果反馈调整评估模型。本文剖析了武器装备体系贡献率评估问题,对贡献率的度量方法进行了分析,提出了基于异质网络的武器装备体系贡献率评估框架。(2)提出了基于异质网络的武器装备体系建模方法武器装备体系建模是通过合理的抽象,将体系中的组成元素以及元素之间的关联关系形式化地表示出来,传统的武器装备体系网络化建模方法大多基于同质网络模型,认为装备体系中的节点和边是无差别的,并通过同质网络的一些指标对武器装备体系进行评估。显然,这种方式没有考虑到装备在作战中发挥的不同功能以及不同功能节点之间的复杂联系。本文首先引入异质网络模型,将武器装备体系抽象为异质网络中的要素,并应用网络属性和概念描述武器装备体系的特征。其次,根据武器装备在作战过程中扮演的角色,分别构建侦察类、决策类、打击类装备的节点模型,分析各类装备的指标。然后,将装备之间不同的关联关系进行抽象,构建了目标侦察、信息传输、命令下达、目标打击等交互关系模型。最后,考虑时间因素,构建武器装备体系的动态模型,为装备体系的网络化仿真提供基础。(3)提出了面向作战任务的武器装备体系能力贡献率评估方法在武器装备体系作战能力评估中,目前大多采用的方法是先构建武器装备体系作战能力的层次结构指标体系,再选取合适的评估方法进行指标聚合,得到体系能力评估的综合值。现有的评估方法没能将装备指标和体系作战能力进行很好地映射,评估结果的解释性和可追溯性不强。为此,本文提出了面向作战任务的武器装备体系能力贡献率评估方法。首先,将作战任务分解成由相应的子体系支撑完成的不同阶段的子任务,分析子任务之间的约束关系得到任务约束网络,用领域映射矩阵DMM模型表示任务与能力以及能力与装备之间的映射关系。然后,基于武器装备体系异质网络模型,利用作战环的方法将不同功能装备节点的能力进行聚合,结合装备面向不同元任务时的作战能力以及任务约束网络,综合计算装备面向整个作战任务时的作战能力贡献率。最后,针对评估模型计算复杂度较高的问题,提出了几种算法用于求解装备体系的作战能力和装备对体系的能力贡献率。(4)提出了面向作战过程的武器装备体系效能评估方法在武器装备体系效能评估中,传统的方法是利用解析方程求解双方兵力情况或利用系统动力学等体系方法分析体系中不同指标的影响关系,评估过程较为简化,没有和实际的作战过程相结合。本文基于异质网络模型,提出武器装备体系网络仿真方法,根据仿真实验得到效能指标,后基于云模型对武器装备体系效能贡献率进行评估。首先,分析异质网络建模与基于Agent仿真建模之间的映射关系,构建武器装备实体的能力模型和行为模型,作为体系对抗仿真实验的基础。其次,面向作战过程,筹划作战活动方案并分析装备参与作战的流程,明确各装备在不同作战活动下的行为表现,提出基于OODA循环理论的武器装备体系对抗仿真实现方法和步骤。然后,根据仿真实验得到武器装备体系效能评估的指标,以作战时间、装备战损比、弹药消耗比和胜负结果作为评估指标,利用云模型方法对武器装备体系效能贡献率进行评估,最终发现以装备战损比和作战胜负结果作为标准评估效能贡献率得到的结果与能力贡献率评估结果具有较强的一致性,从而验证了本文提出方法的有效性。
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