兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (4): 1237-1251.doi: 10.12382/bgxb.2022.1038
收稿日期:
2022-11-07
上线日期:
2024-04-30
通讯作者:
基金资助:
YU Jintao1,*(), XIAO Bing2, CUI Yuzhu3, QI Dong4, YAN Tao5
Received:
2022-11-07
Online:
2024-04-30
摘要:
针对预警作战体系任务支持能力评估出现的网络化建模存在能力误差、任务能力缺乏动态特性以及评估结果与现实效果存在一定误差等问题,提出基于时序网络仿真和贡献率的作战体系任务支持能力评估方法。基于预警作战体系的静态网络模型,将其拓展到时序网络层面,并定义时序路径和时序效能环;根据任务层次分解将任务需求和能力进行匹配;建立时序网络和多Agent仿真的映射关系,构建贴近实际作战的仿真框架;利用贡献率的思想在蒙特卡洛仿真数据基础上分析预警作战体系的任务支持能力,将非对称高斯隶属函数表示的不确定指标和统计结果表示的精确指标用相似度权重进行集成,计算得到不同作战单元在体系中的任务支持能力。实验结果表明,所提方法有效可行,能够贴近装备实际能力,缩小与现实结果的评估误差,为体系能力评估和装备需求论证提供了技术支撑。
中图分类号:
俞锦涛, 肖兵, 崔玉竹, 亓冬, 严韬. 基于时序网络仿真和贡献率的预警作战体系任务支持能力评估[J]. 兵工学报, 2024, 45(4): 1237-1251.
YU Jintao, XIAO Bing, CUI Yuzhu, QI Dong, YAN Tao. Mission Support Capability Assessment of Early-warning Combat System-of-systems Based on Temporal Network Simulation and Contribution Rate[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(4): 1237-1251.
效能环 | 含义 |
---|---|
T-O-P-D-A-T | 标准的效能环 |
T-O-O-P-D-A-T | 具有协同探测的效能环 |
T-O-P-P-D-A-T | 具有信息交互的效能环 |
T-O-P-D-D-A-T | 具有协同指控的效能环 |
T-O-O-P-P-D-A-T | 具有协同探测和信息交互的效能环 |
T-O-O-P-D-D-A-T | 具有协同探测和指控的效能环 |
T-O-O-P-P-D-D-A-T | 具有协同探测、指控和信息交互的效能环 |
表1 预警作战体系中效能环的类型和意义
Table 1 Types and meanings of ELs in EWCSOS
效能环 | 含义 |
---|---|
T-O-P-D-A-T | 标准的效能环 |
T-O-O-P-D-A-T | 具有协同探测的效能环 |
T-O-P-P-D-A-T | 具有信息交互的效能环 |
T-O-P-D-D-A-T | 具有协同指控的效能环 |
T-O-O-P-P-D-A-T | 具有协同探测和信息交互的效能环 |
T-O-O-P-D-D-A-T | 具有协同探测和指控的效能环 |
T-O-O-P-P-D-D-A-T | 具有协同探测、指控和信息交互的效能环 |
时序网络中的要素 | 基于多Agent的仿真模型 |
---|---|
节点 | Agent实体 |
时序边 | Agent实体的关系 |
节点属性 | Agent的能力 |
时序边属性 | Agent的影响关系 |
网络演化规则 | Agent的行为模型 |
表2 时序网络要素与多Agent仿真模型对应关系
Table 2 Relations between temporal network and multi-Agent simulation model
时序网络中的要素 | 基于多Agent的仿真模型 |
---|---|
节点 | Agent实体 |
时序边 | Agent实体的关系 |
节点属性 | Agent的能力 |
时序边属性 | Agent的影响关系 |
网络演化规则 | Agent的行为模型 |
X国作战体系 | Y国作战体系 | ||||
---|---|---|---|---|---|
类型 | 数量 | 说明 | 类型 | 数量 | 说明 |
航母 | 1 | 航母 | 1 | ||
驱逐舰 | 2 | 驱逐舰 | 3 | ||
护卫舰 | 3 | 护卫舰 | 4 | ||
潜艇 | 2 | 航母前后各1个 | 潜艇 | 2 | 航母前后各1个 |
预警机 | 1 | 舰载机 | 预警机 | 2 | 空中巡逻+引导打击 |
战斗机MA | 4 | 舰载机,攻击Y国航母编队 | 战斗机CA | 4 | 舰载机 |
战斗机MB | 4 | 舰载机,攻击Y国航母编队 | 战斗机CB | 4 | 舰载机 |
战斗机MC | 4 | 舰载机,攻击Y国航母编队 | 战斗机CC | 10 | 陆上起飞 |
常规导弹 | 5 | 轰炸机 | 1 | 陆上起飞,与2架CC协同 | |
卫星 | 若干 | 导航、通信、侦察卫星等 | 常规导弹 | 10 | 中远程打击和战略威慑 |
陆基指挥所 | 1 | 地空导弹 | 8×12 | 反导拦截 | |
卫星 | 若干 | 导航、通信、侦察卫星等 | |||
陆基指挥中心 | 1 | ||||
陆基多功能雷达 | 1 |
表3 体系对抗双方装备和数量明细
Table 3 Type and number of equipment on both sides of CSOS
X国作战体系 | Y国作战体系 | ||||
---|---|---|---|---|---|
类型 | 数量 | 说明 | 类型 | 数量 | 说明 |
航母 | 1 | 航母 | 1 | ||
驱逐舰 | 2 | 驱逐舰 | 3 | ||
护卫舰 | 3 | 护卫舰 | 4 | ||
潜艇 | 2 | 航母前后各1个 | 潜艇 | 2 | 航母前后各1个 |
预警机 | 1 | 舰载机 | 预警机 | 2 | 空中巡逻+引导打击 |
战斗机MA | 4 | 舰载机,攻击Y国航母编队 | 战斗机CA | 4 | 舰载机 |
战斗机MB | 4 | 舰载机,攻击Y国航母编队 | 战斗机CB | 4 | 舰载机 |
战斗机MC | 4 | 舰载机,攻击Y国航母编队 | 战斗机CC | 10 | 陆上起飞 |
常规导弹 | 5 | 轰炸机 | 1 | 陆上起飞,与2架CC协同 | |
卫星 | 若干 | 导航、通信、侦察卫星等 | 常规导弹 | 10 | 中远程打击和战略威慑 |
陆基指挥所 | 1 | 地空导弹 | 8×12 | 反导拦截 | |
卫星 | 若干 | 导航、通信、侦察卫星等 | |||
陆基指挥中心 | 1 | ||||
陆基多功能雷达 | 1 |
序号 | 时序效能环 |
---|---|
1 | $敌方导弹\xrightarrow{[4.62s,7.88s]} 卫星\xrightarrow{[7.18s,19.67s]}$ $多功能雷达\xrightarrow{[7.28s,19.67s]} 陆基指挥中心$ $\xrightarrow{[8.23s,10.55s]}地空导弹\xrightarrow{[10.57s,19.67s]} 敌方导弹$ |
2 | ${{M}_{A}}_{1} \xrightarrow{[14.52s,27.88s]} 多功能雷达 \xrightarrow{[15.37s,16.33s]}$ $ Y国航母 \xrightarrow{[16.58s,19.55s]} {{C}_{A}}_{1} \xrightarrow{[19.57s,27.88s]} {{M}_{A}}_{1}$ |
3 | ${{M}_{A}}_{1} \xrightarrow{[14.52s,27.88s]} 多功能雷达 \xrightarrow{[15.37s,16.33s]}$ $ Y国航母\xrightarrow{[16.58s,19.55s]} {{C}_{A}}_{2} \xrightarrow{[19.57s,27.88s]} {{M}_{A}}_{1}$ |
… | … |
表4 时序效能环仿真结果示例
Table 4 Simulated result of temporal EL
序号 | 时序效能环 |
---|---|
1 | $敌方导弹\xrightarrow{[4.62s,7.88s]} 卫星\xrightarrow{[7.18s,19.67s]}$ $多功能雷达\xrightarrow{[7.28s,19.67s]} 陆基指挥中心$ $\xrightarrow{[8.23s,10.55s]}地空导弹\xrightarrow{[10.57s,19.67s]} 敌方导弹$ |
2 | ${{M}_{A}}_{1} \xrightarrow{[14.52s,27.88s]} 多功能雷达 \xrightarrow{[15.37s,16.33s]}$ $ Y国航母 \xrightarrow{[16.58s,19.55s]} {{C}_{A}}_{1} \xrightarrow{[19.57s,27.88s]} {{M}_{A}}_{1}$ |
3 | ${{M}_{A}}_{1} \xrightarrow{[14.52s,27.88s]} 多功能雷达 \xrightarrow{[15.37s,16.33s]}$ $ Y国航母\xrightarrow{[16.58s,19.55s]} {{C}_{A}}_{2} \xrightarrow{[19.57s,27.88s]} {{M}_{A}}_{1}$ |
… | … |
作战体系 | 弹药消耗量 | 战斗损失比 | 作战任务时间 | 任务平均完成率 | 胜率 |
---|---|---|---|---|---|
原始体系 | (219.21, 19.32, 29.72) | (1.13, 0.05, 0.19) | (81.05, 11.74, 7.98) | 0.9876 | 0.8883 |
缺预警机1 | (308.74, 22.65, 28.69) | (1.01, 0.07, 0.24) | (90.36, 9.88, 8.98) | 0.9364 | 0.5703 |
缺预警机2 | (247.03, 15.95, 31.22) | (1.08, 0.09, 0.28) | (85.96, 12.87, 9.36) | 0.9797 | 0.8177 |
缺轰炸机 | (273.18, 20.97, 30.96) | (1.05, 0.10, 0.17) | (88.51, 10.30, 7.49) | 0.9667 | 0.7703 |
缺多功能雷达 | (280.07, 21.59, 34.47) | (1.03, 0.04, 0.21) | (89.43, 10.91, 8.22) | 0.9554 | 0.6993 |
缺战斗机CA1~CA4 | (234.04, 15.41, 29.68) | (1.10, 0.06, 0.26) | (82.79, 8.53, 6.41) | 0.9849 | 0.8643 |
缺战斗机CB1~CB4 | (242.75, 22.15, 30.94) | (1.09,0.07, 0.18) | (83.14, 9.39, 7.45) | 0.9826 | 0.8430 |
缺战斗机CC1~CC8 | (267.19, 19.85, 36.44) | (1.06, 0.08, 0.23) | (86.47, 10.07, 8.16) | 0.9692 | 0.7987 |
缺战机斗CC9~CC10 | (286.38, 21.69, 21.27) | (1.05, 0.04, 0.16) | (86.75, 7.72, 7.08) | 0.9676 | 0.7753 |
表5 Y国作战体系在不同情况下的指标值
Table 5 Indicator values under different circumstances for CSOS of Country Y
作战体系 | 弹药消耗量 | 战斗损失比 | 作战任务时间 | 任务平均完成率 | 胜率 |
---|---|---|---|---|---|
原始体系 | (219.21, 19.32, 29.72) | (1.13, 0.05, 0.19) | (81.05, 11.74, 7.98) | 0.9876 | 0.8883 |
缺预警机1 | (308.74, 22.65, 28.69) | (1.01, 0.07, 0.24) | (90.36, 9.88, 8.98) | 0.9364 | 0.5703 |
缺预警机2 | (247.03, 15.95, 31.22) | (1.08, 0.09, 0.28) | (85.96, 12.87, 9.36) | 0.9797 | 0.8177 |
缺轰炸机 | (273.18, 20.97, 30.96) | (1.05, 0.10, 0.17) | (88.51, 10.30, 7.49) | 0.9667 | 0.7703 |
缺多功能雷达 | (280.07, 21.59, 34.47) | (1.03, 0.04, 0.21) | (89.43, 10.91, 8.22) | 0.9554 | 0.6993 |
缺战斗机CA1~CA4 | (234.04, 15.41, 29.68) | (1.10, 0.06, 0.26) | (82.79, 8.53, 6.41) | 0.9849 | 0.8643 |
缺战斗机CB1~CB4 | (242.75, 22.15, 30.94) | (1.09,0.07, 0.18) | (83.14, 9.39, 7.45) | 0.9826 | 0.8430 |
缺战斗机CC1~CC8 | (267.19, 19.85, 36.44) | (1.06, 0.08, 0.23) | (86.47, 10.07, 8.16) | 0.9692 | 0.7987 |
缺战机斗CC9~CC10 | (286.38, 21.69, 21.27) | (1.05, 0.04, 0.16) | (86.75, 7.72, 7.08) | 0.9676 | 0.7753 |
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