基于冪指數法的通信保障能力模型研究?

魯云軍 袁榮召，2 田尚保，3

（1.國防信息學院武漢430010）（2.94175部隊烏魯木齊830042）（3.69026部隊烏魯木齊830092）

基于冪指數法的通信保障能力模型研究?

魯云軍1袁榮召1，2田尚保1，3

（1.國防信息學院武漢430010）（2.94175部隊烏魯木齊830042）（3.69026部隊烏魯木齊830092）

通信保障能力的量化是指揮對抗模擬訓練必須解決的關鍵問題之一，對于訓練提高合成指揮員的作戰指揮能力具有重要的意義。論文基于冪指數法的基本原理，通過依次構建單裝（臺、站）通信裝備、成系統通信裝備和基本通信力量的能力指數計算模型，進而建立起了整體通信保障能力指數聚合模型。最后，探索利用協同系數和作戰能力指數建立了指數—蘭徹斯特方程，對所構建的模型進行了檢驗評估。

模擬訓練；通信保障能力；模型；冪指數法

Class NumberTP391

1 引言

基于指揮信息系統的體系作戰是信息化條件下作戰的基本形態，指揮對抗模擬訓練是提高合成指揮員體系作戰形態下指揮能力的重要途徑。通信保障能力是體系作戰能力的基礎性支撐能力，也是支持合成指揮員進行指揮對抗模擬訓練時必須考慮的重要因素。因此，如何構建實用的通信保障能力模型，科學量化計算通信保障能力指數，為指揮對抗模擬訓練提供簡潔直觀的模擬通信保障效果，是指揮對抗模擬訓練必須解決的關鍵問題之一。

2 通信保障能力模型總體設計

2.1 模型建立的基本思路

通信保障能力模型的最終目標就是對整體通信保障效果進行量化分析計算，得出具體的通信保障能力指數，其模型建立的基本思路為：從已擬制的通信保障方案中讀取通信力量基礎數據，基于冪指數法的基本原理，從簡單到復雜依次建立單裝（臺、站）通信裝備、成系統通信裝備和基本通信力量的能力指數計算模型，然后在此基礎上構建整體通信保障能力指數聚合模型，并以能力指數的形式輸出結果。

在實際應用之前，通常情況下還要對所構建的通信保障能力指數模型進行檢驗和評估，本研究主要通過構建指數—蘭徹斯特方程數學模型，以解析求解的方式來驗證模型的科學性和合理性。

2.2 模型建立的主要方法

通信能力保障模型建立的基礎是選取合適的計算方法，作戰能力的計算通常情況下多使用指數法、AHP法、模糊分析法等方法。冪指數法作為指數法的一種，更適用于計算艦艇編隊、導彈武器類及信息化裝備的作戰能力，且相對簡潔高效。基于此，本研究中采用了冪指數法來構建通信保障能力模型，對通信保障能力進行量化分析計算。

冪指數法是定性與定量相結合的作戰能力指數計算方法，冪指數函數可記為：I=F(X)。對通信裝備的每一個最底層的性能參數，如果給出一個向量X，就可計算通信裝備的能力指數。

冪指數法的基本計算公式為

上式中，xn為歸一化處理后的通信裝備各項性能參數，一般取值范圍為0～9，或0～99；wn為冪指數權重，表示相應的性能參數對通信裝備通信能力指數的貢獻；k是一個對通信裝備能力指數量級的調整系數，在比較不同通信裝備能力指數值或統計由多種通信系統組成的作戰單位的能力時，它為不同通信系統的能力指數達到一致性起著調整量級的作用，也稱為一致性調整參數。

依托成都市醫療廢物處理中心項目停車場邊坡工程項目，綜合計算結果、理論和經驗對邊坡穩定性進行評價，最后在合理評價的基礎上，設計了合理的支護方式，大大提高了場地的利用率。依托邊坡工程治理設計綜合采用了防滑樁、擋土板以及截水溝等進行聯合支護，并采用ANSYS-FLAC 3D聯合仿真對支護結構防滑坡效果進行了模擬，結果表明本文采用的聯合支護方式效果較好；后期檢測數據尚未發現地表隆起、樁的變形，周邊地基土變形等現象，目前使用正常，表明了設計方案合理有效。

冪指數法的基本原理及計算方法可參考相關文獻資料，在這不展開討論。

2.3 模型分析計算的主要流程

通信保障能力模型計算的前提是已經明確了參與通信保障任務的通信力量，且已確定了相應的通信保障任務區分和通信力量編組部署。通信保障能力模型的具體量化分析計算流程，主要分為單裝（臺、站）通信裝備能力指數計算、成系統通信裝備能力指數、基本通信力量能力指數和聚合計算通信保障能力指數四步，如圖1所示。

由流程圖可知，通信力量的保障能力計算模型是在形成通信保障方案，確定通信保障力量后開始計算，第一步，從通信裝備性能數據庫獲取各類通信裝備基本性能參數，計算單裝（臺、站）通信能力指數；第二步，依據單裝（臺、站）通信能力指數計算成系統的通信能力指數；第三步，依據單裝（臺、站）通信能力指數、成系統的通信能力指數計算和通信力量編配數據計算基本通信力量能力指數；第四步，聚合計算參與通信保障任務的通信力量保障能力指數。

圖1通信保障能力模型計算流程示意圖

3 通信保障能力模型的建立

3.1 單裝（臺、站）通信裝備能力指數模型

單裝（臺、站）通信裝備按功能劃分，主要分為傳輸設備、交換設備、終端設備和用戶設備四大類，依據冪指數法計算方法，構建各類單裝（臺、站）通信裝備的保障能力指數模型為

式中，I傳輸，I交換，I終端，I用戶分別表示傳輸設備、交換設備、終端設備和用戶設備的通信能力指數，k傳輸，k交換，k終端，k用戶分別表示傳輸設備、交換設備、終端設備、用戶設備之間的調整系數，xn表示第n類通信裝備的性能參數，wn表示相應的第n類通信裝備性能參數的冪指數權。

3.2 成系統通信裝備能力指數模型

隨著軍事通信技術和裝備的飛速發展，在現代戰爭中，通信力量在實際保障作戰通信任務時，越來越多的通信裝備是以成系統形式的進行組織運用，即多類型通信裝備成系統的參與作戰保障行動，比如機動骨干通信系統、衛星骨干網、分組無線網等。因此，結合單裝（臺、站）通信裝備能力指數模型和冪指數法原理，構建成系統通信裝備的能力指數模型如下

3.3 基本通信力量能力指數模型

一般情況下，軍事通信力量的基本作戰單元為班（臺、站）、排、連、營、團。依據成系統通信裝備能力指數模型和文獻［4］關于能力指數的運用，基本通信編組力量的能力指數計算模型可表示為

式中，IT為基本通信力量能力指數，K為調整系數，n為基本通信力量中通信系統的數目，ai為相應通信系統的冪指數權重。

3.4 通信保障能力指數聚合模型

單裝（臺、站）通信能力指數、成系統通信能力指數和的基本通信力量能力指數的計算，都還僅僅是通信保障能力指數計算的基礎。在指揮對抗模擬訓練中，紅藍雙方合成指揮員更關注的是通信保障力量整體性強弱，因此如何聚合通信保障能力是模型計算的關鍵。

通信力量的通信保障能力的發揮，是通信裝備之間與兵力協調配合，通過構建各類通信網系并互聯互通來完成各類通信保障任務。可見，通信力量保障作戰行動中，各能力指數之間不是簡單的相加或乘積關系，需要一個協同系數加以表示。依據相關文獻資料和有關演習（試驗）數據統計分析，確定各基礎能力指數之間的協同系數如下

式中，ρ為協同系數，i，j分別表示基本通信力量和其中每一項基本的性能參數，m為基本通信力量數目，eji表示第i個基本通信力量中第j項性能參數，αij，βij分別表示eij的最大值和最小值，λ為第i個基本通信力量的權重。

因此，構建整體通信保障能力指數計算模型如下

式中，K為調整系數，ρ為協同系數，IT表示第n個基本通信力量的通信能力指數，ai為基本通信力量相應的冪指數權重。

4 通信保障能力模型的檢驗與評估

所構建的通信保障能力指數模型是否科學合理，通常情況下，在具體實踐應用之前必須要進行模型的校驗和評估。本文主要采用指數—蘭徹斯特方程法來實現。

指數—蘭徹斯特方程法，就是把指數法與蘭徹斯特方程理論相結合，用紅藍雙方的通信保障能力指數作為基本變量代替經典蘭徹斯特方程中的兵力或武器數量，并以雙方通信保障能力指數的變化來描述通信力量在戰斗中損耗情況。應用指數—蘭徹斯特方程法所構建的數學模型如下

式中，IBi(IRj)表示藍（紅）方第i(j)種通信力量在t時刻的整體通信保障能力指數，αji(βji)表示紅（藍）方第i(j)種通信力量的指數損耗系數，?ji(φji)是藍（紅）方對于通信力量的對抗系數，m，n為紅藍雙方基本編組的通信力量數目。

在指揮對抗模擬訓練中，通過上式解析通過雙方通信力量的變化，可以檢驗通信保障能力指數的動態變化。產生這種變化的因素是多方面的，如自然環境的影響、雙方電子對抗、兵力對抗等諸多因素，而通信保障能力指數的動態變化可以為合成指揮員在進行指揮對抗模擬訓練時提供一定程度上的參考，可以即時掌握通信力量的實時情況，便于更好的進行指揮決策。

5 結語

通信保障能力的量化計算，是支撐合成指揮員進行指揮對抗模擬訓練和提升作戰指揮能力的有效手段。本文基于冪指數法所構建的通信保障能力指數模型，已經應用在有關的指揮對抗模擬訓練系統之中，并在相關單位開展的指揮對抗模擬訓練活動中得到了實踐檢驗，使用效果較好。結果表明，該模型科學合理，直觀高效，既可以快速客觀地計算分析出參戰通信部隊的整體保障能力水平，又能以能力指數的形式簡潔明了地呈現給受訓的合成指揮員，支撐其實施科學決策和指揮調控部隊。

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Capability Model of Communication Support Based on Power Exponent

LU Yunjun1YUAN Rongzhao1，2TIAN Shangbao1，3
（1.Defense Information Academy，Wuhan430010）（2.No.94175 Troops of PLA，Urumchi830042）（3.No.69026 Troops of PLA，Urumchi830092）

The quantification of the communication supports capability is one of the key problems to be solved in the com?mand and countermeasure simulation training，which has important significance to improve the operational command ability of the synthetic commanders.In this paper，based on the basic principle of power exponent method，through the construction of a single（set，station）communication equipment，into a system of communication equipment and the ability to calculate the basic communi?cation power index model，then the overall communication security capability index aggregation model is set up.Last，the establish?ment of the index-Lanchester equation is explored using collaborative coefficient and combat capability endex of the model is evalu?ated.

simulation training，communication security capability，model，power exponent method

TP391

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.07.005

2017年1月13日，

2017年2月27日

魯云軍，男，博士，教授，研究方向：通信兵作戰模擬。袁榮召，男，碩士研究生，研究方向：通信兵作戰模擬。田尚保，男，碩士研究生，研究方向：軍事信息系統裝備需求論證。