網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈武器系統(tǒng)連通效能評估?

邵云龍 孫學鋒 苗永昌 王道重

（1.海軍航空大學 煙臺 264001）（2.中國人民解放軍92349部隊 淄博 255178）

1 引言

隨著通信與計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，武器裝備體系組成要素間的交互關(guān)系更加緊密，其信息傳遞的容量和速度都得到了極大的提高。“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”的本質(zhì)是通過有效連接武器系統(tǒng)各節(jié)點實體，將信息優(yōu)勢轉(zhuǎn)為戰(zhàn)斗力。網(wǎng)絡(luò)潛在價值的來源是節(jié)點間相互作用的結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)的存在使得節(jié)點間的相互作用成為信息的“倍增器”［3］。這意味著在網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈武器系統(tǒng)中，有效提高系統(tǒng)的連通性，把分布配置的作戰(zhàn)節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，共享所有有用信息，奪取戰(zhàn)場信息優(yōu)勢，掌控相應(yīng)的武器裝備，提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度，發(fā)揮信息在作戰(zhàn)效能中“倍增器”的作用。本文基于復雜網(wǎng)絡(luò)理論進行的網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈建模就是力爭更加真實地反映信息時代以網(wǎng)絡(luò)為中心的作戰(zhàn)行動特征。復雜網(wǎng)絡(luò)模型把系統(tǒng)的每個節(jié)點看成是一個具有特定拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點和邊代表了作戰(zhàn)實體和節(jié)點連通情況，反映了系統(tǒng)的物理領(lǐng)域；由平均距離、度分布、集群系數(shù)三個重要指標決定的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，反映了系統(tǒng)的信息領(lǐng)域；作戰(zhàn)系統(tǒng)同步和控制研究則反映了系統(tǒng)的認知和社會領(lǐng)域［4］。

2 網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈組成及功能

網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈武器系統(tǒng)由三類通過通信網(wǎng)互相關(guān)聯(lián)的分布配置的探測節(jié)點、指控節(jié)點和打擊節(jié)點組成。［5］探測節(jié)點主要由空間偵察衛(wèi)星、預警機、遠程偵察機、超視距雷達、作戰(zhàn)艦艇、艦載直升機和無人機等構(gòu)成［6］，用于提供戰(zhàn)場態(tài)勢，對目標進行識別跟蹤和打擊效果評估，并將目標數(shù)據(jù)向指控節(jié)點和打擊節(jié)點傳輸。指揮控制節(jié)點，主要由岸基指控中心或預警機擔任，用于接收遠程偵察預警兵力提供的戰(zhàn)場信息，進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合，提供統(tǒng)一的戰(zhàn)場感知，進行作戰(zhàn)指揮決策［7］，向火力平臺分發(fā)目標指示數(shù)據(jù)和進行火力分配。打擊節(jié)點主要由岸艦導彈發(fā)射平臺組成，用于完成導彈裝載和機動接收指控中心和探測平臺提供的目標指示，求解火控數(shù)據(jù)，實施導彈發(fā)射打擊任務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈武器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)關(guān)系主要體現(xiàn)在節(jié)點之間的信息交互，包括探測節(jié)點向指控節(jié)點或打擊節(jié)點提供的探測信息，由指控節(jié)點向探測節(jié)點和打擊節(jié)點提供的指控信息，和由打擊節(jié)點反饋給指控節(jié)點和探測節(jié)點的結(jié)果信息等［8］。

3 網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈系統(tǒng)建模

“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”系統(tǒng)作為一種復雜系統(tǒng)，可以使用復雜網(wǎng)絡(luò)建模，從系統(tǒng)各單元節(jié)點間相互關(guān)系著手，建立系統(tǒng)模型，通過對本質(zhì)特征因素進行分析和歸納，總結(jié)系統(tǒng)規(guī)律?，F(xiàn)假設(shè)一網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈武器系統(tǒng)由探測、指控、打擊三類七個節(jié)點組成，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型［9］如圖1所示。

1）節(jié)點1為地波雷達站，屬于探測節(jié)點，為指揮控制節(jié)點提供其偵察范圍內(nèi)的目標信息及地形、地貌、海況等資料，并接收來自指揮控制節(jié)點的指控信息。

2）節(jié)點2為艦載直升機，屬于探測節(jié)點，為指揮控制節(jié)點提供其偵察范圍內(nèi)的目標信息及地形、地貌、海況等資料，并接收來自指揮控制節(jié)點的指控信息。

3）節(jié)點3為水面艦艇，屬于探測節(jié)點，為指揮控制節(jié)點提供其偵察范圍內(nèi)的目標信息及地形、地貌、海況等資料，并接收來自指揮控制節(jié)點的指控信息。

4）節(jié)點4為預警機，屬于探測節(jié)點，為指揮控制節(jié)點提供其偵察范圍內(nèi)的目標信息及地形、地貌、海況等資料，并接收來自指揮控制節(jié)點的指控信息，為岸艦導彈火力單元提供敵情目標和前導位置環(huán)境信息等。

5）節(jié)點5為指揮控制中心，屬于指控節(jié)點，接收探測節(jié)點為其提供的目標信息及地形、地貌、海況等資料，進行數(shù)據(jù)融合、處理，向探測節(jié)點和打擊節(jié)點提供統(tǒng)一的戰(zhàn)場感知，進行作戰(zhàn)指揮決策，為岸艦導彈火力單元提供其敵情目標和前導位置環(huán)境信息、分發(fā)目標指示數(shù)據(jù)和進行火力分配。

6）節(jié)點6和節(jié)點7為岸艦導彈火力單元，屬于打擊節(jié)點，接收來自探測和指控節(jié)點提供的敵情目標和前導位置環(huán)境信息，執(zhí)行打擊敵水面目標的“射手”任務(wù)。

4 網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈系統(tǒng)實例分析

為研究不同類型的網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上的共同特征，常用來分析復雜網(wǎng)絡(luò)的最重要的3個統(tǒng)計特征為平均距離、度分布和集群系數(shù)［10］。

1）平均距離。平均距離又稱為平均路徑長，表示網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點對之間的平均最短距離，可記為，式中N表示節(jié)點數(shù)，dij為節(jié)點i與節(jié)點 j之間的最短距離。

2）度分布［11］。度分布有時簡稱為度，又稱為連通度，表示節(jié)點的鄰邊數(shù)。節(jié)點i的度可記為網(wǎng)絡(luò)的平均度定義為，網(wǎng)絡(luò)的最大度定義為為保證充分發(fā)揮信息效能，網(wǎng)絡(luò)化的岸艦導彈武器系統(tǒng)應(yīng)具有較強的自適應(yīng)特性，系統(tǒng)中應(yīng)有極少的高連接度節(jié)點，有數(shù)量中等的中等連接度節(jié)點，有較多的低連接度節(jié)點，偏斜的度分布使得系統(tǒng)具有催化的能力，只需要改變大約5%～10%的部署，就可以重新配置網(wǎng)絡(luò)化效能。

3）集群系數(shù)。集群系數(shù)又稱為集聚系數(shù)、簇系數(shù)，衡量網(wǎng)絡(luò)的集團化程度，表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的鄰點之間也稱為鄰點的比例。節(jié)點i的集群系數(shù)可

假設(shè)上述網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈系統(tǒng)中，探測節(jié)點地波雷達站、艦載直升機、水面艦艇和預警機距離指揮控制節(jié)點的距離分別為150km、350km、270km、800km，打擊節(jié)點岸導火力單元1、2距離指揮控制節(jié)點的距離分別為200km和300km，打擊節(jié)點岸導火力單元1、2距離探測節(jié)點預警機的距離分別為670km和750km，則該系統(tǒng)模型的平均距離 l≈83 km。根據(jù)前述網(wǎng)絡(luò)度分布和集群系數(shù)的概念，則七個節(jié)點的度 k1～k7分別為2，2，2，6，12，4，4，網(wǎng)絡(luò)的平均度 k=，最大度k=12；七個節(jié)點的max集群系數(shù) C～C分別為2，2，2，，，，，網(wǎng)17絡(luò)的平均集群系數(shù)C≈1.13。

5 結(jié)語

本文介紹了網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈武器系統(tǒng)的基本組成和功能，采用有向圖的方法進行了武器系統(tǒng)建模，對平均距離、度分布和集群系數(shù)三個重要指標進行了計算，提供了一種武器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)效能評估的簡單計算方法。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化岸艦導彈武器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點分布位置的不同，分別進行計算，按照計算結(jié)果，可對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點配置進行優(yōu)化，提升武器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的有效性和穩(wěn)定性。