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      基于超網(wǎng)絡的近距空中支援信息流轉(zhuǎn)模式構(gòu)建*

      2022-01-26 08:23:36岳龍飛胡東愿閆孟達
      火力與指揮控制 2021年11期
      關(guān)鍵詞:近距超度介數(shù)

      張 澤,王 瑛,岳龍飛,胡東愿,閆孟達,靳 陽

      (空軍工程大學空管領(lǐng)航學院,西安 710051)

      0 引言

      聯(lián)合作戰(zhàn)[1]是當前作戰(zhàn)的發(fā)展要求,是未來作戰(zhàn)的主要樣式。近距空中支援[2]是一種典型的聯(lián)合作戰(zhàn)行動,指航空兵在與己方部隊距離較近、可以直接影響己方部隊行動的情況下,對目標實施空中突擊,以支援陸上和海上作戰(zhàn)部隊。近距空中支援分為預先計劃的近距空中支援和即時性近距空中支援,本文主要研究即時申請近距空中支援。構(gòu)建近距空中支援信息流轉(zhuǎn)模式,對于研究作戰(zhàn)節(jié)點的重要程度,探索信息流向以及提高軍隊作戰(zhàn)能力具有重要的意義。

      目前,國內(nèi)外對于作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)、超網(wǎng)絡以及近距空中支援都有一定的研究。對于作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn),文獻[3]運用超網(wǎng)絡方法,構(gòu)建作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)模型,分析網(wǎng)絡的關(guān)鍵指標,研究信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型的可行性;文獻[4]構(gòu)建防空體系結(jié)構(gòu)超網(wǎng)絡模型,分析模型中網(wǎng)絡之間信息的交互傳輸,研究防空體系結(jié)構(gòu)的運作。對于超網(wǎng)絡,文獻[5]介紹了超網(wǎng)絡的發(fā)展、模型、優(yōu)化和集成,對超網(wǎng)絡未來的研究進行展望。對于近距空中支援,文獻[6]介紹了近距空中支援作戰(zhàn)基本流程,建立近距空中支援模型研究首攻概率,仿真驗證模型的可行性;文獻[7]研究二戰(zhàn)時德國在作戰(zhàn)中獲得的作戰(zhàn)經(jīng)驗,依托航空兵部隊,支援地面部隊和海軍部隊;文獻[8]將近距空中支援與反叛行動結(jié)合起來,營和旅提供情報信息,為地面指揮官提供幫助,滿足作戰(zhàn)要求,實現(xiàn)作戰(zhàn)目標。

      對作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)的研究,目前的文獻總結(jié)出兩點不足:首先在模型的構(gòu)建方面,對網(wǎng)絡的劃分不夠細致,對網(wǎng)絡層級的復雜性描繪得不夠清晰;其次,有關(guān)作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)的案例比較單一。因此,本文在分析近距空中支援作戰(zhàn)流程的基礎(chǔ)上,運用超網(wǎng)絡理論,構(gòu)建近距空中支援信息流轉(zhuǎn)模型,建立“兩層四網(wǎng)”的超網(wǎng)絡模型,描述各類作戰(zhàn)信息在近距空中支援作戰(zhàn)活動中的流轉(zhuǎn)情況,仿真實驗驗證了模型的合理性和可行性。

      1 作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)

      1.1 概念

      作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)[9](Operational Information Flowing,OIF)是指在戰(zhàn)場上,作戰(zhàn)信息在作戰(zhàn)節(jié)點之間傳輸、流動與交互的過程,反映了信息之間的動態(tài)傳輸,對信息的流動速度、方向有重要的影響。作戰(zhàn)信息傳輸可以有效提高軍隊的戰(zhàn)斗力,對于戰(zhàn)術(shù)的研究有很高的借鑒意義。

      1.2 要素定義

      作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)中的相關(guān)要素定義如下:

      定義3:信息關(guān)聯(lián)映射規(guī)則是指作戰(zhàn)信息在作戰(zhàn)節(jié)點之間交互傳輸構(gòu)成的子網(wǎng)絡所遵循的規(guī)則。其中,情報信息關(guān)系、指控信息關(guān)系、協(xié)調(diào)信息關(guān)系和火力信息關(guān)系分別用RI、RC、RH、RG來表示。

      2 近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型構(gòu)建

      2.1 超網(wǎng)絡理論

      2.1.1 超網(wǎng)絡的概念

      美國科學家Sheffi 首次提出超網(wǎng)絡的概念[12],超網(wǎng)絡是用來描述節(jié)點眾多、結(jié)構(gòu)復雜的網(wǎng)絡,是超越了一般網(wǎng)絡的網(wǎng)絡。超網(wǎng)絡有兩種類型,分別是基于網(wǎng)絡的超網(wǎng)絡和基于超圖的超網(wǎng)絡[13-14]。

      1)基于網(wǎng)絡的超網(wǎng)絡(Super-network)可以描述為由網(wǎng)絡組成的網(wǎng)絡,是一種層級多樣、結(jié)構(gòu)復雜、網(wǎng)絡嵌套網(wǎng)絡的規(guī)模巨大的網(wǎng)絡,用超網(wǎng)絡來描述“高于而又超于現(xiàn)存網(wǎng)絡”的網(wǎng)絡。此網(wǎng)絡是復雜網(wǎng)絡的進一步延伸,網(wǎng)絡本身是一個復雜網(wǎng)絡,主要特性包括多級、多維、多流量、多屬性等,對于研究網(wǎng)絡的多層特征以及網(wǎng)絡的均衡性具有重要意義。

      2)基于超圖的超網(wǎng)絡(Hypernetwork)以超圖理論為基礎(chǔ),可以描述為:凡是可以用超圖表示的網(wǎng)絡就是超網(wǎng)絡。

      本文主要運用基于網(wǎng)絡的超網(wǎng)絡,一方面,雖然基于超圖的超網(wǎng)絡可以描述網(wǎng)絡,但復雜龐大的網(wǎng)絡很難用超圖來描述;另一方面,即使用超圖來描述網(wǎng)絡,超圖中節(jié)點和邊分別被映射成節(jié)點和超邊的集合,對于現(xiàn)實問題的刻畫不夠直觀。本文研究即時性近距空中支援信息的流轉(zhuǎn),分析網(wǎng)絡的多層、多級、多屬性等特征,用基于網(wǎng)絡的超網(wǎng)絡可以直觀地反映作戰(zhàn)信息的流轉(zhuǎn)。

      2.1.2 超網(wǎng)絡的關(guān)鍵指標

      超網(wǎng)絡是復雜網(wǎng)絡的延伸和深化,所具備的拓撲特性比復雜網(wǎng)絡更多。本文選取節(jié)點的超度分布、介數(shù)、聚類系數(shù)、網(wǎng)絡彈性來分析近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡的特征。

      1)節(jié)點的超度分布

      節(jié)點v 的超度可以表示為與該節(jié)點直接相連的其他所有節(jié)點的總數(shù),記為ki,也可以用與該節(jié)點直接相連的超邊的數(shù)量來表示,節(jié)點的度可以反映該節(jié)點在網(wǎng)絡中的地位,體現(xiàn)了節(jié)點在整個網(wǎng)絡中的重要程度[15-16]。節(jié)點的超度處于動態(tài)變化的過程,本文重點討論超度分布p(k)。p(k)表示隨機選定一個節(jié)點,該節(jié)點的度為k 的概率,描述了整個網(wǎng)絡中所有節(jié)點度的分布情況,可以有效反映戰(zhàn)場中信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡動態(tài)變化的過程,表示為

      其中,Nk為超度值為k 的節(jié)點個數(shù),N 表示超網(wǎng)絡中節(jié)點的總數(shù)。

      2)介數(shù)

      節(jié)點v 的介數(shù)[17]是指經(jīng)過該節(jié)點的最短路徑的數(shù)量占整個網(wǎng)絡中所有最短路徑的數(shù)量比例,超邊的介數(shù)反映了經(jīng)過該邊的所有最短路徑的比例。介數(shù)體現(xiàn)了節(jié)點和邊在整個網(wǎng)絡交互傳輸中的重要程度,反映了節(jié)點在信息流動中的作用,表達式為:

      3)聚類系數(shù)

      聚類系數(shù)是指節(jié)點v 所有鄰居節(jié)點之間的實際連邊條數(shù)與理論連邊總條數(shù)的比例,集聚系數(shù)可以描述網(wǎng)絡中節(jié)點的集聚情況,反映網(wǎng)絡的緊密程度。超網(wǎng)絡中聚類系數(shù)[18-19]可以表示為

      n1表示超三角形的數(shù)目,n2表示長度為2 的路徑數(shù)目。1 個超三角形指的是由3 個不同的頂點和3 個不同的超邊構(gòu)成的序列,3 個頂點是相鄰的,2 路指的是步長為2 的路,在路中頂點和超邊是相異的。

      4)網(wǎng)絡彈性

      彈性指一個系統(tǒng)在受到干擾后發(fā)生故障和問題,最后返回初始狀態(tài)或最佳狀態(tài)的能力[20]。將彈性的定義與近距空中支援超網(wǎng)絡結(jié)合起來,在該網(wǎng)絡中,網(wǎng)絡彈性指作戰(zhàn)節(jié)點或作戰(zhàn)信息受到干擾、損毀而發(fā)生故障和問題,最終網(wǎng)絡能夠保持完整、作戰(zhàn)單元之間的信息關(guān)系保持連通的能力。

      網(wǎng)絡彈性可以定義為網(wǎng)絡在受到干擾后,發(fā)生故障或產(chǎn)生問題最終能夠回到初始狀態(tài)或最佳狀態(tài)的能力,可以表示為

      2.2 作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡

      作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡是由作戰(zhàn)節(jié)點、作戰(zhàn)信息及其屬性所構(gòu)成,作戰(zhàn)節(jié)點代表戰(zhàn)場中的作戰(zhàn)單元,作戰(zhàn)信息是作戰(zhàn)節(jié)點之間的信息傳輸路由,屬性包括節(jié)點類型、作戰(zhàn)半徑、通信能力等;作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡根據(jù)各個網(wǎng)絡不同的功能和特征,可以劃分為不同的子網(wǎng)絡。例如,可以將作戰(zhàn)網(wǎng)絡劃分為情報網(wǎng)、指控網(wǎng)、協(xié)調(diào)網(wǎng)和火力網(wǎng)。

      作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡根據(jù)信息的交互流通規(guī)則以及信息流向?qū)⒆鲬?zhàn)按照一定的機制進行劃分,按照功能的不同形成集情報網(wǎng)、指控網(wǎng)、協(xié)調(diào)網(wǎng)和火力網(wǎng)于一體的作戰(zhàn)網(wǎng)絡。在作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)網(wǎng)絡中,情報網(wǎng)指作戰(zhàn)單元對戰(zhàn)場態(tài)勢進行偵察、探測和監(jiān)視,掌握整個戰(zhàn)場的形勢,將獲得的情報信息發(fā)送給指控網(wǎng)和火力網(wǎng);指控網(wǎng)分析從情報網(wǎng)獲得的情報信息并進行資源分配,制定作戰(zhàn)任務,發(fā)布作戰(zhàn)指令以及評估指令的效果;協(xié)調(diào)網(wǎng)在作戰(zhàn)中與聯(lián)合部隊中的指控單元進行聯(lián)系,與其交換最新情報和作戰(zhàn)數(shù)據(jù),協(xié)助陸軍部隊并履行火力支援的職能;火力網(wǎng)根據(jù)情報網(wǎng)傳來的情報信息進行火力打擊任務。4 個作戰(zhàn)網(wǎng)絡相互作用、相互聯(lián)系,共同完成大規(guī)模復雜的網(wǎng)絡作戰(zhàn)。每個網(wǎng)絡中的作戰(zhàn)節(jié)點、作戰(zhàn)信息具備作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡特征,同時具備各自獨有的屬性特征。為了更全面地研究作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡,本文提出“兩層四網(wǎng)”模型。“兩層”是指結(jié)構(gòu)層和屬性層,結(jié)構(gòu)層是由情報節(jié)點、指控節(jié)點、協(xié)調(diào)節(jié)點和火力節(jié)點,以及各節(jié)點之間的信息關(guān)系組成,屬性層指作戰(zhàn)節(jié)點和作戰(zhàn)信息中包含的屬性集合;“四網(wǎng)”包括情報網(wǎng)、指控網(wǎng)、協(xié)調(diào)網(wǎng)和火力網(wǎng)。研究戰(zhàn)場中各作戰(zhàn)信息在作戰(zhàn)節(jié)點之間的流動,將信息關(guān)系在作戰(zhàn)節(jié)點之間的流動用連邊進行連接,將4 種作戰(zhàn)網(wǎng)絡進行映射,形成超網(wǎng)絡模型。

      2.3 近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型

      近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡是指為滿足近距空中支援信息流轉(zhuǎn)作戰(zhàn)任務需求,戰(zhàn)場中的作戰(zhàn)信息將作戰(zhàn)節(jié)點以一定的映射規(guī)則連接起來,構(gòu)成一個集情報網(wǎng)、指控網(wǎng)、協(xié)調(diào)網(wǎng)和火力網(wǎng)于一體的多層多級多屬性的網(wǎng)絡。

      2.3.1 近距空中支援作戰(zhàn)流程

      近距空中支援作戰(zhàn)力量包括陸軍和空軍兩個軍種,作戰(zhàn)力量分為情報、指控、協(xié)調(diào)和火力四大類,具體如表1 所示。

      表1 作戰(zhàn)力量具體情況

      即時性近距空中支援作戰(zhàn)的流程可以分為12步,具體為:

      第1 步:情報中心發(fā)現(xiàn)目標。

      第2 步:指揮機構(gòu)決定申請近距空中支援。

      第3 步:情報中心將信息傳遞給空中協(xié)調(diào)組。

      第4 步:空中協(xié)調(diào)組將申請傳遞給空中協(xié)調(diào)系統(tǒng)。

      第5 步:空中控制中心監(jiān)控信息,協(xié)調(diào)近距空中支援申請。

      第6 步:空中協(xié)調(diào)組與地面火力中心進行協(xié)調(diào)。

      第7 步:戰(zhàn)場協(xié)調(diào)中心向空中指揮所發(fā)布指令,協(xié)調(diào)作戰(zhàn)飛機;地面協(xié)調(diào)中心呼叫聯(lián)隊空中指揮所,緊急調(diào)用援機。

      第8 步:空中指揮所向聯(lián)隊空中指揮所發(fā)布指令,要求飛機起飛。

      第9 步:控制中心指派飛機前往聯(lián)絡點。

      第10 步:地面情報中心向援機發(fā)布情報信息,傳達戰(zhàn)場情況。

      第11 步:援機離開出發(fā)點,前往目標區(qū),攻擊目標。

      第12 步:指揮機構(gòu)評估作戰(zhàn)效果。

      近距空中支援作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)過程如圖1 所示。

      圖1 陸空近距空中支援作戰(zhàn)信息流轉(zhuǎn)基本過程

      2.3.2 近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡建模

      1)作戰(zhàn)節(jié)點

      近距空中支援作戰(zhàn)中共有4 類節(jié)點,包括情報節(jié)點、指控節(jié)點、火力節(jié)點和協(xié)調(diào)節(jié)點共30 個,節(jié)點屬性選取探測(Dc)、指控(C2)、調(diào)度(Di)火力(Fr)、通信能力(Co)、機動速度(Mo,單位:km/s)、作戰(zhàn)半徑(Ra,單位:103km)、高度(Hi,單位:km)、信息質(zhì)量(Iq)和抗毀性(Su)等10 個[3],具體信息如下頁表2 所示。

      表2 作戰(zhàn)節(jié)點抽象情況

      探測、指控、調(diào)度和火力屬性分別是情報、指控、協(xié)調(diào)、火力節(jié)點獨有的屬性特征;情報節(jié)點負責信息傳輸,通信能力強于其他節(jié)點,火力節(jié)點負責火力打擊,對機動速度要求最高;信息質(zhì)量反映了作戰(zhàn)單元信息的傳輸能力;抗毀性體現(xiàn)了節(jié)點被損毀后的恢復能力。

      2)信息關(guān)系

      近距空中支援作戰(zhàn)中包括4 類信息關(guān)系,其中情報信息關(guān)系、指控信息關(guān)系、協(xié)調(diào)信息關(guān)系和火力信息關(guān)系共66 個,其屬性主要選取探測(Dc)、指控(C2)、調(diào)度(Di)、火力(Fr)、時延(Dl,單位:ms)、帶寬(Bd,單位:Mb/s)和機密性(Se)等7 個[3],具體信息如下頁表3 所示。

      表3 信息關(guān)系抽象情況

      3)近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型

      考察近距空中支援作戰(zhàn)中的作戰(zhàn)節(jié)點和信息關(guān)系,研究節(jié)點之間信息的交互流動,根據(jù)信息的關(guān)聯(lián)映射規(guī)則,將作戰(zhàn)節(jié)點之間進行連接,建立近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型。該超網(wǎng)絡模型是一個“兩層四網(wǎng)”的模型,“兩層”指結(jié)構(gòu)層(LS)和屬性層(LA),結(jié)構(gòu)層包括4 個子網(wǎng),分別是情報網(wǎng)、指控網(wǎng)、協(xié)調(diào)網(wǎng)和火力網(wǎng),超網(wǎng)絡中包含30 個作戰(zhàn)節(jié)點和66 個信息關(guān)系,屬性層由屬性節(jié)點(NA)和屬性信息(IA)構(gòu)成,共13 個屬性,近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型如第27 頁圖2 所示。

      圖2 近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型

      圖中,結(jié)構(gòu)層涵蓋了近距空中支援的全要素,情報子網(wǎng)負責作戰(zhàn)前期敵方軍事力量的偵察,主要由空軍力量完成。指控中心主要負責對空中支援部隊和地面部隊的指揮控制任務,協(xié)調(diào)子網(wǎng)完成空域協(xié)調(diào)、打擊協(xié)調(diào)、安全撤離等任務協(xié)同工作?;鹆ψ泳W(wǎng)各節(jié)點由空中力量組成,主要負責對地打擊任務。下面從人、機、環(huán)境的角度對各個子網(wǎng)進行詳細分析。

      從人員角度來看,情報子網(wǎng)中地面情報中心和控制中心均由空軍人員負責。地面情報中心負責向地面和空軍指揮員提供有關(guān)兵力部署、戰(zhàn)場態(tài)勢、目標辨別和毀傷評估等方面的信息。情報控制中心主要由情報人員擔任情報的收集、清洗、處理以及分發(fā)工作。指控子網(wǎng)由空中指揮官、地面前敵指揮官負責分配資源和任務指令下達工作。協(xié)調(diào)子網(wǎng)主要由執(zhí)行任務指令的聯(lián)合部隊分隊人員組成,包含陸軍分隊和空軍分隊,履行空中支援計劃沖突檢測和協(xié)調(diào)等職能;火力網(wǎng)中主要由執(zhí)行支援任務的空中作戰(zhàn)人員組成,負責實施火力打擊等任務。

      從戰(zhàn)機角度來看,整個近距空中支援包含空中預警機、空中加油機、對地攻擊機。其中,預警機主要位于情報子網(wǎng)中,負責為戰(zhàn)機提供安全通過的信息和監(jiān)控信息??罩屑佑蜋C和對地攻擊機位于火力

      子網(wǎng)中,加油機可以擴展支援飛機的作戰(zhàn)能力范圍。對地打擊飛機均受指控子網(wǎng)中的聯(lián)合指揮官指揮控制。

      從環(huán)境角度來看,整個近距空中支援環(huán)境包含電磁環(huán)境和作戰(zhàn)地勢環(huán)境。電磁環(huán)境主要影響情報子網(wǎng)中預警機的雷達探測、目標監(jiān)視以及情報的傳輸共享任務,增加了網(wǎng)絡的復雜性。作戰(zhàn)地勢環(huán)境由雙方地面部隊的作戰(zhàn)地理位置決定,對火力子網(wǎng)中支援飛機任務的執(zhí)行產(chǎn)生影響,從而對指控子網(wǎng)和協(xié)調(diào)子網(wǎng)形成反饋作用。

      3 仿真與分析

      根據(jù)近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型,分析該模型中各項關(guān)鍵指標,考察拓撲指標對于近距空中支援信息流轉(zhuǎn)的影響,主要進行節(jié)點的超度分布、介數(shù)、聚類系數(shù)和網(wǎng)絡彈性這4 種指標的分析。

      3.1 節(jié)點的度及超度分布

      根據(jù)近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型的鄰接矩陣和式(1),計算節(jié)點的度及超度分布,考察節(jié)點在網(wǎng)絡中的重要程度及其動態(tài)變化過程。節(jié)點的超度K 及節(jié)點超度的平均值,如下頁表4所示。

      表4 節(jié)點的超度

      根據(jù)計算結(jié)果可知,節(jié)點超度的平均值為5.13,超度值較高的節(jié)點為地面情報中心和編隊中指揮權(quán)限最高的援機,地面情報中心處于情報網(wǎng)的核心,負責向援機發(fā)送引導信息,援機處于火力網(wǎng)的核心,編隊內(nèi)部包含情報信息和指控信息的傳輸,信息傳輸頻繁。節(jié)點的超度分布如圖3 所示。

      圖3 節(jié)點的超度分布

      由節(jié)點的超度分布圖可知,節(jié)點的超度分布先增大,達到峰值后再逐漸減小,大部分節(jié)點的超度值較低,表明近距空中支援作戰(zhàn)單元之間的連接分布不均勻且較為分散。

      3.2 介數(shù)

      根據(jù)式(2),計算得出近距空中支援超網(wǎng)絡模型的節(jié)點介數(shù)平均值為28.20,介數(shù)隨超度值變化的趨勢如圖4 所示。

      圖4 介數(shù)的分布圖

      由圖4 可知,整體而言,介數(shù)隨著超度值的增大而增大,但是在介數(shù)分布圖中,存在超度值較小的節(jié)點具有較大的介數(shù)。例如超度值為3 時,節(jié)點的介數(shù)達到最大值,對應的作戰(zhàn)單元有地面情報中心、聯(lián)合指揮所、陸上指揮所、地面協(xié)調(diào)中心、戰(zhàn)場協(xié)調(diào)中心、援機等,這些作戰(zhàn)單元在近距空中支援作戰(zhàn)中擔任探測監(jiān)視、任務分配、協(xié)調(diào)、火力打擊等功能,與超網(wǎng)絡中其他節(jié)點密切連接,是整個網(wǎng)絡信息交互傳輸?shù)募~帶。

      3.3 聚類系數(shù)

      根據(jù)式(3),計算近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡的節(jié)點聚類系數(shù)C 和平均聚類系數(shù),計算結(jié)果如表5 所示。

      表5 節(jié)點的聚類系數(shù)

      該超網(wǎng)絡的平均聚類系數(shù)為0.39,顯示出節(jié)點之間的連接關(guān)系較為緊密,說明作戰(zhàn)單元之間交互溝通頻繁,表明近距空中支援作戰(zhàn)節(jié)奏快、對抗激烈,作戰(zhàn)信息在作戰(zhàn)單元之間流轉(zhuǎn)傳輸,有利于加強作戰(zhàn)網(wǎng)絡連接的緊密性。聚類系數(shù)分布圖如圖5 所示。

      圖5 聚類系數(shù)分布圖

      圖5 顯示了近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡節(jié)點聚類系數(shù)的分布圖。由圖可知,聚類系數(shù)為1 的節(jié)點最多,少數(shù)分布在0.5 左右,超度分布較大的節(jié)點具有較大的聚類系數(shù)。例如地面情報中心、火力中心、空中協(xié)調(diào)組等超度值為4,聚類系數(shù)為1.00,體現(xiàn)了近距空中支援作戰(zhàn)超網(wǎng)絡中重要的節(jié)點之間連接較為緊密,這些節(jié)點在作戰(zhàn)中擔任情報偵察、指令發(fā)布、任務協(xié)調(diào)以及信息引導等功能,此類節(jié)點之間的信息關(guān)系連接更為復雜。聚類系數(shù)的分布圖顯示聚類系數(shù)的分布具有明顯的分層,體現(xiàn)了超網(wǎng)絡的多層多級結(jié)構(gòu)。在近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡中,地面情報中心與援機編隊通過引導信息建立聯(lián)系。

      3.4 網(wǎng)絡彈性

      在近距空中支援作戰(zhàn)中,主要研究單個作戰(zhàn)節(jié)點遭受敵方攻擊損毀后無法還原的情況,攻擊分為隨機攻擊和故意攻擊兩種類型,故意攻擊包括按超度值攻擊、按介數(shù)攻擊和按聚類系數(shù)攻擊3 種情況。根據(jù)式(4),計算近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型的網(wǎng)路彈性,當一個節(jié)點遭到敵方攻擊損傷后,超網(wǎng)絡的彈性隨攻擊時刻變化曲線如圖6 所示。

      圖6 網(wǎng)絡彈性隨攻擊時刻變化曲線

      由圖6 可知,超網(wǎng)絡彈性值隨攻擊時刻的增加不斷下降,在攻擊過程中彈性值有遞增情況,主要源于被損毀節(jié)點數(shù)增多,網(wǎng)絡中孤立節(jié)點數(shù)量增加,刪除孤立節(jié)點有利于增強網(wǎng)絡的連通度,即增強超網(wǎng)絡的彈性。

      介數(shù)攻擊對網(wǎng)絡彈性值的影響最快,最早趨于零;隨機攻擊次之。接下來分別是按超度攻擊和按聚類系數(shù)攻擊。介數(shù)攻擊直接反映了近距空中支援超網(wǎng)絡中的關(guān)鍵節(jié)點,能夠直接刪除對網(wǎng)絡影響大的節(jié)點,進一步降低超網(wǎng)絡的彈性值。

      4 結(jié)論

      本文提出了即時性近距空中支援信息流轉(zhuǎn)超網(wǎng)絡模型,基于超網(wǎng)絡理論構(gòu)建了近距空中支援超網(wǎng)絡“兩層四網(wǎng)”模型,研究作戰(zhàn)信息在作戰(zhàn)節(jié)點之間的交互傳輸,通過仿真實驗分析該超網(wǎng)絡節(jié)點的關(guān)鍵指標,考察節(jié)點的重要程度及信息的流轉(zhuǎn)效能,驗證了模型的合理性和可行性。下一步將優(yōu)化超網(wǎng)絡模型,以提高節(jié)點的抗毀性和信息的流轉(zhuǎn)效率。

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