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基于作战网络模型的装备体系贡献度研究

基于作战网络模型的装备体系贡献度研究

作者：李际超国防科学技术大学

学位级别：硕士

武器装备发展是建设巩固国防和强大军队的重要基础,是中国现代化建设的战略任务,是国家安全和民族复兴的重要支撑。习主席在2014年12月全军装备工作会议上强调“坚持体系建设思想,以对作战体系的贡献率为评价标准,考虑和安排武器装备发... 详细信息

武器装备发展是建设巩固国防和强大军队的重要基础,是中国现代化建设的战略任务,是国家安全和民族复兴的重要支撑。习主席在2014年12月全军装备工作会议上强调“坚持体系建设思想,以对作战体系的贡献率为评价标准,考虑和安排武器装备发展”。装备体系贡献度的合理评估对武器WSoS(Weapon system-of-systems,WSoS)结构的完善和优化,提高武器装备建设效益,构建适应信息化战争和履行使命要求的武器WSoS具有重要作用。而对装备体系贡献度的研究刚刚起步,对装备体系贡献度的概念、内涵、评估方法认识还不一致,研究框架和方法尚未成熟。随着大数据时代的到来,复杂网络理论方法在WSoS中的应用得到了极大关注,为装备体系贡献度研究提供了崭新、科学有效的方法与手段。本文结合装备体系贡献度研究过程中存在的困难与挑战,提出基于作战网络模型的装备体系贡献度研究方法,主要内容和创新点如下:(1)提出了基于作战网络模型的装备体系贡献度研究框架。界定了武器WSoS作战网络(Weapon system-of-systems combat network,WSoSCN)的概念,对其特征进行了分析,提出了粒度层次模型刻画WSoSCN结构;给出了装备体系贡献度的概念,阐释了其内涵,对装备体系贡献度评估过程进行了介绍。(2)提出了“功能&过程”作战网络建模描述方法。对建模过程中涉及的相关概念、建模流程进行了介绍;提出了元功能节点概念,根据功能将装备细分为侦察、指控、影响三类元功能节点,对元功能节点进行建模描述,对元功能节点间关联关系进行分类,建立了功能边数学模型,从而构建功能作战网络;提出了过程作战网络模型构建过程作战网络,将功能作战网络在时间维度进行了拓展。(3)提出了装备体系贡献度多视角分析与评估方法。在建立“功能&过程”作战网络模型基础上,从作战能力(进攻角度)、结构抗毁(防御角度)、任务支撑(作战任务)多视角出发对装备体系贡献度进行了研究,建立了装备体系贡献度分析流程,给出了贡献度评估指标;最后,应用本文方法对数字化装甲装备体系贡献度评估进行了应用研究,得到较多有意义的结论,为WSoS的建设发展提出建议。

关键词：武器装备体系作战网络网络化建模装备体系贡献度

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智能化时代国防科技体系工程初探

系统工程与电子技术 2022年第6期44卷 1880-1888页

作者：姜江金前程徐雪明侯帅李际超国防科技大学系统工程学院湖南长沙410073

随着智能化时代的到来,国防科技的研究与发展面临新的机遇与挑战。本文从体系视角出发,对智能化时代国防科技体系工程开展了初步的探索。首先,介绍了智能化时代国防科技体系工程的相关概念,辨析了其内涵,明确了其研究范畴,构建了国防科... 详细信息

随着智能化时代的到来,国防科技的研究与发展面临新的机遇与挑战。本文从体系视角出发,对智能化时代国防科技体系工程开展了初步的探索。首先,介绍了智能化时代国防科技体系工程的相关概念,辨析了其内涵,明确了其研究范畴,构建了国防科技体系工程的研究框架。其次,系统总结了国防科技体系工程研究重点关注的3个科学问题,分别是建模问题、评估问题及预测问题,并对解决这3大类问题的相关理论方法和技术手段进行了梳理介绍。最后,对国防科技大学复杂系统与体系工程团队自主研发的国防科技体系工程软件支撑工具集进行了简要介绍。通过研究与实践,为国防科技的发展战略制定、规划计划、项目管理等实际工作提供了理论、方法和技术支撑,促进了科技创新能力提升和战斗力生成。

关键词：国防科技体系体系工程技术体系评估优化技术预测

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基于异质网络的装备体系组合发展规划问题

系统工程与电子技术 2023年

作者：陈夏瑢李际超陈刚刘鹏姜江国防科技大学系统工程学院

装备体系组合发展规划是一项复杂的系统工程，具有重要的军事意义和研究价值。考虑到武器装备体系的关联性和复杂性，从体系的角度出发，提出了一种新的装备体系组合发展规划方法，为装备发展论证提供了新思路。首先，基于装备的不同属... 详细信息

装备体系组合发展规划是一项复杂的系统工程，具有重要的军事意义和研究价值。考虑到武器装备体系的关联性和复杂性，从体系的角度出发，提出了一种新的装备体系组合发展规划方法，为装备发展论证提供了新思路。首先，基于装备的不同属性以及关联关系，构建了装备体系异质网络模型并识别提取功能链，为后续装备发展规划建模提供基础；其次，考虑到装备发展的不确定性，建立了多阶段装备发展规划模型；然后，论文设计了一种double deep Q-network（Double DQN）算法来求解模型；最后，以某装备体系发展规划为例进行演示计算，验证了所提方法的有效性和可行性。

关键词：装备组合异质网络深度强化学习装备发展规划

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岛礁防空电子对抗装备体系构建与效能评估

系统工程与电子技术 2023年第9期45卷 2784-2792页

作者：曹嘉平欧萌歆李易珊姜江李际超国防科技大学系统工程学院湖南长沙410073

考虑到岛礁作战电磁环境复杂、机动性差等局限性,结合以马赛克战为代表的决策中心战的特点,借鉴OODA(observe,orient,decide,act)作战循环理论的概念,对基于马赛克战的岛礁防空电子对抗装备体系进行构建,并基于复杂网络理论对装备体系... 详细信息

考虑到岛礁作战电磁环境复杂、机动性差等局限性,结合以马赛克战为代表的决策中心战的特点,借鉴OODA(observe,orient,decide,act)作战循环理论的概念,对基于马赛克战的岛礁防空电子对抗装备体系进行构建,并基于复杂网络理论对装备体系进行效能评估。根据作战想定,首先基于美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Framework,DoDAF)2.0对装备体系进行建模,并通过系统建模语言(system modeling language,SysML)对模型各视图进行可视化呈现。接着,结合复杂网络分析方法,以自然连通度对武器装备体系进行抗毁性评估,以级联失效后的网络最大联通片规模对武器装备体系的鲁棒性进行评估,分别对中心式作战网和马赛克式作战网进行抗毁性和鲁棒性仿真实验。结果表明,马赛克式作战网的抗毁性和鲁棒性均更胜一筹,为未来的装备体系构建及技术发展提供借鉴。

关键词：岛礁防空武器装备体系效能评估马赛克战系统建模语言

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考虑集群协同特性的马赛克战体系能力需求满足度评估方法

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系统工程理论与实践 2023年第8期43卷 2447-2466页

作者：刘麦笛夏博远杨志伟李际超杨克巍国防科技大学系统工程学院长沙410073

马赛克战是美军提出的智能化作战概念,其核心思想是分散传统大型装备的作战功能,实现多种小型装备的自主集群作战和灵活组合协同.开展能力评估研究是推动马赛克战走向实际应用的重要课题,本文提出了考虑集群协同特性的马赛克战体系能力... 详细信息

马赛克战是美军提出的智能化作战概念,其核心思想是分散传统大型装备的作战功能,实现多种小型装备的自主集群作战和灵活组合协同.开展能力评估研究是推动马赛克战走向实际应用的重要课题,本文提出了考虑集群协同特性的马赛克战体系能力需求满足度评估方法,分为任务能力分解、元任务能力支撑度分析、集群策略分析和需求满足度聚合四个步骤.因集群协同模式对马赛克战体系的能力发挥有重要影响,本文将集群策略分析引入能力需求满足度评估中,从协同性、互补性和鲁棒性三个方面开展评估.最后通过想定案例验证了本文方法的有效性.相比现有评估方法,本文方法更契合于马赛克战的实际作战特点,对我军智能化作战体系的建设发展有重要的理论价值.

关键词：马赛克战智能装备体系集群协同特性能力需求满足度

应急条件下面向韧性的作战体系节点重要度研究

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系统工程理论与实践 2024年

作者：徐任杰柳佳豪李际超杨克巍娄志远国防科技大学系统工程学院慕尼黑工业大学管理学院

摘要应急管理领域下事前保护的有效实现是复杂系统在突发事件中避免或减少损失的一种重要措施，开展应急条件下面向韧性的作战体系节点重要度研究是推动强韧性智能作战体系走向实际应用的重要环节.本文提出一种面向韧性的作战体系节... 详细信息

摘要应急管理领域下事前保护的有效实现是复杂系统在突发事件中避免或减少损失的一种重要措施，开展应急条件下面向韧性的作战体系节点重要度研究是推动强韧性智能作战体系走向实际应用的重要环节.本文提出一种面向韧性的作战体系节点重要度研究框架.首先，考虑装备节点被保护后对作战体系的影响，提出基于能力曲线的作战体系韧性优化模型;其次，提出最优保护时间和韧性减少值两个节点重要度指标，前者量化节点应该被保护的优先级，后者量化由于节点保护延迟对作战体系最优韧性的损失;然后，考虑突发事件对作战体系中装备节点影响的随机性，提出一种基于蒙特卡洛和科普兰评分的作战体系节点重要度排序方法;最后通过算例验证所提框架的有效性和优越性，相比于经典中心度指标，所提指标为保护计划制定和保护资源分配提供更契合实际的指导决策，对我军军事应急决策制定、强韧性智能作战体系发展建设有重要的理论支撑.

关键词：作战体系韧性应急条件节点重要度节点排序韧性优化

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基于有向自然连通度的作战网络抗毁性研究

复杂系统与复杂性科学 2015年第4期12卷 25-31页

作者：李际超吴俊谭跃进张小可杨克巍国防科学技术大学信息系统与管理学院长沙410073

介绍了作战环的概念,建立了基于作战环的武器装备体系作战网络模型,提出了有向自然连通度指标作为作战网络抗毁性测度。为验证其可行性与有效性,设计了3个仿真实验:边减少、边增加与连接概率增加仿真实验,比较分析有向自然连通度与Lapl... 详细信息

介绍了作战环的概念,建立了基于作战环的武器装备体系作战网络模型,提出了有向自然连通度指标作为作战网络抗毁性测度。为验证其可行性与有效性,设计了3个仿真实验:边减少、边增加与连接概率增加仿真实验,比较分析有向自然连通度与Laplace矩阵谱半径分别作为抗毁性测度指标的评估效果。研究表明:与Laplace矩阵谱半径指标相比,有向自然连通度指标更加敏感精准;抑制作战网络侦察节点侦察能力对抗毁性影响最为显著;可以通过提高武器装备体系侦察信息准确性、指控能力、火力打击能力及通信能力来增强作战网络抗毁性。

关键词：抗毁性作战网络有向自然连通度作战环

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基于异质网络的武器装备体系结构抗毁性研究

系统工程理论与实践 2019年第12期39卷 3197-3207页

作者：赵丹玲谭跃进李际超豆亚杰李连春刘俊亿国防科技大学系统工程学院长沙410073 91912部队宁德352000

考虑到武器装备体系中装备节点的复杂性和异质性,以及装备之间关系的多样性,本文首先提出了基于异质网络的武器装备体系建模方法.其次通过借鉴OODA作战循环理论的概念,结合异质网络中元路径的定义,提出评估指标--杀伤链数对武器装备体... 详细信息

考虑到武器装备体系中装备节点的复杂性和异质性,以及装备之间关系的多样性,本文首先提出了基于异质网络的武器装备体系建模方法.其次通过借鉴OODA作战循环理论的概念,结合异质网络中元路径的定义,提出评估指标--杀伤链数对武器装备体系结构抗毁性进行评估.然后将杀伤链数和常用的抗毁性评估指标--自然连通度进行比较,分析随机攻击和选择性攻击策略下武器装备体系结构抗毁性的变化,发现具备实际语义信息的杀伤链数对于评估武器装备体系结构抗毁性更加有效.最后,通过想定背景下的武器装备作战体系实例,分析该实例下的武器装备体系结构抗毁性,为进攻方首要攻击对象和防守方首要保护对象提供辅助决策.

关键词：武器装备体系异质网络结构抗毁性杀伤链数自然连通度

考虑高阶拓扑结构的无人蜂群任务协同能力研究

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控制与决策 2024年

作者：吴鸿乾邓宏钟李际超吴成星国防科技大学系统工程学院

无人蜂群作战是未来智能化战争的典型作战样式,鉴于此,立足于无人蜂群的高阶拓扑结构,研究蜂群内的信息流和控制流形成的不同拓扑结构的信息网络在面向复杂协同任务时其协同能力的变化.依据无人蜂群群体智能的关联规则,将无人蜂群信息... 详细信息

无人蜂群作战是未来智能化战争的典型作战样式,鉴于此,立足于无人蜂群的高阶拓扑结构,研究蜂群内的信息流和控制流形成的不同拓扑结构的信息网络在面向复杂协同任务时其协同能力的变化.依据无人蜂群群体智能的关联规则,将无人蜂群信息网络设计为模块化的社团网络,搭建最近邻耦合网络、随机网络、小世界网络和无标度网络4种模块内网络模型,以及随机连接和择优连接两种模块间关联关系,借助超图构建任务协作组成的协同超边;结合高阶网络的超度、超度分布、同步指数等拓扑指标综合评估蜂群协同的质量和效率,并进行仿真实验.实验结果表明,择优连接的小世界网络模型在设定任务下能够更好地兼顾协同质量和协同效率,提高无人蜂群的任务协同能力.

关键词：无人蜂群协同作战超图拓扑性质协同能力综合评估