网络中心战C 4ISR系统研究及效能应用分析

第２８卷第２期　拍挥控制与仿真　、ｂ１．２８　ＮＯ．２　２００６年４月　Ｃｏｍｍａｎｄ　ＣｏｎｔｒｏＩ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ａｐｒ．２００６　文章编号：１６７３．３８１９（２００６）０２．００２２．０４　网络中心战Ｃ４　Ｉ　Ｓ　Ｉｑ系统研究及效能应用分析　王璐，张晓康　（海军航空　Ｉ　程学院，山东烟台２６４００１）　摘要：根据网络中心战中Ｃ　ＩＳＲ系统体系结构特点，建立了关于Ｃ　ＩＳＲ系统的体系结构模型和指控系统的　逻辑模型，分析了该模型对未来作战的影响　在建立的网络结构模型的基础上，建立了编队对地攻击网络结　构模型。根据编队对地攻击模型中节点的特点，运用梅特卡夫定律和组合数学相结合建立评估编队能力指数　的评价标准　该算法能量化作战编队作战效能，能较好地与实际作战相结合。　关键词：网络中心战；Ｃ　ＩＳＲ系统：梅特卡夫定律：编队对地攻击　中图分类号：Ｅ２ｌ１　文献标识码：Ａ　Ｔｈｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃ　ＩＳＲ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ＮＣＷ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ＷＡＮＧ　Ｌｕ，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｋａｎｇ　（Ｎａｖａｌ　Ａｉｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｙａｎｔａｉ　２６４００　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｂｕｉｌｄｓ　ａ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃ　ＩＳＲ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｇｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｃｏｍｍａｎｄ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｂａｓｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｃ　ＩＳＲ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ＮＣＷ．Ｉｔ　ａｌｓｏ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌｓ　ｗｈｉｃｈ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｉｔ　ｓｅｔｓ　ｕｐ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ’Ｓ　ａｔｔａｃｋｉｎｇ　ｏｎ　ｇｒｏｕｎｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｏｄｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ’Ｓ　ａｔｔａｃｋｉｎｇ　ｏｎ　ｇｒｏｕｎｄ，ｉｔ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｍｅｔｃａｌｆｅ’Ｓ　ｌａｗ　ａｎｄ　ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＮＣＷ；Ｃ　ＩＳＲ　ｓｙｓｔｅｍ；ｔｈｅ　Ｍｅｔｃａｌｆｅ’Ｓ　ｌａｗ；ｆｏｒｍａｔｉｏｎ’Ｓ　ａｔｔａｃｋｉｎｇ　ｏｎ　ｇｒｏｕｎｄ　以平台为中心的战争转向以网络为中心的战争　左右相互贯通的层次结构模型，如图１所示【４ｌ。　是新军事领域中的一项根本性变革。未来战争，是　由图１可以看出，整个系统总体上分为四个层　敌对双＿方以网络为中心的综合对抗，以网络为中心　次、若干个军种以及所属的各个分系统，并构成了　集指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察　立体矩阵式的Ｃ　ＩＳＲ体系结构。其作用是使作战需　于一体（Ｃ　ＩＳＲ）的系统就是起“融合”和“力量倍　求能够得到快速的综合，以提高作战能力；进行合　增器”作用的综合电子信息系统【１．２ｌ。　理的协调，使提高的作战能力得到迅速使用。Ｃ　ＩＳＲ　从目前情况看，Ｃ　ＩＳＲ系统已经成为网络中心　系统是一体化的系统，由若干分系统组成的大系统。　战的网络作战基础和基本指挥系统，网络中心战依　因而要求它集成、高效和可互操作性。互操作性定　托网络，无疑是来源于Ｃ　ＩＳＲ系统，是Ｃ　ＩＳＲ系统　义为不同系统间一个系统向另一个系统提供或接受　的提高与完善，是Ｃ　ＩＳＲ系统发展的高级形式１２．３１。　的能力。为此，在开发这种系统时需要有一个框架，　现代作战中，由战斗机、预警机和电子干扰机组成　用以科学、准确地表述系统的体系结构。　的编队对地攻击是夺取空中优势和支援地面作战的　有力手段。Ｃ　ＩＳＲ系统贯穿于编队之中，是编队间　２逻辑模型及对作战的影响　的神经网络。因此，对网络中心战的Ｃ　ＩＳＲ系统研　２．１　Ｃ　ＩＳＩｑ系统逻辑模型　究有助于提高把Ｃ　ＩＳＲ系统运用到编队对地攻击中　网络中心战的网络体系主体南传感器网络和交　去，从而有助于我军的联合作战能力。　战网络组成。网络中心战能够实施的前提条件是为　１　Ｃ　ＩＳＩｑ体系结构模型　计算和通信提供底板的高信息网络的出现。该信息　Ｃ　ＩＳＲ系统是根据军队的作战任务、军队体制、　网络使传感器网络和交战网络的操作结构得以实现　’制作战编成和指挥关系而组成的Ｆ１上而下、逐级展开、　。Ｃ　ＩＳＲ系统的逻辑模型是在＿一者基础上建立起来　的。传感器网络构成了通信系统，使指挥控制中心　收稿日期：２００５．１Ｏ　２７　修回日期：２００５—１２．２９　和各作战单元建立互动联系。然后交战网络利用对　作者简介：王　璐（１９８ｌ－），女，…尔荣成人，硕上研　目标的了解和掌握，使各作战单元有效地实施对目　究牛，研究方向为信息管删与决策及应用：　标的估计，因此提高了作战能力　张晓小（１９８ｌ一），男．硕上研究乍。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　捐挥控帮】与仿真　陆军系统　指搦　挖制系统　情报侦察系统　年系统　预臀探测系统　海军系统　通信系统　导弹部队系统　电ｆ计算机系统　图１　Ｃ　ＩＳＲ体系结构模型　探测环境数据融合　计划和评估　执行　图２　指挥与控制系统的逻辑模型　网络中　ｔＬ，战强大威力主要来Ｆ１其网络结构。按　战单元的作战效能１４，５１。　功能可以把整个网络分为　个相互耦合的部分：探　探测网络主要由传感器组成。　把所有战略、　测网络、交战网络和信息网络。　者构成一个“品”　战役和战术级探测装置得到的信息融合在一起，迅　字形的网络结构。从模型中可以看出，在以网络中　速产生整个战场空间的念势罔，其完整性和精确程　心战为基础的Ｃ　ＩＳＲ系统中，首先是传感ｌ器将目标　度远远超过了任何单个探测装置能达到的水平；交　情况南通信系统传递给指挥与控制中心，其中指挥　战网络主要南武器系统组成，它能够对分敞在战区　控制系统是由电子计算机系统构成的分系统组成，　内各平台上的武器进行控制，作战人员可根据战场　主要是发挥指挥、决策，判断、决策的作用，将目　态势干【Ｉ目标性质，进行通盘考虑，迅速选择并发射　标传递给火力系统　火力作战单元能有效掌握作战　打击效果最佳的武器。而这种武器可以是奉平台上　指挥控制中心的意　，指挥控制中心再根据火力作　的，也可以是其它平行Ｉ　的；信息网络为探洲网络　战单元对日标信息的处　作进一步的调整，对作战　和交战网络提供支撑，是所有＋切的基础，各级探　署也做出棚　的改变，从ｍ能更大地发挥各个作　测装置获得的实时【＝ｊ标信息可以　接传输到武器发　维普资讯 http://www.cqvip.com

２４　王璐，等：网络中心战Ｃ　ＩＳＲ系统研究及效能应用分析　第２８卷　射系统，反应时间大大缩短。可以看到，由三级网　以更快、更准地了解到战场任何角落敌方的兵力损　络构成的网络结构模　为未来作战提供了快速反应　伤、对比情况，然后通过Ｃ　ＩＳＲ系统迅速了解兵力、　能力。　兵器的储备数量、地点，选择最佳的方案，并将命　２．２对作战影响　令迅速下达到各执行单位付诸实施。使用网络链接　在信息战争中，使用Ｃ　ＩＳＲ系统可以大大提高　的Ｃ　ＩＳＲ系统和各种武器系统，并将二者进行科学　部队及武器系统的运动速度，从而提高战斗行动的　的结合，将使得战斗行动多样化和战斗行动内容的　机动性。在短时间内，就可以在需要的方向上。集　复杂化、丰富化。　中兵力建立决定性的对敌优势。此外，Ｃ　ＩＳＲ系统　能大大缩短指挥员和指挥机关判断敌情、确定摧毁　３编队网络模型　兵器数量及种类的时间，因而能提高己方军队破坏　网络中心战依赖一个遍布全球各地（包括海洋　与摧毁敌方目标的速度。Ｃ　ＩＳＲ系统对未来作战的　和陆地）功能强劲的网络为所有节点提供数据流。　影响主要表现在以下几个方面ｔ４１：　由预警机、战斗机和轰炸机构成的对地攻击编队，　１）极大提高指挥效能　由于Ｃ　ＩＳＲ系统通过各　假设是基于网络中心战ｃ　ＩＳＲ系统建立的。为了强　种通信网络将各层次的终端有效地联系起来，指挥　化对网络中心战中Ｃ　ＩＳＲ系统的认识，建立的模型　员和指挥机关可以真正做到有效指挥各个兵力协调　主要是基于网络中心战模型，以突出本质问题和尽　作战。通过网络连接的Ｃ　ＩＳＲ系统快速收集与处理　量简化计算。　情报，指挥员可随时掌握第一线战场的实时情况，　对网络中心战编队对地攻击威力的分析，可以　对整个作战行动实施有效的集中统一指挥。Ｃ　ＩＳＲ　从网络体系所具有的节点做分析。一个编队中网络　系统结构特点决定了可以实施分散指挥，分散指挥　节点（含传感器）越多，其提供的信息就越多，传　可以保证部队、分队具有较大的独立性和机动性。　感器及指挥控制系统对攻击目标了解就越清楚，就　这样，即使集中指挥的Ｃ　ＩＳＲ系统遭到破坏，分散　越能更好地发挥各个作战系统的效能。根据“梅特　指挥的Ｃ　ＩＳＲ系统仍可充分发挥其效能，从而保证　卡夫定律”知，网络的威力与网络中节点数量平方　战斗行动的连续性和不间断性。　成正比。设编队中心战网络中体系节点数为ｍ，则　２）大大缩短战斗准备时间　Ｃ　ＩＳＲ系统缩短了　网络中心战网络体系威力为【　】　战斗准备阶段收集、处理、发送情报，定下决心。　Ｐ（ｍ１＝Ｋ￣ｍ２　（１）　形成文书并将其传送给执行者的时间；由计算机进　其中，　为比例系数，通过专家系统在作战试验中　行战役的高效率计算，能向指挥员快速提供全面而　决定。本例中假设各个编队子系统下的分系统的节　准确的数据，从而使指挥员定下决心的时间大大提　点数是相同的，计算方法是取总的节点数求平均值，　前了；大大缩短战术武器系统的射击准备时间。　节点是按照传感器的数量来计算的。编队网络作战　３）提高兵力、兵器的机动能力并使得战斗多样　系统如图４所示｝４】：　化使用ｃ　ＩＳＲ系统的电子计算机、探测系统，可　一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一１　信息附络ｌ　ｒ　一一一广一　一一　１　使　Ｈ　标　呃　效　图４编队网络作战系统　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　拍挥控制与仿真　Ａｓ＝（３ｎ）！（　！）一　２５　编队的各分系统平台具有相同的系统组成：传　感器系统、指控系统和武器系统，连接各个分系统　的是数据链。分系统的功能和效能指标相同。在平　而“（　ｋ－ｌ，ｎ）　１８（３ｎ—ｋ—　）！　（６）　（，ｌ—１）！（，ｌ—ｆ）！（，ｌ＋ｉ一七）！ｆ！（七一ｉ）ｔ　台作战条件下，一个子系统损伤则使该编队子系统　丧失作战功能；在网络中心战条件下，编队子系统　一那么在此刻系统的作战能力指数为　Ｅ＝Ｋ儿３ｎ一（３ｎ一七）】ｍ｝　Ａｓ　（７）　个或两个受损伤后，剩余子系统可以与其他平台　在本模型中，粗略地计算了编队在网络中心战　条件下的网络威力。具体参考数据在参考文献［６】中　详细捕述，这里不再赘述。编队对地攻击过程是一　子系统构成射击通道继续作战。那么子系统的数量　就是评价编队效能的有效指标，结合梅特卡大定律　得到编队效能指标定义为　Ｊ：　Ｅ＝Ｐ（ｍ１・子系统数量　（２）　在作战过程中，主要分析的是子系统的损失量。　在网络中心战条件下，损失一个子系统，剩余的子　系统与其他子系统又能构成通道继续作战。本文中　假设，各子系统在作战中有相同的受损概率。假设　子系统的数量为ｎ，由于单个子系统有３个分系统，　故整个编队为３ｎ。在不考虑同类子系统顺序时进行　排列时，假定一个排列代表一种子系统战斗受损的　顺序，设损伤到达第ｋ个子系统或经历ｋ次损失时，　编队对地攻击功能完全丧失，系统损失一类分系统，　那么将无法构成射击通道，系统就瘫痪了。　编队子系统总的排列为（３九！）（３，１）！个，根据组合　数学的原理子系统数只有在３到３，１个时，才有可能　出现系统功能丧失的状态。设剩余ｋ个子系统，其　中有ｉ个某一类子系统，其余ｋ－ｉ为另一类子系统，’　则剩余子系统排列为Ｉ６　Ｃ　七！　ｌ！（七一ｆ）　在损失的３ｎ，ｋ个子系统中，其中属于最后一次　损伤的此类子系统为ｎ，另两个子系统的数量分别　为ｉ１一ｉ和ＩＩ＋ｉ—ｋ个，或者相反。认识到如果是不同　类的子系统的变化时，会有６种组合，那么损伤的　子系统的数量为Ｉ　６】　６　ｏ一二　二．　一　　（ｋ：２　Ｋ　＝　．ｊ．…．九，．，２　）（４　），　（，ｚ—１）！（ｎ—ｆ）！（，ｌ＋ｉ—ｋ）！　排列损伤的子系统和损伤３ｎ—ｋ次后编队丧失　作战能力的排列数为【６　…　（ｋ－　……一！　二　：　一　ｆ　ｓ　１　（，ｌ—１）！（，ｚ—ｉ）！（，？＋ｉ—ｋ）！　！（七一ｉ）！　则剩余存在系统的排列数为　个动态变化的过程，本模型的建立能够衡量编队在　知道损失量的情况下来评估本身的作战效能，利用　网络的互联、互通作用可使编队的作战效能得到有　效的提升。　４结束语　本文根据现代战争的特点，分析了网络中心战　中的Ｃ　ＩＳＲ系统。通过分析网络中心战体系结构模　型及逻辑模型，可以看到利用网络的互联、互通、　互信作用能够很好提高部队的作战效能。通过对编　队对地攻击网络模型的建立，并结合梅特卡夫定律，　可以看到效能的提高是显著的。但是也应当看到，　影响以网络中心战为基础的编队对地攻击因素还很　多。如何去量化这些因素也是至关重要的，这将是　以后需要研究和解决的问题。　参考文献：　【１】　盂凡俊．网络中心战：美军信息时代的联合作战【Ｊ】．　外军军事学术．２００４（１Ｏ）：１９．２４＋　【２】　陈立新，殷兴良，网络中心化作战体系信息域效能分　析［Ｊ】．系统工程与电子技术．２００４，２４（７）：９　１８．９２３＋　【３】　爿亡导，陈永胜等，网络中心战作战效能研究与应用【Ｊ】　火力与指挥控制，２００４，２９（４）：８９　９２．　【４】　王正德．解读网络中心战【Ｍ】第一版．北京：国防１　业　出版社，２００４．　ｆ５】　蒲林科，赵宗贵，２ｌ世纪初Ｃ　ＩＳＲ系统装箭与技术发　展研究．现代电子：ｌ：程，２００４，４：８．１５．　【６】　李敏勇，李陆冀，网络中心战舰艇编队的作战效能分　析［Ｊ】．火力与指挥控制．２００４，２９（５）：１２—１４．　【７】Ｄａｖｉｄ　Ｓ．Ａｌｂｅｒｔ（美），Ｊａｍｅｓ　Ｍｏｔｆｌａｔ（英）著郁军，黄可　荣译．网络中心战与复杂性理论【Ｍ】．第一版．北京：电　子．１：业出版社，２００４．