基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法

1.本发明涉及作战系统技术领域，具体而言，涉及基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法。


背景技术：

2.随着区域拒止/反介入作战体系的逐步构建，如何在战场环境中有效阻断域外干涉，打击敌方高价值空中目标，确保己方作战的顺利进行，成为了近年来武器装备研究的发展重点之一。在此过程中，打击敌高价值空中目标的装备种类逐渐增多，武器之间的相互联系变得越来越多样化。如何让战场上的打击装备相互协调配合，共同服务于对高价值空中目标的打击作战，从联合作战角度研究战争是一个富有挑战性的问题。体系是有限数量的组分系统的集成，这些系统是独立且可运行的，并且在一段时间内相互连接以实现某个更高的目标。作战体系是体系在战争领域的一个表现形式。但是由于高价值空中目标的目标特征弱，对己方作战威胁大，与己方防区距离较远，目标动态特性强，需要对战场内探测、打击手段进行合理化建模以满足作战需求。同时，打击高价值空中目标的防空作战体系十分复杂，需要多种探测、通信、指控、打击装备的相互配合，如何研究作战体系建模方法是当前研究者迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明的目的是研究一套针对现代化条件下打击高价值空中目标作战背景的作战体系建模方法，以超网络建模方法为基础，从时间、信息、精度维度入手，实现基于高价值空中目标的打击作战体系的建设，为现代作战体系研究提供必要的技术支撑，为打击高价值空中目标的装备建设方向提供研究参考。
4.为了实现上述技术目的，本技术提供了基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，包括以下步骤：
5.捕捉高价值空中目标，针对高价值空中目标所在区域，获取部署在该区域的参战装备和参战条件；
6.基于参战条件，将参战装备进行分类，形成用于打击目标若干个的第一节点，以及用于辅助打击目标若干个的第二节点；
7.基于时间、信息、精度三个维度，获取第一节点和第二节点之间的第一关系，以及第一节点之间的第二关系和第二节点之间的第三关系；
8.基于高价值空中目标，依据第一关系、第二关系和第三关系，根据打击高价值空中目标的任务需求，构建用于打击高价值空中目标的作战网络。
9.优选地，在生成参战条件的过程中，获取高价值空中目标的航向、飞行速度、空间位置坐标，通过对高价值空中目标进行识别，计算高价值空中目标在当前区域的飞行时间；
10.根据空间位置坐标和飞行时间，生成用于打击高价值空中目标的参战条件。
11.优选地，在对参战装备进行分类的过程中，将参战装备分为探测类、通信类、指控
类、打击类四类节点；并依据节点功能，生成第一节点和第二节点。
12.优选地，在分析节点之间的关系的过程中，在时间维度，基于任务起始条件与任务结束条件，获取节点在时间维度上的第一时间约束，其中，将任务过程参战涉及的各作战过程作为作战节点，获取各作战节点的参战时序，通过获各作战节点的第二时间约束，以及作战全过程和任务执行过程中的各作战阶段的第三时间约束；
13.基于第二时间约束和第三时间约束，通过获取作战节点间的前后逻辑，生成作战节点间的第一时间约束。
14.优选地，在分析节点之间的关系的过程中，在信息维度，将任务过程参与信息交互的各作战单位作为信息节点，获取各信息节点在信息维度的节点类型，以及信息节点在任务过程中失效的概率；
15.根据单个节点对各节点间进行信息传递的可输出接口与可输入接口，生成任务过程中节点间信息传递的主要路径，其中，节点类型包括目标节点、信息获取、信息处理、信息传递、信息使用、影响节点。
16.优选地，在分析节点之间的关系的过程中，在精度维度，将任务过程对任务完成精度产生影响的各作战过程作为作战节点，获取各作战节点完成对应任务的基准概率、各作战节点的参战顺序、作战节点间的前后逻辑、前序节点发生与否对后序节点发生概率产生影响的影响系数、后序节点发生与否对前序节点发生概率产生影响的影响系数。
17.优选地，在获取节点之间的关系的过程中，基于第一时间约束，通过主要路径和影响系数，获取第一关系、第二关系和第三关系。
18.优选地，在构建作战网络的过程中，根据不同类的任务节点依次按照不同的杀伤链路进行区分，根据时间、信息、精度维度，构建作战子网络；
19.将任务需求作为目标条件，对作战子网络进行调整，生成作战网络。
20.优选地，在构建作战子网络的过程中，在时间维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、作战节点间的前后逻辑、作战节点间的时间约束，按照任务时序前后连接形成时间维度的作战子网络；
21.在信息维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、单个节点对各节点间进行信息传递的可输出接口与可输入接口、任务过程中节点间信息传递的主要路径，按照任务过程信息的传递先后顺序前后连接形成时间维度的作战子网络；
22.在精度维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、各作战节点的参战顺序、作战节点间的前后逻辑，按照任务过程事件发生的先后顺序前后连接形成时间维度的作战子网络。
23.优选地，用于实现多域协同防空作战体系建模方法的多域协同防空作战体系建模系统，包括：
24.目标发现模块，用于捕捉高价值空中目标；
25.作战匹配模块，用于针对高价值空中目标所在区域，获取部署在该区域的参战装备和参战条件；
26.作战筛选模块，用于基于参战条件，将参战装备进行分类，形成用于打击目标若干个的第一节点，以及用于辅助打击目标若干个的第二节点；
27.作战维度分析模块，用于基于时间、信息、精度三个维度，获取第一节点和第二节
点之间的第一关系，以及第一节点之间的第二关系和第二节点之间的第三关系；
28.作战执行模块，用于基于高价值空中目标，依据第一关系、第二关系和第三关系，根据打击高价值空中目标的任务需求，构建用于打击高价值空中目标的作战网络，根据作战网络对高价值空中目标执行打击任务。
29.本发明公开了以下技术效果：
30.本发明能够对打击高价值空中目标的作战体系建模进行直观展示，便于决策者选择合适的打击手段对高价值空中目标实施打击；
31.本发明充分考虑了作战体系中各作战节点的显著特征，突出了作战节点在时间、信息、精度维度对作战体系杀伤链建模产生的影响，解决了对高价值空中目标实施打击的作战体系建模问题。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本发明所述的杀伤链作战网络示意图；
34.图2是本发明所述的杀伤网络与杀伤链路的关系说明示意图；
35.图3是本发明所述的针对打击高价值空中目标的作战网络模型示意图；
36.图4是本发明所述的方法流程示意图。
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.如图1-4所示，本发明提供了基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，具体包括如下步骤：
39.步骤一：获取打击高价值空中目标作战的参战条件与参战装备，将参战装备的参战类型区分为探测类、通信类、指控类、打击类四类节点。
40.步骤二：根据超网络建模理论，获取参战节点的节点特征。对任务过程的杀伤链超网络模型按时间、信息、精度三个维度进行特征提取，获得任务过程中各参战节点在时间、信息、精度维度的节点特征；
41.其中，所述对杀伤链超网络模型按时间、信息、精度三个维度进行特征分析的具体步骤包括：
42.在整个任务过程，获取任务起始条件与结束条件。
43.在时间维度，将任务过程参战的各作战过程作为作战节点，获取各作战节点的参战时序，任务过程各作战节点的时间约束，作战全过程及任务过程中各作战阶段的时间约束；获取作战节点间的前后逻辑、作战节点间的时间约束。
44.在信息维度，将任务过程参与信息交互的各作战单位作为作战节点，获取各作战节点在信息维度的节点类型(包括目标节点(t)、信息获取(c)、信息处理(p)、信息传递(tr)、信息使用(u)、影响节点(i)五类)，信息节点在任务过程中失效的概率；单个节点对各节点间进行信息传递的可输出接口与可输入接口，任务过程中节点间信息传递的主要路径。
45.在精度维度，将任务过程对任务完成精度产生影响的各作战过程作为作战节点，获取各作战节点完成对应任务的基准概率、各作战节点的参战顺序、作战节点间的前后逻辑、前序节点发生与否对后序节点发生概率产生影响的影响系数、后序节点发生与否对前序节点发生概率产生影响的影响系数。
46.步骤三：根据打击高价值空中目标的参战需求，获取参战各节点之间的对应关系，将分类后的不同类的任务节点依次按照不同的杀伤链路进行区分。
47.步骤四：根据不同类的任务节点形成的不同杀伤链路，构建时间、信息、精度维度的作战子网络；
48.其中，在时间维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、作战节点间的前后逻辑、作战节点间的时间约束，按照任务时序前后连接形成时间维度的作战子网络；
49.在信息维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、单个节点对各节点间进行信息传递的可输出接口与可输入接口、任务过程中节点间信息传递的主要路径，按照任务过程信息的传递先后顺序前后连接形成时间维度的作战子网络；
50.在精度维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、各作战节点的参战顺序、作战节点间的前后逻辑，按照任务过程事件发生的先后顺序前后连接形成时间维度的作战子网络。
51.步骤五：结合打击高价值空中目标的任务需求、与时间、信息、精度维度的作战子网络，合并形成针对打击高价值空中目标的作战网络。
52.结合打击高价值空中目标的实际作战需求，根据时间、信息、精度维度子网络建模，得到整个战场的态势模型，为指挥员选择合适的打击手段对高价值空中目标实施打击提供参考依据。
53.实施例1：针对防空反导部队打击某型高价值空中目标飞行器作战为例进行说明。
54.步骤一：获取打击高价值空中目标作战的参战条件与参战装备，在当前作战中，参战条件为距离我防区外的非己方空域、海域，对敌高价值空中目标实施无预警打击。参战装备为各型探测装备、多级指控系统、打击装备、全域战场通讯装备，包括预警卫星、预警雷达，联合作战指控中心、陆基前线指挥所、机场塔台、预警飞机，截击机、远程防空导弹及配套设备，天基通信卫星与陆基通信光缆。
55.将参战装备的参战类型区分为探测类、通信类、指控类、打击类四类节点。
56.其中，预警卫星、预警雷达为探测类节点，天基通信卫星与陆基通信光缆为通信类节点，联合作战指控中心、陆基前线指挥所、机场塔台、预警飞机为指控类节点，截击机、远程防空导弹及配套设备为打击类节点。
57.步骤二：根据超网络建模理论，获取参战节点的节点特征。对任务过程的杀伤链超网络模型按时间、信息、精度三个维度进行特征提取，获得任务过程中各参战节点在时间、信息、精度维度的节点特征；
58.其中，所述对杀伤链超网络模型按时间、信息、精度三个维度进行特征分析的具体步骤包括：
59.在整个任务过程，获取任务起始条件与结束条件。任务起始条件为探测类节点发现目标，结束条件为打击类节点摧毁目标
60.在时间维度，将任务过程参战装备的各作战过程作为作战节点，获取各作战节点的参战时序，任务过程各作战节点的时间约束，作战全过程及任务过程中各作战阶段的时间约束；获取作战节点间的前后逻辑、作战节点间的时间约束。
61.以陆基前线指挥所为例，其作战过程与时间约束情况如表1所示：
62.陆基前线指挥所作战过程与时间约束对照表
[0063][0064]
在信息维度，将任务过程参与信息交互的各作战单位作为作战节点，获取各作战节点在信息维度的节点类型(包括目标节点(t)、信息获取(c)、信息处理(p)、信息传递(tr)、信息使用(u)、影响节点(i)五类)，信息节点在任务过程中失效的概率；单个节点对各节点间进行信息传递的可输出接口与可输入接口，任务过程中节点间信息传递的主要路径。如图1所示，不同节点有不同的节点类型与任务过程中失效的概率，组合形成信息传递网络。
[0065]
在精度维度，将任务过程对任务完成精度产生影响的各作战过程作为作战节点，获取各作战节点完成对应任务的基准概率、各作战节点的参战顺序、作战节点间的前后逻辑、前序节点发生与否对后序节点发生概率产生影响的影响系数、后序节点发生与否对前序节点发生概率产生影响的影响系数。具体示例如表2。
[0066]
表2作战体系节点精度与影响系数
[0067][0068]
步骤三：根据打击高价值空中目标的参战需求，获取参战各节点之间的对应关系，将分类后的不同类的任务节点依次按照不同的杀伤链路进行区分。杀伤网络与杀伤链路的关系说明见图2。
[0069]
步骤四：根据不同类的任务节点形成的不同杀伤链路，构建时间、信息、精度维度的作战子网络；
[0070]
其中，在时间维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、作战节点间的前后逻辑、作战节点间的时间约束，按照任务时序前后连接形成时间维度的作战子网络；
[0071]
在信息维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、单个节点对各节点间进行信息传递的可输出接口与可输入接口、任务过程中节点间信息传递的主要路径，按照任务过程信息的传递先后顺序前后连接形成时间维度的作战子网络；
[0072]
在精度维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、各作战节点的参战顺序、作战节点间的前后逻辑，按照任务过程事件发生的先后顺序前后连接形成时间维度的作战子网络。
[0073]
步骤五：结合打击高价值空中目标的任务需求、与时间、信息、精度维度的作战子网络，合并形成针对打击高价值空中目标的作战网络。具体示例见图3。
[0074]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0075]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能
理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0076]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于，包括以下步骤：捕捉高价值空中目标，针对所述高价值空中目标所在区域，获取部署在该区域的参战装备和参战条件；基于所述参战条件，将所述参战装备进行分类，形成用于打击目标若干个的第一节点，以及用于辅助打击目标若干个的第二节点；基于时间、信息、精度三个维度，获取所述第一节点和所述第二节点之间的第一关系，以及所述第一节点之间的第二关系和所述第二节点之间的第三关系；基于所述高价值空中目标，依据所述第一关系、所述第二关系和所述第三关系，根据打击所述高价值空中目标的任务需求，构建用于打击所述高价值空中目标的作战网络。2.根据权利要求1所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于：在生成参战条件的过程中，获取所述高价值空中目标的航向、飞行速度、空间位置坐标，通过对所述高价值空中目标进行识别，计算所述高价值空中目标在当前区域的飞行时间；根据所述空间位置坐标和所述飞行时间，生成用于打击所述高价值空中目标的所述参战条件。3.根据权利要求2所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于：在对参战装备进行分类的过程中，将所述参战装备分为探测类、通信类、指控类、打击类四类节点；并依据节点功能，生成所述第一节点和所述第二节点。4.根据权利要求3所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于：在分析节点之间的关系的过程中，在时间维度，基于任务起始条件与任务结束条件，获取节点在时间维度上的第一时间约束，其中，将任务过程参战涉及的各作战过程作为作战节点，获取各作战节点的参战时序，通过获各作战节点的第二时间约束，以及作战全过程和任务执行过程中的各作战阶段的第三时间约束；基于所述第二时间约束和所述第三时间约束，通过获取所述作战节点间的前后逻辑，生成作战节点间的所述第一时间约束。5.根据权利要求4所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于：在分析节点之间的关系的过程中，在信息维度，将任务过程参与信息交互的各作战单位作为信息节点，获取各信息节点在信息维度的节点类型，以及信息节点在任务过程中失效的概率；根据单个节点对各节点间进行信息传递的可输出接口与可输入接口，生成任务过程中节点间信息传递的主要路径，其中，所述节点类型包括目标节点、信息获取、信息处理、信息传递、信息使用、影响节点。6.根据权利要求5所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于：在分析节点之间的关系的过程中，在精度维度，将任务过程对任务完成精度产生影响的各作战过程作为作战节点，获取各作战节点完成对应任务的基准概率、各作战节点的参战顺序、作战节点间的前后逻辑、前序节点发生与否对后序节点发生概率产生影响的影响系数、后序节点发生与否对前序节点发生概率产生影响的影响系数。7.根据权利要求6所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于：在获取节点之间的关系的过程中，基于所述第一时间约束，通过所述主要路径和所述
影响系数，获取所述第一关系、所述第二关系和所述第三关系。8.根据权利要求7所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于：在构建作战网络的过程中，根据不同类的任务节点依次按照不同的杀伤链路进行区分，根据时间、信息、精度维度，构建作战子网络；将所述任务需求作为目标条件，对所述作战子网络进行调整，生成所述作战网络。9.根据权利要求8所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于：在构建作战子网络的过程中，在时间维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、作战节点间的前后逻辑、作战节点间的时间约束，按照任务时序前后连接形成时间维度的作战子网络；在信息维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、单个节点对各节点间进行信息传递的可输出接口与可输入接口、任务过程中节点间信息传递的主要路径，按照任务过程信息的传递先后顺序前后连接形成时间维度的作战子网络；在精度维度，将各作战节点根据任务起始条件与结束条件、各作战节点的参战顺序、作战节点间的前后逻辑，按照任务过程事件发生的先后顺序前后连接形成时间维度的作战子网络。10.根据权利要求9所述基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，其特征在于，用于实现多域协同防空作战体系建模方法的多域协同防空作战体系建模系统，包括：目标发现模块，用于捕捉高价值空中目标；作战匹配模块，用于针对所述高价值空中目标所在区域，获取部署在该区域的参战装备和参战条件；作战筛选模块，用于基于所述参战条件，将所述参战装备进行分类，形成用于打击目标若干个的第一节点，以及用于辅助打击目标若干个的第二节点；作战维度分析模块，用于基于时间、信息、精度三个维度，获取所述第一节点和所述第二节点之间的第一关系，以及所述第一节点之间的第二关系和所述第二节点之间的第三关系；作战执行模块，用于基于所述高价值空中目标，依据所述第一关系、所述第二关系和所述第三关系，根据打击所述高价值空中目标的任务需求，构建用于打击所述高价值空中目标的作战网络，根据所述作战网络对所述高价值空中目标执行打击任务。

技术总结
本发明公开了基于超网络的多域协同防空作战体系建模方法，包括对任务过程的参战装备进行提取，对杀伤链超网络模型按时间、信息、精度三个维度进行特征分析，获得任务过程中各参战节点在时间、信息、精度维度的对应关系，进而构建时间、信息、精度维度的作战子网络，将三个作战子网络进行整合，得到打击高价值空中目标的战场态势模型。本发明能够对打击高价值空中目标的作战体系建模进行直观展示，便于决策者选择合适的打击手段对高价值空中目标实施打击；本发明充分考虑了作战体系中各作战节点的显著特征，突出了作战节点在时间、信息、精度维度对作战体系杀伤链建模产生的影响，解决了对高价值空中目标实施打击的作战体系建模问题。高价值空中目标实施打击的作战体系建模问题。高价值空中目标实施打击的作战体系建模问题。


技术研发人员：许江涛 董瑞霖 董灿 吕红庆 熊旭东 沈财旭 滕维海 罗发平 王温 宋海燕 孙海 白丽丽 张冲 黄晨昊 王琪 谭浩天 苏思榕
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/28