基于时间切片的通信计划合规性评估模型

王 健，张伟华，沈 迪，佟兆飞

（空军工程大学信息与导航学院，西安 710077）

基于时间切片的通信计划合规性评估模型

王 健，张伟华，沈 迪，佟兆飞

（空军工程大学信息与导航学院，西安 710077）

针对体系作战背景下通信计划规划任务多线性和关系复杂的问题，提出了一种通信计划合规性评估模型。该模型通过构建计划时间切片，描述了多个通信保障任务主线在各阶段的全局关系视图，并定义了通信链路连接矩阵、电磁频谱三级规划和指控系统命名类量化，描述了通信计划的基本内容，同时定义了3类评估规则和3种评估运算法则，形成了完整的合规性评估体系。最后，通过实例分析验证了模型有效性，结果表明，评估模型能够较好地区分不同信息需求下的通信计划合理程度。

时间切片，通信计划，合规性，评估模型

0 引言

通信计划（communications plan）是通信保障计划的简称，在军语中的定义是为组织实施作战和其他军事任务的通信保障而制定的计划，它是通信部（分）队行动的基本依据。随着网络化战争形态的不断演化［1］，通信计划作为体系作战战场通信网系构建、指挥信息系统保障和电磁频谱管理的根本依据［2］，对部队战斗力的生成，乃至作战行动结果都有较大影响［3］。因此，对通信计划科学性、合理性的评估是作战准备必不可少的重要工作。然而，军事网络通信技术日新月异，军事通信计划涉及的要素众多，相互关系复杂，且变化迅速，以往基于作战指挥员和军事专家经验的计划评估方法已不再适用，亟需研究构建要素齐备，方法科学，可适用于体系化战场复杂性、动态性的评估模型，以保障通信计划评估工作的有序进行。

目前，国内外关于作战计划验证评估的研究十分成熟，多种作战计划描述模型相继提出，见文献［4-10］，这些研究对于评估计划合理性，提高作战计划质量具有明显作用。但通信计划属于特殊的作战计划，具有技术性强、量化特征显著、任务主线多维等特点，基于单业务流程和语义推理的作战计划评估模型不适用于通信计划。对此，本文提出了一种基于时间切片的通信计划合规性评估模型，通过构建时间切片，分阶段描述了通信计划的全局要素关系，并应用合规性检测模型中关于复杂业务流的验证方法［11］，实现对多通信要素、多业务主线的通信计划的评估，最后通过实例分析验证了模型有效性。

1 通信计划描述

1.1 时间切面概念

随着作战行动对信息保障的需求不断改变，通信计划所规划的任务不仅仅局限于通信链路的构建与保障，如图1所示的通信计划甘特图，多个任务主线，如通信网系构建、指控系统保障、通信人员配置、通信资源配置、战场频谱管控等在各自的时域上同步推进。这些任务既相互关联，又彼此独立，评估如果将这些任务主线分割单线评估，则忽略各线之间的相互关联，而如果将各线混淆在一起综合评估，又忽略了它们在时域分布上的差异。对此，本文提出计划时间切片的概念，用以描述具有多任务主线的通信计划。

图1 多任务通信计划甘特图

定义1：在某个时间段ti内，通信保障各线任务的需求保持不变，则通信计划中关于这个时间段内所有通信保障规划的全局视图称为ti内的通信计划时间切片P（ti）。则整个通信计划可以描述为由各个任务段所对应的计划时间切片组成的集合：

其中P（ti）≠P（ti-1），表示时间切片的划分以通信保障任务需求发生改变为依据。强调了各计划要素之间的关联关系，突出通信计划面向体系作战的特征。则对于通信计划完整的评估值为对各时间切片考察值S（P（ti））的加权求和∑υi·S（P（ti）），其中υi表示切片权值，根据整体作战需求和通信保障任务的紧要程度设定。

1.2 通信计划要素

在1个时间切片内，通信计划要素模型描述定义如下

其中，RES：：=〈PEO，C2EQU，NAVEQU，FARES，VEH〉表示通信资源的集合，在通信计划中通信资源是指在战时可调度，并可用于通信保障的所有人力、物质资源，涵盖了如图2所示的所有资源要素。

图2 通信资源组成要素

HIN={h1，h2，…，hi，…，hn}表示通信保障对象的集合，这里的通信保障对象既可以是指挥所、数据中心等大型通信枢纽，也可以是单架飞机、单艘舰船等末端火力控制平台。通信资源RES在各个保障对象上的合理分配和调度是通信计划重要内容。

表示通信节点之间的连接关系矩阵，用以量化描述在一个通信计划由各个末端保障对象和通信枢纽构成的通信网系，其中dij表示在通信计划中两个节点之间预设的通信带宽，单位为基群（我国基群为2 048 kb/s）。

Gfz表示通信计划中关于电磁频谱在用频区域AREA、用频台站STA和用频装备EQU上的三级用频指配方案，支配关系如图3所示。

图3 用频指配的三级规划

Ast：：=〈SER，ALL_RES，IDS_hin〉表示通信计划中关于指挥信息系统的保障规划内容，其中SER={s1，s2，…，si，…，sn}指系统服务集，ARR_RES表示通信资源在指挥信息系统中的分配关系，ARR_hin指通信网系节点的部署关系。在体系化战场上指挥信息系统的保障越重要，在通信计划中的内容也逐渐增多，是评估模型不可缺失的内容。

2 合规性评估

在构建通信计划描述模型的基础上，本节通过定义3种类评估规则和3类量化运算方式，实现对1个时间切片内，通信计划各要素及其相关复杂关联关系的合规性评估，通信计划的所有评估规则集表示为：

其中，x={α，β，η}分别表示本模型3类性质的评估规则：要素完整性规则，关系准确性规则和配置合理性规则表示在切片P（ti）中各种规则的分值分配向量。

2.1 要素完整性规则

2.2 关系准确性规则

2.3 配置合理性规则

2.4 量化计算

通信计划的另一个特征是量化内容比重较高，包括通信人员编配数量、网系保障带宽、频管域值等，均以数值进行描述。因此，精确量化评估也是构建本模型的主要目标之一，由于计划涉及量化元素较多，且相互关系难以归一化表述，故加权求和的计算方式显然是不合适的，因此，采用扣分原则，即当不满足考察规则时，根据一定的量化计算方法进行扣分，直至整个计划的负分归零。本模型主要使用以下3种运算法则：

2.4.1 逻辑运算

逻辑运算是指因部分重要通信计划要素缺失，造成在某个时间切片P（ti）内体系通信保障整体失效的扣分计算方法，其计算法则如下：

式（6）表达的意义是对所有逻辑运算规则的计分方法为对其他类规则运算得分再进行逻辑与运算，即当某个逻辑运算规则的扣分条件成立时，整个时间切片P（ti）的计分归零。逻辑运算在通信类计划评估中诸多规则中可应用［12-13］，如判断某个重要方向是否规划了通信链路，某种重要通信设备是否在计划中配备，是否给某个重要台站分配了可用频段等。

2.4.2 线性负分运算

线性负分运算是指因部分通信计划要素缺失或数量有无，造成在某个时间切片P（ti）内体系通信保障质量呈线性下降的扣分计算方法，其计算法则如下：

式（7）表达的意义是对所有线性负分运算规则的计分方法为对其他类规则运算得分再减去线性负分规则扣分的加权求和值，其中μRij表示规则个体的线性负分调节系数。线性负分运算主要在一般通信要素规划齐备性规则中使用，如储备通信物资的规划数量、某个通信枢纽中通信保障人员规划数量等。

2.4.3 指数衰减运算

指数衰减运算是指因部分通信计划要素缺失或设置不当，会造成在某个时间切片P（ti）内体系通信保障质量呈指数衰减的扣分计算方法，其计算法则如下：

式（8）表达的意义是对所有指数衰减运算规则的计分方法为对其他类规则运算得分再乘以指数衰减系数，其中ωRij表示规则个体的指数影响调节系数。在通信领域，指数衰减是较常见的运算关系，如通信带宽设置、通信抗干扰设置等对通信保障质量都符合这一关系［14］，指数衰减运算可应用于配置合理性规则。

上述运算规则中，其具体的计算式及相关调节指数，应在具体评估模型的构建中，根据通信要素间的客观依赖关系、战场实际作战需求结合军事通信专家的意见综合设定。

2.3 模型计算步骤

根据以上模型基本描述及运算法则的定义，评估模型的总体框架如图4所示，其计算步骤如下设计：

Step1：根据通信要素依赖关系、战场作战需求和指挥关系创建规则集，形成评估规则库；

Step3：根据计划内容描述初始化构建每个时间片P（ti）内的参数集Dnw、Gfz和Ast；

Step5：对每个时间片P（ti）内的计划内容进行合规性评估；

Step6：根据式（6）～式（8）的运算法则计算每个时间切片得分S（P（ti））；

图4 通信计划合规性评估模型总体框架

3 算例分析

本节以某地区作战通信保障计划作为目标对象，应用本文的模型对其设施评估，验证模型可用性。该通信计划包括通信网系保障、指控系统保障和电磁频谱管控3个子方案。其中，通信网系保障分4阶段，实施时间从计划开始（0时）至结束（12时），指控系统保障分3阶段，实施时间从通信网系构建完毕后（0.5时）至作战指挥任务保障完毕（10时），电磁频谱管控分3阶段，实施时间从计划开始（0时）至结束（12时）。依据各线实施起止时间和分阶段任务变更情况，根据本文模型的时间切片划分规则，对该计划通过 8个时间切片集进行描述，具体划分如下页图5所示。

图5 某地区作战通信保障计划切片划分

通过对计划定性、定量描述的解析，初始化构建每个时间片P（ti）内的参数集Dnw、Gfz和Ast，如在P（t1）内，通信网系联通关系矩阵为：

频率指配的三级规划如图6所示：

图6 用频指配的三级规划

根据某地区作战信息保障需求，现役通信装备、网系和通信人员之间的依赖关系，以及我军通信部队指挥关系，初始化了合规性规则库，形成8个分时阶段的一共 136个验证规则，部分规则表述如下：

…

为计算简便和显示直观，在本实例演算中，计划评估的初始得分设为1，所有规则的计算调节系数ωRij和μRij均设为1，所有切片得分权值均匀设置，即所有υi=0.125。根据规则集对每个切片进行合规性评估，所得各时间切片扣分点如表1所示。

表1 各时间切片扣分点

表1中各时间切片的得分迥异，其中P（t6）和P（t8）未扣分，而P（t5）和P（t7）在触犯η类规则后，得分为0。这说明不同任务主线在不同时间段对通信保障的需求是不同，通信计划所规划的内容在针对这些不同情况时，所体现的指导效果也是不同。而通过多个时间切片的描述，可以较好地反映这一特征。根据合规性评估后的单规则扣分值，依照得分运算法则，计算获得该通信计划的最后得分为：

该分值综合反映了通信计划在面对多任务主线和多时段不同保障需求的规划效果，较静态单层面的评估更具全面性和动态性。

4 结束语

本文提出了体系化作战战场通信计划的评估模型，通过计划时间切片概念提出了3种类评估规则、3类量化运算方法的定义，解决了体系化战场通信计划多线性、复杂性所造成的评估困难问题，并通过实例验证了模型有效性。有所不足的是，本文的模型只侧重于对通信计划内中的量化表述的评估，对非量化的表述局限于要素齐备性考察，而对于语义、文字表述方面（如通信原则、实施措施）的内容合理性的评估尚不完善。因此，在下一步工作中，拟运用语义推理技术，结合模式识别的方法进一步改善非量化表述内容的评估方法。

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Compliance Evaluation Model of Communications Plan Based on Time Slice

WANG Jian，ZHANG Wei-hua，SHEN Di，TONG Zhao-fei
（School of Information and Navigation，Air Force Engineering University，Xi’an 710077，China）

In background of system combat，a communications plan has many tasks lines，and relation of them is certain complex，which leads the plan evaluating work getting hard.Due to this problem，this article proposes a compliance evaluation model of communications plan.In the model，time slices of plan are constructed，which can describe the general view of relationship among tasks line in different time，and by defining of matrix of communicating links，programming of spectrum and class of command&control system，essential content of communications plan is described clearly.It also defines 3 class of evaluating rules and 3 kind of evaluating arithmetic，so the integrated model is formed.At last，utility of the model has been verified by example analysis，the result show that，the evaluation model could distinguish rational degree of communications plan availably in face of different combat information demand.

time slice，communications plan，compliance，evaluation model

E919

A

1002-0640（2015）06-0070-05

2014-04-23

2014-06-05

王 健（1987- ），男，河北石家庄人，硕士研究生。研究方向：空军通信组织、指挥与仿真。