基于战斗环的网络化云作战体系模型

姜 斌，梁 敏，霍 贝

（火箭军工程大学，西安 710025）

0 引言

体系是由系统组成的系统，是一种开放的复杂巨系统。从网络角度认识是由网络形成的更高层次网络［1］。现阶段，学术界在基于需求和运用复杂网络进行作战体系建模方面研究的比较多，对基于作战云理论的体系建模也有部分研究，但鲜有将战斗环、云作战和复杂网络理论结合起来构建作战体系。本文初步提出运用战斗环理论抽取作战体系组成要素，运用作战云理论优化作战资源配置，运用复杂网络理论描述体系结构的基于战斗环的网络化云作战体系模型。

1 相关概念和理论

1.1 战斗环

战斗环由满足作战的传感器（S）、决策者（D）、响应者（I）和目标（T）4 个基本元素依据基本战斗流程关联而成。基本样式如图1 所示，功能描述如表1所示。通过对战斗环概念描述和功能描述，理清了后续作战体系构建的实体需求。

图1 战斗环

表1 战斗环功能描述

1.2 作战云

云作战是基于“作战云”理论的一种全域一体化分布式作战样式［2］。云作战是以云计算技术作为物质技术基础，云作战过程表现为“云部署-云聚合-云攻防-云重组”，云作战基本指挥控制方式是“集中指挥、自主控制、分布式执行、跨域协同”，其突破了军种界限、专业分工和平台隔离，改变了传统的集中指挥统一行动的作战模式，通过“云”来“云”往的深度融合，实现“云”聚“云”散的跨域分布式作战，最大限度实现了战场感知、认知的共享及融合，作战资源的动态聚能和释放，作战任务的临时受领和作战企图的即时达成以及跨领域作战能力的互补增效。

1.3 网络化

现代作战对抗已经正由简单的平台对抗向体系对抗、网络对抗演变。所谓网络化就是根据复杂网络理论将作战体系中各要素实体、认知感知信息、行动等，通过信息化网络手段进行联通，实现作战力量、作战空间、行动样式、作战指挥、各类保障的一体化［3］。

1.3.1 战斗环网络化

定义网络化的战斗环为基本战斗网络

图2 攻守双方简单战斗网络

图3 最简单的完整战斗网络

最简单的完整战斗网络是在加入对目标、传感器、决策者以及战斗双方相关限制规则简化得来，相关规则不是本文研究重点不作阐述。

1.3.2 网络化特性

1）相依性。网络结构决定了要素之间存在相依性，与孤立网络不同的是，网络之间的相依性可以实现体系的快速聚能和释能，为作战体系构建和对抗提供着眼点［4］。

2）动态演化性。网络化作战体系结构会随着节点的消亡而自适应地改变节点间的交互关系，从而构建新的体系结构，表现为体系结构的适应性、体系演化的非线性、体系能力的涌现性和对抗结果的不确定性。

3）可量化性。利用网络的小世界性和无标度性可以实现网络化效能的量化评估［5］。例如：基本作战网络是战争节点联通属性的映射，网络效能可以用邻接矩阵的特征值（λPFE）的大小进行描述。

4）自适应性。作战网络的自适应性集中表现为，其核心随着作战任务、火力运用、作战进程等动态变化。核心转移在对抗中，于己是在负载均衡技术支撑下使己方作战重心虚拟化、灵活化，并使作战体系更加稳固，防抗能力更强。于敌是根据外部条件变化快速准确地判断作战重心变迁，及时调整战争策略［6］。这一点也与“作战云”理论相契合，依托云计算和负载均衡技术，在任何时候隐藏和保护作战体系的重心。

2 云作战网络化结构分析

网络化作战体系是节点和边的集合，对云作战体系结构进行分析，就要分别抽象出构成体系的各云实体（节点）和云实体之间的交互关系（边）。

2.1 云的实体形态抽象

图4 云实体描述模型

“作战云”由“感知云”（C-S）、“认知云”（C-D）、“响应云”（C-I）组成，具备独立作战能力的［8-9］。既可以是基本作战单元也是跨域协同作战集团，同时也可作为“云作战”网络体系的各大小节点。作战资源云可进一步池化聚类，形成“感知云类”（CC-S）、“认知云类”（CC-D）、“响应云类”（CC-I），如图5 所示。

2.2 云的信息表达形态

图5 云类描述模型

表2 云实体信息表达形态描述

表3 云类信息表达描述

2.3 云的网络形态抽象

结合对云的信息表达形态的抽象即云之间、云类之间信息交互类型的描述，可进一步抽象得到云网络模型如图6 所示，云类网络模型［11］如下页图7 所示。

图6 云网络模型

具体描述为，基于分布式部署的各类“云”，从单个实体到系统乃至整个体系所有的作战资源，都是在广域的范围内不断自下而上地动态充实融合，并形成更具规模的“作战云”［12］。在纵向上开放式聚类的同时，横向上同步实现异类之间的高度协同。同类“云”在纵向上完成聚类并高度开放共享（向下），横向上通联融合。异类“云”横向上联合协同，纵向上互联共享。各级、各域的“云”依职能和规则在网络结构通联的基础上，实现作战需求的自组织和跨域协同［13］。

图7 云类网络模型

3 网络化云作战体系建模

作战体系是具有多层、多级、多维流量及多属性、多准则特征的网络。在资源层运用云计算技术实现作战资源的聚类共享，在控制层立足现有指挥体制制定响应规则，在目标层面向对手建立起对抗关系。

3.1 云作战体系的网络化描述

图8 资源云

图9 控制云

图10 目标云

3.2 网络化云作战体系模型

前文基于战斗环抽取了感知、认知、响应和目标四类实体作为作战体系的实体要素，基于作战云理论和网络化结构抽取了感知Agent 云类、认知Agent 云类、响应Agent 云类和目标Agent 云类，以及四者之间的交互关系［17］。基于此构建基于战斗环的网络化云作战体系模型如下页图11 所示。

图中，描述层是对控制层和资源层的形式化描述，描述了认知实体、感知实体和响应实体聚类过程，三者之间的交互关系（详见表3）。聚类而成的资源层云类和控制层云类，根据体制规则和作战规则，分别通过指控网和物理信息网完成信息流交互。模型中没有体现目标层是因为目标层在体系攻防中才有体现，作为外部输入目标层是由资源层感知云感知，经物理信息网以进入体系。

4 结论

基于战斗环的网络化云作战体系立足作战基本需求，明确了体系建设组成要素；基于云计算技术实现作战资源的高度融合共享；通过网络化手段借鉴复杂网络理论搭建作战体系的网络化结构，彰显了作战体系自适应和动态演化特性，为后续作战体系优化、量化评估奠定了理论和结构基础。同时，基于目标层建立起的攻防对抗体系，为作战任务规划打击方案制定提供了研究突破口。

图11 基于作战环的网络化云作战体系模型