武器装备体系能力矩阵评估方法
曹强;荆涛;周少平
【摘 要】针对武器装备体系能力难以客观、定量评估的问题，引入复杂网络理论，提出了基于矩阵运算的武器装备体系能力评估方法。分析了武器装备体系能力的概念，建立了武器装备体系的复杂层次网络模型，描述了装备网络的组成、运行过程，定义了装备网络的矩阵描述方法和矩阵运算规则，提出了装备网络作战能力描述参数，给出了装备网络能力的矩阵计算方法，进行了影响因素分析，最后通过实例验证了方法可行性、有效性和灵活性。%In order to evaluate capability of weapon system of systems more objectively and quantitively,complex networks theory is introduced,and a new matrix capability evaluation methodology is put forward. The capability definitions of weapon system of systems are analyzed,a layered complex network model of weapon system of systems is built,the components and operation process of the weapon network model are also described. Then matrix expression methods of weapon network and its special calculate rules are defined,tailor-made operation capability indexes of weapon network are brought out. The
algorithm of using single-layer-matrixes and inter-layer-matrixes to compute whole weapon network’s capability is prent; the influence factors of the algorithm are detailly analyzed. By the ca study of a nominal operation network,the feasibility,validity and flexibility of propod methodology are proved.
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2016(000)002
【总页数】7页(P142-147,152)
阴瑜伽【关键词】武器装备体系;复杂网络;能力评估;矩阵;敏感性
【作 者】曹强;荆涛;周少平
矿泉水瓶手工制作灯笼【作者单位】海军装备研究院，北京 100161;海军装备研究院，北京 100161;海军装备研究院，北京 100161
【正文语种】中 文
【中图分类】TP391.9;N945
传统的武器装备体系能力评估方法通常采用先自顶向下对体系进行分解，再自底向上逐层聚合各种战技术指标的方式，这种评价方式体现了装备性能对体系能力的影响，但忽略了装备间的关联依赖关系以及运行方式对体系整体能力的影响。
在电子信息技术的推动下，武器装备体系日益网络化、一体化。近年来复杂网络理论的繁荣与发展，也为武器装备体系能力的评估提供了有益的借鉴。
能力（capability）是做事的本领，是“能胜任某项任务的主观条件”。作战能力，《军语》释义是［1］，“亦称战斗力。武装力量遂行作战任务的能力。由人员和武器装备的数量，编制体制的科学化程度，组织指挥和管理的水平，各种保障勤务的能力等因素综合决定”。美军认为［2］“能力是武装力量在规定的条件下和标准下，使用作战要素执行一组任务并达成作战目标效果的本领”。目前国内对能力的认识与美军接近，即认为能力是一种达到所期望效果的本领，即在特定标准和条件下通过使用各种方法、手段和信息完成一组任务后得到期望效果的本领［3］。
能力通过作战加以反映，称为作战能力。武器装备体系能力、作战部队能力、武器系统能力等都是作战能力在某个方面的具体形式。
武器装备体系的能力可用最小、最大及平均能力3个值来描述。最大能力是设计者赋予武器装备体系的理想能力，表现为系统的功能和性能指标。武器装备体系的能力通过任务的执行过程释放，实际能力常比最大能力小，制约能力发挥的环节和因素越多，实际能力与理想能力的差距越大。小孩说话晚聪明
作为武器装备体系的设计者、论证者，应更注重通过体系能力的评估，探寻并消除影响体系最大能力发挥的环节和因素。
2.1节点与边
一个网络图G定义为集合（V，E），记为G=（V，E）［4］。其中V是节点集合，E是边的集合，而一条边是两个节点的有序或者无序对，即V×V或者VΔV。如果任意点对（i，j）与（j，i）对应同一条边，则该网络为无向网络，否则为有向网络。
武器装备体系可以抽象成复杂网络，即由许多的具有自主特性的装备节点以及表示装备间
复杂关联依赖关系的边组成，简称装备网络。
装备网络中的节点按照功能可分为3类：
①传感器：主要由侦察、探测、监视类装备组成，提供目标信息和战场态势信息。职业能力怎么写
②决策中心：主要由一体化的C4I系统组成，又可以分为通信节点、决策节点和指控节点等。
③战斗单元：主要由软、硬杀伤武器组成，接收决策中心的指令实施作战行动，毁伤或使目标失去作战能力。
装备网络中的边，按照信息能否双向流动地分为单向边与双向边，按照边是否存在实际的通信链路连接分为虚拟边与实连边。目标到传感器是单向的、虚拟的边，传感器与决策中心、决策中心与战斗单元都是双向、实际连接的，战斗单元与目标之间也是单向、虚拟的边。决策中心内部通信节点、决策节点、指控节点之间的边都是基于通信链路的双向实连边。
2.2层次与运行过程
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网络层次化有利于分析网络的运行过程和节点间复杂的关联关系。依据网络节点和边的不同，将装备网络划分为探测网络层、决策网络层、打击网络层、目标网络层4层，如图1所示。目标网络层的构成比较复杂，既包括敌方武器装备网络和自身发射出的网络化、智能化的武器，又包括传感器探测到的自身网络中的其他节点和边。
装备网络的作战运行过程：决策中心依据传感器获取的目标信息和战场态势，结合作战任务作出行动决策，战斗单元实施作战行动后，传感器获得打击效果及新的战场态势，重复上述过程。这一过程与现代作战理论中的观察（Obrve）、判断（Orient）、决策（Decide）、行动（Act）——OODA环是一致的。
2.3矩阵描述与运算
2.3.1单层（single-layer）网络矩阵描述
装备网络中的各层网络由同质的节点组成，除非特别说明了信息的流向，认为节点间是双向的。按照复杂网络理论，这样的网络可以用邻接矩阵A描述。
单层网络是一个n阶无向图，关联依赖矩阵是一个n×n的对称方阵。矩阵元的定义是：
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式中，wij＞0，为节点i与节点j邻接边的权，wii=1节点与自身的关联为1。
目标网络层和打击网络层中节点间如果没有边连接，用单位阵I表示；其余网络层中边的权值用信息传输成功概率、传输时延等装备理论设计指标或实际使用中的统计均值描述。
2.3.2层间（inter-layer）网络矩阵描述
不同层网络之间的关联依赖用转移矩阵T表示。m阶网络层与n阶网络层之间的关联依赖是一个m×n的转移矩阵。转移矩阵元的定义是：
式中，ωij为节点i与节点j邻接边的权，值的确定方式与单层网络矩阵阵元类似。
虾仁荷兰豆对于单向边规定：起始节点指向末端节点时取正值，反之取负值。
2.3.3运算规则
装备网络矩阵除了满足一般矩阵的运算规则外，还有以下特殊运算规则。
①拼接与分块
用水平和垂直的虚线将Am×n矩阵中的元素阵列分成小块（子阵）的操作，称为矩阵的分块。例如：
A=，分成了4个子阵。
新年折纸拼接是上述操作的逆运算，即将子矩阵（网络）合成行列数更多的矩阵（大网络）的过程。
装备网络中的分层实际上就是对整个网络的分块，将子阵当作普通矩阵的元素进行运算。
②链路及数量
图论中，链和路是不同的概念，无向图中的链即为有向图中的路。装备网络是有向图与无向图并存的复杂网络，将链和路作为一个概念，定义为从任意一层网络节点到其他层节点所经过的边和节点的集合。为提高网络效率，设同一层内的链路传播不超过2个节点。
将各单层网络矩阵和层间网络矩阵中的边权都置为1，并按照装备网络运行的过程作矩阵乘法运算，称为链路数量求取运算。有图2所示的两层网络，可用单层网络矩阵A1、A3和层间网络矩阵A2描述。
A4中矩阵元表示起点与终点之间的链路数量，不难看出，上层节点2至下层节点4和5的链路数量为2。
