体系对抗下的跨层协同指挥与控制网络的性能(2)

　　3 指挥与控制网络的特点

　　网络中心战的指挥与控制网络取决于军事体制编制、作战规则、指挥机构、作战平台、作战武器装备性能等因素，它是一个特殊的复杂网络系统。一体化联合作战是网络中心战思想的具体体现，它是两个或两个以上军兵种的统一作战行动，在传统的层级树状垂直的指挥体系的基础上增加横向联系，具有作战体系横向链接的特征，以纵向联通为前提，强调横向联通。在战时将所需要的作战力量，快速地拼接成为一个具有整体作战能力的作战系统[7]。目前各国军队都普遍地在横向上扩大指挥跨度的数量，在纵向上压缩指挥层次。如美军指挥跨度由原来的5～6个增加到9个，空军指挥层次由原来的5级减少到4级。在指挥方式上，从集中/委托式指挥向多级跨越、上下互动转变，从单级封闭式集中决策向多级开放式分布决策转变，从计划控制向动态控制转变。因此，未来的指挥与控制网络具备以下主要特点：

　　(1)指挥机构在纵向上呈现层次关系。指挥机构由上至下具有层次区分，由上至下节点的等级由高到低。指挥层次数是指挥机构上下级所区分的层级，不同层次的指挥与控制节点所需的协同态势信息并不相同。指挥与控制节点随着层次等级的提高，所需要的态势信息更加全面。

　　(2)交战单元在横向上呈现协同关系。在同一作战集团内部，同一级别交战单元之间协同关系;在不同作战集团之间，它们的同一级别交战单元之间也有协同关系。

　　(3)跨级指挥。在同一作战集团内部，上级指挥与控制单元可以对其内部的指挥单元进行跨级指挥。跨级指挥主要对重要/关键的节点进行越级指挥。指挥跨度是指挥机构在同级的每一层所指挥和管辖单位的数量。当网络节点总数量固定时，指挥跨度越小，指挥层次越少，意味着横向指挥的单元越多，因此对指挥与控制节点提出了更高的要求，需要节点具有更强的信息处理能力，稳健的信息传输需要得到更强的抗干扰技术支持。此外，一旦某些节点遭受打击，受其影响的节点将会更多，所以需要加强隐藏伪装防护措施。

　　(4)指挥决策时间开销受到严格限制。由于协同作战过程为一个相互嵌套的“观察→评估→决策→行动→观察”循环，每一个循环都必须在规定的时间窗口内完成。战场环境瞬息万变，指挥决策机构在对所掌握的战场情报信息进行分析研究时，可能情报信息所反映的战场情况已经失去了部分真实性甚至完全失效，而新的战场环境信息不断产生和起效用。指挥决策机构根据敌我双方作战态势适时调整作战行动，快速决策，缩短“目标发现→指挥决策→打击目标”的周期。

　　4 指挥与控制网络的抗毁能力

　　作战指挥与控制网络是作战体系对抗的重要部位，也是体系破坏的主要打击对象。信息化条件下的体系攻击作战主要采取精确打击的方式，破坏敌方作战体系网络，实现速胜的目标。

　　4.1 指挥与控制网络可靠性度量指标

　　作战指挥可靠性定义为在体系对抗中，当指挥控制机构受到敌方攻击、摧毁、干扰、压制时，能够持续指挥并完成任务的可靠程度。对作战指挥体系结构的指挥可靠性研究，其重点在于分析指挥体系结构节点损毁，以及节点之间信息传输通路遭破坏情况下指挥的稳定性，即在删除网络中部分节点或链接边的情况下，网络整体的连通性能，也就是网络的抗毁能力分析。

　　从指挥与控制网络拓扑结构的角度分析，指挥与控制网络在遭受攻击后的网络可靠性取决于三个方面因素的综合结果：网络中最大连通分量中节点的数目、网络中连通分量的个数和平均路径长度。其中，连通分量定义为无向图中的极大连通子图。网络中最大连通分量中的节点个数越多，说明网络在遭受打击后的可连通性越好，整体作战效能发挥越充分，初始状态时最大连通分量就是整个网络，所有指挥与控制节点都是连通的;各连通分量的平均路径越小，说明信息流在该连通分量中的传输时效性越高，指挥与控制信息效能发挥越好;各连通分量的节点数越多，说明在节点总数一定的情况下连通分量越少，网络的破碎程度越小，网络可靠性越高。

　　指挥与控制网络可靠性评估指标定义为：

　　(1)其中，nmax为网络中最大连通分量的节点个数，m为整个网络中连通分量的个数，nj为第j个连通分量中节点的个数，lj为第j个连通分量的平均路径长度，孤立节点的最短路径长度设定为无穷大。

　　4.2 跨层协同指挥与控制网络抗毁能力分析

　　随着精确制导和远程攻击武器的发展与应用，为了达成预期作战效果，只需要对某些重要或关键目标实施精确打击。一方的侦察探测能力和另一方隐藏伪装的防护能力，是影响精确打击效果的两个决定性因素。如果一方的侦察探测能力占据优势，那么作战就成为确定性打击;如果另一方隐藏伪装的防护能力占据优势，那么作战就成为随机性攻击。

　　随机和确定性攻击模式的仿真流程如图2所示。

　　对作战指挥与控制网络结构的抗毁能力分析，即对网络拓扑结构可靠性的分析，本文不涉及节点和链接边的自身可靠性，假设各节点的信息处理和链接边的传输速度相同，各指挥节点之间的指挥可靠性通过网络的连通性和节点之间的路径长度来体现。

　　多级跨层协同需要较多的有线或无线信息传输通路，但网络的平均路径长度非常小，指挥与控制信息传输的实时性较好。当交战网络节点总数固定时，在指挥与控制节点信息处理能力和信息传输容量等因素许可的条件下，应尽可能增加网络的指挥跨度，减少网络指挥层次，从而提高指挥与控制网络的指挥时效性。相反，指挥跨度越小，指挥层级越多，作战指挥信息交互时效性越差，很可能错失最佳战机。

　　跨层协同指挥与控制网络抗毁性能仿真参数设置如表1所示。

　　随机/确定性攻击模式下的5级跨层协同网络可靠性如图3所示。

　　随机/确定性攻击模式下的8级跨层协同网络可靠性如图4所示。

　　由上述仿真结果分析，初步得出以下结论：

　　(1)对于多级跨层协同指挥与控制网络，高效能网络的跨度大、层次少，同一作战集团内部连接较紧密，不同作战集团连接较少。

　　(2)确定性攻击的效果强于随机攻击效果，这个结论意味着攻击前目标探测和侦察的准确性在信息化战争中起着重要地位。一方面，准确、实时的情报信息是攻击敌方重要/关键节点的关键，从而毁坏敌方作战体系网络;另一方面，需要对己方的重要/关键节点采取隐藏伪装防护措施，重点加强保护。

　　5 结束语

　　在未来的信息化战争中，需要提高侦察与反侦察手段，攻击敌方重要/关键节点，同时保护己方重要/关键节点。从武器装备研发角度，需要提高武器装备的攻击性能，同时提高战场环境下武器装备的侦察与反侦察能力，加强目标信息探测和信息处理等新技术、新方法的研究。

　　参考文献：

　　[1] D S Alberts， J Moffat. 网络中心战与复杂性理论[M]. 北京： 电子工业出版社， 2004.

　　[2] J R Cares. 分布式网络化作战[M]. 于全，译. 北京： 北京邮电大学出版社， 2006.

　　[3] 郭武君. 联合作战指挥体制研究[M].北京： 国防大学出版社， 2003.

　　[4] 汪小帆，李翔，陈关荣. 复杂网络理论及其应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 2006.

　　[5] 谢政，李建平. 网络算法与复杂性理论[M]. 长沙： 国防科技大学出版社， 1995.

　　[6] 谭跃进，吴俊，邓宏钟. 复杂网络中节点重要度评估的节点收缩方法[J]. 系统工程理论与实践， 2006(11)： 79-83.

　　[7] 朱涛，常国岑，张水平，等. 基于复杂网络的指挥控制信息协同模型研究[J]. 系统仿真学报， 2008，20(22)： 6058-6060.