面向信息优势的CISR系统关键技术研究

摘要

在信息时代的战场上，获取信息优势、掌握制信息权已成为夺取战争胜利的重要前提。从C<'4>ISR系统的发展历程来看，无论是通信、计算机、情报还是监视与侦察，目的都在于收集、处理、传输、控制和利用战场信息，以获取信息优势。但是，从获取信息优势的角度对C<'4>ISR系统的研究，国外尚未见到比较系统的成果，国内的研究更是寥寥无几。本文面向信息优势对C<'4>ISR 系统的信息获取、目标识别、态势评估、威胁估计、武器分配、效能评价以及网络中心战等关键技术进行深入研究，取得了一些创新性成果： (1)通过对 Lanchester线性率中各参数物理意义及作战过程的分析，建立了反映侦察和监视效果的兵力消耗过程模型，并引入博弈论分析了战场上信息的不对称对交战结果的影响，克服了描述C<'4>ISR系统的Lanchester方程没有考虑作战单元、对手和环境间的动态交互以及数学结构简单的缺点。 (2)针对传统DSmT随着辨识框架中元素的增多而焦元个数急剧增长的计算量问题，提出了一种基于DSmT的快速Mass函数收敛算法。结合现代战争的复杂性特点，给出了复杂电子战环境下雷达辐射源识别模型，并从理论上分析其有效性并讨论了每层中适合采用的方法。仿真表明，基于DSmT的快速Mass函数收敛算法比传统的证据推理规则在处理高冲突信息时更加有效。 (3)运用匈牙利算法研究了C<'4>ISR系统的武器一目标分配问题。给出了基于匈牙利算法的 n 对 n 指派问题算法流程，并把它推广至 n 对 m，m≠n的多目标分配中。仿真结果表明了将此算法应用到协同空战及超视距空战中的有效性。 (4)在深入分析C<'4>ISR系统态势评估概念的基础上，把态势评估看作动态战场环境中各种个体、规则、文化军事背景交互的更一般和主动的过程，提出了种反映人主观思维的高层贝叶斯博弈态势评估框架，并通过仿真进行了给定战场想定的态势推演。 (5)基于C<'4>ISR系统评价指标和评价框架的分析，对C<'4>ISR系统效能评估的关键研究领域做了详细的研究和总结。提出了一种基于矩阵对策的C<'4>ISR系统作战效能评估方法，利用矩阵对策构建不同作战策略的效能评估模型，实现了对抗环境中C<'4>ISR 系统作战效能的动态评估，并给出了模型的分析与求解方法。 (6)从如何获取信息优势出发，分析了网络中心战效能评估的难点和主要研究内容。在对网络中心战的认知域效能评估进行深入分析的基础上，用基于信息熵的知识函数量化节点间的信息共享效果，用复杂性理论量化网络冗余的负面影响。最后给出了评价网络中心战的认知域中信息搜集和信息共享效果的定量方法并进行了仿真分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2 C4ISR系统的发展及研究概述

1.2.1 C4ISR系统的发展历程

1.2.2 C4ISR系统的研究现状

1.3 C4ISR系统的关键技术

1.3.1 C4ISR系统的建模

1.3.2 C4ISR系统中的目标识别

1.3.3 C4ISR系统中的武器-目标分配

1.3.4 C4ISR系统中的态势评估

1.3.5 C4ISR系统的评价

1.3.6网络中心战的认知域效能评价

1.4本文内容及安排

第二章基于Lanchester方程的C4ISR系统建模

2.1引言

2.2 Lanchester方程及其推广

2.2.1 Lanchester基本战斗理论

2.2.2 Lanchester方程的推广

2.2.3 Lanchester方程的特点

2.3 C4ISR系统的监视与侦察功能建模

2.4基于兵力损失交换比的监视与侦察功能量化模型

2.4.1模型建立

2.4.2模型分析

2.4.3仿真算例

2.5不对称信息下Lanchester方程建模

2.5.1监视与侦察功能模型

2.5.2人为因素的博弈分析

2.5.3不对称信息的建模及仿真

2.6小结

第三章证据理论及其在目标识别中的应用

3.1引言

3.2 DSmT及其改进算法

3.2.1 Dezert-Smarandache理论

3.2.2基于DSmT的快速Mass函数收敛算法

3.3复杂电子战环境下雷达辐射源识别

3.3.1雷达辐射源识别框架

3.2.2雷达型号识别中的数据融合技术

3.4仿真试验

3.4.1基于指数函数的基本置信指派构造

3.4.2基于D-S推理的雷达辐射源识别

3.4.3基于传统DSmT的雷达辐射源识别

3.4.4基于DSmT的快速Mass函数收敛算法识别

3.5小结

第四章C4ISR系统中的目标分配与排序

4.1引言

4.2基于匈牙利算法的目标分配

4.2.1问题描述

4.2.2基于传统匈牙利算法的平衡指派算法

4.2.3基于推广匈牙利算法的非平衡指派算法

4.3协同空战背景下的目标分配

4.3.1多机协同空战

4.3.2优势函数

4.3.3基于匈牙利算法的协同空战实例

4.4超视距多机空战中目标分配的排序问题

4.4.1目标排序模型的建立

4.4.2算法的描述及步骤

4.4.3仿真实例

4.5小结

第五章博弈论在C4ISR系统态势评估中的应用

5.1引言

5.2博弈论

5.2.1完全信息静态博弈与纳什均衡

5.2.2不完全信息静态博弈与贝叶斯均衡

5.3 C4ISR系统的高层态势评估

5.3.1高层态势评估

5.3.2态势评估中新技术的引入

5.4基于博弈论的高层态势评估

5.4.1问题描述

5.4.2基于贝叶斯博弈地态势评估模型

5.5仿真推演

5.6小结

第六章C4ISR系统的作战效能评估

6.1引言

6.2 C4ISR系统的评价指标及框架

6.2.1 C4ISR系统模型性能指标体系

6.2.2 C4ISR系统评价框架

6.2.3 C4ISR系统评价方法的特点

6.3 C4ISR系统评价的关键研究领域

6.4基于矩阵对策的C4ISR系统作战效能评估

6.4.1效能指标的构造

6.4.2模型设计思路

6.4.3模型分析及求解

6.5小结

第七章网络中心战的认知域评价研究

7.1引言

7.2网络中心战中的信息优势

7.2.1信息优势的定义

7.2.2决策优势

7.3网络中心战的效能评价

7.3.1网络中心战评估的难点

7.3.2认知域效能分析

7.4基于信息熵的知识函数对节点信息共享的量化

7.4.1不确定性表示

7.4.2信息熵

7.4.3知识函数的建立

7.4.4节点间的协作效果

7.5信息共享对网络效能的影响

7.5.1精确性度量

7.5.2完备性度量

7.5.3信息共享的定量描述

7.6网络结构的复杂性分析及综合效果

7.6.1无用信息的影响

7.6.2重复有用信息的影响

7.6.3综合效果

7.7仿真实例

7.7.1信息共享对知识的影响

7.7.2网络结构的负面影响

7.7.3综合效果

7.8小结

第八章总结与展望

8.1本文工作总结

8.2工作展望

参考文献

作者发表论文及科研获奖情况

致谢