一种基于杀伤链的武器装备体系分析方法

摘要

针对现有技术中作战网络模型和作战环模型均存在局限性即较难在作战场景下分析体系效能的缺陷，本发明提供一种基于杀伤链的武器装备体系分析方法，首先，输入武器装备体系效能评估分析的参数，构建基于杀伤链构建武器装备体系模型，然后实现基于杀伤链的武器装备体系效能分析；该方法以作战网络模型和作战环模型为基础，通过引入作战规则规范和约束体系建模过程，避免“坦克打飞机”等违反军事常识装备关联关系的出现，达到有效描述真实体系作战场景的目的，同时提升装备体系效能评估结构的真实性。进而，增加相关体系效能战术技术指标的分析与评估方法，保证装备体系效能评估结果的有效性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种装备体系分析方法，具体涉及作战场景下基于杀伤链的武器装备体系分析与评估方法。

背景技术

随着科技的进步和相关作战理论的发展，武器装备在作战过程中所发挥的作用越来越多样化，装备系统之间的关联关系日益紧密和复杂，成体系地研究武器装备在作战过程发挥的效能成为主流趋势。其中，装备体系效能评估作为体系研究的基础性工作，解决了如何评价装备体系的技术问题。

当前，大多装备体系评估技术仍停留在静态地分析装备体系能力层面，忽略或过度简化装备系统在体系作战过程中相互配合所产生的涌现性特性。例如，在静态体系能力评估过程中，可以将装备体系中所有装备的最大打击范围作为体系的整体打击范围。然而，在实际军事作战过程中，装备体系打击范围同时受侦察范围等其他战术技术指标的约束，即在考虑侦查范围约束的前提下，体系整体打击范围很难达到其设计的最大值。这种体系中各组分相互关联所产生的新的体系特沉，可以称为体系涌现性。传统的静态评估方法较难处理和评估体系涌现行为。评估体系涌现行为的关键在于对装备体系中各装备体系关联关系的描述与分析。因此，找到一种能够有效描述和分析装备体系内部关联关系的方法，成为能否真实准确评估体系效能的关键。

关于武器装备体系中装备系统关联关系建模与分析的研究已有很多，其中作战网络模型和作战环模型是两个比较常用的模型。作战网络模型以复杂网路模型为基础，重点分析装备体系网络度分布、网络集聚系数、介数、中心度等结构指标，缺乏对其作战效能业务指标的分析与评价；作战环模型总结相应作战规律，着重描述装备体系在作战过程中的序贯关系，能够较好地描述装备系统之间的关联关系，但是可能会导致类似于“坦克打飞机”等违反军事常识装备关联关系的存在，影响相应体系效能评估结果准确性。

发明内容

现有技术中作战网络模型和作战环模型均存在局限性即较难在作战场景下分析体系效能，针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于杀伤链的武器装备体系分析方法，该方法以作战网络模型和作战环模型为基础，通过引入作战规则规范和约束体系建模过程，避免“坦克打飞机”等违反军事常识装备关联关系的出现，达到有效描述真实体系作战场景的目的，同时提升装备体系效能评估结构的真实性。进而，增加相关体系效能战术技术指标的分析与评估方法，保证装备体系效能评估结果的有效性。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于杀伤链的武器装备体系分析方法，包括以下步骤：

步骤一、输入武器装备体系效能评估分析的参数

(1)设定作战场景，输入作战场景下红方参与到作战过程中的武器装备，蓝方参与到作战过程中的武器装备。

设定武器装备的身份标示，包括红方武器装备的身份标示和蓝方武器装备的身份标示，所述武器装备的身份标示用于区分该武器装备属于红方还是蓝方，如果该武器装备属于红方则该武器装备具有红方武器装备的身份标示；如果该武器装备属于蓝方则该武器装备具有蓝方武器装备的身份标示。

将所有参与到作战过程中的武器装备按照其能够实现的功能分类，即将武器装备按照侦察(S)、指挥(D)和打击(I)分类，如中程弹道导弹属于打击类；航空母舰、直升机、轰炸机、潜艇、驱逐舰、护卫舰、歼击机、歼轰机等同时具有侦察、指挥和打击功能，则同时属于侦察类、指挥类和打击类；预警机属于侦察类。

红蓝双方作战，己方侦察(S)类武器装备发现敌方目标，再将目标信息传给指控(D)类武器装备，最后通过打击(I)类武器装备作用于敌方目标。

(2)输入红方和蓝方武器装备之间的连接关系，即装备之间的信息流以及红蓝双方武器装备之间的交互关系，即红蓝双方装备的信息流或者打击流。例如，蓝方目标被红方侦察装备发现(红蓝双方装备的连接关系是信息流)，红方侦察类装备将蓝方目标信息传送给红方指控装备(红方侦察装备和指控装备的连接关系是信息流)，红方指控装备将决策命令下达到打击装备(红方指控装备和打击装备的连接关系是信息流)，红方打击装备对敌方目标进行摧毁(红方打击装备和蓝方目标的连接关系是打击流)。

步骤二：构建基于杀伤链构建武器装备体系模型

(1)确定红蓝双方各武器装备的能力向量：

根据武器装备节点类型以及评估需求，武器装备节点的能力向量有所不同。

在红蓝双方中，针对侦察功能类型的武器装备节点，其能力向量表示为：c_S::＝＜S_Radius,∧＞，其中S_Radius表示侦察功能的武器装备节点的侦察范围，∧表示该向量可扩展；

在红蓝双方中，针对影响功能类型的武器装备节点，其能力向量表示为：c_I::＝＜I_Radius,∧＞，其中，I_Radius表示作战覆盖半径，∧表示该向量可扩展。

(2)根据交战规则调整不合理的装备连接关系，在作战过程中，主要存在以下几类约束：

1)逻辑不合理。

根据武器装备的功能划分，影响类武器装备可以打击目标，即e_I→T是合理的。输入交战规则为“if>1＝坦克,T₁＝潜艇,then>I→T＝0.”,即此时将“坦克不能打潜艇”这一规则引入，修正作战网络；

2)装备性能限制。

假设侦察类武器装备S₁与目标的距离为D，此时S₁的侦察距离为输入交战规则为“ifthen>T→S＝0.”,即考虑交战装备的实际位置，修正作战网络；

3)装备功能冗余。

武器装备往往不单单具备单一的功能，如彩虹4号察打一体无人机。假设武器装备的侦察距离为Radius₁，与该武器装备节点相连的另一侦察类武器装备的侦察距离为Radius₂，输入交战规则为“if>1＞Radius₂,then>S→S＝0.”，修正作战网络。

由于作战规则的数量是根据实际作战场景以及装备体系确定的，一般数量较大，此处仅列举其中典型的几类进行说明。

(3)将武器装备抽象为节点，武器装备之间的连接关系和交互关系抽象为边，构建红蓝双方武器装备体系作战网络。

红蓝双方武器装备体系作战网络表示为G＝(V,E)，其中V表示红方和蓝方武器装备节点集合，E表示红方和蓝方武器装备连接关系集合。红方全部武器装备表示为V_red＝S∩D∩I＝{v₁,v₂,...,v_n}，v₁,v₂,…,v_n表示红方的各个装备节点。蓝方的全部武器装备都可视为红方的目标节点T，武器装备之间的连接关系表示为：

E＝E_T→S∩E_S→S∩E_S→D∩E_D→S∩E_D→D∩E_D→I∩E_I→T＝{e₁,e₂,...,e_n}

其中E_T→S指目标装备T和侦察装备S之间的侦察关系，E_S→S指侦察装备之间的信息共享关系，E_S→D指侦察装备和指控装备之间的信息上传关系，E_D→S指指控装备和侦察装备之间的信息反馈关系，E_D→D指指控装备之间的协同指挥控制关系，E_D→I指指控装备和打击装备之间的指挥控制关系，E_I→T指打击装备和目标装备之间的打击关系，e₁,e₂,...,e_n分别指武器装备体系中存在的n条连接关系。

若以红方为第一视角构建作战网络，则杀伤链为红蓝双方武器装备体系作战网络中的一条路径其中v_i表示包含在路径中的每个节点，k表示路径中节点的个数，若v₁＝v_k且身份标示为蓝方，该杀伤链中其他武器装备节点的身份标示为红方。

步骤三：基于杀伤链的武器装备体系效能分析

在红蓝双方武器装备体系作战网络G＝(V,E)中，节点与边的交替序列w＝v₀e₁v₁e₂...e_kv_k称为一个路径，而杀伤链就是红蓝双方武器装备体系作战网络中由一个或多个装备节点对敌方目标完成的由侦察到打击完整作战任务的路径。将作战网络中直接指向某一节点的边上连接的节点称为该节点的前驱节点，将作战网络中直接指出某一节点的边连接的节点称为该节点的后继节点。

在杀伤链中，目标节点既是路径的起点，又是路径的终点。杀伤链是一个时间序列过程，每一条杀伤链代表了对敌方目标的一种作战方式，杀伤链的数量代表了体系执行作战任务多样性，杀伤链数目越多，体系作战任务执行情况越好。因此可以根据作战网络中杀伤链的数量对体系的作战效能进行评估。除了计算体系中杀伤链的数量外，通过装备的具体指标，可以计算实际场景下武器装备体系的作战效能，具体的计算步骤如下：

(1)计算红蓝双方武器装备体系作战网络中杀伤链的数目。杀伤链数量求解方法为：

输入：红蓝双方武器装备体系作战网络中包含的节点集合V以及节点之间的连接关系集合E

初始化：初始化红蓝双方武器装备体系作战网络中杀伤链数量num为0，杀伤链集合L为空集。

对红蓝双方武器装备体系作战网络中的每个节点v∈V都进行如下操作：

步骤1：判断节点v是否属于敌方目标，若是则进入Step2，若否则进入下一循环；

步骤2：搜索节点v的后继节点集合W＝{w₁,w₂,…,w_n}；

步骤3：若后继节点w_i属于敌方目标，判断与节点v是否为同一实体，若是num＝num+1，并将该链路添加到杀伤链集合；若否，返回Step2对W中下一后继节点执行步骤3。

输出：红蓝双方武器装备体系作战网络中杀伤链的数量

(2)计算红蓝双方武器装备体系作战网络中不同武器装备所在的杀伤链的数目。

将所有的武器装备节点进行分类，遍历所有的杀伤链集合，挑选出包含某类装备的杀伤链集合，计算每个装备分别位于多少条杀伤链中。

(3)计算红蓝双方武器装备体系作战网络中每条杀伤链的侦察距离。

根据得到的杀伤链集合，选取一条作为示例。假设该杀伤链包含N个节点，其中有N₁个节点的能力向量中包含侦察距离这一指标，分别为那么该杀伤链的侦察距离S₁为：

(4)计算红蓝双方武器装备作战体系的侦察距离。

假设该作战体系中包含了N条杀伤链，每条杀伤链的侦察距离为那么该作战体系的侦察距离S为：

(5)分析实际场景下的红蓝双方武器装备作战体系的有效杀伤链数量。

在实际场景中，假设红方侦察装备与蓝方目标的距离为D，每条杀伤链的最大侦察距离分别为当前仅当S_i≥D(i＝1,2,...,N)时，杀伤链i为有效杀伤链，所有有效杀伤链的数量之和为实际场景下的有效杀伤链数量。

因此，作战体系的杀伤链数量会随着实际场景下要求达到的侦察距离而发生改变。

步骤四：输出经步骤三计算得到的武器装备体系效能指标分析结果，包括以下方面：

(1)红蓝双方武器装备体系作战网络中杀伤链的数量。

(2)红蓝双方武器装备体系作战网络中不同武器装备所在的杀伤链的数量。

(3)每条红蓝双方武器装备体系作战网络中每条杀伤链的侦察距离。

(4)红蓝双方武器装备作战体系的侦察距离。

(5)红蓝双方武器装备作战体系的有效杀伤链数量。

本发明有益效果为：

1)首次基于杀伤链模型构建装备体系作战网络模型，能够较好地描述装备之间的指控关系和相互关联关系(增益或抑制等)，较好地解决了装备体系涌现行为的描述与分析，为武器装备体系分析提供了一个适用性强、可拓展性强的模型；

2)将相应作战规则纳入体系分析的全过程，使得装备体系建模与分析过程基于特定作战场景开展，杜绝不合理装备关系的存在，有利于提高分析结果的真实性；

3)构建了相应的装备体系效能分析业务指标，对装备体系进行评估和分析的结果，可以有效支撑装备发展论证。

附图说明

图1是具体实施例中红方与蓝方杀伤链总数对比图；

图2是具体实施例中红方与蓝方杀伤链分类数量对比图；

图3是具体实施例中红方与蓝方杀伤链分类距离对比图；

图4是具体实施例中红方与蓝方杀伤链覆盖范围对比图；

图5是具体实施例中蓝方当前装备与未来装备杀伤链总数对比图；

图6是具体实施例中蓝方当前装备与未来装备杀伤链分类数量对比图；

图7是具体实施例中蓝方当前装备与未来装备杀伤链分类距离对比图。

图8是具体实施例中蓝方当前装备与未来装备杀伤链覆盖范围对比图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对武器装备体系的复杂性、涌现性和异质性，本发明基于杀伤链构建了武器装备体系作战网络模型，保证了体系分析建立在统一的模型基础上，能够较好地描述装备之间的指控关系和相互关联关系(增益或抑制等)，进而有效地将相应作战规则纳入体系分析的全过程，使得装备体系建模与分析过程基于特定作战场景开展，有利于提高分析结果的真实性，从而有效支撑装备发展论证。

本发明提出的杀伤链是由红方装备构成的针对蓝方目标的打击过程。根据红方打击装备的信息参数，由杀伤链中各装备最大能力值支撑起杀伤链的侦察距离、打击距离以及真实打击距离，并由距离确定杀伤链覆盖范围。

步骤一：获取武器装备体系效能评估分析的参数

输入该场景下红方参与作战过程武器：

中程弹道导弹(打击类)、航空母舰(侦察类|指挥类|打击类)、直升机(侦察类|指挥类|打击类)、轰炸机(侦察类|指挥类|打击类)、潜艇(侦察类|指挥类|打击类)、驱逐舰(侦察类|指挥类|打击类)、护卫舰(侦察类|指挥类|打击类)、歼击机(侦察类|指挥类|打击类)、歼轰机(侦察类|指挥类|打击类)。

输入该场景下蓝方参与作战过程武器：

舰载反潜直升机(侦察类|指挥类|打击类)、预警机(侦察类)、巡洋舰(侦察类|指挥类|打击类)、驱逐舰(侦察类|指挥类|打击类)、电子战飞机(侦察类|指挥类|打击类)、航空母舰(侦察类|指挥类|打击类)。

输入该场景下蓝方未来参与作战过程武器：

预警机(侦察类|指挥类|打击类)、巡洋舰(侦察类|指挥类|打击类)、驱逐舰(侦察类|指挥类|打击类)、战斗机(侦察类|指挥类|打击类)、两栖攻击舰(侦察类|指挥类|打击类)、电子战飞机(侦察类|指挥类|打击类)。

红蓝双方作战，己方侦察类(S)装备发现敌方目标，再将目标信息传给指控类(D)装备，最后通过影响类(I)装备作用于敌方装备。在属性满足上诉条件后，红蓝双方各自形成针对敌方目标的杀伤链。

步骤二：构建基于杀伤链构建武器装备体系模型

根据装备节点类型以及评估需求，装备节点的能力向量有所不同。

输入红方装备的能力向量：

导弹(打击距离：5500)、航空母舰(侦察距离：40，打击距离：8)、直升机(侦察距离：500，打击距离：250)、轰炸机(侦察距离：4000，打击距离：4000)、潜艇(侦察距离：50，打击距离：400)、驱逐舰(侦察距离：100，打击距离：200)、护卫舰(侦察距离：300，打击距离：8)、歼击机(侦察距离：1500，打击距离：850)、歼轰机(侦察距离：800，打击距离：1000)。

输入蓝方装备的能力向量：

舰载反潜直升机(侦察距离：40，打击距离：5)、预警机(侦察距离：900)、巡洋舰(侦察距离：500，打击距离：300)、驱逐舰(侦察距离：500，打击距离：300)、电子战飞机(侦察距离：1200，打击距离：100)、航空母舰(侦察距离：90，打击距离：50)。

输入蓝方未来装备的能力向量：

预警机(侦察距离：900)、巡洋舰(侦察距离：500，打击距离：300)、驱逐舰驱逐舰(侦察距离：500，打击距离：300)、战斗机(侦察距离：950，打击距离：800)、两栖攻击舰(侦察距离：180，打击距离：560)、电子战飞机(侦察距离：1200，打击距离：100)。

根据交战规则调整不合理的装备连接关系。1)逻辑不合理。例如，蓝方侦察类装备预警机不能打击敌方任意目标，具备打击能力的察打一体装备电子战飞机能作用于满足打击条件的敌方目标。2)装备性能限制。蓝方侦察类装备预警机侦察距离900，不能发现位于距离1000的敌方目标，需由其他满足作战条件的装备完成作战任务。3)装备功能冗余。蓝方侦察类装备预警机侦察距离900，察打一体装备电子战飞机侦察距离1200，当两装备构成杀伤链时，预警机侦察功能冗余，该杀伤链需排除预警机。

将武器装备抽象为节点，武器装备之间的连接关系和交互关系抽象为边，构建红蓝双方武器装备体系作战网络。例如，针对敌方目标蓝方装备航空母舰的打击，红方侦察类装备驱逐舰，指控类装备护卫舰，影响类装备中程弹道导弹，最后作用于敌方目标航空母舰，形成一条完整的杀伤链。

根据本发明提供的基于杀伤链的武器装备体系效能分析方法，得出经过分析的武器装备体系效能指标。

具体实施方式一：

红方与蓝方杀伤链对比分析：

(1)计算红蓝双方杀伤链的数量。两方由各自的装备构成针对敌方的杀伤链，红方对蓝方航母编队杀伤链50条、蓝方目前航母编队活动杀伤链总数75条。红方与蓝方杀伤链总数对比如图1所示。

(2)计算双方不同装备所在的杀伤链的数量。杀伤链分类数量对比如图2所示。

(3)计算杀伤链的侦察距离。杀伤链分类距离对比如图3所示。

(4)计算作战体系的效能指标。由(3)分析可知，红方武器装备体系侦查距离S为4000，蓝方武器装备体系侦查距离S为1400。

(5)分析实际场景下的有效杀伤链数量。作战体系的杀伤链数量会随着实际场景下要求达到的侦察距离而发生改变。红方与蓝方杀伤链覆盖范围对比如图4所示。

具体实施方式二：

蓝方与蓝方未来杀伤链对比分析：

(1)计算蓝方与蓝方未来杀伤链的数量。两方由各自的装备构成针对敌方的杀伤链，蓝方目前航母编队活动杀伤链总数75条，蓝方2025年分布式杀伤活动杀伤链总数148条。杀伤链总数对比如图5所示。

(2)计算双方不同装备所在的杀伤链的数量。杀伤链分类数量对比如图6所示。

(3)计算杀伤链的侦察距离。杀伤链分类距离对比如图7所示。

(4)计算作战体系的效能指标。由(3)分析可知，蓝方目前武器装备体系侦查距离S为1400，蓝方未来武器装备体系侦查距离S为1400。

(5)分析实际场景下的有效杀伤链数量。作战体系的杀伤链数量会随着实际场景下要求达到的侦察距离而发生改变。蓝方目前与未来杀伤链覆盖范围对比如图8所示。

总结：上述图形所显示的杀伤链分类对比明显地展现了双方作战能力的差距，以及体现出各装备参与到作战任务中的重要性差异。相较于以前直白的能力数据对比，杀伤链分类对比所展现的装备能力对比则考虑到作战的动态过程，更具备作战的实用性。例如，蓝方的航空母舰侦察距离为90，打击距离为50，当距离航空母舰150外出现一艘敌方驱逐舰，仅根据蓝方航空母舰的能力参数静态考虑，侦查距离和打击距离均不能满足条件，得出不能打击目标的结论。当引入杀伤链的概念，动态的考虑蓝方武器装备体系，便能快速地将侦查距离为900的预警机引入，作为航空母舰的前驱侦察装备，将打击距离为300的巡洋舰引入，作为航空母舰的后驱影响装备，航空母舰作为指控类装备，便能实现敌方驱逐舰的有效打击。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。