基于信息熵指挥信息系统效能评估探究

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1、基于信息熵指挥信息系统效能评估探究　　【摘要】利用图论、信息熵、知识函数及复杂性理论等相关理论，结合具体的作战想定比较分析了“网络中心战”和“平台中心战”两种作战模式下的指挥信息系统效能。在对信息熵和知识函数进行分析的基础上重点研究了作战流程、节点协同及网络复杂性等因素对作战效能的影响，建立了其数学模型，并进行了仿真。最后得出了随着节点入度的不断增加，节点协同的积极影响并不增加，网络的复杂性也不断上升，节点协同和网络复杂性对网络效能的综合贡献为先扬后抑的结论。【关键词】效能评估；信息熵；知识函数；复杂性因子1.引言系统效能评估是军

2、事系统工程中最具特色的问题，是许多军事决策必须研究的内容，并且一直是作战仿真研究的热点问题[1]。因此，如何参照战争复杂系统理论，利用现有的仿真技术，借鉴其他领域的相关知识，寻找到相应的分析理论和方法来解决信息化作战条件下指挥信息系统效能评估问题，就成了作战仿真效能评估领域亟需解决的问题。9本文利用图论、信息熵、知识函数及复杂性理论等相关理论，构建了网络中心战中的效能评估方法，并对“平台中心战”与“网络中心战”中的指挥信息系统效能进行了比较分析。2.作战想定在作战中红方预警系统在执行预定的情报侦察任务，突然发现陆上蓝方某战术导弹分

3、队向预设发射阵地机动，试图摧毁红方指挥中心，该指挥中心面临着极大威胁。指挥中心决定从某军事基地起飞3架战机，使用对陆攻击导弹攻击目标。同时红方执行防御任务的战术导弹系统也做好了拦截准备，在战机未能顺利完成任务时实施导弹拦截。假设红方战机已处于一级战备状态，能在接到指挥中心的命令后立即起飞，此次空袭行动从红方预警系统发现蓝方战术导弹分队开始。本次作战目的就是在蓝方某战术导弹分队抵达预设发射阵地之前将其摧毁。3.作战行动对比分析3.1基于“平台中心战”的作战行动在该作战过程中，红方预警系统发现敌方战术导弹分队后，首先通过数据链系统传给

4、预警行动指挥员，然后预警行动指挥员再向指挥中心报告，战机已处于战斗状态，在空袭指挥员的命令下起飞并向目标实施攻击。指挥中心不断向空袭指挥员通报目标的情况，空袭指挥中心为攻击机提供导航信息，并提供最新的目标数据。因此，对于目标信息只能通过空袭指挥员传达而不能直接传递到作战飞机。9同样，飞机的实时态势信息也不能直接报告给到指挥中心。在空袭过程中，若战机突然发现攻击敌目标存在较大风险而无法直接攻击时，必须通过空袭指挥员报告给指挥中心，指挥中心再命令执行防御任务指挥员启动战术导弹系统实施拦截。这样极可能会贻误战机，对指挥中心的防御极为不利

5、。其作战行动流程如图1所示。3.2基于“网络中心战”的作战行动在该作战过程中，各作战单元的连通性得到了极大提高，指挥中心、情报侦察系统、攻击战机和战术导弹防御系统之间通过数据链系统建立了双向通信[2]。指挥中心可以直接调配战机和战术导弹防御系统，以降低对行动指挥员的依赖性，从而减少信息传递时间。攻击机将在敌防空导弹射程范围外到导弹发射点之间飞行，搜索并锁定目标，随后发射导弹对目标攻击。相对“平台中心战”作战行动，“网络中心战”的不确定区域明显减小。当战机突然判定攻击敌目标威胁过大而放弃空袭任务时，可立即报告给指挥中心，并由指挥中心

6、直接通知战术导弹系统实施拦截。其作战行动流程如图2所示。4.指挥信息系统能力及作战效能分析9分析中选用的指挥与控制效能度量指标是目标瞄准时间，也就是攻击飞机执行攻击任务可用的时间，它是飞机抵达发射点位的时间间隔。而在此想定中，指挥信息系统能力则体现在从预警系统发现目标到战机抵达发射阵位全过程的有效时间。这个时间越短，飞机可用的瞄准及攻击时间就越长，在目标抵达预设发射阵地前完成空袭任务的可能性就越大。为了方便问题的研究，我们假设发动攻击的飞机使用的导弹带有光电制导系统，能够对敌目标进行自行导弹攻击并摧毁。因此，在空袭作战中，指挥信息

7、系统的能力体现在决策的速度和攻击的有效性上。4.1完成任务所需的平均时间由于作战的不确定性集中于发现、跟踪、定位、瞄准目标所需的时间，况且完成作战任务的可能程度随着武器瞄准定位的时间增加而增大，故完成任务所需的时间应服从指数分布，即：则节点完成任务的平均时间即为。4.2有效信息总量在网络中心战中，指挥员拥有的信息量是影响其决策、指挥与控制能力的重要因素，在此采用信息熵来描述指挥员拥有的有效信息总量。信息熵是从信息论原理发展而来的一种信息量度，是平均信息总量概率分布的一种度量标准，将信息熵定义为[3]：为完成任务所需的平均时间分布函

8、数。4.3知识函数9通过信息熵表示的知识反应了对关键信息要素真实值的了解程度，。因此，可以通过选取一个与参数t相关的上限，则可以建立一个[0，1]范围内的熵的映像。可将知识定义为：4.4节点协同节点协同可提高认知的程度，以利于集中解决特殊问题或达成