基于作戰任務的數據鏈網絡規劃模型

張繼永

摘要：在聯合作戰進程中，為了有效使用數據鏈，有必要在作戰準備階段進行數據鏈自動規劃，從而評估所需的信息流、數據傳輸速率和保密措施等。因此提前規劃一個基于作戰任務的通信網絡系統，使得所有節點都能夠高效地參與到網絡中，是一個需要研究的重要問題。本文基于作戰網絡圖及其鄰接矩陣機制，設計了一個數據鏈網絡規劃數學模型，從而可以自動計算網絡節點構成，可適應作戰系統網絡的動態性和組合性特點。

關鍵詞：作戰任務;數據鏈網絡;規劃

中圖分類號：TN919.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0071-02

0引言

在作戰條件下，數據鏈網絡的工作環境與狀態隨時隨地都可能發生變化，為了應對突如其來的變化，提高系統的適應性、安全性和可靠性，保障各端機信息和數據有效可靠傳遞，網絡必須可以動態地進行結構重組和優化，以便及時地調整原有的信息傳遞模式。

為了支持可適應、可組合C⁴ISR系統體系結構的需求，數據鏈設備必須能夠在行進中與各種所需平臺快速建立通信聯系。此外，如果由于端設備加入或離開網絡而導致配置變化、任務需求改變、網絡部件受到敵軍行動而被摧毀或降級，那么網絡如何能夠有效運轉也是需要考慮的問題。為了有效使用數據鏈，需要進行仔細的任務前數據鏈規劃，以評估所需的信息流、數據傳輸速率、保密措施和連接，從而提前規劃一個有效的通信系統，使得所有節點都能夠有效參與到網絡中。

1作戰網絡模型

作戰網絡是復雜網絡，對其概念模型已有許多研究成果。一般認為作戰網絡都是由物理層、結構層和組織層構成的三層超網絡模型。例如，一個具有10個節點的作戰網絡G，其物理層網絡如圖l所示。其中的節點代表物理的、真實存在的實體節點，但各節點并不是傳統意義上以平臺為單位確定的，而主要是按實體功能為單元確定的，它可能是一艘水面艦艇、一架作戰飛機，也可能是一臺數據鏈設備;網絡邊代表節點問的信息作用關系。

2數據鏈網絡模型

2.1軍事需求

網絡化作戰環境中，各成員節點有效運轉的能力取決于各個成員之間互聯互通互操作的能力。一般來說，同一作戰空間中，會存在許多不同的網絡;一個平臺會依據特定作戰任務和使命連接到多個數據及語音網絡中。例如，現代戰場中的北約部隊使用各種數據鏈來實現指揮與控制，協調戰場中的識別、監視、目標獲取與偵察（ISTAR）資源，并實現共享的態勢感知數據。這些數據鏈可能包括任務特定數據鏈、通用態勢感知數據鏈、部隊控制數據鏈和武器控制數據鏈等。

為了達成數據鏈網絡與作戰系統的聯合規劃能力，需要為同一作戰空間中各種數據鏈網絡建立數學模型，以實現自動頻譜管理與網絡參數分發等能力。

2.2數學模型

網絡規劃系統在基礎數據的支撐下，共享作戰行動方案、通信網絡保障需求（信息流、傳輸速率等）以及頻譜使用規則等數據，從而可以分析確定作戰空間內需要什么類型數據鏈系統，每個系統應該配置哪些節點，于是形成如圖1所示的數據鏈系統網絡圖，記為D。這里假設有態勢感知數據鏈網絡系統（左側實線表示，記為D1）、武器協同數據鏈網絡（虛線表示，記為D2）和指揮數據鏈網絡（右側實線表示，記為D2）。

為了實現自動規劃計算，需要研究將圖2表示的數據鏈網絡D的數學模型。這里使用網絡圖鄰接矩陣概念，可以分別求得各網絡對應的鄰接矩陣，態勢感知數據鏈網絡系統D，對應的鄰接矩陣如圖3所示（同理可得D2、D3對應的鄰接矩陣）。

圖3所示矩陣中“1”所對應的縱橫節點所關聯的所有節點形成一個集合，即為態勢感知數據鏈網絡系統的節點構成：

至此，可以分別為每個數據鏈網絡中的節點分配頻譜資源，注入網絡規劃參數，為實現基于作戰任務的數據鏈網絡自動規劃奠定了數學模型基礎。

3結語

在聯合作戰進程中，數據鏈需要與作戰系統實施同步規劃，以達成面向作戰任務的、動態的通信網絡保障能力。如何將聯合作戰指揮信息系統所具有的不確定性、多樣性和復雜性特征，通過先進的自動化和有效的智能化手段，轉化為面向作戰任務的通信網絡保障的敏捷性和有效性，仍有許多技術難點需要攻克，如基于數學模型的作戰任務表示和聯合規劃數據表示等。