基于幂指数法的通信保障能力模型研究∗

鲁云军 袁荣召，2 田尚保，3

（1.国防信息学院武汉430010）（2.94175部队乌鲁木齐830042）（3.69026部队乌鲁木齐830092）

基于幂指数法的通信保障能力模型研究∗

鲁云军1袁荣召1，2田尚保1，3

（1.国防信息学院武汉430010）（2.94175部队乌鲁木齐830042）（3.69026部队乌鲁木齐830092）

通信保障能力的量化是指挥对抗模拟训练必须解决的关键问题之一，对于训练提高合成指挥员的作战指挥能力具有重要的意义。论文基于幂指数法的基本原理，通过依次构建单装（台、站）通信装备、成系统通信装备和基本通信力量的能力指数计算模型，进而建立起了整体通信保障能力指数聚合模型。最后，探索利用协同系数和作战能力指数建立了指数—兰彻斯特方程，对所构建的模型进行了检验评估。

模拟训练；通信保障能力；模型；幂指数法

Class NumberTP391

1 引言

基于指挥信息系统的体系作战是信息化条件下作战的基本形态，指挥对抗模拟训练是提高合成指挥员体系作战形态下指挥能力的重要途径。通信保障能力是体系作战能力的基础性支撑能力，也是支持合成指挥员进行指挥对抗模拟训练时必须考虑的重要因素。因此，如何构建实用的通信保障能力模型，科学量化计算通信保障能力指数，为指挥对抗模拟训练提供简洁直观的模拟通信保障效果，是指挥对抗模拟训练必须解决的关键问题之一。

2 通信保障能力模型总体设计

2.1 模型建立的基本思路

通信保障能力模型的最终目标就是对整体通信保障效果进行量化分析计算，得出具体的通信保障能力指数，其模型建立的基本思路为：从已拟制的通信保障方案中读取通信力量基础数据，基于幂指数法的基本原理，从简单到复杂依次建立单装（台、站）通信装备、成系统通信装备和基本通信力量的能力指数计算模型，然后在此基础上构建整体通信保障能力指数聚合模型，并以能力指数的形式输出结果。

在实际应用之前，通常情况下还要对所构建的通信保障能力指数模型进行检验和评估，本研究主要通过构建指数—兰彻斯特方程数学模型，以解析求解的方式来验证模型的科学性和合理性。

2.2 模型建立的主要方法

通信能力保障模型建立的基础是选取合适的计算方法，作战能力的计算通常情况下多使用指数法、AHP法、模糊分析法等方法。幂指数法作为指数法的一种，更适用于计算舰艇编队、导弹武器类及信息化装备的作战能力，且相对简洁高效。基于此，本研究中采用了幂指数法来构建通信保障能力模型，对通信保障能力进行量化分析计算。

幂指数法是定性与定量相结合的作战能力指数计算方法，幂指数函数可记为：I=F(X)。对通信装备的每一个最底层的性能参数，如果给出一个向量X，就可计算通信装备的能力指数。

幂指数法的基本计算公式为

上式中，xn为归一化处理后的通信装备各项性能参数，一般取值范围为0～9，或0～99；wn为幂指数权重，表示相应的性能参数对通信装备通信能力指数的贡献；k是一个对通信装备能力指数量级的调整系数，在比较不同通信装备能力指数值或统计由多种通信系统组成的作战单位的能力时，它为不同通信系统的能力指数达到一致性起着调整量级的作用，也称为一致性调整参数。

依托成都市医疗废物处理中心项目停车场边坡工程项目，综合计算结果、理论和经验对边坡稳定性进行评价，最后在合理评价的基础上，设计了合理的支护方式，大大提高了场地的利用率。依托边坡工程治理设计综合采用了防滑桩、挡土板以及截水沟等进行联合支护，并采用ANSYS-FLAC 3D联合仿真对支护结构防滑坡效果进行了模拟，结果表明本文采用的联合支护方式效果较好；后期检测数据尚未发现地表隆起、桩的变形，周边地基土变形等现象，目前使用正常，表明了设计方案合理有效。

幂指数法的基本原理及计算方法可参考相关文献资料，在这不展开讨论。

2.3 模型分析计算的主要流程

通信保障能力模型计算的前提是已经明确了参与通信保障任务的通信力量，且已确定了相应的通信保障任务区分和通信力量编组部署。通信保障能力模型的具体量化分析计算流程，主要分为单装（台、站）通信装备能力指数计算、成系统通信装备能力指数、基本通信力量能力指数和聚合计算通信保障能力指数四步，如图1所示。

由流程图可知，通信力量的保障能力计算模型是在形成通信保障方案，确定通信保障力量后开始计算，第一步，从通信装备性能数据库获取各类通信装备基本性能参数，计算单装（台、站）通信能力指数；第二步，依据单装（台、站）通信能力指数计算成系统的通信能力指数；第三步，依据单装（台、站）通信能力指数、成系统的通信能力指数计算和通信力量编配数据计算基本通信力量能力指数；第四步，聚合计算参与通信保障任务的通信力量保障能力指数。

图1通信保障能力模型计算流程示意图

3 通信保障能力模型的建立

3.1 单装（台、站）通信装备能力指数模型

单装（台、站）通信装备按功能划分，主要分为传输设备、交换设备、终端设备和用户设备四大类，依据幂指数法计算方法，构建各类单装（台、站）通信装备的保障能力指数模型为

式中，I传输，I交换，I终端，I用户分别表示传输设备、交换设备、终端设备和用户设备的通信能力指数，k传输，k交换，k终端，k用户分别表示传输设备、交换设备、终端设备、用户设备之间的调整系数，xn表示第n类通信装备的性能参数，wn表示相应的第n类通信装备性能参数的幂指数权。

3.2 成系统通信装备能力指数模型

随着军事通信技术和装备的飞速发展，在现代战争中，通信力量在实际保障作战通信任务时，越来越多的通信装备是以成系统形式的进行组织运用，即多类型通信装备成系统的参与作战保障行动，比如机动骨干通信系统、卫星骨干网、分组无线网等。因此，结合单装（台、站）通信装备能力指数模型和幂指数法原理，构建成系统通信装备的能力指数模型如下

3.3 基本通信力量能力指数模型

一般情况下，军事通信力量的基本作战单元为班（台、站）、排、连、营、团。依据成系统通信装备能力指数模型和文献［4］关于能力指数的运用，基本通信编组力量的能力指数计算模型可表示为

式中，IT为基本通信力量能力指数，K为调整系数，n为基本通信力量中通信系统的数目，ai为相应通信系统的幂指数权重。

3.4 通信保障能力指数聚合模型

单装（台、站）通信能力指数、成系统通信能力指数和的基本通信力量能力指数的计算，都还仅仅是通信保障能力指数计算的基础。在指挥对抗模拟训练中，红蓝双方合成指挥员更关注的是通信保障力量整体性强弱，因此如何聚合通信保障能力是模型计算的关键。

通信力量的通信保障能力的发挥，是通信装备之间与兵力协调配合，通过构建各类通信网系并互联互通来完成各类通信保障任务。可见，通信力量保障作战行动中，各能力指数之间不是简单的相加或乘积关系，需要一个协同系数加以表示。依据相关文献资料和有关演习（试验）数据统计分析，确定各基础能力指数之间的协同系数如下

式中，ρ为协同系数，i，j分别表示基本通信力量和其中每一项基本的性能参数，m为基本通信力量数目，eji表示第i个基本通信力量中第j项性能参数，αij，βij分别表示eij的最大值和最小值，λ为第i个基本通信力量的权重。

因此，构建整体通信保障能力指数计算模型如下

式中，K为调整系数，ρ为协同系数，IT表示第n个基本通信力量的通信能力指数，ai为基本通信力量相应的幂指数权重。

4 通信保障能力模型的检验与评估

所构建的通信保障能力指数模型是否科学合理，通常情况下，在具体实践应用之前必须要进行模型的校验和评估。本文主要采用指数—兰彻斯特方程法来实现。

指数—兰彻斯特方程法，就是把指数法与兰彻斯特方程理论相结合，用红蓝双方的通信保障能力指数作为基本变量代替经典兰彻斯特方程中的兵力或武器数量，并以双方通信保障能力指数的变化来描述通信力量在战斗中损耗情况。应用指数—兰彻斯特方程法所构建的数学模型如下

式中，IBi(IRj)表示蓝（红）方第i(j)种通信力量在t时刻的整体通信保障能力指数，αji(βji)表示红（蓝）方第i(j)种通信力量的指数损耗系数，ϕji(φji)是蓝（红）方对于通信力量的对抗系数，m，n为红蓝双方基本编组的通信力量数目。

在指挥对抗模拟训练中，通过上式解析通过双方通信力量的变化，可以检验通信保障能力指数的动态变化。产生这种变化的因素是多方面的，如自然环境的影响、双方电子对抗、兵力对抗等诸多因素，而通信保障能力指数的动态变化可以为合成指挥员在进行指挥对抗模拟训练时提供一定程度上的参考，可以即时掌握通信力量的实时情况，便于更好的进行指挥决策。

5 结语

通信保障能力的量化计算，是支撑合成指挥员进行指挥对抗模拟训练和提升作战指挥能力的有效手段。本文基于幂指数法所构建的通信保障能力指数模型，已经应用在有关的指挥对抗模拟训练系统之中，并在相关单位开展的指挥对抗模拟训练活动中得到了实践检验，使用效果较好。结果表明，该模型科学合理，直观高效，既可以快速客观地计算分析出参战通信部队的整体保障能力水平，又能以能力指数的形式简洁明了地呈现给受训的合成指挥员，支撑其实施科学决策和指挥调控部队。

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Capability Model of Communication Support Based on Power Exponent

LU Yunjun1YUAN Rongzhao1，2TIAN Shangbao1，3
（1.Defense Information Academy，Wuhan430010）（2.No.94175 Troops of PLA，Urumchi830042）（3.No.69026 Troops of PLA，Urumchi830092）

The quantification of the communication supports capability is one of the key problems to be solved in the com⁃mand and countermeasure simulation training，which has important significance to improve the operational command ability of the synthetic commanders.In this paper，based on the basic principle of power exponent method，through the construction of a single（set，station）communication equipment，into a system of communication equipment and the ability to calculate the basic communi⁃cation power index model，then the overall communication security capability index aggregation model is set up.Last，the establish⁃ment of the index-Lanchester equation is explored using collaborative coefficient and combat capability endex of the model is evalu⁃ated.

simulation training，communication security capability，model，power exponent method

TP391

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.07.005

2017年1月13日，

2017年2月27日

鲁云军，男，博士，教授，研究方向：通信兵作战模拟。袁荣召，男，硕士研究生，研究方向：通信兵作战模拟。田尚保，男，硕士研究生，研究方向：军事信息系统装备需求论证。