系统工程与电子技术 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (5): 1063-1072.doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.05.13
葛冰峰(), 夏博远(
), 杨志伟(
), 赵青松(
), 魏河川(
)
收稿日期:
2019-08-26
出版日期:
2020-04-30
发布日期:
2020-04-30
作者简介:
葛冰峰(1983-),男,副教授,博士,主要研究方向为装备体系架构与工程管理、组合决策分析与冲突消解。E-mail:基金资助:
Bingfeng GE(), Boyuan XIA(
), Zhiwei YANG(
), Qingsong ZHAO(
), Hechuan WEI(
)
Received:
2019-08-26
Online:
2020-04-30
Published:
2020-04-30
Supported by:
摘要:
联合作战背景下的指控流程(command and control process, CCP)涉及同层级内不同指控单元之间的横向信息交互与不同层级间的纵向信息交互。针对这种复杂化与多元化指控流程,研究了如何利用ExtendSim仿真工具对指控流程进行模型构建、验证、评估与优化。首先,通过对指控流程特点进行分析,抽取通用的要素类型,包括实体和关系要素,并映射到ExtendSim关键模块;其次,构建“指控流程要素-ExtendSim模块”的转换规则,提出构建ExtendSim指控流程模型的方法步骤;然后,研究基于ExtendSim的指控流程可行性验证方法(行为一致性、可执行性、合理性验证),提出了基于ExtendSim的指控流程评估指标(任务平均耗时、任务平均等待时间与任务最大处理容量),并研究了基于ExtendSim的指控流程优化方法;最后,通过一个通用反导指控流程案例,验证了所提建模与分析方法的可行性与有效性,可以为指控流程的建模与分析提供支撑和参考。
中图分类号:
葛冰峰, 夏博远, 杨志伟, 赵青松, 魏河川. ExtendSim模型与数据驱动的指控流程建模与分析[J]. 系统工程与电子技术, 2020, 42(5): 1063-1072.
Bingfeng GE, Boyuan XIA, Zhiwei YANG, Qingsong ZHAO, Hechuan WEI. Modeling and analysis of ExtendSim model and data-driven command and control processes[J]. Systems Engineering and Electronics, 2020, 42(5): 1063-1072.
表2
按业务划分的指控活动类型"
功能 | 描述 |
信息感知 | 用于探测特定目标的指控行为, “异常事件”通常作为CCP的触发条件 |
信息上传 | 信息上传下级信息传达给上级指挥单元的指控活动;由于上下级之间的沟通通常需要信息的汇总确认,因此,在CCP中,通常占用一定的人力和线路资源,并消耗相对较多的时间 |
下达命令 | 下达命令是上级指挥所对汇总信息进行处理之后,生成命令,并传达给下级指挥单元的指控活动;在CCP中,通常占用较少的人力资源和一定的线路资源 |
信息共享 | 信息共享是同级指挥所之间的信息交互行为,在扁平化指控结构中占有较大的比重,信息共享在CCP中不需要进行信息汇总,只需占用线路资源 |
信息处理 | 信息处理是上级指挥所下发命令之前需要进行的指控活动;通常占用一定的人力、线路资源,消耗一定的时间 |
命令执行 | 命令执行通常是CCP最后阶段的活动,当然,如果任务执行不成功,会重新触发流程循环或者触发另外一套新的流程 |
1 | WANG Y M , CHEN S , PAN C S , et al. Measure of invulnerability for command and control network based on mission link[J]. Information Sciences, 2018, 426, 148- 159. |
2 | MARUSICH L R , BAKDASH J Z , ONAL E , et al. Effects of information availability on command and control decision making: performance, trust, and situation awareness[J]. Human Factors, 2016, 58 (2): 301- 321. |
3 | ZHANG J R , WANG G , WANG S Y . Command and control system construction in big data era[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2019, 1168 (3): 032022. |
4 | JOHNSON D E . Military capabilities for hybrid war: insights from the Israel defense forces in Lebanon and Gaza[M]. Santa Monica: Rand Corporation, 2014. |
5 | KALLONIATIS A , ROWE C , LA P , et al. Network analysis of decision loops in operational command and control arrange-ments[M]. Data and Decision Sciences in Action. Borlin: Springer, 2018: 343- 355. |
6 | GLOWALLA P , SUNYAEV A . Process-driven data quality management: a critical review on the application of process mo-deling languages[J]. Journal of Data and Information Quality, 2014, 5 (1/2): 1936- 1955. |
7 | BAJARI P , HONG H , KRAINER J , et al. Estimating static models of strategic interactions[J]. Journal of Business & Economic Statistics, 2010, 28 (4): 469- 482. |
8 |
王南星, 王劲松, 季雨林. 基于Petri网的网络空间作战指挥机构运行流程分析[J]. 装甲兵工程学院学报, 2017, 31 (4): 10- 13.
doi: 10.3969/j.issn.1672-1497.2017.04.003 |
WANG N X , WANG J S , JI Y L . Analysis of working process of cyberspace operational commanding institution based on Petri net[J]. Journal of Academy of Armored Force Engineering, 2017, 31 (4): 10- 13.
doi: 10.3969/j.issn.1672-1497.2017.04.003 |
|
9 |
杨志华, 刘顺利, 刘己斌. 基于Petri网的防空兵群指挥信息结构建模分析[J]. 兵工自动化, 2012, 31 (4): 39- 42.
doi: 10.3969/j.issn.1006-1576.2012.04.011 |
YANG Z H , LIU S L , LIU J B . Modeling analysis on information structure of air defense group based on Petri net[J]. Ordnance Industry Automation, 2012, 31 (4): 39- 42.
doi: 10.3969/j.issn.1006-1576.2012.04.011 |
|
10 |
吴定刚. 基于UML的舰载预警机协同作战流程建模研究[J]. 舰船电子工程, 2012, 32 (5): 8- 11.
doi: 10.3969/j.issn.1627-9730.2012.05.003 |
WU D G . Research on operation cooperated flow modeling of AEWA based on UML[J]. Ship Electronic Engineering, 2012, 32 (5): 8- 11.
doi: 10.3969/j.issn.1627-9730.2012.05.003 |
|
11 |
黄欣鑫, 阮拥军. 基于UML的联合作战装备保障指挥决策信息流模型建立[J]. 兵器装备工程学报, 2017, 38 (2): 155- 158.
doi: 10.11809/scbgxb2017.02.034 |
HUANG X X , RUAN Y J . Establishment of the information flow model of joint operations equipment support command and decision based on UML[J]. Journal of Ordnance Equipment Engineering, 2017, 38 (2): 155- 158.
doi: 10.11809/scbgxb2017.02.034 |
|
12 | 蒲玮, 李雄. 基于Agent行动图的作战建模方法[J]. 系统工程与电子技术, 2017, 39 (4): 795- 805. |
PU W , LI X . Research on warfare modeling method based on Agent action diagrams[J]. Systems Engineering and Electronics, 2017, 39 (4): 795- 805. | |
13 | 徐建国, 李孟军, 姜江, 等. 预警作战体系超网络建模及结构分析[J]. 系统工程与电子技术, 2018, 40 (5): 1043- 1049. |
XU J G , LI M J , JIANG J , et al. Supernetwork modeling and structure analyzing for warning combat system[J]. Systems Engineering and Electronics, 2018, 40 (5): 1043- 1049. | |
14 | 李琳琳, 路云飞, 张壮, 等. 基于信息优势的指控系统指标体系构建及建模[J]. 系统工程与电子技术, 2018, 40 (3): 577- 582. |
LI L L , LU Y F , ZHANG Z , et al. System construction and modeling of command and control system index based on information superiority[J]. Systems Engineering and Electronics, 2018, 40 (3): 577- 582. | |
15 | 戴浩. 指挥控制的理论创新—网络赋能的C2[J]. 指挥与控制学报, 2015, 1 (1): 99- 106. |
DAI H . Innovation of command and control theory:network enabled C2[J]. Journal of Command and Control, 2015, 1 (1): 99- 106. | |
16 | KANG B G , SEO K M , KIM T G . Machine learning-based discrete event dynamic surrogate model of communication systems for simulating the command, control, and communication system of systems[J]. Simulation, 2019, 95 (8): 673- 691. |
17 | OOSTHUIZEN R, VENTER J P, SERFONTEIN C J. Model based systems engineering process for complex command and control systems[C]//Proc.of the 23rd International Command and Control Research and Technology Symposium, 2018. |
18 | RAZ A K, BLASCH E, CRUISE R, et al. Enabling autonomy in command and control via game-theoretic models and machine learning with a systems perspective[C]//Proc.of the AIAA Scitech Forum, 2019. |
19 | TIRUMALA S, YANG Y R, BALAKRISHNAN M. Command and control: a programming model for IoT device ma-nagement[D]. New Haven: Yale University, 2017. |
20 | LI N , HUAI W Q , WANG S D . The solution of target assignment problem in command and control decision-making behaviour simulation[J]. Enterprise Information Systems, 2017, 11 (7): 1059- 1077. |
21 |
CHEN B , YU H Y , WANG Y M , et al. Multilevel command and control supernetwork modeling based on attribute synergy prioritization[J]. IEEE Access, 2019, 7, 32693- 32702.
doi: 10.1109/ACCESS.2019.2903520 |
22 | MOFFAT J , CAMPBELL I , GLOVER P . Validation of the mission-based approach to representing command and control in simulation models of conflict[J]. Journal of the Operational Research Society, 2004, 55 (4): 340- 349. |
23 | STRAKA M , MALINDZAKOVA M , TREBUNA P , et al. Application of EXTENDSIM for improvement of production logistics'efficiency[J]. International Journal of Simulation Modelling, 2017, 16 (3): 422- 434. |
24 |
武文, 陈永志, 王瑜. 基于ExtendSim的指挥信息系统租住结构效能对比分析[J]. 火力与指挥控制, 2015, 40 (1): 49- 53.
doi: 10.3969/j.issn.1002-0640.2015.01.012 |
WU W , CHEN Y Z , WANG Y . Comparative analysis of the effectiveness of extendsim-based C4ISR's organization structure[J]. Fire Control & Command Control, 2015, 40 (1): 49- 53.
doi: 10.3969/j.issn.1002-0640.2015.01.012 |
|
25 | LI X L, YANG J S, WANG T, et al. Optimization research of sales and delivery processes based on ExtendSim[C]//Proc.of the 5th International Conference on Transportation Engineering, 2015: 900-909. |
26 |
STRAKA M , MALINDZAKOVA M , TREBUNA P , et al. Application of extend sim for improvement of production logistics'efficiency[J]. International Journal of Simulation Modeling, 2017, 16 (3): 422- 434.
doi: 10.2507/IJSIMM16(3)5.384 |
27 |
程启月, 邱菀华, 付毅峰. 基于系统时效熵的指挥流程效率评估方法[J]. 系统工程理论与实践, 2008, 28 (4): 155- 158.
doi: 10.3321/j.issn:1000-6788.2008.04.023 |
CHENG Q Y , QIU W H , FU Y F . The method efficiency va-luation studies in the command of process based on the system of the time efficacy entropy[J]. Systems Engineering-Theory & Practice, 2008, 28 (4): 155- 158.
doi: 10.3321/j.issn:1000-6788.2008.04.023 |
|
28 | 张志鹏, 苏中. 拦截低慢小目标的指控系统建模与仿真[J]. 系统仿真学报, 2018, 30 (11): 4340- 4347, 4358. |
ZHANG Z P , SU Z . Modeling and simulation of C2 system for intercepting LSS targets[J]. Journal of System Simulation, 2018, 30 (11): 4340- 4347, 4358. |
[1] | 姜江, 金前程, 徐雪明, 侯帅, 李际超. 智能化时代国防科技体系工程初探[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(6): 1880-1888. |
[2] | 唐波, 刘乃文, 马静, 郭琨毅, 盛新庆. 半实物射频仿真的误差联合概率密度函数分析[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(5): 1454-1460. |
[3] | 丁刚, 张琳, 崔利杰, 张亮, 李新春. 航空装备单元维修保障仿真评估方法研究[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(4): 1246-1255. |
[4] | 刘嘉琛, 董磊, 赵长啸, 陈泓兵. 基于形式化方法的DIMA动态重构仿真与验证[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(4): 1282-1290. |
[5] | 周国峰, 陈喆, 吕瑞, 涂海峰, 徐珊. 半实物仿真惯组输出模拟及转台姿态补偿方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(4): 1329-1335. |
[6] | 谢艾伦, 刘晓斌, 赵锋, 艾小锋, 肖顺平. 辐射式仿真中PCM信号间歇收发回波重构方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(3): 771-776. |
[7] | 王春政, 胡明华, 杨磊, 赵征. 空中交通延误预测研究综述[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(3): 863-874. |
[8] | 张浩杰, 梁荣敏, 张玉东. 基于人在回路的地面无人平台仿真系统设计[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(2): 538-545. |
[9] | 刘延钊, 黄志球, 沈国华, 王金永, 徐恒. 基于决策树和BN的自动驾驶车辆行为决策方法[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(10): 3143-3154. |
[10] | 张伟, 何晶, 谢晓伟, 赵国强, 陈真. 联合战场导航对抗仿真评估系统设计与实现[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(10): 3182-3189. |
[11] | 曾广迅, 龚光红, 李妮. 基于语义匹配的作战体系仿真想定生成方法[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(8): 2154-2162. |
[12] | 杨皓洁, 吕建伟, 徐一帆. 考虑时间相关故障的多状态系统可靠性与任务成功性仿真评估方法[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(8): 2362-2372. |
[13] | 曾斌, 陈媛媛, 李厚朴. 考虑保障装备可用度的舰载机作业调度优化[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(7): 1856-1865. |
[14] | 魏锋涛, 张洋洋, 黎俊宇, 史云鹏. 基于动态分级策略的改进正余弦算法[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(6): 1596-1605. |
[15] | 宋兆理, 贾祥, 郭波, 程志君. 基于贝叶斯融合与仿真的系统剩余寿命预测[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(6): 1706-1713. |
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