本科毕业设计(论文)开题报告

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装甲兵工程学院本科毕业设计（论文）开题报告 基于复杂网络的作战系统建模与仿真研究

课题名称：基于复杂网络的作战系统建模与仿真研究 学员姓名：袁巍 指导教员：杜健

一、 课题研究的目的、意义及主要内容

1． 课题研究的目的、意义

在科学技术的推动之下, 作战系统正朝着信息化的方向快速发展, 其核心特征就是信息网络的协同作战。在基础网络的支撑下, 作战系统内部各功能单元通过信息交互建立起作用关系, 组成了结构复杂的网络系统。这一变化给未来的作战系统研究提出了一系列新的问题, 亟待去思考和解决。

复杂网络作为一门新兴的科学理论, 通过将实体系统中的节点和关系转换成拓扑连接的形式, 对研究对象的几何性质、形成机制和演化规律等方面进行实验和分析, 近年来取得了丰硕的科研成果, 同时也为复杂大系统的研究提供了新的角度和方法。因此, 从复杂网络理论的角度出发分析信息化条件下的作战系统的结构特征, 对于深入研究信息时代作战机制及发展规律具有积极的现实意义。 2．研究的主要内容

针对传统作战模型重点关注兵力的毁伤，不能充分反应信息时代作战的特点，提出了基于复杂网络的作战描述模型，把作战单元抽象成节点，把各单元之间的相互作用抽象成有向边，将战场描述成一个由传感器、决策器、影响器、目标四类节点组成的有向网络图。定义了网络模型的若干特征参数，把战环看成是反映作战能力的指标，并区别分析了标准作战环和广义作战环，能更好的反映信息时代作战的特点，并通过实验仿真研究作战模型实现技术，达到对影响作战各种因素的精确描述，为指挥决策提供技术支持。

二、 国内外发展现状及发展趋势及主要参考文献

1．国内外发展现状

研究发现，尽管十余年来国内外复杂网络研究取得了长足进展，发现了许多社会网络、生物网络、技术网络、信息网络的统计特性与分布规律，但可能因为保密原因，对于作战体系网络的研究，特别是仿真、统计规律与实证分析，却是很少的。目前从国内外公开发表文献中检索到的对于作战网络、军事指控网络或体系网络进行探索研究的专家学者主要有:Anthony H Dekker，Jeffery R Cares、李德毅、王新政、胡钢锋，谭东风、张辉、王斌，沈寿林、张国宁、杜丹，张明科、陈政、于长军，李进军、伊山、李露阳，朱涛、常国岑、施笑安，陈丽娜、黄金才、张维明等。其中有些学者还进行了深入系统的研究，比如澳大利亚防务科学与技术局的Anthony H Dekker、美国Alidade Incorporated 公司Jeffery R Cares 以及中国的李德毅院士、谭东风教授、沈寿林教授等。朱涛博士等侧重从某作战体系和某指挥信息系统的拓扑模型实证研究作战系统的拓扑结构，网络规模较小(小于300 个节

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点);陈丽娜等将作战网络区分为传统作战网络与网络化战争网络，传统作战网络主要是由某指控网络拓扑得出，从而得到了一个树型网络，之后通过纵向与横向随机互连得到网络化战争的网络模型;谭东风教授与沈寿林教授等人借鉴了Jeffery R Cares 的“网络环”等网效模型与邻接矩阵特征值描述方法对作战网络特性进行了研究，在Jeffery R Cares 开辟的一个新的网络分析领域开展了一些富有成效的研究工作，但目前可见的Jeffery R Cares 的网效分析主要是对网络规模较小且拓扑连接确定的静态网络进行的，对于大规模、网络连接拓扑不断变化的动态网络，分析效果尚未见更多理论与案例研究，而且对于规模较大的网络，其邻接矩阵虽然稀疏，但如果用其计算特征值，阶数很大，对于几十万、几百万乃至更大规模的作战体系网络而言，计算与分析结果需要更多的分析手段和证据支持。 通过上述分析，对于作战体系网络的拓扑模型的研究，需要继续开辟新的研究路线。 2. 主要参考文献

[1] 金伟新，肖田元. 《作战体系复杂网络研究》

[2] 朱涛, 常国岑, 施笑安. 《基于复杂网络的作战系统结构研究》 [3] 沈寿林 ，张国宁，杜丹. 《基于复杂网络的作战系统结构研究》 [4] 邱原，邢焕革. 《基于复杂理论的作战网络关键边评估方法》

[5] 耿霆，胡建武，张志良，单小军. 《基于复杂网络与Agent 的作战系统建模》



三、课题完成的基本构思和手段

1、基本构思：

以作战理论需求为牵引, 从复杂网络的角度对指挥体系进行网络抽象, 将指挥体系中的指挥机构作为网络的节点, 将指挥关系作为网络的边, 按照指挥体系历史发展的规律, 从简单到复杂,分别以指挥体系为基础构建传统纵长树状型的指挥体系网络模型,而后按照联合作战指挥相关理论的论述, 从构想的角度通过军事描述进行网络抽象, 在树状模型基础上, 增加了横向联系但依然具有层级结构的信息共享改进型的指挥体系网络模型, 以及再增加交叉指挥关系的动态灵活交叉型指挥体系模型, 利用复杂网络理论的相关测度对这三种模型进行比较分析,从而比较三种指挥体系结构的优劣, 最终提出一个具有最佳挥效能的作战指挥体系结构。

2、手段：

1、数值模拟方法：偏微分方程的求解技术，主要运用MATLAB进行求解； 2、统计学方法：从统计角度考察网络中大规模节点及其连接之间的性质。

四、课题研究的重难点及其解决方法

对于复杂网络模型描述，有两个难点:1) 复杂网络拓扑结构与其节点之间互联规律的建模，或者称之为网络拓扑的静态建模或描述;2)对于复杂网络的动力学行为的演化机制、过程、机理、规律的描述，或者称之为动态建模或仿真。针对以上难点，采用战例与模型结合，运用数值模拟分析，统计学，建模仿真等方法研究。

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