来源:知网
作者:孙贤鲁 权冀川
编者荐语:当人工智能撞上军事通信网,未来的战场指挥将如何被颠覆?本文深度拆解效能评估的“智能革命”,从传统ADC分析法到神经网络预测,从短波通信指标到5G融合体系,揭秘美军如何用数据驱动打造“实时动态防御网”。文中直击三大趋势:实战化末端保障、AI驱动的精准评估和分层分级指标体系,并指出传统方法的致命短板:过时模型难抵瞬息战场。
摘 要:随着新一轮信息技术的发展,围绕制信息权的体系破击战将更加激烈,精准评估并有效提升军事通信网效能对发挥网络信息体系整体作战能力具有重要意义。因此,总结了当前军事通信网效能评估领域的研究成果,研究了军事通信网效能评估的概念内涵,分析了军事通信网效能评估指标体系和评估方法进展,并结合智能技术发展和作战模式转变,提出了军事通信网效能评估的未来发展趋势,可为下一步深入开展军事通信网效能评估研究提供理论参考。
关键词:军事通信网;效能评估;指标体系;评估方法;进展分析
引 言
1 军事通信网效能评估的概念内涵
军事通信网是按照一定的组织结构和联结方式建立的网络体系。效能评估是对研究对象在规定条件下完成规定使命任务的能力的度量[3]。军事通信网效能评估指的是在规定的条件下军事通信网完成军事信息传输的能力。军事通信网效能评估主要包括3个步骤:
第1步是分析效能影响因素,建立评估指标体系,计算指标权重值;
第2步是构建评估模型,求解效能指标;
第3步是通过仿真模拟、专家打分或演训数据采集等方式,获取指标计算所需数据,计算出效能结果。
军事通信网效能评估研究领域分类如图1所示。本文将梳理当前军事通信网在指标体系建立、效能评估方法方面的最新进展,前瞻性提出军事通信网效能评估的未来发展趋势,为后续研究工作给出建议。
图1 军事通信网效能评估研究分类
2 军事通信网效能评估指标体系的研究进展
军事通信网效能评估首先要建立指标体系。相关学者从不同角度对军事通信网效能进行研究,得出的指标体系也不尽相同。从研究目的看,军事通信网效能评估指标体系可分为基于装备性能的指标体系、基于业务能力的指标体系、基于“战术+”的指标体系3类。
(1)基于装备性能的指标体系:是指依据军事通信装备性能参数构建指标体系。任淑婷等人[4]从影响短波通信效能的发射功率、频率间隔、输入阻抗等因素入手,建立了短波通信系统评估指标体系,如图2所示。
图2 短波信道效能评估指标体系
(2)基于业务能力的指标体系:是指依据通信保障任务,围绕军事通信网效能发挥展开的具体业务来构建指标体系。马丙辉[5]从网络能力和业务效能两个方面构建了战术互联网效能评估指标体系,如图3所示。
(3)基于“战术+”的指标体系,是指基于一定的战术因素构建军事通信网效能评估指标体系。 赵占庄等人[6]从战术指标和技术指标两个方面构建 舰载短波通信系统效能评估指标体系,如图4所示。
通过综合比较分析发现军事通信网效能评估指标体系有3个明显的特点:
(1)研究内涵不断拓展,从注重装备性能,到网络能力,再到融入体系支撑能力及环境影响因素,由专注军事通信网本身效能向保障运用能力转变;
(2)始终突出核心能力,军事通信网的价值在于有效传递军事信息,因此军事通信网效能评估始终把网络通信能力、信息业务能力、网络安全防护等指标作为重要方向;
(3)安全防护等支撑能力指标的分类标准不统一,研究的侧重点不同,对指标细化分类就会产生差异,同一指标可能会归属于不同的分类中。
图3 战术互联网效能评估指标体系
图4 舰载短波通信系统效能评估指标体系

3 军事通信网效能评估方法的研究进展
随着大数据建设的推进,支撑效能评估的数据种类、数量越来越多,作战能力评估范式将会发生重大转变[7],这种能力变化将突出体现在评估方法的应用上。综合分析中国知网近10年来通信网效能研究的文献可见,主流评估方法可分为智能评估方法和传统评估方法2类,如图5所示。
图5 军事通信网效能评估主流方法
3.1 智能评估方法
智能评估方法主要基于大数据分析、机器学习和人工智能技术,自动从数据中提取有用信息,并通过学习不断优化评估模型,从而更准确地预测和评估军事通信网的效能。典型的智能评估方法有神经网络、支持向量回归机、随机森林回归等。文献[8]以某型空中无人通信平台专项任务数据为基础,使用误差反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)实现了对空中无人通信平台作战效能评估。文献[9]针对天基信息系统效能评估的影响因子复杂、样本数量少、非线性较强等问题,采用了支持向量回归机方法进行评估。
3.2 传统评估方法
传统评估方法基于特定理论框架,依据人的经验,从不同的维度和标准来描述和量化军事通信网的特征,通过综合计算得出效能结果值。目前的军事通信网效能评估方法仍以传统评估方法为主,主流方法有系统效能分析法(Availability,Dependability, Capability,ADC)、层次分析法、模糊数学理论、云理论等。文献[10]在使用ADC分析法完成固有能力评估时,引入了作战运用和战场环境两类因子对ADC分析法进行改进,从而得到 系统的作战效能。文献[11]采用了层次分析法及模糊综合评价法对无线通信系统进行评估,结合任务实例验证评估方法的可行性。文献将平流层通信效能分为通信能力和保障能力两大类指标,采用了云重心评价法将系统定性概念与定量数值进行转化,得出评估结果。
3.3 主流评估方法的优缺点分析
虽然目前的效能评估研究仍以传统评估方法为主,但智能评估方法的占比不断增大,如图6所示。几种主流评估方法的优缺点如表1所示。
图6 通信网效能评估方法统计
表1 军事通信网效能评估方法的优缺点分析
4 军事通信网效能评估研究的发展趋势
结合智能技术发展趋势,基于作战模式转变,立足目前军事通信网效能评估现状,对军事通信网效能评估未来发展趋势加以预测。
4.1 更加注重基于实战融入体系的末端保障效能研究
军事通信网建设的最终落脚点是在实战中建立能够支撑体系作战的通信网络,因此军事通信网效能发挥的关键在于负责末端通联的运维保障单位。在加速推进体系作战能力建设的大背景下,建设高效畅通的通信网络尤为重要,研究运维保障单位通信保障效能显得尤为迫切。
对运维保障单位的效能评估要贴近实情、融入体系、立足实战。
(1)贴近实情。立足现有装备、人员对保障能力现状进行精准评估,找准制约通信网效能发挥的现实影响因素,对装备管理、运用,人员培养、使用等提供科学依据。
(2)融入体系。不能孤立地评估运维保障单位的效能,要充分考虑其在体系作战中的作用发挥,找准灵活运用通信力量的方法。
(3)立足实战。充分考虑作战过程中通信保障组织实施所面临的各种问题,找准与实战保障能力的差距,为抓好针对性复补训提供依据。
通信保障活动受气候、环境、作战对手等客观因素影响,具有很强的不确定性,因此对运维保障单位的效能评估的研究要从日常训练和实战演习两个方面进行。通过日常训练评判能力基础,通过实战演习评判能力输出水平。能力基础结果相对稳定,能力输出水平随机性较大,综合计算两项评判结果,能够得出贴近实情的效能评估结果。立足通信保障行动建立评估指标体系,让指标计算结果真实反映保障活动各环节实情,从而提高效能评估结果实用价值。区分不同层级并建立相对固定统一的评估指标体系,通过标准化的评估流程、规范化的数据采集、一致的评估方法,得到标准化的评估结果,从而实现同一单位能够通过不同年份的评估结果分析出能力变化,以及通过不同单位之间的评估结果评判出能力高低,激发运维保障单位提升能力和主动研究的内在动力。
4.2 更加注重基于数据驱动的智能评估方法研究
因为没有足够的支撑智能评估方法的数据,目前的军事通信网效能评估多采用传统评估方法。近年来,我军加大了对数据工程建设的投入,推动部队演习演练及训练考核等活动中各类数据的采集[13],数据采集方法不断改进,采集内容不断完善,数据体量增加,数据共享性提高,智能评估方法研究驱动力更强。相比传统评估方法,智能评估方法有3个突出的优势。一是评估结果更加精准,经过大量数据计算优化,智能评估模型计算结果相比传统评估模型更加精准,更能真实反映评估对象的效能。二是结果应用更加灵活,传统评估方法得出的评估结果是评估活动的终点,但智能评估方法得出的评估结果可以是起点。通过调整算法模型,可以利用评估结果进行关联性分析,得出不同影响因素对通信保障的影响系数,进而促进通信网组织运用研究。三是实现实时动态评估,随着智能技术不断发展,实时数据采集技术在军事通信网保障活动中广泛运用。该技术通过汇总战场实时数据,自动评估网络运行情况,预测网络运行趋势,排查影响网络运行的不利因素,为运维保障人员及时调整网系构建方案提供技术支撑。智能评估方法具备独特优势,对其研究要树立全局思维,不应简单地把评估效能作为研究重点,而应把如何提升评估对象效能摆在更重要的位置。注重评估对象全过程研究,尽可能找全影响评估对象效能的各类因素,设计数据采集方法,实现全方位数据采集;根据评估对象的侧重点,合理筛选评估指标,带入特定的评估模型中,计算出效能结果;再根据评估结果和关联影响因素分析通信保障能力提升的制约点。
4.3 更加注重军事通信网效能评估指标体系设计
新一代信息技术快速发展,推动了5G、云计算、 大数据、人工智能等技术加速融合,连接、算力和人工智能已成为信息通信技术和网络最重要的核心特征[14]。这一变化趋势将为军事通信网带来革命性变化,对通信装备体系建设、保障能力生成模式、通信保障实战运用等都将产生质的影响。随着军事通信网能力的不断发展和作战运用需求变化,未来军事通信网各项能力指标更趋复杂,要从保障任务需求出发,紧盯新变化、新模式、新要求、新对象,加大对效能指标体系构建方法、标准模型研究的探索,按照网络化结构构建评估指标框架,设计具有系统性、完备性和独立性特征的效能指标体系。
系统性是指未来体系作战特征将更加凸显,作战单元之间的联动性将更加活跃,通信网运用方式更加多元,应注重从通信保障要求出发,一体化设计评估指标体系,实现评估数据共享,充分挖掘数据价值,助力通信网效能提升。完备性是指,通信网评估研究方法必然向智能评估方法发展,评估结果将由重模型计算向重数据关联分析转变,指标体系构建将由重主要特征提取向全特征涵盖转变。因此,要充分研究评估对象效能的各个方面,建立效能评估的“指标池”,尽可能全面采集关联数据,为后续评估研究提供数据支撑。独立性是指,要根据评估对象具体的特征属性和评估目的,合理筛选 “指标池”中的元素,建立评估指标体系,做好针对性的评估研究。
5 结 语
本文首先对军事通信网效能评估基本概念进行定义,并对相关研究领域进行分类,对军事通信网效能评估对象、目的、结果进行归纳总结;其次基于评估指标体系、评估方法研究现状,分析军事通信网效能评估技术的最新发展;最后对未来发展趋势进行探讨。研究成果可为军事通信网效能评估研究人员提供技术参考,对后续军事通信网效能评估研究也具有一定的指导意义