网络中心化C4ISR体系结构演化分析方法研究与应用

In order to meet the needs of future joint operations, the update and construction of C4ISR system should evolve towards networking and systematization to support rapid response to mission changes. Therefore, in the process of building complex systems such as network C4ISR system in the future, an important problem is that the change of external environment and the behavior of member systems make the structure of C4ISR system-of-systems evolve. What impact does this change have on the global capability of the system？Current complex system design strategy does not support dynamic evolution, so it is difficult to achieve the optimization of complex system design. No mature research results of C4ISR system-of-systems evolution analysis and optimization have been found, and the research is novel and challenging. In order to solve this problem, a sequence structure description method of C4ISR architecture suitable for evolutionary analysis is proposed. The dynamic mechanism of C4ISR system-of-systems evolution is studied, and the game and interaction behaviors hidden in the evolution process of C4ISR system-of-systems are analyzed through the change of sequence structure. The optimization algorithm problem of C4ISR system-of-systems evolution is defined and solved. The optimized system design scheme is given to evaluate the evolution of the system structure. The research results provide guidance for C4ISR system-of-systems design and decision - making.

为适应未来联合作战的需求，C4ISR系统的更新建设要向网络化、体系化方向演化发展，以支持快速应对使命任务变化。因此，在未来的网络化C4ISR体系这类复杂系统的构建过程中，一个重要的问题是外部环境的变化以及成员系统的行为使得C4ISR体系的结构产生演变，这种结构改变对体系全局能力会造成什么影响？目前的复杂系统设计策略不支持动态演化，因此很难实现复杂系统设计的最优化。尚未见成熟的C4ISR体系结构演化分析及动态优化研究成果，研究新颖且存在挑战。针对该问题，拟设计适合演化分析的C4ISR体系的序列结构描述方法，研究C4ISR体系演化动力学机制，通过序列结构的变化分析C4ISR体系演化过程中隐藏的博弈、交互行为。定义并求解C4ISR体系演化优化算法问题，给出优化后的体系设计方案，实现对体系结构演化的评估。研究成果为C4ISR体系设计与决策提供指导作用。

复杂系统的体系结构演化量化是学界亟待解决的问题，体系结构的迭代演化描述方法正处于起步阶段，其定义、演化机理描述方法、演化过程描述方法都未成熟，其动力学机制等问题，本项目落点于复杂系统体系演化分析方法在军事指挥信息体系的应用进行了探索研究，研究具有首创性，并应用于某网络信息体系示范工程，为全军新一代指挥控制系统建设提供了理论和技术支撑。本项目成果产生了显著的军事和经济效益，在军种机关、多家研究所、中级指挥院校以及军工企业多个项目中得到应用，已产生1500万经济效益，为体系架构智能设计理论和方法的提升做出了贡献。.①基于复杂军事系统具有典型体系特征（演化性）进行了研究，提出一种简单、快捷的复杂系统结构演化和能力演化分析方法。核心成果被评价为“有重要创新、居国内领先水平，具有显著的军事效益和推广应用前景”（陆军机关鉴定意见），出版了独立专著获国家科技出版基金资助，揭示了复杂军事系统能力演化动力学机理，提出体系演化分析和评估方法，列入2019年度中国科协重大科学问题和工程技术难题。.②提出军事指挥控制系统的体系结构用二进制码表示的数值表示方法，该方法实现了体系结构的可计算、可模拟、可优化，突破了优化算法中体系结构的表征难题。.③提出军事信息体系迭代演化描述方法，以波模型为基础，构建复杂军事系统演化动力学模型，实现动态环境和动态系统条件下对复杂军事系统构建过程体系能力实时精确掌控。在此之前，美军有相关研究，我军还未见有研究，该成果获2020年度军队军事理论二等奖提名。.④初步突破了体系动态优选和能力涌现预测和评估技术，实现了资源边界下系统非线性组合优化方法，从机理上改变了基于DoDAF的固定框架体系构建方式，将系统优选效率提升了68%。该成果首次从系统演化理论角度解决超大复杂系统的非线性能力演化有效控制问题，对建设新一代军事信息系统提供新的理论方法，认为该成果是体系工程理论的创新研究（全军军理理论奖院士推荐信）。