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防御体系动态弹性机制设计与研究

弹性；防御体系；复杂网络；杀伤链；杀伤网；离散事件系统仿真；

现代军事防御体系面临的核心矛盾，在于其显著的被动性特征与持续打击下效能维持需求之间的矛盾。传统静态防御机制虽能应对单次或者少数冲击，却难以适应高强度连续作战中体系结构的损毁与能力的降级。另外，体系弹性（Resilience）理论与实际作战需求间也存在着显著的矛盾——当前研究中，前者多聚焦于离线效能评估，后者更需要在线决策支撑以提供实际的改。因此，本文结合当下对体系弹性理论的研究，针对军事防御体系动态弹性防御机制进行研究和设计。本文的核心工作是从防御体系的实际作战过程出发，在构建能体现防御体系核心特点的模型的基础上，对其运行机制进行研究。然后通过对体系特性进行解构和综合，构建出可以增强持续时间下体系执行使命任务能力的弹性指标体系框架和动态弹性防御机制，力求提高整个防御体系的决策主动性和防御效能最大化。本文主要分三个部分。

本文第一部分首先对当前军事防御体系弹性相关研究进行综述，总结了当前弹性研究的主要特点。之后提出了本文的观点：本文将弹性视为体系的一种综合属性，并从抗毁性和恢复性的角度分析理解弹性的概念。本文认为弹性的本质是关注体系能否在连续时间内维护执行核心使命任务的能力，落实到防御体系，即为防御体系在持续打击下维持其防御能力的能力。但是不同于已有研究，本文并不是将弹性视为一种效能评估的指标，不局限于使用离线的方式评估防御体系在一段时间内效能的变化，而是将其视为一种体系本身的属性，采用在线形式用弹性理论指导体系的实时决策，进而提高防御体系持续完成本身使命任务的能力，从而提升体系最终表现出的防御效能。

本文第二部分在上述理念下，设计了一套适用于防御体系的综合性弹性指标体系，重点关注持续打击情况下，既定配置体系下的防御策略设计和体系动态适变。从抗毁性和恢复性两个角度进行解构，最终形成了一个多层次的综合性弹性指标体系，其中综合考虑了拓扑抗毁性指标、功能抗毁性指标、重构成本指标和资源恢复指标四个方面的指标。在此基础上，综合对防御体系的建模和防御过程的理解，本文将综合弹性指标落实到防御体系的在线杀伤链构建和杀伤网调整维护，并以行为树的形式给出了详细的弹性防御机制。

具体而言，在综合弹性指标的基础上，建立针对防御体系的动态弹性防御机制，主要分为态势感知和行为决策两个部分。态势感知方面，对外，依靠预警节点实现目标列表的更新维护，实现对敌方来袭情况的获取；对内，从整体的角度维护杀伤链列表，实现对当前体系行为状态的感知。行为决策方面，依靠态势感知过程的结果，针对来袭目标，构建和调整杀伤链。具体的行为决策主要面临两种情况：如果是尚未针对性构建杀伤链的目标，需要体系及时根据自身情况分配防御资源形成杀伤链；而如果是内部杀伤链出现了变化，如杀伤链构建失败或杀伤链中某节点因内外部原因而失效，则需要进行整体性的杀伤链调整，在综合考量之下重新分配体系防御资源。立足于综合防御体系杀伤链和杀伤网的实时态势，实现了综合弹性指标的实时解算和在线弹性机制的运用，使连续时间段内防御体系的决策过程以体系综合弹性指标最大化为目标，从而能够让防御体系在遭受打击和防御决策全过程中保持较高的体系弹性。

本文第三部分以防空体系为例，基于复杂网络相关理论进行了详细的建模，实现了对本文理论和机制设计的实例化验证。此外，为了验证上述建模和机制设计的有效性和优越性，本文基于simpy环境设计了相应的仿真实验，基于离散事件系统仿真理论进行了仿真环境的开发。通过实验验证弹性防御体系在执行防御任务过程中是否能够保持较好的抗毁性和恢复性，进而保持持续的执行防御作战使命任务的能力。具体而言，实验部分进行了五种不同打击策略和两种防御策略下的对照实验。并且设计了五个打击时长和打击强度，采用三维评估框架（目标拦截率；节点存活率；弹药消耗量）综合评估持续时间下防御体系的效能，体现不同防御机制在不同时间长度下的综合效能。最终从实验结果可以看出，随着防御体系遭受打击的持续时间增长，弹性防御机制的优越性越发显著，这也印证了弹性理论本质上重视持续时间体系执行核心使命任务的能力这一属性，验证了本文体系弹性相关的理论创新和机制设计的有效性。