基于互為主體的電子系統(tǒng)架構(gòu)與任務(wù)決策

王玉冰， 梁曉龍， 柏 鵬， 王維佳， 張佳強(qiáng)

(1.空軍工程大學(xué)空管領(lǐng)航學(xué)院， 西安， 710051； 2.軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院， 北京， 100101)

隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，電子設(shè)備的種類、功能復(fù)雜化使得電子系統(tǒng)中的信息與控制決策問(wèn)題愈發(fā)突出。同時(shí)，現(xiàn)代空戰(zhàn)向著集群化趨勢(shì)發(fā)展，面對(duì)日益復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和任務(wù)需求，電子系統(tǒng)作為戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)獲取和作戰(zhàn)任務(wù)遂行的關(guān)鍵，必須引入新的設(shè)計(jì)思想與任務(wù)決策方法來(lái)構(gòu)建高性能、可重構(gòu)的電子系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的認(rèn)知和能力涌現(xiàn)，從而達(dá)到最佳遂行效果[1]?；橹黧w是20世紀(jì)西方哲學(xué)中凸現(xiàn)的一個(gè)范疇，它的主要內(nèi)容是研究或規(guī)范一個(gè)主體怎樣與完整的作為主體運(yùn)作的另一個(gè)主體互相作用的[2]?；橹黧w使得認(rèn)識(shí)論發(fā)生重大轉(zhuǎn)向，從關(guān)注主體性和認(rèn)知上的“主-客體”關(guān)系轉(zhuǎn)向關(guān)注主體與主體之間的關(guān)系，并確認(rèn)了自我主體與對(duì)象主體間的共生性、平等性和交流關(guān)系[3]。

本文在對(duì)哲學(xué)領(lǐng)域認(rèn)識(shí)論范疇中的互為主體理論進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，將互為主體的概念引申到信息科學(xué)領(lǐng)域，研究如何根據(jù)不同的任務(wù)需求牽引系統(tǒng)在資源和架構(gòu)的柔性聚合、系統(tǒng)的信息交互和任務(wù)決策，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知和能力涌現(xiàn)，從而提高電子系統(tǒng)能力和航空集群作戰(zhàn)效能。

1 基于互為主體的電子系統(tǒng)架構(gòu)模型

1.1 電子資源與柔性聚合

電子資源是電子系統(tǒng)的物理組成基礎(chǔ)，由硬件資源、軟件資源和關(guān)聯(lián)資源構(gòu)成[4]。硬件資源以固態(tài)化形式存在，為信號(hào)波形的生成、轉(zhuǎn)換以及軟件資源的運(yùn)行提供平臺(tái)，包括天線資源、信號(hào)處理資源、信息處理資源、信息/信號(hào)傳輸資源、信息應(yīng)用資源和基準(zhǔn)資源等。軟件資源以程序代碼的形式存在于硬件資源中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理以及應(yīng)用功能處理，包括公共軟件資源、功能軟件資源等。關(guān)聯(lián)資源以共享交互形式存在，為軟件資源和硬件資源的協(xié)調(diào)一致提供條件，包括信息資源、信號(hào)資源和信道資源等。

目前，電子系統(tǒng)多采用“模塊”概念作為電子系統(tǒng)綜合的物理單元和功能單元。模塊指相對(duì)獨(dú)立的功能劃分，以及一種先進(jìn)的封裝及安裝形式，包括硬件模塊和軟件模塊。模塊是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能單元，盡量減少模塊間的信息交聯(lián)，多個(gè)模塊構(gòu)成更大的功能的單元組件，通過(guò)信息交聯(lián)構(gòu)成系統(tǒng)。軟件模塊概念類似。模塊是重構(gòu)、共享、故障定位及現(xiàn)場(chǎng)更換的最小單位。

各類資源的層次劃分如圖1所示，與電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖2所示。通常信號(hào)處理資源、信息處理資源、信息應(yīng)用資源均包含軟件和硬件資源，為便于區(qū)分，將軟件資源單獨(dú)列出。

圖1 電子資源組成關(guān)系圖

圖2 電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與電子資源關(guān)系

電子系統(tǒng)中的“電子資源”概念不同于已有的“模塊”概念，其內(nèi)涵更豐富、形式更靈活。“模塊”是目前對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行綜合的物理單元和功能單元。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模塊按照“功能單元-單元組件-系統(tǒng)”的過(guò)程進(jìn)行綜合，實(shí)踐證明是一種有效的軟硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)綜合方法。但標(biāo)準(zhǔn)模塊功能單元固定、呈現(xiàn)形態(tài)(封裝及安裝形式)固定以及組合模式固定的特點(diǎn)卻極大地限制了柔性組合的實(shí)施。由于協(xié)同作戰(zhàn)、聯(lián)合作戰(zhàn)的任務(wù)多、任務(wù)轉(zhuǎn)換快，不同任務(wù)對(duì)電子系統(tǒng)性能要求的差異性大，電子系統(tǒng)需要采用具有靈活性的新型單元分級(jí)與組合標(biāo)準(zhǔn)。因此，電子系統(tǒng)采用“電子資源”作為系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)。電子資源的基本單元具有多種形態(tài)，是一個(gè)多元素的資源形態(tài)集合，根據(jù)資源組合需求(圖2中同類或不同類資源組合、同層次或不同層次資源組合)，動(dòng)態(tài)選取最佳資源形態(tài)，進(jìn)行資源的最優(yōu)組合，形成最優(yōu)物理構(gòu)型。

柔性聚合[5]指電子系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)需求以及對(duì)象相互間的關(guān)聯(lián)性需求，以一定的規(guī)則建立任務(wù)/功能/子功能與電子資源之間的映射關(guān)系，生成匹配任務(wù)功能的最優(yōu)資源集；并基于資源共享、動(dòng)態(tài)重構(gòu)、高效利用等原則，采用技術(shù)可行的物理構(gòu)型對(duì)電子資源進(jìn)行組合，形成性能最優(yōu)或次優(yōu)的任務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)效能最優(yōu)。

如圖2所示，軟硬件及關(guān)聯(lián)資源對(duì)所有層級(jí)開(kāi)放，每層可選用資源完全相同，不存在某些資源被某層級(jí)固定使用的限制。

綜上所述，電子系統(tǒng)以多重顆粒度的綜合單元——電子資源，以多態(tài)靈巧的綜合模式——柔性聚合，以可重定義的綜合體系——結(jié)構(gòu)層次，構(gòu)建滿足未來(lái)任務(wù)需求的適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展能力強(qiáng)、靈活性強(qiáng)、共享能力強(qiáng)的綜合系統(tǒng)，大幅減少平臺(tái)上重復(fù)的電子資源，降低電子系統(tǒng)的體積、重量及故障率等，提高系統(tǒng)整體綜合效能。

1.2 信息科學(xué)領(lǐng)域的互為主體涵義

如圖3所示，將認(rèn)識(shí)論和本體論的互為主體與信息科學(xué)中的認(rèn)知過(guò)程相對(duì)比，存在很多內(nèi)在聯(lián)系和相似之處，因此可以將互為主體的哲學(xué)概念引申映射到信息科學(xué)中，用以解決實(shí)際問(wèn)題[6]。哲學(xué)中的“理解→交流表達(dá)→主觀與客觀意義的同步”即信息科學(xué)中的“對(duì)環(huán)境的認(rèn)知→信息交互與協(xié)同→信息融合、啟發(fā)與決策”。由此可見(jiàn)，認(rèn)知過(guò)程是具有一致性的，只是在執(zhí)行過(guò)程中，需要根據(jù)不同的任務(wù)需求和系統(tǒng)特性加以具體分析。

圖3 互為主體要素在哲學(xué)與信息科學(xué)領(lǐng)域的映射

信息科學(xué)領(lǐng)域中對(duì)于主體尚未形成統(tǒng)一的定義，霍蘭模型中對(duì)主體的定義是具備感知能力、目的性、主動(dòng)性、適應(yīng)性并能夠與環(huán)境及其他主體進(jìn)行交互作用[7]；智能主體指在一定環(huán)境下的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠靈活自主地活動(dòng)和決策[8]；近年來(lái)，以Agent作為主體的理論受到許多學(xué)者的關(guān)注[9]；本文中的主體指廣義主體，根據(jù)劃分粒度的不同可以歸納為資源級(jí)、信息級(jí)、功能級(jí)、任務(wù)級(jí)4個(gè)層次[10]，其中，資源級(jí)主體包括軟件資源、硬件資源、關(guān)聯(lián)資源和泛在節(jié)點(diǎn)，信息級(jí)主體包括同質(zhì)信息和異質(zhì)信息，功能級(jí)主體包括發(fā)射、接收、導(dǎo)航、顯示等系統(tǒng)功能，任務(wù)級(jí)主體包括偵察、干擾、通信、探測(cè)、攻擊、管理和評(píng)估等任務(wù)環(huán)節(jié)[11]，如圖4所示。在具體實(shí)現(xiàn)層面，貫穿全過(guò)程的執(zhí)行方法是算法，要實(shí)現(xiàn)互為主體同層級(jí)或跨層級(jí)的靈活決策，依靠的是靈活合理地運(yùn)用算法，即算法的算法。

圖4 按不同粒度劃分的主體層次

1.3 基于互為主體的電子系統(tǒng)架構(gòu)模型

基于互為主體的電子系統(tǒng)，立足于未來(lái)體系作戰(zhàn)總體能力需求，以系統(tǒng)精簡(jiǎn)、體系強(qiáng)大為設(shè)計(jì)目標(biāo)。其中物理域電子資源是物理組成基礎(chǔ)，由硬件資源、軟件資源和關(guān)聯(lián)資源3類資源構(gòu)成。信息域包括對(duì)信號(hào)信息處理算法、資源管控調(diào)度、不同信息之間的交互協(xié)同，以及功能管理配置等。信息域主要以任務(wù)為牽引，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理域電子資源的調(diào)度與管理。認(rèn)知域包括認(rèn)知計(jì)算、學(xué)習(xí)推理、科學(xué)決策以及增強(qiáng)進(jìn)化等。主要通過(guò)學(xué)習(xí)推理與進(jìn)化，發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)規(guī)則與新知識(shí)，從而對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行自主靈活調(diào)整，如圖5所示。

整個(gè)電子系統(tǒng)以統(tǒng)一時(shí)空頻相基準(zhǔn)為基礎(chǔ)支撐，通過(guò)多維信號(hào)交互協(xié)同、復(fù)雜認(rèn)知計(jì)算和智能信息處理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)在廣域范圍內(nèi)物理域的資源統(tǒng)一管理與調(diào)度、信息域的協(xié)同電磁環(huán)境感知與控制、認(rèn)知域的自主靈活重構(gòu)與學(xué)習(xí)進(jìn)化，打造未來(lái)活性化智慧型的電磁頻譜作戰(zhàn)體系，支持對(duì)廣域電磁頻譜的精準(zhǔn)操作和確保全局比較性競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)電子系統(tǒng)體系主要以能力相對(duì)固化的電子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián)互通為組成架構(gòu)，通過(guò)強(qiáng)化單節(jié)點(diǎn)能力和通信網(wǎng)絡(luò)能力為主要手段實(shí)現(xiàn)體系整體能力的提升；互為主體電子系統(tǒng)則通過(guò)能力集合的開(kāi)放式動(dòng)態(tài)、敏捷、智能重塑與聚合，實(shí)現(xiàn)自組織自適應(yīng)的電子系統(tǒng)體系架構(gòu)，通過(guò)物理域、信息域和認(rèn)知域等不同層次能力的有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)發(fā)展，形成系統(tǒng)總體作戰(zhàn)能力的顯著提升。

圖5 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)想示意圖

2 基于互為主體的信息交互與決策方法

2.1 基于互為主體的信息交互過(guò)程

信息的獲取是人類活動(dòng)的基礎(chǔ)，也是航空集群遂行各項(xiàng)任務(wù)的前端環(huán)節(jié)和重要支撐[12]。因此，分析航空集群技術(shù)與作戰(zhàn)運(yùn)用中有無(wú)互為主體的區(qū)別，首先要從分析基于互為主體的信息過(guò)程與傳統(tǒng)信息過(guò)程的區(qū)別開(kāi)始?；诨橹黧w的信息過(guò)程類比人類認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程，如圖6所示。

圖6 基于互為主體的信息交互過(guò)程與傳統(tǒng)信息過(guò)程對(duì)比

人類認(rèn)識(shí)世界和優(yōu)化世界的過(guò)程包括：通過(guò)感覺(jué)器官獲取外部世界的相關(guān)本體論信息，把它轉(zhuǎn)換為認(rèn)識(shí)論信息；通過(guò)神經(jīng)傳遞給思維器官，后者把認(rèn)識(shí)論信息加工成為關(guān)于外部世界的相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知；在此基礎(chǔ)上針對(duì)問(wèn)題和目標(biāo)形成求解問(wèn)題的智能策略，做出決策；再通過(guò)神經(jīng)傳遞給效應(yīng)器官，后者把智能策略轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的智能行為，作用于外部世界，解決問(wèn)題，滿足約束，達(dá)到目標(biāo)[13]。

基于互為主體的航空集群信息過(guò)程對(duì)應(yīng)為：通過(guò)傳感器獲取外部環(huán)境的本體論信息，通過(guò)判斷進(jìn)行對(duì)信息的理解和認(rèn)知，主體間對(duì)各自形成的認(rèn)識(shí)論信息進(jìn)行交流表達(dá)，即信息級(jí)的主體間交互協(xié)同，從而達(dá)到主觀與客觀意義的同步；之后通過(guò)信息融合、啟發(fā)與決策，進(jìn)行主體間資源級(jí)、信息級(jí)、功能級(jí)和任務(wù)級(jí)的交互協(xié)同，實(shí)現(xiàn)信息決策與執(zhí)行，再將其作用于外部環(huán)境，完成任務(wù)，滿足約束，達(dá)到目標(biāo)。

信息獲取的本質(zhì)是本體論信息向認(rèn)識(shí)論信息的轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換的可實(shí)現(xiàn)性條件是系統(tǒng)具有觀察、理解和目的判斷能力[14]。傳統(tǒng)的信息過(guò)程沒(méi)有將本體論信息轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)論信息，缺乏類似人類認(rèn)識(shí)世界的認(rèn)知過(guò)程、主體間協(xié)同形成的互動(dòng)以及認(rèn)識(shí)和環(huán)境之間的閉環(huán)反饋。因而，在處理所需信息與非所需信息之間交互作用的復(fù)雜性和不確定性時(shí)，存在著觀察不完善，理解不準(zhǔn)確，判斷不可靠的問(wèn)題；基于互為主體的信息獲取方式則能夠在這種條件下獲得觀察力、理解力和判斷質(zhì)量的提升。

2.2 基于互為主體的決策機(jī)制

如圖7所示，基于互為主體的決策機(jī)制實(shí)現(xiàn)步驟為：

Step1按照任務(wù)、環(huán)境、目標(biāo)的多項(xiàng)約束，根據(jù)相關(guān)理論知識(shí)，以最大化系統(tǒng)效能為目標(biāo)，通過(guò)計(jì)算、對(duì)比和邏輯處理，選取t時(shí)刻在資源層、信息層、功能層和任務(wù)層等不同層級(jí)中的初始主體；

Step2賦予初始主體在t時(shí)刻的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)，選取t時(shí)刻的算法主體，執(zhí)行在t時(shí)刻環(huán)境和目標(biāo)約束下的任務(wù)，得到t+1時(shí)刻任務(wù)的新?tīng)顟B(tài)；

Step3將t+1時(shí)刻的任務(wù)新?tīng)顟B(tài)與目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行比較，根據(jù)狀態(tài)差異的變化，重新選取t+1時(shí)刻的各層級(jí)新主體，新主體可能與t時(shí)刻相同也可能不同，這時(shí)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)可能產(chǎn)生變化，但不變的是主體選取原則，即最大化系統(tǒng)效能；

Step4按照上述流程迭代計(jì)算，任務(wù)過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻都選取最適合當(dāng)前任務(wù)和目標(biāo)狀態(tài)的主體賦予領(lǐng)導(dǎo)權(quán)并遂行任務(wù)，直至解決問(wèn)題。

互為主體決策機(jī)制的優(yōu)勢(shì)在于：

1)形成一種新的決策權(quán)力分配方式，系統(tǒng)自主規(guī)劃和治理，領(lǐng)導(dǎo)權(quán)因時(shí)因地而變；

2)彌補(bǔ)單一平臺(tái)在觀測(cè)時(shí)間、位置、數(shù)據(jù)等方面的不足，使獲取的信息更為完備，互為補(bǔ)充，并且當(dāng)其中某個(gè)節(jié)點(diǎn)受到打擊或毀傷時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作；

3)彌補(bǔ)單一平臺(tái)與對(duì)方單個(gè)平臺(tái)或集群的能力差距，通過(guò)互為主體的運(yùn)行機(jī)制實(shí)現(xiàn)能力涌現(xiàn)。

圖7 互為主體決策機(jī)制

2.3 主體損壞后的主體重構(gòu)方法

主體損壞的處理方法主要通過(guò)主體重構(gòu)實(shí)現(xiàn)。主體重構(gòu)是指為實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)的最佳響應(yīng)或在主體遭受攻擊時(shí)的關(guān)鍵能力(按能力層級(jí))得以快速恢復(fù)，以最小重構(gòu)代價(jià)重建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及重新組合系統(tǒng)的功能的過(guò)程。

2.3.1 主體重構(gòu)的目標(biāo)

1)不斷積累重構(gòu)經(jīng)驗(yàn)：通過(guò)預(yù)設(shè)不同屬性的戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)和不同攻擊情況下的主體重構(gòu)仿真，不斷積累系統(tǒng)重構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，以提升戰(zhàn)場(chǎng)適應(yīng)和生存能力。

2)涌現(xiàn)出強(qiáng)適應(yīng)性的系統(tǒng)能力：基于系統(tǒng)重構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而可促進(jìn)系統(tǒng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)和敵方攻擊的快速響應(yīng)，觸發(fā)更具適應(yīng)性的能力涌現(xiàn)。

2.3.2 主體重構(gòu)的類型

主體損壞的處理旨在突顯主體的靈活擴(kuò)展性、安全性、可控性等，并利于在戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)抗環(huán)境中主體的構(gòu)建與重構(gòu)、增強(qiáng)系統(tǒng)的健壯性和提高遭受攻擊時(shí)的自修復(fù)性，從而提升作戰(zhàn)系統(tǒng)的生存能力和任務(wù)執(zhí)行能力[15]。本文按照主體重構(gòu)的不同對(duì)象，將主體重構(gòu)分為以下3類：

1)物理重構(gòu)：主體需要引入新的平臺(tái)或從系統(tǒng)中移出已有平臺(tái)，或用一個(gè)平臺(tái)替換另一個(gè)平臺(tái)等涉及平臺(tái)物理變換的系統(tǒng)重構(gòu)，稱之為物理重構(gòu)；

2)邏輯重構(gòu)：保持己有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變而改變組合方法、聯(lián)接方式等的主體重構(gòu)，稱之為邏輯重構(gòu)；

3)算法重構(gòu)：根據(jù)當(dāng)前任務(wù)特性，在算法庫(kù)中重新選擇可執(zhí)行的、效能最優(yōu)的算法運(yùn)行，稱之為算法重構(gòu)。

物理重構(gòu)、邏輯重構(gòu)和算法重構(gòu)是主體最基本的重構(gòu)形式。同時(shí)，根據(jù)主體所處的激勵(lì)形式可分為執(zhí)行預(yù)設(shè)戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)的主動(dòng)重構(gòu)和遭受敵方攻擊時(shí)所及進(jìn)行的應(yīng)激重構(gòu)。

主動(dòng)重構(gòu)：當(dāng)執(zhí)行預(yù)設(shè)戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)時(shí)，如偵察、攻擊、電子戰(zhàn)、協(xié)同制導(dǎo)、協(xié)同搜索時(shí)，為實(shí)現(xiàn)各級(jí)主體對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)的最佳響應(yīng)，在綜合考慮重構(gòu)代價(jià)和重構(gòu)效能的情況下，對(duì)主體進(jìn)行的以標(biāo)志節(jié)點(diǎn)為主導(dǎo)的功能重新組合、聯(lián)接方式改變等一系列的重構(gòu)動(dòng)作稱為主動(dòng)重構(gòu)；

應(yīng)激重構(gòu)：當(dāng)主體遭受攻擊時(shí)，主體受到一定程度的損毀，為保證系統(tǒng)關(guān)鍵能力和最大化修復(fù)相關(guān)性能，此種情況下需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的一系列重構(gòu)動(dòng)作稱為應(yīng)激重構(gòu)。

2.3.3 主體重構(gòu)的觸發(fā)機(jī)制

主體重構(gòu)的觸發(fā)機(jī)制以執(zhí)行預(yù)設(shè)任務(wù)和攻擊激勵(lì)響應(yīng)為研究主線，分觸發(fā)行為和觸發(fā)事件2個(gè)層面進(jìn)行研究。

觸發(fā)行為包括任務(wù)指令觸發(fā)和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)觸發(fā)，指令觸發(fā)主要是依據(jù)上級(jí)作戰(zhàn)意圖及戰(zhàn)場(chǎng)指令；戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)觸發(fā)則是根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化、具體作戰(zhàn)模式產(chǎn)生的適應(yīng)性觸發(fā)行為。一般而言，預(yù)設(shè)戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)屬指令觸發(fā)行為，遭受攻擊屬戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)觸發(fā)。

確定觸發(fā)行為后，即進(jìn)入相應(yīng)的觸發(fā)事件判斷。對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)預(yù)設(shè)任務(wù)的指令觸發(fā)行為，主要依據(jù)任務(wù)屬性分析(包括任務(wù)類型、規(guī)模、難度等)和能力需求分析(需要的能力類型、具體能力性能等)確定主體的響應(yīng)規(guī)模(全系統(tǒng)、部分子系統(tǒng)或單個(gè)子系統(tǒng)響應(yīng)等)。然后判斷相應(yīng)的系統(tǒng)是否處于最佳組合狀態(tài)，即是否需要重構(gòu)，若需要?jiǎng)t進(jìn)行重構(gòu)代價(jià)評(píng)估。最后依據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)入系統(tǒng)或子系統(tǒng)的主動(dòng)重構(gòu)，這就是面向任務(wù)執(zhí)行的主體重構(gòu)的觸發(fā)事件。

對(duì)于遭受攻擊的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)觸發(fā)行為，首先從系統(tǒng)被毀傷規(guī)模、能力缺失分析、性能衰減分析、能力和性能的重要度分析等方面進(jìn)行系統(tǒng)毀傷評(píng)估，并重構(gòu)代價(jià)評(píng)估，進(jìn)而確定主體的響應(yīng)規(guī)模，然后進(jìn)行系統(tǒng)或子系統(tǒng)的應(yīng)激重構(gòu)，這就是面向敵方攻擊的主體重構(gòu)的觸發(fā)事件。

2.3.4 主體重構(gòu)的原則

1)松耦合原則：可重構(gòu)系統(tǒng)中任務(wù)和系統(tǒng)能力關(guān)系是松耦合:系統(tǒng)構(gòu)建與重構(gòu)不再依據(jù)特定任務(wù)需求提供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而是依據(jù)重構(gòu)后涌現(xiàn)出的能力來(lái)執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。

2)兼容融合原則：可重構(gòu)系統(tǒng)體現(xiàn)了多功能平臺(tái)、多種交感通信機(jī)制、多種行為方式相互融合的發(fā)展趨勢(shì)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)各種開(kāi)放、異構(gòu)資源支持下的能力融合、子系統(tǒng)互連和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

3)可擴(kuò)展性原則：在兼顧了現(xiàn)有系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)未知系統(tǒng)也具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，對(duì)于傳統(tǒng)集群系統(tǒng)中的信息傳播途徑和標(biāo)志節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的改造，將其中各能力單元進(jìn)行組合并預(yù)留擴(kuò)展通道。

4)隔離原則：為了防止執(zhí)行不同任務(wù)或遭受敵方攻擊時(shí)，系統(tǒng)重構(gòu)時(shí)產(chǎn)生能力單元交叉干涉，應(yīng)在重構(gòu)中選用適宜的技術(shù)、方法和機(jī)制來(lái)分隔各能力單元，盡量保證將不同能力單元的功能、適應(yīng)執(zhí)行的任務(wù)從邏輯上進(jìn)行分離，從實(shí)現(xiàn)上做到解耦。

3 互為主體在航空集群作戰(zhàn)任務(wù)決策中的應(yīng)用實(shí)例

實(shí)例1：航空集群執(zhí)行的作戰(zhàn)任務(wù)包括目標(biāo)搜索與探測(cè)、定位跟蹤、電子干擾以及攻擊等[16]。作戰(zhàn)過(guò)程中，典型的航空集群按照任務(wù)時(shí)序的任務(wù)轉(zhuǎn)換關(guān)系見(jiàn)圖8。當(dāng)集群抵達(dá)待戰(zhàn)區(qū)域后，首先進(jìn)行目標(biāo)搜索與探測(cè)任務(wù)，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)即對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行定位跟蹤。當(dāng)定位跟蹤精度滿足需要時(shí)，可以依據(jù)戰(zhàn)術(shù)需要進(jìn)行干擾或者攻擊；如果目標(biāo)丟失，則重新進(jìn)行搜索與探測(cè)[17]。任務(wù)級(jí)的互為主體應(yīng)用貫穿于整個(gè)集群作戰(zhàn)偵察、干擾、探測(cè)、通信、攻擊、管理和評(píng)估的任務(wù)轉(zhuǎn)換之間，依據(jù)每個(gè)時(shí)刻的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，集群不斷進(jìn)行著作戰(zhàn)任務(wù)和對(duì)抗措施的決策和轉(zhuǎn)換。例如，在偵察探測(cè)階段，我方集群主要對(duì)敵方目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同搜索和定位跟蹤；當(dāng)集群感知到敵方雷達(dá)開(kāi)機(jī)，對(duì)我方平臺(tái)處于跟蹤乃至鎖定模式時(shí)，我方戰(zhàn)機(jī)的生存受到較大威脅，此時(shí)我方平臺(tái)應(yīng)立即采取自衛(wèi)干擾等措施，集群任務(wù)就發(fā)生了轉(zhuǎn)換[18]。

圖8 航空集群任務(wù)轉(zhuǎn)換關(guān)系圖

實(shí)例2：本文以航空集群定位構(gòu)型與波束聯(lián)合優(yōu)化為例說(shuō)明互為主體在功能級(jí)、信息級(jí)和資源級(jí)的應(yīng)用，如圖9所示[19]。

圖9 航空集群定位構(gòu)型與波束聯(lián)合優(yōu)化

在執(zhí)行定位跟蹤任務(wù)時(shí)，為獲得更優(yōu)觀測(cè)，可以發(fā)揮集群分布式平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)定位構(gòu)型和發(fā)射波束進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，提高定位跟蹤的精度。其中，在功能級(jí)層面，可以基于互為主體思想來(lái)確定每個(gè)時(shí)刻平臺(tái)的功能是發(fā)射波束還是接收目標(biāo)回波；在信息級(jí)層面，波束的優(yōu)化既涉及到定位構(gòu)型又涉及到波束參數(shù)，需要異質(zhì)信息的聯(lián)合處理；在資源級(jí)層面，軟件資源要實(shí)時(shí)處理以最小化克拉美羅界(CRLB)為優(yōu)化準(zhǔn)則的最優(yōu)構(gòu)型和波束參數(shù)的計(jì)算更新，硬件資源要實(shí)時(shí)根據(jù)軟件資源的處理結(jié)果進(jìn)行構(gòu)型調(diào)整和波束發(fā)射，關(guān)聯(lián)資源和泛在節(jié)點(diǎn)也在這樣的迭代更新中不斷地進(jìn)行分配調(diào)度，以達(dá)到航空集群定位構(gòu)型與波束的聯(lián)合優(yōu)化，從而大幅度提升集群整體的態(tài)勢(shì)感知能力和作戰(zhàn)效能。

4 結(jié)語(yǔ)

在航空集群技術(shù)與作戰(zhàn)運(yùn)用中，互為主體提供了一種靈活的電子系統(tǒng)架構(gòu)和決策機(jī)制設(shè)計(jì)方法，在實(shí)際運(yùn)用中起到“以活勝僵”的效果。在每個(gè)時(shí)刻，根據(jù)效能最優(yōu)的原則確定在資源級(jí)、信息級(jí)、功能級(jí)和任務(wù)級(jí)等不同層級(jí)中的主體，該主體具有在這個(gè)時(shí)刻的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)；在不同時(shí)刻，主體是可變化的，也就是領(lǐng)導(dǎo)權(quán)因時(shí)因狀況而變。通過(guò)互為主體的協(xié)同運(yùn)行機(jī)制，每個(gè)時(shí)刻都選取適合的主體來(lái)最大化整體效能，從而達(dá)到全時(shí)全域的效能最優(yōu)。