共同一致的态势感知是多个行为实体协同的基础。态势感知一致性指标目前只可以进行"事件后统计测量",而不能够进行"事件前科学计算"。通过"科学计算方法"得到"多行为实体"态势感知一致性差异,既是个科学难题,也是"多武器系统协同作战应用"所面临的一项重大技术难题。课题拟从态势信息的时间变化要素入手,解决多态势要素到单态势要素的数学转换,获取"单实体等权重"条件下态势感知结果差异的解析表达式,在我们先期提出的"三个基础经验假设"、态势感知速度计算模型和信息效用解析计算公式的基础上,采用社会网络分析方法和合作博弈理论,利用信息效用参数构造协同时间成本函数,区分三种典型指挥控制网络中的信息分发模式,形式化推演获得一套具有一定工程应用精度的、客观可验证的态势感知一致性解析计算方法,为各类以协同方式工作的武器系统规划、设计提供科学理论工具,进而满足军事综合电子信息系统分析与设计对态势感知基础理论的需要。
Situation Awareness;Endsley Model;Analytical Calculation;Measure Function;
研究背景既往由于缺乏基础理论的支撑,态势感知参数计算目前基本采用的都是数理统计的方法。但面对公共安全系统、军事信息系统、社会经济系统的工程设计,以及各类军事组织和公共安全组织战术层级的组织指挥活动设计、环境快速变化下的管理体制设计等,数理统计法无法做到在系统规划阶段,实现可靠的预先态势感知参数设计,现实工程设计和研究都需要有一套基于理论计算的态势感知参数计算方法,这方面国内外几近空白。主要研究内容(1)面向理论计算需求的态势信息描述方法。(2)基于理论计算的态势变化解析化度量。(3)面向计算的态势变化速度快慢评价。(4)态势感知水平的解析化度量。(5)面向理论计算的态势感知一致性判别方法。重要研究结果(1)以仙侬信息论为基础,将态势信息区分为刻画当前状态的“态信息”以及未来发展趋势的“势信息”,并提出一种综合了“态”信息与“势”信息的Bit度量方法。(2)以态势要素属性值随时间变化函数为基础,采用傅立叶变换的方法将态势的时域变化映射到频域,从而有效地区分了态势变化中的“快速变化成分”和“慢速变化成分”;构建了以频谱带宽为态势变化快慢评价的准则,从而为评价提供了坚实的数学物理理论基础。(3)拓展了Ensley态势感知模型,基于感知信息的变化构建了一种可计算的态势感知行为过程框架,在此基础上建立了可分析计算态势感知水平的数学模型,得到了反映态势感知水平测度函数的解析表达公式。(4)以多节点协同环境下态势认知水平相对差异阈值为判断标准,提出了双实体协同的必要条件,提出了建立在指挥控制关系网上的态势感知一致性判别准则。科学意义在分析态势感知行为过程及其数学特征的基础上,研究提出了用严密的数学模型刻画态势变化快慢的方法,代替了传统的数理统计方法测量态势变化快慢的方法,解决了态势感知参数解析化计算难题。这一研究成果让我们对态势感知过程的科学认识有了进一步的发展。为解决复杂应用环境下的信息系统态势感知参数设计和计算,提供了一种科学化的方法。研究属于方法学(methodology)和认识论(epistemology)层面上的创新,具有理论价值和工程应用价值。