单位文秘网 2021-07-21 08:14:21 点击: 次
【摘要】基于空天信息支持战场环境,探讨运用软技术建立多枚防空导弹协同作战效能评估系统的可行性。对该性能分析可以看出,软技术的引入避免了以往效能评估系统静态效能评估和动态评估的局限性,使评估结果更加接近真实情况,对防空反导作战效能提高具有一定指导意义。
【关键词】软技术;辅助决策支持;效能评估;协同作战
0引言
对于反导武器系统而言,其总目标就是要在一定环境下完成被赋予的反导作战使命,而反导系统完成使命程度的量度就是系统的作战效能[1]。天基信息支持反导作战过程如图1所示。
图1空天信息支持反导作战流程
弹道导弹发射穿出大气云层后,天基卫星的扫描传感器捕获目标,向地面发出初步预警信息,并引导凝视传感器跟踪目标,向地面目标指示雷达指示目标的发射点、落点和关机点等预报信息以及目标位置信息;目标指示雷达调转天线方向捕获并跟踪目标,向火力单元指示更精确的目标指示信息;火力单元的火控雷达调转天线方向,捕获和跟踪目标,计算射击诸元,发射并引导拦截弹拦截目标,最终进行拦截效果评估。
1效能评估软技术可行性
所谓软技术是相对于硬技术而言的。一般地,一个物理过程(如直线运动) 与其相应的数学描述(如s=v·t) 通过实验证实是完全吻合的,这种量度就是硬量度技术。然而,软量度技术是指:量化模型与相应的客观系统并非直接的完全吻合或不吻合,而是相互间在不断的“学习”过程中,不断协调,逐步趋近“满意”的吻合。软度量的基本特征是:通过对不精确性和不确定信息容忍性的探讨和利用,使定量结果更逼近于人的思维,以获取方便、稳健、低耗和高效的问题求解。多枚防空导弹协同作战武器系统的效能评估比较适合于采用软技术,主要基于以下几点理由:
(1)效能本身是一种软属性。效能作为达标程度,不仅反映静态结果,更主要是反映系统参与者的主观认知过程。武器系统行为的结果并非是一次性试验所能证实的,而是实践与认知思维反复协调、逐步显示出一系列具有“弹性”的事件,所以效能是一种软属性。
(2)效能度量是柔性指标。在文献[2] [3]中可见,效能的度量具有下列四个基本特征:
1)随机性;
2)尺度的多重性和主观性;
3)参数的非清晰性;
4)信息和结构的不完整性。
这些特征决定了效能量度指标是柔性指标,并非物理中的刚性指标。另外,即使单个指标是刚性的,由于综合效能量度多指标间的层次关系是不清晰的,也不能简单采用刚性手段,只能采用“缓冲器(moderator)”,使不清晰的关系逐步清晰化、使量化模型与实际情况软逼近。而这种“缓冲器”本质就是一种柔性指标参数。
(3)效能指标的选取要采用软方式。美国军事运筹学家M.L. Leibowiz指出,效能指标类似于一种道德准则,单凭推理是不能确定某种道德原则是否正确的[4]。选择效能指标仅凭几次观察的数据或一两次战例分析的结果是不够的,还得需要考虑决策者在处理情况时的思维和主观偏好,需要评估人员、军事人员等决策者之间反复协商、推敲。这种过程借助计算机作为辅助,运用软方式、软算法才能实现有机结合,达到预期目的。
(4)软技术的提法具有历史背景和理论依据。从理论上讲,钱学森提出的求解开放复杂巨系统的综合集成法是软测度提法的基本理论依据[5]。另外,R.Watson 和R.Smith 提出软系统分析的思想;J.Kacprzyk和M.Fedrizzi提出群决策一致性的软度量思想方法;N.Howard提出软对策的方法;A.Zadeh等人专门提出软算法的研究课题[6] [7]。总之,随着软科学技术的发展,必然会出现一系列处理社会经济、军事等复杂巨系统的软技术、软算法。
2软技术方法在效能评估中的应用
进行多枚防空导弹协同作战的效能评估首先应尽可能寻找可测量的物理量。例如,每一个攻击波次中发射导弹的枚数是可测量的,而且达到一定成功概率所需要导弹的枚数也是导弹效能的具体体现,这可能是解决此问题的有效途径;然后,效能评估应尽可能在对抗中实现,即依据作战、作战仿真或博奕的结果,定量与定性的结合、计算结果与决策者主观思维的结合、经验假定与数据实证的结合、历史战例分析与现实信息的结合,充分利用“软技术”进行效能评估; 最后,使用效能评估结果阐述或描述问题的合理程度,应当明确评估目的、评估前提条件和结果的使用范围等。
2.1作战仿真法在效能评估软技术中的应用
作战仿真法的实质是以数学模型为试验对象,在给定试验条件下,通过运行模型来进行作战仿真试验[8]。利用仿真的作战态势,可以进行策略和计划的试验、可以检验策略和计划的缺陷、 预测决策的效果、评估作战系统的效能,为军事决策者提供参考数据。以往大量使用的作战仿真模型基本上都以作战武器系统为主要仿真对象,所用数据都是确定型的,因而仿真效果较差。其主要原因是: 一方面,仿真所需要的输入数据应该很精确,可实际上系统却很难提供,故造成输入上的困难; 另一方面,计算机仿真结果往往与实际情况难以吻合,或者只是部分吻合。更为主要的是,仿真结果为无商量(即单一型)。这一方面,为提高仿真方法效能,软技术则采用了软输入和软输出的方法:所谓软输入,主要是指输入的参数数据带有弹性或者是定性描述,本身具有“诱发”作用,输入这些参数后可以“诱发”数据库存储信息,由信息库管理系统进行仿真性补偿,使不完全数据尽可能完全、使不精确数据尽可能精确,从而使仿真结果尽可能地逼真;软输出则主要指人机对话输出。计算机输出的结果并非是确定的,而仅仅是提供一组供决策者参考或“协商”的数据。决策者可根据经验或实际情况判断,进行满意性选择,也可让计算机按要求再作计算。A.E.R.Woodcock提出的毁伤过程可能性带(Possibility Zones)法[9]属于这类仿真方法。
2.2辅助决策支持系统在效能评估软技术中的应用
空天信息支持多枚防空导弹协同作战效能评估是一个复杂的巨系统。它不仅与导弹本身的性能战术指标有关,还与空天信息作战使用和特定目标条件等很多因素相关。效能评估与分析过程中,要涉及大量信息数据、模型、算法、专家知识和分析计算,具有非常大的工作量以及相当的难度。实战中,军事指挥员很少用作战仿真系统去评估此类防空导弹武器系统效能。究其原因是多样的,但其中主因之一是一些关键技术(诸如:空天信息中弹道预警信息、目标位置信息、地形量化以及情报侦测的描述,还有自动决策、战役和战术关系以及人机交互手段等)并没有突破,体系结构自身存在缺陷。与此同时,对该类软件过高期望值以及软件自身过高的费效比,使各类系统处于低层次的重复状态。针对作战仿真系统遇到的困境,效能评估辅助决策支持系统应运而生。
2.2.1效能评估辅助决策支持系统的概念
效能评估辅助决策支持系统,是以管理科学、军事运筹学、控制论和行为科学为基础,以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段,从作战需求出发,建立适当的效能评价指标体系,利用有关战术技术指标等数据,依据给定作战需求或作战想定,通过适当效能评估软算法和可视化仿真来全面评估多枚防空导弹协同作战的综合效能。它能为指挥员提供决策所需的数据信息和背景资料,按照模型对各种数据信息进行不同处理,且反馈结果带有预测性,从而帮助明确决策目标和进行问题识别。在建立或修改决策模型后,提供各种备选方案,并对各方案进行评价和优选。通过人-机对话进行分析、比较和判断,为正确决策提供有益帮助,使决策变得更合理、更科学。
2.2.2效能评估辅助决策支持系统的优点
现代化战争是海陆空天电五维的作战空间,作战武器和作战指挥普遍采用高技术,因而导致战场环境瞬息万变。基于空天信息支持防空反导特点,有必要对作战决策者提供一定程度支持。效能评估辅助决策支持系统就是提供这种支持的强有效手段。该系统是克服作战仿真系统弱点、适应现代化作战需要而产生发展起来的。其优势表现如下:
(1)效能评估辅助决策支持系统的目标是通过信息技术的运用, 致力于改善作战指挥人员行为,是一种将人的智力资源通过计算机互联起来的系统。由于不要求决策全自动化,同时也不勉强将人为任务与人分割开实现计算机化,故该系统可把决策过程分成可选模块菜单:用户在了解了每一模块功能后,调整和控制相应模块,将其综合到决策者自己的逐步式人工处理过程当中。也就是说,效能评估辅助决策支持系统的出发点不是判断、评定军事人员决策的优劣,而是从决策者的观点出发,承认决策者的观点、优先级、规则和约束是正确的。把技术看作用于服务的从属性东西, 去服务于决策者,这样就容易被决策者所接受;
(2)效能评估辅助决策支持系统的处理方法不会替代人的判断,因此也就无需等待对所有外观现象以及人的内在思维过程中复杂现象都建模后,才应用决策支持的方法。它只是利用军事系统工程、军事运筹学基本理论以及计算机工具,使机器像人那样,在足够的观察、试验、仿真和分析后,既可以根据数学模型进行定量分析,也可以将过往经验输入给计算机。通过机器自学习进行启发式搜索,搜索最有可能的途径。研究其中每一条途径所有可能得到的结果,为决策者提供明确而又有数量依据的作战方案,以比人快得多的速度实施科学指挥。这种信息处理方式延伸了指挥决策人员的大脑,扩展了指挥决策人员的智力,极大地提高了他们的反应速度。
(3)效能评估辅助决策支持系统在决策过程中,同时使用模型和数据,并采用模型驱动机制。同时,为增强数据与模型有机结合以及方便用户使用,引入了人工智能思想和技术。它强调的是大范围内支持决策者工作,按人的思维规律引导用户解决问题,而对某些不能解决的问题仍需人脑去解决,从而使决策过程更科学、更实用、更便于接受。
(4)一般的作战仿真系统是一个完整的系统,这与实际作战应用和系统发展是不相符的。效能评估和军事指挥系统使用分析是一个无休止的过程,这也造成了军事人员无法就使用要求提供一个完整的评估需求。这种需求的不完整性和变更性使得建立一个完整的系统十分困难。从这点上讲,效能评估辅助决策支持系统应该是一个不完整的系统,这样才有可能去接受这种变更和扩充。
3空天信息支持多枚防空导弹协同作战效能评估软技术的基本结构
图2为多枚防空导弹协同作战效能评估软技术流程图。该图具有一般决策支持系统结构,即人机对话系统、数据库系统和模型库系统,同时又包含与真实作战系统、管理者和外部环境关系等。
图2空天信息支持多枚防空导弹协同作战效能评估软技术流程
图中的管理者处于核心位置,他运用自己的知识和经验, 并与效能评估辅助决策支持系统的响应输入结合起来,对该系统所管理的防空导弹武器作战体系进行评估、决策。管理者在决策中通常需要协作人员帮助。对于防空导弹武器作战系统而言, 系统提出的问题和操作的数据都是输出信息流, 而管理者的决策信息则是输入信息流。图的下部表示与效能评估软技术相关的一些基础数据,包括来自防空导弹武器作战系统并经过处理的信息(如管理信息系统(MIS)的信息、统计信息等)、天基信息、环境信息、与人的行为有关的信息等。管理者运用自己的经验和知识,结合效能评估辅助决策支持系统的响应输出,对该系统所管理的防空导弹武器作战系统进行效能评估, 实现科学决策。
4结束语
未来高技术局部战争是一场以信息技术为先导、远程精确打击为核心的陆海空天电五维一体的信息化战争。在这种战争模式下,防空导弹武器系统效能评估应随战争模式变化而在相应方法上加以改进。
空天信息支持多枚防空导弹协同作战效能评估系统是一个复杂巨系统,应尽可能采用软技术实现。把该评估系统看作一个半结构化或非结构化的决策问题,建立相应效能评估辅助决策支持系统。充分发挥计算机与指挥员各自长处,真正体现了软技术和军事系统较完美结合,使评估过程更科学、合理。同时,这种探究也为研究复杂军事大系统提供了新的思路。
【参考文献】
[1]罗小明,欧阳震诤.军事卫星支援下反导系统拦截作战的影响图模型研究[J].军事系统工程,2010(1).34-40.
[2]李廷杰.导弹武器系统的效能及其分析[M].北京:国防工业出版社,2000:135-137.
[3]陈晓红.决策支持系统理论和应用[M].北京:清华大学出版社,2000,114-121.
[4]谷奇平.关于武器装备作战效能评估若干问题的讨论[C]//中国系统工程学会军事系统工程委员会作战效能评估研讨会,97409.
[5]钱学森,于景元,戴汝为.一个科学新领域-开放和复杂巨系统及其方法论[J].自然杂志,1990(1):22-31.
[6]Kacprzyk J,FderizziM.A Soft measure of Consensus in the Setting of Partial(Fuzzy) Preferences EU. J.O.R[Z].1998(47):171-184.
[7]Helmbold O sipov R L.The Russian Lanchester EU.J.O.R.1992(65).273-288.
[8]胡应平.效能评估的软技术[C]//中国系统工程学会军事系统工程委员会作战效能评估研讨会,97409.
[9]关成启,杨涤,关世义.导弹武器系统效能评估方法研究[J].系统工程与电子技术,2011(3):22-25.
[责任编辑:庞修平]
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