基于弹药目标数据库的弹药需求预计

2011-04-23 09:20史宪铭杨振军荣丽卿王立欣

指挥控制与仿真 2011年4期

史宪铭，杨振军，荣丽卿，王立欣

（1.军械工程学院装备指挥与管理系，河北石家庄 050003；2.装甲兵工程学院兵器工程系，北京 100072）

弹药作为重要的作战物资，对战场态势乃至战争结局具有关键性的影响。德国著名军事理论家克劳塞维茨说过：“弹药的补给线是作战部队的生命线”。战场上的士兵没有钱可以生存一年，没有邮件可以生存数月，没有食物、水和睡眠可以生存数日，但是没有了弹药，他连几分钟也生存不了[1]。弹药消耗量预计是作战保障的基础性工作，受到广大研究者的高度重视。

弹药消耗量预计方法很多，常用的方法主要包括经验推算法和理论计算法。经验推算法，也称典型战例分析法，是通过对中外一些典型战例的弹药消耗量进行分析研究，总结计算出带有规律性的经验数据和资料，并根据未来战争发展趋势和弹药消耗的特点，作必要的修正，提出未来作战可能消耗的弹药数量[2-4]。理论计算法，就是根据敌我双方军事理论原则，编制武器装备数量、战术技术性能和战术手段等基本理论数据，用数学方法对弹药消耗数量进行计算。

经验推算法简便易行，具有较强的适用性，但是这些典型战例的数据与现代战争所要求有很大的差距，得出的结论与现代战争需要有很大差距。理论计算法需要与现实条件紧密结合，才能更准确。通过建立面向目标的基础数据库，可为理论计算法提供需求预计依据，从而达到准确预计弹药需求目的。本文以弹药目标数据库为载体，设计了基于弹药目标数据库的弹药需求预计思路和程序，并对弹药目标数据库进行了设计，分析了消耗量预计的基本算法，为预测弹药需求提供了理论和方法支持。

1 基于数据库的弹药需求预计思路

1.1 基于数据库的弹药需求预计流程

弹药目标数据库包含了由某一弹药打击某一目标到一定损伤程度时所需要的弹药品种和数量信息。依据战例统计、理论计算和试验等手段，可以得到一定目标在一定条件下的弹药消耗需求量，将这些数据以弹药目标数据库形式进行数据收集、处理与存储，进而应用于弹药预计。在进行弹药需求预计中，需要根据目标情况，建立目标优先打击顺序，并依据弹药选择算法进行弹药筛选，从而确定打击目标的弹药种类和数量，汇总得到弹药总需求。基于数据库的弹药需求预计流程如图1所示。

由图1可以看出，基于数据库方法进行弹药需求预计，主要通过目标搜集、目标排序、弹药选取、弹药筛选、弹药排序以及弹药选定等关键程序，最终预计弹药需求。在上述流程中，目标分析与弹药数据库设计是弹药消耗量预计的关键，目标和弹药性能参数是弹药目标数据库的前提和基础。进行弹药目标数据库设计，首先需要对目标和弹药性能进行分析。

1.2 目标分析

目标分析就是研究和分析每一目标，做出适当分类。作战时，目标分析是分配任务、确定射击手段和取得良好射击效果的前提[4]。

1.2.1 目标重要性等级分析

目标重要性主要是分析目标对我所支援的作战部队的作战影响及其在战场上起作用的大小，从而为确定是否打击该目标以及打击优先顺序提供基础。目标重要性一般由目标性质、目标是否与主战场方向一致和目标的危害程度等因素决定。

1.2.2 目标打击排序

目标打击排序是在划分目标等级后对目标进行排序。在目标排序过程中，如果有多个同一等级目标，则按有反应能力优先于无反应能力、集群目标优先于单兵目标、人员优先于武器、人员优先于装甲目标、近方位优先于远方位目标的原则进行排序，排序后要明确目标类型编号、名称、幅员等。

1.3 弹药性能分析

1.3.1 弹药特性

弹药特性主要包括弹药在杀伤中所起作用的主要因素，包括弹药名称编号、各弹药的装药量、弹药散布面积（毁伤面积）、体积、重量、单发费用等，并分析各弹药通过何种形式来毁伤目标[6]。由于精确打击弹药（如导弹等）同常规面目标杀伤弹药（如炮弹）弹药毁伤精度不同，在其消耗量计算方法上也会有所区分。

1.3.2 弹药毁伤的指标

通过对弹药毁伤分析计算，可以得到以下四种评估弹药毁伤的指标：经济性指标、时间性指标、毁伤幅员、毁伤性指标。

弹药的经济性指标是指弹药的单位成本费用。对能观察目标射击，毁伤效率的经济性指标是指为完成一定射击任务所需的弹药消耗量的数学期望。在对不能观察目标射击时，常将为达到一定的毁伤程度所需的弹药消耗量，作为毁伤效率的经济性指标。

本文将时间性指标、毁伤幅员、毁伤性指标作为弹药选择约束，以经济性指标作为弹药选择标准进行权衡，优先选择完成任务总成本较低的弹种。

2 弹药目标数据库设计

2.1 数据元素

弹药目标数据库中数据元素是打击目标中对弹药进行选择涉及的所有数据单元，是弹药目标数据标准化中表示概念的最小定义，其组成如图2所示。

2.2 结构分析

弹药目标数据库实体主要有装备、弹药、目标三个父实体，目标类型是子实体。父实体之间、子实体之间、父实体与子实体之间都存在一定的联系，子实体（目标类型）在父实体（目标）中[8]。

把所有的非确定型联系转化为确定型联系。实体（装备和弹药）之间是非确定型联系，引入一个新的交叉实体（装备弹药配对）来描述装备与弹药之间的联系；弹药与目标之间是非确定型联系，通过引入一个新的交叉实体（弹药目标配对）来描述弹药与目标的联系，从而转化为确定型联系。子实体（毁伤程度）在弹药目标配对实体中。

装备编号为装备实体的主键(即PK)；弹药编号为弹药实体的主键；目标编号为目标实体的主键，目标类别编号为外键(即FK)；目标类型编号为子实体目标类型的主键，目标类型的其他键码为目标名称、破片能否杀伤、冲击波能否杀伤、热能否杀伤、电磁能否杀伤、震动能否杀伤等，通过这些描述来确定目标类型特征。同理，在装备弹药实体池中，主键为装备弹药配对编号，外键为弹药编号和装备编号；弹药目标配对实体池中，弹药目标编号为主键，外键有弹药编号、目标编号、毁伤程度代号、毁伤概率、弹药消耗量等。

2.3 弹药目标数据库结构

定义弹药、目标、装备、目标毁伤程度、弹药目标配对各为一个实体；定义弹药与目标、目标与毁伤程度、目标与目标类型、弹药与装备之间的联系、实体之间的联系用连线表示；定义各实体中的主键和外键，对每个实体进行分析，定义实体的属性。根据以上分析画出弹药目标基础数据库关系图，如图3所示。

图3 弹药目标数据库实体关系图

3 基于弹药目标数据库的配对选择及消耗量预计

弹药消耗量预计主要解决在已知一定数量需打击目标及其重要度和拥有弹药及弹种的情况下，确定弹药品种和数量的问题。基于弹药目标数据库的配对选择主要按照以下原则进行：

1）将目标等级按重要度可分为一级、二级、三级。首先按等级排序，如果每个等级只有一个目标，则按等级重要度依次进行打击，即按一级、二级、三级的顺序进行打击；如果有多个同一等级的目标，则先对同一等级的目标按目标毁伤的难易程度进行排序，再依照排列先后顺序对同一等级目标逐一进行打击。

2）判断目标所搜索的弹药是否能打击该目标，如果不能打击，则搜索下一种弹药；如果能打击，则判断运用该弹药是否能够对该目标打击到须达到规定毁伤面积和毁伤程度。只有该重要等级的目标毁伤完毕才能打击下一个目标等级，直至毁伤所有目标为止。

3）在打击过程中，依据经济性原则，选择打击各个目标时最佳配对弹药。经济性原则是对各个能够毁伤目标的弹药逐一的进行毁伤面积、毁伤程度和费用进行计算，在毁伤面积和毁伤程度都满足要求时，取经济性指标最小的弹药作为选择。

4）如果首选的弹药已经零库存，就选择次选方案，计算库存量不为零的弹药的毁伤面积、毁伤程度和经济性指标。在这些指标中选其最小值，并选择与之相对应的弹药。如果所选的单个弹药没能达到毁伤面积和毁伤程度的要求，则按经济性指标从小到大累加其毁伤面积和毁伤程度，直至达到其毁伤要求，再计算其经济性指标的累加值。以此类推，直到目标全部毁伤时才结束。结束时对所消耗弹药和消耗总费用进行统计，根据费用情况对弹药消耗量进行总的评价，从而预测弹药消耗量[9]。

计算弹药消耗量时，其消耗量为库存量减去剩余量。其计算公式为