基于效果的空战训练过程评估方法研究*



基于效果的空战训练过程评估方法研究*

耿振余，张寒松，李德龙，陈治湘

(空军指挥学院，北京100097)

摘要：针对目前空战对抗训练过程评估缺乏定量评估手段的现状，研究探讨训练过程详细评估方法。提出了基于效果的评估方法，以“训练过程中的战术运用效果和武器操作效果”作为评判依据，建立了基于效果的训练过程评估指标体系，并依据实时记录的状态、操控、态势等各种数据给出评估指标值的计算和表示方法。通过在嵌入式空战战术训练系统中的实践应用，取得了良好的效果。

关键词：效果；训练；过程；评估

0引言

近年来，空军在训练领域围绕转型建设需要，不断深化拓展改革，大力向实战化训练的方向迈进[1-2]。训练评估作为军事训练活动一个不可或缺的重要环节，已成为当前我军推进军事训练科学化、精细化的一个重要抓手[3-4]。根据训练评估的目的，目前主要有2种类型的评估：一种是训练考核，主要是训练结果的评估，这种评估主要通过对抗双方的胜负，检验总体训练水平，用于从总的指导思想去指导部队训练，或为决策机关制定规划、决策提供依据[5]；另一种是训练评估，主要是对训练过程的详细评估，是贯穿于对抗训练整个过程的信息收集、处理、分析、解算等的活动，这种评估主要用于分析训练中存在的问题和不足，形成反馈以指导部队的训练[6-7]。

由于空战对抗活动的极其复杂性，对空战对抗的训练评估虽然已经开展了不少探索性的研究，但目前仍缺乏行之有效的定量评估方法，极大制约了航空兵部队训练的健康、可持续发展，因此，大力开展空战对抗训练的评估研究迫在眉睫。本文在借鉴国内外研究成果的基础上，针对训练过程评估，研究探讨航空兵空战对抗训练过程评估的定量方法，以求对每次训练都具有实际指导价值。

1训练过程评估原则

以航空兵自由空战中单机或编队为评估对象，以训练中发现问题、纠错与提出意见为目的，按照单机由“局部到整体”和编队由“整体到个体”的辩证方法[8]，综合考虑对抗过程中战术运用和武器运用效果，依据训练过程中记录的状态、操控、态势等各种数据，建立量化、规范、操作性强的评估指标体系。

单机训练评估，采取从单项指标求解到整体指标综合的评估方法。

编队训练评估，首先将编队视为一个整体进行综合评估，然后根据个体对整体的贡献程度得出对个体的评估。根据复杂系统理论，只有从整体角度去评估才能符合作战实际；根据评估目的，整体评估要落到每个个体上，才能具有指导性。

2基于效果的训练过程评估方法

基于效果的评估，是指在训练过程评估中，将评估的关注点放在训练对象达到的效果上，以“训练过程中的战术运用效果和武器操作效果”为评判依据，来构建评估指标体系的方法[9-10]。

理解基于效果评估的内涵，要准确把握2点：①效果指标贯穿于评估活动的全过程，评估活动各个环节的关注点都是行动的效果，对各项效果指标进行精确评估。②基于效果的评估不以效能为直接依据，但最终反应效能。效果是人员行动实践的客观结果，是与实践过程直接相关联的评估指标；效能是指达到系统目标的程度，是与操作过程间接关联的、更为综合性的指标[11]。因此，基于效果的评估更能直接揭示人员实践活动的规律。

战术运用效果主要反映在飞行员作战过程中通过战术运用使空战态势是否向有利的一面转换；武器使用效果主要反映在武器运用时机、运用方式等造成的影响效果环节上。

3基于效果的空战对抗训练过程评估指标体系的建立

训练过程评估的目的是不以得出一个综合评估数值成绩为最终目的，而是为训练提供准确的、对提高训练质量有帮助的、与训练效果相关的丰富的数据信息，通过数据信息可分析得出训练存在的问题和不足。因此评估指标的建立是在追求全面、灵敏、可测、物理意义明显等要求的同时[12]，允许存在冗余指标。如处于敌雷达探测波束内和处于敌导弹攻击包线内2个指标不是完全独立，但提供的信息却大不相同，因此这2个指标同时存在对反馈训练问题是有意义的。

围绕航空兵单机或编队自由空战，建立单机或编队的训练过程评估指标体系，如图1所示，图中只列了三级指标(部分指标还可以划分四级指标)。对于单机1对1空战对抗训练，主要考虑各武器设备的使用和战术选择指标，如火控雷达的使用效果主要考虑先敌发现、先敌跟踪、以及红蓝双方位于对方雷达探测/跟踪波束内的时间比。对于编队空战对抗训练，战术运用效果除了考虑战术选择指标外，还需考虑编队战术决策、编队指挥协同等指标；武器使用效果主要从编队整体去考虑雷达、武器、电子对抗以及数据链等的使用情况，得出战术运用和武器运用的评估结果后，再来分析编队中长、僚机之间的贡献关系。

空战训练的可量化评估指标的建立是十分困难的。本文在建立指标时大都采用了时间因素指标，既避免了不同量纲的归一化问题，又能在很大程度上反映训练效果。而且空战训练是对抗、博弈的过程，不能撇开对手因素来进行评估，因此在战术运用和武器运用效果中很多都采用了双方指标值比。

图1　训练过程评估指标体系Fig.1　Index system of effects-based training evaluation

4指标值的表示和求解

评估指标体系的量化计算是实现对训练效果量化评估的基础，训练效果的评估指标是由空战对抗过程中多个环节的效果因素所决定的，指标值的量化计算又必须对这些环节的效果因素做适当的简化与量化处理，并依靠训练过程中实时记录的各种状态、操控、态势等数据进行统计分析和量化计算来实现。对于大多数时间指标，很容易求得各项指标值；但对于战术运用效果指标，需建立军事理论知识库模型来进行求解。此外，除指标值正确、合理的求解外，各项指标值还需要用清晰、直观的方式表示出来，这样才能便于飞行员从大量的数据中获取有用的信息。

4.1指标值的表示

本文以建立的训练过程评估指标体系为依据，围绕空战对抗过程时间主线，可以画出红蓝双方在各指标评估点上的优势图，如图2所示，可以直观表示红蓝双方在各个效果评估点上的优势关系，从图中还可以得出武器使用的时机、运用的方式、使用的效果(如先敌发现、先敌跟踪、先敌发射、位于对方雷达探测波束内的时间比等)。此外，还可以用柱状图表示红蓝双方在各个指标上的时间比。

4.2战术运用指标的求解方法

战术运用效果指标的评估是对一段时间战术态势变化的统计分析，每一个时刻点的战术态势评估不能用数理统计和简单的计算来进行求解，必须建立相应的指标评估求解模型[11]。每一个时刻点的战术态势是从无序的、不确定的、复杂的空战环境中获取与敌方意图和能力相关的信息并通过评估判断或推理计算而来的，这些判断推理具有很大的模糊性和不确定性，必须采用人工智能等不确定性推理的方法。由于贝叶斯网络模仿了人的推理机制，能很好地表达知识的不确定性，并且能够实现快速的双向推理(预测和诊断)，因此本文采用动态贝叶斯网络推理和模糊逻辑技术，并运用专家知识和案例分析方法，来构建战术运用指标的评估求解模型。

以单机空战的超视距战术运用效果为例，首先提取与超视距战术运用相关的态势变量，如：方位角、进入角、距离、高度、速度、空战能力(火控雷达、空空武器能力)、事件(如：雷达探测、雷达跟踪、导弹发射)等，依靠领域专家的知识来建立贝叶斯网络的结构；通过案例库的分析确定网络的参数(边缘概率和条件概率)。模型的边缘概率表现为超视距战术先前的运用特点；而条件概率表现为各节点变量之间的依赖关系。建立的超视距战术态势评估的贝叶斯网络如图3所示。

图2　红蓝双方的优势图Fig.2　Advantage plot of red and blue sides

图3　超视距战术态势评估的贝叶斯网络图Fig.3　Bayesian network model of beyond visual range tactical situation evaluation

图3中，带虚线弧的节点成为持久节点，表示该节点在前一时间片与后一时间片之间具有因果关系；虚线弧表示时间因素的瞬时的因果关系。然后根据专家知识划分各变量节点的属性状态。以距离属性状态为例，通过模糊划分构成为模糊集，对距离属性的各模糊集建立隶属度函数，如表1所示。其中，DRmax表示机载雷达最大搜索距离；DMmax表示中距弹最大攻击距离；DMEmax表示中距弹不可逃逸区最大距离；DMEmin表示中距弹不可逃逸区最小距离。

表1　距离属性的隶属度表

上述建立的隶属度就等同于距离属性的观测值属于各个状态的概率。

对于图3的网络模型，贝叶斯网给出的联合概率分布的分解为

ξ={P(O),P(I),P(D),P(H),P(V),P(P|H,V),P(R),P(W),P(C|R,W),P(E),P(T|O,I,D,P,C,E)}.

(1)

动态贝叶斯网络第2个时间片的联合概率是在第1个时间片基础上，增加了第1时间片节点对当前时间片节点的影响关系，它的联合概率分布的分解为

ξ1={P(O1|O),P(I1|I),P(D1|D),P(H1|H),P(V1|V),P(E1|E),P(P1|H1,V1),P(C|R,W),P(T1|O1,I1,D1,P1,E1,C,T)}.

(2)

在第1个时间片中，从各节点的状态划分和式(1)可以得出，图1所示的动态贝叶斯网络共需确定的网络参数有：8个边缘概率分布和1 800个条件概率分布。通过大量的案例数据训练，可以确定网络中的各个条件概率分布，网络参数确定后即可进行判断推理，从而得出战术态势优劣的模糊隶属值。

5应用示例

上述建立的训练过程评估方法已经应用于战斗机嵌入式战术对抗训练仿真论证平台中。仿真论证平台的地面任务支撑环境系统由训练想定制定、二/三维态势监控、训练成绩评估和作战过程回放等模块组成，其中训练成绩评估的目的是用于总结分析训练中存在的问题和不足，为真正达到练一次进步一次、以评促训的目的提供科学的技术支撑。通过大量的实践检验，该方法准确合理，各项指标符合客观实际。训练评估的运行画面如图4所示。

图4　训练过程评估的程序画面Fig.4　Realization of the effects-based　　　training evaluation

6结束语

训练过程评估是部队战术训练中不可或缺的一个重要组成部分，直接影响到训练效果的提升。随着空战对抗训练向实战化的大力迈进，训练成绩评估手段严重滞后的矛盾越来越突出，急需科学有效的训练评估手段的大力支撑。针对目前缺少全面详细的过程定量评估的现状，本文做了大量的探索性研究，提出了基于效果的训练过程评估方法，为训练过程评估的研究起到了抛砖引玉的作用。

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Study on Method of Effects-Based Evaluation of Air Combat Training Course

GENG Zhen-yu, ZHANG Han-song, LI De-long, CHEN Zhi-xiang

(Air Force Command Collage, Beijing 100097，China)

Abstract:Aiming at the fact thatthe air combat training lacks quantitative evaluation, the method of training evaluation in detail isstudied. The method of training evaluation based on effects isput forward. The effects of using tactics and weapon operating in training aretaken as evaluation basis to set upthe index system of effects-based training evaluation. The method of calculating and showing index values isgiven based on recording data of states, operating and situation.When used in the embedded air combat training system, theeffects-based evaluation method can achieve good results.

Key words:effect; training; course; evaluation

中图分类号：TP391.9

文献标志码：A

文章编号：1009-086X(2015)-02-0185-06

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2015.02.030

通信地址：100097北京市海淀区北四环西路88号E-mail：gengzhenyu@sina.com

作者简介：耿振余(1973-)，男，山西太谷人。讲师，博士，主要研究方向为系统建模与仿真、作战效能评估。

基金项目：空军武器装备军内科研重点项目(KJ2011116)

* 收稿日期：2014-03-12；
修回日期：2014-05-05