基于贝叶斯网络的装甲目标战术企图推理模型构建

尹光辉，朱英贵，汪 洋

（装甲兵学院，安徽 蚌埠 233050）

基于贝叶斯网络的装甲目标战术企图推理模型构建

尹光辉，朱英贵，汪 洋

（装甲兵学院，安徽 蚌埠 233050）

以贝叶斯网络理论为基础，分析基于贝叶斯网络的目标企图推理框架，从目标状态、目标性质、战场环境和战术特性4个方面提取节点，在分析这4个节点拓扑结构的基础上，构建了装甲目标战术企图推理的贝叶斯网络拓扑结构。

贝叶斯网络，装甲目标，战术企图

1 贝叶斯网络的概念

贝叶斯网络是表示变量间概率依赖关系的有向无环图，网络中的每个节点对应于问题领域中每个变量（或事件），节点之间的弧表示变量间的概率依赖关系，同时每个节点都对应着一个条件概率分布表（CPT，Conditional Probability Table），指明了该节点与其父节点之间的概率依赖关系。贝叶斯网络是观测者对某一事件发生的相信程度。观测者根据先验知识和现有的统计数据，用概率的方法来预测未知事件发生的可能性。贝叶斯概率不同于事件的客观概率，客观概率是在多次重复实验中事件发生的频率的近似值，而贝叶斯概率则是利用现有的知识对未知事件的预测。因此，贝叶斯网络可以描述为：

（1）一个随机变量集组成了网络的节点，这些变量可以是离散的，也可以是连续的；

（2）一个连接节点对的有向边或箭头集合，如果存在从节点X至节点Y的有向边，则称X是Y的父节点，表示X对Y有直接影响，它们之间的关系并不局限于表示因果关系；

（3）每一个节点Xi都有一个条件概率分布，用于量化其父节点对该节点的影响，对离散情况，可以用表格的形式来表示，这种表格称为条件概率分布表（Conditional Probability Table，CPT）；

（4）贝叶斯网络是一个有向无环图，图中不存在有向环，即一个节点不可能同时为根节点和叶节点。

总之，贝叶斯网络的拓扑结构（节点和有向边的集合）定性地描述了问题域中各个随机变量之间的影响关系，而对应于节点的CPT则定量地刻画了其父对该节点的影响。总之，贝叶斯网络的拓扑结构（节点和有向边的集合）定性地描述了问题域中各个随机变量之间的影响关系，而对应于节点的CPT则定量地刻画了其父对该节点的影响。

2 基于贝叶斯网络的目标企图推理框架分析

贝叶斯网络具有不确定、不完整以及冲突知识推理的一致性和直观性，适合进行一致性的目标企图推理。根据目标企图的可能性分布，可以构造目标战术企图空间S，企图IT1，IT2，…，ITn是空间S的一个划分，即

假设D是所获得的目标特征信息，通过对目标战术企图的分类及其特征信息的分析，得到它们之间的相关性，从而建立对目标战术企图的推理体系：“特征－战术企图”体系。当获得一个或多个敌方的特征信息D时，根据先验概率P（ITi）和条件概率P（D|ITi），由如下贝叶斯公来确定后验概率P（ITi|D）

即出现特征D时目标战术企图ITi的可能概率值。取该后验概率值大的为目标最可能的战术企图。经过计算，可以得到目标战术企图可行性的排序结构，排序最前的是可能性最大的目标战术企图。

3 基于贝叶斯网络的装甲目标战术企图推理模型

目标的战术企图反映了战场实体中作战人员的思维因素，企图的背后是战场上不同层次作战人员的兴趣所指或是期望，它从行动上反映了敌人的作战目的。因此，能够直观反映目标战术企图的作战计划以及作战目的并不能被直接观测到，能直接观测到的只是目标特定战术行动，而这些行动只是隐含着目标的战术企图。本部分应用人-机-环境的系统工程观点，从目标、作战环境和作战人员（指挥员）3个角度分析装甲目标战术企图推理影响因素。

3.1 贝叶斯网络节点提取

目标战术企图推理主要来源于对战场态势的感知和理解，以及对敌方的作战原则、方法以及指挥员心理素质等方面因素的把握。

3.1.1 目标状态节点

企图是以期望、信念、目标、计划以及其他高层状态为特征。行动描述了目标所采取的活动或行动，这些活动或行动是目标战术企图状态的直接结果，是实现作战企图的具体体现。若把目标战术企图理解为目标的内在思维状态，则目标状态以通常可见的方式描述了目标的外在表现。目标状态主要包括目标运动状态、目标射击状态和目标被毁伤状态3个方面。①目标运动状态。目标运动状态的刻画包括目标的位置、运动速度、机动（加速度）以及目标的运动航向等方面。目标的位置涉及到两个方面的因素，一是目标的距离，一是目标所处的责任射击扇区。②目标射击状态。目标射击状态刻画目标最近是否发射过炮弹（或导弹），即最近时间段内是否开火过。③目标被毁状态。目标被毁状态刻画目标是否被射弹命中过。被命中过的目标，其威胁相对就小一些，很可能就失去了对抗的能力，因此，目标是否被命中，对于判断其攻击我坦克的企图具有一定的作用。

3.1.2 目标性质节点

目标性质主要包括目标的类型和目标的数量等。①目标类型。目标类型不同，战斗性能和攻击能力也就各不相同，对我要地或地域的威胁程度也有差异性。如一般情况下，地面火力突击按威胁程度大小排序是：反坦克导弹、坦克、步战车、装甲人员输送车、火箭筒。②目标数量。目标数量主要刻画目标的集群情况，是多个目标的集群还是单个目标。

3.1.3 战场环境节点

战场环境主要包括地形、大气及气象环境、电磁环境。

3.1.4 战术特性节点

目标的战术特性主要刻画的是敌方使用该目标（分队或集群）的战术特性，主要包括部队的指挥员特点、士气、训练情况、作战经验以及战术优长、作战原则等，是相对固定不变的因素。指挥人员包括指挥员及参与指挥活动的参谋人员，他们是作战指挥的主体，对作战指挥活动乃至整个作战以及对提高作战指挥效能都起着非常关键的作用。指挥员的军事理论素养、作战经验、谋略水平、指挥艺术、思维方式，甚至性格和意志力等都对决策质量具有重大的影响，因此，了解并掌握指挥员的特点对判断（推断）目标战术企图具有一定的作用。

3.2 拓扑结构的确定

3.2.1 战场环境节点结构分析

战场环境可以从地理环境、气象环境和电磁环境进行分析，因此，分析战场环境时可以构造如下的因果关系，如下页图1所示。

3.2.2 目标状态节点结构分析

目标状态划分为射击状态、运动状态和被毁伤状况3个角度进行分析，但客观上，战场环境对装甲目标的运动状态和射击状态均会产生影响，因此，目标状态节点的因果关系结构上应当考虑战场环境因素，如图2所示。

图1 战场环境节点结构分析

图2 目标状态节点结构分析

而目标运动状态可以从3个方面进行分析：速度、距离和航向。速度划分为4种情形：静止、慢速（15 km/h以内）、中等速度（15 km/h～25 km/h）和高速（大于25 km/h）进行分析；距离分为3种情形：近距离、中距离和远距离；航向分为3种情形：正向、侧向和横向。目标射击状态被划分为2种情形进行考虑：最近30 s内发射过射弹和最近30 s内未发射过射弹。目标被毁伤状况被划分为4种情形进行考虑：未受毁伤、轻度毁伤（毁伤较轻，但不及时修复会影响其战术技术性能，需要进行检修或更换少量的零部件）、中度毁伤（毁伤两个主要部件，需要修理和更换零部件较多，需要进行特修或更换主要部件）、严重毁伤（毁伤严重，修理周期较长，消耗器材较多或后桥、支架变形等）。

目标状态对目标战术企图推理影响的综合评价划分为3个等级：强（大于0.85）、中（0.5～0.85）和弱（小于0.5）。

3.2.3 目标性质节点结构分析

目标性质主要从两个方面进行分析：目标数量和目标类型，如图3所示。

图3 目标性质节点结构分析

由于主要考虑装甲目标，因此，目标类型可以大致划分为坦克、步战车和装甲输送车等。目标数量既有绝对性的一面也有相对性的一面，因此，这里主要考虑相对性，分为双方相当、少于我方、多于我方3种情形或简单地划分为单个目标和编队目标2种情形。

目标性质对目标战术企图推理影响的综合评价划分为3个等级：强（大于0.85）、中（0.5～0.85）和弱（小于0.5）。

3.2.4 战术特性节点结构分析

目标战术特性应从指挥员、作战条令和训练水平3个角度进行分析，如图4所示。

图4 战术特性节点结构分析

指挥员对目标战术企图分析的影响分析本身是十分复杂的，主要涉及到指挥员的指挥决策能力、指挥艺术和谋略水平以及身心素质和任职经历等，这里，不去进行过于复杂的综合评价，只是利用数据库的信息概略地描述指挥员的指挥能力，划分为3个等级：强、中等、弱。训练水平反映的是历史经验上该部（分）队的一贯表现情况，因此，可以大致划分为：好、一般、差3个等级进行评价；而作战经验关系到该部（分）队的战斗能力能否发挥出来，因此，可以描述为：有和无两种情况。

战术特性对目标战术企图推理影响的综合评价划分为3个等级：强（大于0.85）、中（0.5～0.85）和弱（小于0.5）。

3.2.5 装甲目标战术企图推理的贝叶斯网络拓扑结构的简化

在实际应用中，对于一时间段上，相对地有可能出现一些比较平稳的局部节点状态，例如：一支部（分）队的战术特性相对稳定，因此，可以直接给出战术特性节点，而忽略指挥员、作战经验和训练水平；同理，一段时间上，战场环境相对不变时，同样可以直接给出战场环境节点，而忽略其相关的父节点，从而把装甲目标战术企图推理的贝叶斯网络简化为如下页图5所示的网络。

图5所示的简化版的装甲目标战术企图推理贝叶斯网在装甲目标战术企图推理贝叶斯网络的基础上建立的，如果通过适当的子贝叶斯网络方式首先局部学习得到稳态的战场环境和战术特性节点的后验概率分布之后，则就可以使用图5所示的战术企图推理网络解决问题了。

图5 装甲目标战术企图推理的简化贝叶斯网

3.3 网络相关参数的确定

基于贝叶斯网络的目标战术企图推理方法本质上采用的是概率论与图论相结合的方法，因此，网络中的节点都应视为随机变量，这样要进行概率推理就必须首先确定各个节点的（条件）概率分布表，即所谓的网络相关参数。必须根据实际情况对相关各节点相关参数进行合理的确定。

4 结束语

应用人-机-环系统工程的理念，提出了装甲目标战术企图推断的影响因素的指标体系，构建了装甲目标战术企图推断的贝叶斯网络模型及其简化模型，为分析装甲目标战术企图的推理提供了理论基础。

［1］马志军，田燕.基于贝叶斯网络的装备损伤定位系统研究［J］.军械工程学院学报，2009，21（2）：9-12.

［2］冷画屏，吴晓锋.对抗意图识别技术研究现状及其突破途径［J］.电光与控制，2008，4（4）：54-59.

［3］赵宗贵，李君灵.战场态势估计概念、结构与效能［J］.现代电子工程，2010（6）：62-66.

［4］胡涛，黎放.基于贝叶斯网络的舰船战损评估研究［J］.武汉理工大学学报，2007，31（1）：7067-7070.

Construction of Models of Armored Targets Tactical Intention Reasoning Based on Bayesian Network

YIN Guang-hui，ZHU Ying-gui，WANG Yang
（Armored Force Institute，Bengbu 233050，China）

The intention of targets and reasoning frame are analyzed based on Bayesian network. Nodes are extracted from target state，target nature，battlefield environment and tactics features.Based on the analysis of the topological structure of the four nodes，the topological structure of Bayesian network of models of armored targets tactical intention reasoning is constructed.

Bayesian network，armored targets，tactical intention

TJ811；E923

A

1002-0640（2015）07-0122-04

2014-04-05

2014-07-01

尹光辉（1972- ），男，安徽砀山人，讲师。研究方向：火力运用。