基于态势描述的机步团作战仿真决策活动模型研究

彭文成，郭东明，李林希

(装甲兵工程学院 陆军装备作战仿真重点实验室，北京 100072)

【装备理论与装备技术】

基于态势描述的机步团作战仿真决策活动模型研究

彭文成，郭东明，李林希

(装甲兵工程学院 陆军装备作战仿真重点实验室，北京 100072)

为解决机步团指挥信息系统在作战行动仿真中决策活动模型的建模问题，在分析决策模型特点的基础上，提出了基于态势描述的决策活动模型，并分析了模型实现的原理，深入研究了机步团作战行动仿真中的态势描述的核心问题，给出了决策模型构建的一种新思路，即基于位置状态、战损状态、任务状态和消息信息等4类实体信息的态势描述方法。

机步团作战行动仿真；态势描述；决策模型

所谓作战决策活动，是军事指挥者为实现特定目的，提出、选择和决断最佳行动策略的指挥活动，在作战指挥中占有十分重要的地位。机步团作战仿真决策活动，是指团各类指挥机构、指挥要素、指挥单元，依托网络化的指挥信息系统，在异地、分散配置状态下，利用战场共享信息，通过实时信息共享，并行地进行指挥决策的指挥组织活动[1-2]。

机步团决策活动的建模仿真一直是建模活动中的一个难点。近年来，对于模型自主决策的研究有了一定成果，例如基于决策树的决策、基于概率网络的决策、基于Agent的指挥决策建模等，这些成果主要研究了作战活动方面的决策功能，在工程实现上，有一定的困难，特别是对于机步团作战行动的决策活动，由于战场空间仿真实体情况判别的复杂性和多样性，使得其实现起来更为困难[3-5]。因此，本研究从作战活动的角度提出了一种基于态势[3]描述的决策活动建模方法，在现阶段的团指挥决策活动上能够快速有效地解决仿真模型问题。并且对同一类仿真来说，还可获得一个较为丰富的态势集合，此集合可作模型自主决策的外挂知识库，由作战决策活动逐步演化成系统模型的自主决策功能。

1 决策活动模型

机步团指挥作战的决策活动是指相对于系统内部自主决策的概念而提出的。系统内部的自主决策是指依靠系统内部的决策功能直接实现仿真模型对战场态势的理解，形成相应的决策结果，如图1所示。决策功能是由建模人员在构建模型的过程中固化在模型当中的，在使用过程中十分方便，支撑“人不在环”的决策仿真。不过实现具有较大复杂度的自主决策功能的任何一种决策建模方法，都具有一定的局限性，不能应对面临的所有指挥决策问题。而决策活动是指将系统模型内部的决策功能外置，通过团指挥决策席录入决策知识，用于支撑模型在仿真运行中的决策过程。可以将决策活动简单地理解为系统模型的决策功能在模型系统外部团指挥决策席知识的支撑下实现的。这种方式可以比较简单地实现，仅需把构建团指挥决策席进行决策知识编辑与录入的接口嵌入决策模型中即可。另外，由于决策活动描述是基于指挥信息系统下团指挥决策席对于特定军事问题而展开的，所以其决策的结果和内容对于特定的战术想定背景具有更高的可信度。

图1 系统决策模型与决策活动模型

2 基于态势描述的决策活动模型原理

基于态势描述的决策活动模型是运用了基于机步团特定军事条件的决策方式，是将态势描述作为决策的特定条件，而其具体结果是一系列机步团本身及所属部、分队的行动命令而构成的指令集，这些指令将驱动所属部、分队模型进行相应活动仿真，形成新的态势[6-7]。其流程如图2所示。所以，基于态势描述的决策活动模型核心是对态势情况的描述，而后根据态势确定决策的内容和结果。

图2 基于态势描述的决策活动模型

这种基于态势描述到指令的映射，表现出了机步团指挥决策席对于机步团作战活动的理解和具体的处置方法。当决策活动的框架确定之后，伴随团指挥决策席不断录入的决策内容，即会形成对于构建自动决策活动模型具有极大的益处的知识资源库。

3 态势描述方法

从以上可以看出，构建决策活动模型，其核心问题是如何在模型中录入机步团指挥决策席的决策内容。首先需要对决策内容完成形式化的描述，即是对机步团作战行动过程中所形成的态势完成形式化的描述。

3.1 态势要素分析

态势是指敌我双方在作战部署、作战力量对比和作战行动方面形成的形势和状态，它是机步团指挥机关对所属部、分队实施作战指挥的主要依据。在仿真模拟空间中，针对指挥作战行动的决策活动问题，态势是完成模型决策的主要条件来源。

从结构上看，态势信息包括了特定战场环境下，敌我双方各个作战对象的状态、行为、事件、企图及相关信息。在团一级的实际作战中，这些态势信息会形成综合态势图，成为机步团指挥机关把握战场动态、实施指挥决策的主要依靠。敌情态势信息是描述敌方作战力量情况的信息，包括敌方武器装备信息、作战行动信息、战损状态信息和总体情况信息等内容;我情态势是描述我方作战力量状态的信息，包括作战编成信息、指令信息、作战保障信息、武器装备信息、位置信息、行动状态信息和伤亡状态信息等;战场信息态势主要包括敌情态势信息、我情态势信息和战场环境信息3类。其中，战场环境信息是指战场及其周围对作战活动有影响的各种情况和条件的信息，内容包括电磁环境信息、社会情况信息和自然要素信息等。

3.2 基于实体信息的态势描述方法

态势信息主要由敌情、我情和战场环境3部分内容构成:其中，敌情和我情主要是指敌我双方作战力量在战场上的部署、战损状态以及执行任务的情况等，这些可以表现为活动模型的各种状态信息，比如战损信息、位置信息和任务信息等；而对于战场环境来说，其构成复杂，从作战行动实践上看，如果要实现对环境要素的形式化描述难度很大，然而环境要素的存在是客观的，从仿真世界对活动的分析和描述来看，重点关注的还是在战场各作战力量行动过程中环境要素的影响。为了方便实现，本研究不把环境要素单独作为决策条件描述，是在敌我双方的行动效果描述中把环境要素隐含起来，如战场的地形起伏状况，可以表现为对在该区域内仿真实体机动速度的变化。综上所述，本文对态势的描述是采用以行为实体和状态为描述对象的方式。所以，仿真世界中一系列状态信息、实体的行为所构成的逻辑判断条件即是态势。其实体范围需要根据决策活动的具体内容所关注问题进行确定。比如，在制定炮火支援决策规则中，决策依靠的态势条件，要根据炮火支援的行动实体及敌方实体的状态来决定的[8-11]。由于态势中仿真实体不只是一个，所以需要逻辑组合多个实体的状态行为。

1) 相关定义

决策对象实体集:在一次决策过程中，把每一个决策对象的实体记为endeci，而相关的敌我双方所有仿真实体所构成的对象实体的集合记为Endec。针对实体的具体类型还可以分为聚合实体和行为实体两大类。

行为实体是指在仿真世界中最小粒度的实体模型，比如仿真粒度到营，那么机步营就是行为实体。

聚合实体是指在仿真世界中没有具体描述但具有现实军事含义的实体类型，它是由多个行为实体构成，比如仿真粒度是排，那么机步团是一个聚合实体，包括一个机步营指挥实体和3个机步连实体。要设置聚合实体是因为机步团指挥决策席在态势描述时，可能要关注一个更大的单位，比如主攻团的状态，而并非是一个团的状态。

态势单元是指构成整个态势的所有基本元素，它一般是指决策对象具体的行为和状态，记为Stdecj(endeci，t)。

态势描述是指由决策对象实体集中的所有实体形成在t时刻所形成的态势元素而构成的态势整体描述，记为St(t)。

2) 态势单元

态势描述的重点在于对态势单元的描述。对象主要包括聚合实体和行为实体两类，而描述的主要内容包括位置状态、任务状态、战损状态和消息信息4大类。

a)位置状态。主要描述决策对象实体在t时刻的位置信息，记为Stpos(endeci，t)。以空间角度判断，主要包括与线之间的位置关系、与位置点之间的位置关系、与地域之间的位置关系以及与某个实体之间位置关系4大类。针对行为实体来讲，位置状态的决策条件与内容如表1所示。

然而行为实体与聚合实体，这两种实体的判断方法基本类似，但是首先需要定义其到达的标准，此标准体现为到达作战力量的数量。具体到实现过程中，这一标准需要机步团指挥决策席进行灵活设置。其具体的判断条件是总体兵力满足一定位置关系的数量到达某一个值，还可是不同兵种类型的兵力满足一定位置关系的数量到达某一个值。例如在一个包含了步兵、 装甲、 炮兵和工程兵等多个类型的行为实体的机步团攻击群中，要是将主要作战力量的空间情况作为态势决策条件，那么就要选择装甲兵、步兵和炮兵类实体，判断这3类行为实体位置空间关系的量有没有达到一个标准，例如装甲兵、步兵和炮兵的总体兵力到达率为 80%时，作为此种状态下的决策条件。

b)战损状态。用于描述t时刻决策对象实体的战损状态信息，记作Stdma(endeci，t)。战损状态的决策条件与内容如表2所示。

c)任务状态。用于描述t时刻决策对象实体的任务状态信息，记为Stmiss(endeci，t)。任务状态的描述主要是把决策的判断条件定位为任务执行过程中所有可能的状态，所以确定决策条件要根据任务模型中所描述的实体状态。这里以机步团的进攻任务为例，其过程包括展开、攻击 、占领 、撤离等状态，机步团的进攻任务状态决策内容和条件如表3所示。

需要在机步团实体的任务状态的基础上来确定聚合实体的决策条件。还是以占领出发阵地为例，其作为决策的条件是当机步团已经有一定比率的实体占领了冲击出发阵地时，可判定聚合实体当前的状态为占领出发阵地。对于占领阵地机步团的比率由录入态势描述及决策规则的团指挥决策席设定，并且在计算时要以每个机步团现有实例进行计算。以机械化步兵师为例，步兵师有3个机步团，且每个机步团编制3 000人，在作战过程中，1团损伤了10%，2团损伤了 15%，3团损伤了30%，此时1团和2团迅速占领了冲击出发阵地，那么1连在占领冲击出发阵地后的比率即为3 000×(1-10%)+3 000×(1-15%)/3 000×(1-10%)+3 000×(1-50%)+3 000×(1-30%)=0.833

d)消息信息。主要是把决策的触发条件确认为决策对象实体接收或发出的消息，记为Stmsg(endeci，t)。这种决策条件大约包括3类信息，即报告信息、情报信息和命令信息。

报告信息是对实体本身情况和状态的描述。当决策对象实体发送自身实体的情况或接收到下级所属实体发送的报告信息，便可以作为指挥决策的一个态势决策条件。比如在机步团的进攻过程中，当机步团指挥决策席接收到下级机步营的毁伤已达到60%的报告信息时，则需要向该营的攻击方向增加兵力，至于增加的兵力是多少，这需要考虑其他所属机步营的战损情况。

表1 机步团位置状态决策内容与条件

表2 机步团战损状态决策内容与条件

表3 机步团进攻任务状态决策内容与条件

情报信息指的是描述敌方某一实体的信息。当决策对象发送或收到既定实体的情报信息时，就会让其成为指挥决策的某个态势决策条件。如在作战机动过程中，机步团指挥决策机构在接收到所属机步营的情报信息，内容是发现了敌方向我机动，约一个营的兵力，那机步营的指挥实体会通过这一情况，结合其他影响作战活动因素进行决策，而后部署其所属3个机步连的行动。

命令信息是指挥类模型所下达的命令性指令。当决策对象实体接受命令信息时，将按照信息中的要求触发下级实体的行为。比如，在机步团纵深攻击群指挥所接收到团基本指挥所“加入战斗并从左翼突入敌纵深”的命令时，纵深攻击群指挥所需迅速决策，安排所属兵力行动内容。

3) 态势描述结果

态势描述的结果是决策对象实体集Endec中，每个实体状态所构成的集合，可将其表示为

St(t)={Stdecj(endeci，t)}

其中，Stdecj(endeci，t)为决策对象实体所形成的态势元素。endeci∈Endec，j为整数，且1≤j≤4。 这个态势元素可以是决策对象的战损状态、位置状态、任务状态或消息信息等，即

Stdecl(endeci，t)=Stpos(endeci，t)

Stdec2(endeci，t)=Stdma(endeci，t)

Stdec3(endeci，t)=Stmiss(endeci，t)

Stdec4(endeci，t)=Stmsg(endeci，t)

而确定j的取值，需要机步团指挥决策席根据态势判断所需要关注的决策内容和决策对象。

4 结束语

在分析了自主决策模型和决策活动模型特点的基础上，结合作战实践的需要，提出了基于态势描述的机步团决策活动模型的架构思路。在整个研究过程中，首先论述了基于态势描述的决策活动模型原理，核心是仿真世界中机步团作战行动中的态势描述，为基于态势描述的决策活动模型的工程实现提供理论指导和依据。

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(责任编辑周江川)

Research on Decision Activities Model of Operational Simulation of Mechanized Infantry Regiment Based on Situation Description

PENG Wei-cheng, GUO Dong-ming, LI Lin-xi

(Key Laboratory of Army Equipment Operation Simulation,Academy of Armored Force Engineering of PLA, Beijing 100072, China)

In order to solve the problem of the command decision-making modeling in operational simulation of command information system of mechanized infantry regiment, on the basis of analyzing the characteristics of the external decision model, this paper put forward the external decision model of army operational simulation based on situation description, and discussed the principle of this model, and then focused on deeply studying the situation description in the operational simulation of Mechanized Infantry Regiment. The situation description method was proposed based on four kinds of entity information, which is based on the position, the state of the damage, the status of the task, the information of the message and so on. This construction provides a new way to build the decision-making model．

operational simulation of mechanized infantry regiment; situation description; decision model

2016-09-07；

2016-09-29

彭文成(1966—)，男，博士，博士生导师，主要从事军事装备学和指挥自动化研究。

10.11809/scbgxb2017.01.006

彭文成，郭东明，李林希.基于态势描述的机步团作战仿真决策活动模型研究[J].兵器装备工程学报，2017(1):24-28.

format:PENG Wei-cheng, GUO Dong-ming, LI Lin-xi.Research on Decision Activities Model of Operational Simulation of Mechanized Infantry Regiment Based on Situation Description[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(1):24-28.

TP391.9; E917

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