辅助决策技术在指挥控制系统中的应用

付雅芳 张续华 王 琳

(1.中国人民解放军93792部队 廊坊 065000；2.陆军航空兵研究所 北京 101121)

辅助决策技术在指挥控制系统中的应用

付雅芳1张续华1王 琳2

(1.中国人民解放军93792部队 廊坊 065000；2.陆军航空兵研究所 北京 101121)

指挥控制系统是军事作战行动的核心，对于战争演化起着重要的推进作用。首先分析了辅助决策技术在指挥控制系统中的作用；然后重点对作战目标分析、目标威胁评估、火力优化分配等辅助决策技术进行研究和探讨；最后对辅助决策技术的发展趋势进行展望。

辅助决策，指挥控制，目标分析，威胁评估，火力分配

0 引 言

辅助决策是作战指挥员分析战场情报信息、制定作战计划的重要手段，它作为军事指挥控制系统的核心，能够很好的增强作战指挥信息化程度，实现作战指挥的自动化，提高作战效率[1]。辅助决策主要以军事运筹学、管理科学、控制论和行为科学为基础，以计算机技术和信息技术为支撑，面对半结构化或非结构化的决策问题，利用数据模型和仿真分析实现决策支持[2]。

军事指挥控制系统基本遵循OODA(Observe Orient Decision Act)模型。首先从传感器或情报人员获得作战数据，进行数据分析与融合处理，形成统一战场态势；然后制定作战计划，分配作战资源；最后执行作战计划，监控响应，确保任务顺利完成。在OODA循环中，作战目标分析、目标威胁评估、火力优化分配是军事指挥控制系统的核心，也是利用辅助决策技术解决的系统关键问题。本文首先分析了指挥控制系统的组成功能，以及辅助决策技术在指挥控制系统中的作用；然后重点对目标分析与威胁评估、火力优化分配的方法进行深入研究；最后对辅助决策技术的发展趋势进行展望。

1 指挥控制系统概述

1.1 指挥控制系统的组成功能

指挥控制(Command and Control，C2)系统是现代战争中对作战部队和武器平台实施高效指挥和控制的主要手段，是指挥员对部队进行指挥、实施管理所必须的软/硬件设备、处理程序及操作人员的总称。它是以计算机技术为核心，集指挥、控制、通信与情报为一体的综合智能化系统。以C3I指挥控制系统为例，可以分为信息收集分系统、信息传输分系统、指挥决策分系统、信息显示分系统等，其功能主要包括：制定决策；战场可视化；战斗管理。

为了适应高技术条件下作战要求的不断变化，军事指挥控制系统已由最初的C2、C3I逐步发展到C3I/EW、C4I、C4ISR、C4KISR。当前，随着信息栅格技术和网络技术的发展，又出现了网络化指挥控制系统。

1.2 辅助决策在指挥控制系统的作用

随着指挥控制系统的发展，辅助决策技术的作用也日益突出，它主要为指挥员提供目标分析、威胁评估、火力分配等方面的支持：

(1)目标分析与威胁评估。辅助指挥员实时收集战场情报，优化配置情报力量，对采集的目标信息进行分析综合，预测敌方作战意图和行动方案，进行目标筛选和威胁评估，为指挥员决策提供可靠的依据[3]。

(2)火力优化分配。根据预定目标和作战任务，从体系作战的角度，对作战人员、武器装备进行科学编组，使之发挥最大作战效能，如确定编制体制、人员配备、战斗编成、兵力划分、阵地布防和优化配置情报、通信等各种战斗实体和保障实体。

2 目标分析与威胁评估

准确的目标分析与威胁评估是实现高效、精确指挥控制的基础。目标分析的任务是明确目标的真实性，确定目标的属性和意图；威胁评估的任务是确定目标的威胁等级，完成威胁排序。

2.1 作战目标分析

现代战争中目标种类繁多，不同类型的目标，其功能、所处环境、抗弹强度、机动性及大小等各不相同，主要有以下类型：按照目标构成状况区分：单个目标、集群目标和复合目标；按照机动能力区分：固定目标、活动目标、运动目标；按照目标识别的程度区分：可识别目标、部分识别目标、不可识别目标；按照目标的范围区分：点目标、线目标、带状目标、面状目标；按照目标的坚固程度区分：软目标、硬目标、半硬目标；按照活动空间区分：空中目标、地面目标、地下目标、海上目标。

除了分析目标类型外，还应对目标的数量、分布及活动区域、易损性及几何结构、防护能力、目标价值等特征参数进行确定。目标分析完成后，形成作战目标清单。

2.2 目标威胁评估

目标威胁估计是辅助决策的核心内容之一，威胁估计的结果将成为指挥员作战决策的重要依据。目标威胁估计是根据战场态势、目标信息属性和价值因子，计算目标对于我方的威胁程度，并为指挥员辅助制定打击顺序，具体步骤如下[4]：分析目标威胁评估的参数(包括目标特征参数和运动参数，如目标意图、目标类型、目标距离、目标速度、运动方向等)；根据提供的目标参数确定其隶属函数，根据各要素相互关系以及对威胁的影响程度确定各要素的权重；通过加权的方法综合评判目标威胁等级；目标威胁等级排序。通常，目标特征参数的权重会影响威胁评估的结果，常用的权重分析方法有专家评估、人工智能、支持向量机等。

3 火力优化分配

火力优化分配是指挥控制系统中辅助决策的热点和难点问题，其本质是一种非线性多目标优化决策问题，其解空间随着武器系统火力单元和目标数量的增加呈现指数级增长。

3.1 武器需求分析

在火力优化分配前，需要对打击目标的武器需求情况进行分析，重点是根据武器与目标的匹配关系，以及目标毁伤等级要求，对武器弹药的需求数量进行测算。

(1)武器与目标匹配。它是根据所攻击的目标，正确选择武器的决策活动；能否正确选用武器，将直接影响目标打击效果。在选择武器时，需要考虑武器的毁伤效能，包括侵彻作用、爆破作用、杀伤作用和燃烧作用等。

(2)目标毁伤等级要求。通常，目标毁伤分为(完全、部分)丧失运动能力、打击能力、通信能力等。以作战飞机目标为例，毁伤等级分为损耗毁伤、任务放弃毁伤、迫降毁伤三大级别；损耗毁伤又定义为KK级毁伤、K级毁伤、A级毁伤、B级毁伤[5]。

(3)武器弹药需求测算。根据武器与目标的匹配性关系、目标毁伤等级、目标类型、目标数量等，测算武器弹药需求。对于特征参数不明确的目标，可以基于相似性等效方法，建立其与典型目标的换算关系，以此确定武器弹药需求。

3.2 目标火力分配

目标火力分配是根据目标当前位置、目标运动参数、火力单元的位置、状态等因素，分配适合打击目标的火力单元，并确定弹种和弹数。研究目标火力分配问题的基本方法和步骤是：

(1)构建火力分配问题的目标函数。通常是以武器系统攻击效能最大化来构建目标函数，攻击效能可用目标毁伤概率、命中概率、突防概率等综合表示。

(2)设置火力分配问题的基本原则。例如：①上级制定的目标优先分配；②威胁等级高的目标优先分配；③重点目标优先分配；④先到达的目标优先分配等。

(3)建立火力分配问题的约束条件。例如：火力单元的威力作用范围(考虑地形遮蔽区)、火力单元的空间分布、火力单元一次可同时打击的目标数量、目标威胁等级、目标毁伤要求、火力单元的消耗总量等、避免火力重复打击。

(4)当目标数量、火力单元数量、分配约束条件较多时，求解变得非常困难。由于高技术战争条件下高时效性、高准确性的要求，传统由人工进行的火力分配已经不能满足作战指挥的需要，因此可引入整数规划、专家系统、多目标优化[6]、人工智能算法[7,8](遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、模拟退火算法、神经网络等)等来提高火力分配问题的求解效率，使分配结果更合理、更科学。

4 结束语

辅助决策技术是军事指挥控制系统实现高度综合化、智能化和自动化的关键，目前已在作战目标分析、目标威胁评估和火力优化分配等方面发挥了重要的作用。未来，辅助决策技术的水平和运用程度，将直接影响和决定指挥控制系统的作战效率和信息化战争的进程。

随着军事指挥控制系统向着远程、精确化、网络化、指挥控制与火力控制一体化等方向发展，辅助决策技术必须更好的发挥其“决策优势”和“行动优势”，重点是从体系作战的角度，按需聚合战术互联网上的作战资源，利用分布的系统资源，相互协作形成系统的辅助决策功能[9]。

[1] 胡妍，黄永峰. 作战指挥自动化及其辅助决策技术研究[J]. 弹箭与制导学报，2012，32(1)：179-181.

[2] 张克，刘永才，关世义，等. 作战指挥辅助决策系统探讨[J]. 战术导弹技术，2002，(3)：63-68.

[3] 王瑛，侯朝祯，冯天飞. 指挥自动化辅助决策系统的设计和实现[J]. 系统工程与电子技术，2002，24(9)：41-43.

[4] 张汉光，李伟，雷璐. 基于分布式防空目标分配和作战有利度分析[J]. 电子科技，2014，27(2)：78-81.

[5] 李向东，杜忠华. 目标易损性[M]. 北京：北京理工大学出版社，2013：20-22.

[6] C. Leboucher, H-S. Shin, S. Le M′enec, et al. Novel Evolutionary Game Based Multi-Objective Optimsation for Dynamic Weapon Target Assignment[C]. Proceedings of the 19th World Congress The International Federation of Automatic Control, 2014, 24-29.

[7] Joel Brynielsson. Using AI and games for decision support in command and control[J]. Decision Support Systems, 2007, 1454-1463.

[8] Wang G H, Gao J J, Guo Q, et al. Firepower allocation model based on graph theroy[C]// Proc. of the 3rdInternational Conference on System Science, Engineering Design and Manufacturing Inforamtion, 2012: 44-46.

[9] 施展，王涛，贺建平，等. 面向服务的作战辅助决策系统体系架构研究[J]. 电光与控制，2015，22(1)：59-61.

ApplicationofAssistantDecisionMakingTechnologyinCommandandControlSystem

Fu Yafang1, Zhang Xuhua1, Wang Lin2

(1. The unit 93792 of PLA, Langfang, Hebei 065000;2. Army Aviation Institute, Beijing 101121)

Command and control system is the core of military operation; it plays important roles in battlefield situation evolvement. Roles of assistant decision making technology in command and control system are analyzed. Some assistant decision making technologies, such as target analysis, threat estimation and optimized target assignment, are researched and discussed. Development trend of assistant decision making technology in the future are prospected.

assistant decision making; command and control; target analysis; threat estimation; target assignment

2017-04-25

付雅芳(1982-)，女，博士研究生。主要研究方向为指挥自动化、辅助决策等。

E919

A

1008-8652(2017)03-031-03