基于彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的彈藥需求預(yù)計(jì)

史憲銘，楊振軍，榮麗卿，王立欣

（1.軍械工程學(xué)院裝備指揮與管理系，河北 石家莊 050003；2.裝甲兵工程學(xué)院兵器工程系，北京 100072）

彈藥作為重要的作戰(zhàn)物資，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)乃至戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)局具有關(guān)鍵性的影響。德國(guó)著名軍事理論家克勞塞維茨說(shuō)過(guò)：“彈藥的補(bǔ)給線(xiàn)是作戰(zhàn)部隊(duì)的生命線(xiàn)”。戰(zhàn)場(chǎng)上的士兵沒(méi)有錢(qián)可以生存一年，沒(méi)有郵件可以生存數(shù)月，沒(méi)有食物、水和睡眠可以生存數(shù)日，但是沒(méi)有了彈藥，他連幾分鐘也生存不了[1]。彈藥消耗量預(yù)計(jì)是作戰(zhàn)保障的基礎(chǔ)性工作，受到廣大研究者的高度重視。

彈藥消耗量預(yù)計(jì)方法很多，常用的方法主要包括經(jīng)驗(yàn)推算法和理論計(jì)算法。經(jīng)驗(yàn)推算法，也稱(chēng)典型戰(zhàn)例分析法，是通過(guò)對(duì)中外一些典型戰(zhàn)例的彈藥消耗量進(jìn)行分析研究，總結(jié)計(jì)算出帶有規(guī)律性的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料，并根據(jù)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)展趨勢(shì)和彈藥消耗的特點(diǎn)，作必要的修正，提出未來(lái)作戰(zhàn)可能消耗的彈藥數(shù)量[2-4]。理論計(jì)算法，就是根據(jù)敵我雙方軍事理論原則，編制武器裝備數(shù)量、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和戰(zhàn)術(shù)手段等基本理論數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)方法對(duì)彈藥消耗數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)驗(yàn)推算法簡(jiǎn)便易行，具有較強(qiáng)的適用性，但是這些典型戰(zhàn)例的數(shù)據(jù)與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)所要求有很大的差距，得出的結(jié)論與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)需要有很大差距。理論計(jì)算法需要與現(xiàn)實(shí)條件緊密結(jié)合，才能更準(zhǔn)確。通過(guò)建立面向目標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，可為理論計(jì)算法提供需求預(yù)計(jì)依據(jù)，從而達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)計(jì)彈藥需求目的。本文以彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)為載體，設(shè)計(jì)了基于彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的彈藥需求預(yù)計(jì)思路和程序，并對(duì)彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分析了消耗量預(yù)計(jì)的基本算法，為預(yù)測(cè)彈藥需求提供了理論和方法支持。

1 基于數(shù)據(jù)庫(kù)的彈藥需求預(yù)計(jì)思路

1.1 基于數(shù)據(jù)庫(kù)的彈藥需求預(yù)計(jì)流程

彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)包含了由某一彈藥打擊某一目標(biāo)到一定損傷程度時(shí)所需要的彈藥品種和數(shù)量信息。依據(jù)戰(zhàn)例統(tǒng)計(jì)、理論計(jì)算和試驗(yàn)等手段，可以得到一定目標(biāo)在一定條件下的彈藥消耗需求量，將這些數(shù)據(jù)以彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)形式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、處理與存儲(chǔ)，進(jìn)而應(yīng)用于彈藥預(yù)計(jì)。在進(jìn)行彈藥需求預(yù)計(jì)中，需要根據(jù)目標(biāo)情況，建立目標(biāo)優(yōu)先打擊順序，并依據(jù)彈藥選擇算法進(jìn)行彈藥篩選，從而確定打擊目標(biāo)的彈藥種類(lèi)和數(shù)量，匯總得到彈藥總需求?；跀?shù)據(jù)庫(kù)的彈藥需求預(yù)計(jì)流程如圖1所示。

由圖1可以看出，基于數(shù)據(jù)庫(kù)方法進(jìn)行彈藥需求預(yù)計(jì)，主要通過(guò)目標(biāo)搜集、目標(biāo)排序、彈藥選取、彈藥篩選、彈藥排序以及彈藥選定等關(guān)鍵程序，最終預(yù)計(jì)彈藥需求。在上述流程中，目標(biāo)分析與彈藥數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是彈藥消耗量預(yù)計(jì)的關(guān)鍵，目標(biāo)和彈藥性能參數(shù)是彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的前提和基礎(chǔ)。進(jìn)行彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)目標(biāo)和彈藥性能進(jìn)行分析。

1.2 目標(biāo)分析

目標(biāo)分析就是研究和分析每一目標(biāo)，做出適當(dāng)分類(lèi)。作戰(zhàn)時(shí)，目標(biāo)分析是分配任務(wù)、確定射擊手段和取得良好射擊效果的前提[4]。

1.2.1 目標(biāo)重要性等級(jí)分析

目標(biāo)重要性主要是分析目標(biāo)對(duì)我所支援的作戰(zhàn)部隊(duì)的作戰(zhàn)影響及其在戰(zhàn)場(chǎng)上起作用的大小，從而為確定是否打擊該目標(biāo)以及打擊優(yōu)先順序提供基礎(chǔ)。目標(biāo)重要性一般由目標(biāo)性質(zhì)、目標(biāo)是否與主戰(zhàn)場(chǎng)方向一致和目標(biāo)的危害程度等因素決定。

1.2.2 目標(biāo)打擊排序

目標(biāo)打擊排序是在劃分目標(biāo)等級(jí)后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行排序。在目標(biāo)排序過(guò)程中，如果有多個(gè)同一等級(jí)目標(biāo)，則按有反應(yīng)能力優(yōu)先于無(wú)反應(yīng)能力、集群目標(biāo)優(yōu)先于單兵目標(biāo)、人員優(yōu)先于武器、人員優(yōu)先于裝甲目標(biāo)、近方位優(yōu)先于遠(yuǎn)方位目標(biāo)的原則進(jìn)行排序，排序后要明確目標(biāo)類(lèi)型編號(hào)、名稱(chēng)、幅員等。

1.3 彈藥性能分析

1.3.1 彈藥特性

彈藥特性主要包括彈藥在殺傷中所起作用的主要因素，包括彈藥名稱(chēng)編號(hào)、各彈藥的裝藥量、彈藥散布面積（毀傷面積）、體積、重量、單發(fā)費(fèi)用等，并分析各彈藥通過(guò)何種形式來(lái)毀傷目標(biāo)[6]。由于精確打擊彈藥（如導(dǎo)彈等）同常規(guī)面目標(biāo)殺傷彈藥（如炮彈）彈藥毀傷精度不同，在其消耗量計(jì)算方法上也會(huì)有所區(qū)分。

1.3.2 彈藥毀傷的指標(biāo)

通過(guò)對(duì)彈藥毀傷分析計(jì)算，可以得到以下四種評(píng)估彈藥毀傷的指標(biāo)：經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、時(shí)間性指標(biāo)、毀傷幅員、毀傷性指標(biāo)。

彈藥的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是指彈藥的單位成本費(fèi)用。對(duì)能觀察目標(biāo)射擊，毀傷效率的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是指為完成一定射擊任務(wù)所需的彈藥消耗量的數(shù)學(xué)期望。在對(duì)不能觀察目標(biāo)射擊時(shí)，常將為達(dá)到一定的毀傷程度所需的彈藥消耗量，作為毀傷效率的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

本文將時(shí)間性指標(biāo)、毀傷幅員、毀傷性指標(biāo)作為彈藥選擇約束，以經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)作為彈藥選擇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行權(quán)衡，優(yōu)先選擇完成任務(wù)總成本較低的彈種。

2 彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)元素

彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)元素是打擊目標(biāo)中對(duì)彈藥進(jìn)行選擇涉及的所有數(shù)據(jù)單元，是彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化中表示概念的最小定義，其組成如圖2所示。

2.2 結(jié)構(gòu)分析

彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體主要有裝備、彈藥、目標(biāo)三個(gè)父實(shí)體，目標(biāo)類(lèi)型是子實(shí)體。父實(shí)體之間、子實(shí)體之間、父實(shí)體與子實(shí)體之間都存在一定的聯(lián)系，子實(shí)體（目標(biāo)類(lèi)型）在父實(shí)體（目標(biāo)）中[8]。

把所有的非確定型聯(lián)系轉(zhuǎn)化為確定型聯(lián)系。實(shí)體（裝備和彈藥）之間是非確定型聯(lián)系，引入一個(gè)新的交叉實(shí)體（裝備彈藥配對(duì)）來(lái)描述裝備與彈藥之間的聯(lián)系；彈藥與目標(biāo)之間是非確定型聯(lián)系，通過(guò)引入一個(gè)新的交叉實(shí)體（彈藥目標(biāo)配對(duì)）來(lái)描述彈藥與目標(biāo)的聯(lián)系，從而轉(zhuǎn)化為確定型聯(lián)系。子實(shí)體（毀傷程度）在彈藥目標(biāo)配對(duì)實(shí)體中。

裝備編號(hào)為裝備實(shí)體的主鍵(即PK)；彈藥編號(hào)為彈藥實(shí)體的主鍵；目標(biāo)編號(hào)為目標(biāo)實(shí)體的主鍵，目標(biāo)類(lèi)別編號(hào)為外鍵(即FK)；目標(biāo)類(lèi)型編號(hào)為子實(shí)體目標(biāo)類(lèi)型的主鍵，目標(biāo)類(lèi)型的其他鍵碼為目標(biāo)名稱(chēng)、破片能否殺傷、沖擊波能否殺傷、熱能否殺傷、電磁能否殺傷、震動(dòng)能否殺傷等，通過(guò)這些描述來(lái)確定目標(biāo)類(lèi)型特征。同理，在裝備彈藥實(shí)體池中，主鍵為裝備彈藥配對(duì)編號(hào)，外鍵為彈藥編號(hào)和裝備編號(hào)；彈藥目標(biāo)配對(duì)實(shí)體池中，彈藥目標(biāo)編號(hào)為主鍵，外鍵有彈藥編號(hào)、目標(biāo)編號(hào)、毀傷程度代號(hào)、毀傷概率、彈藥消耗量等。

2.3 彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

定義彈藥、目標(biāo)、裝備、目標(biāo)毀傷程度、彈藥目標(biāo)配對(duì)各為一個(gè)實(shí)體；定義彈藥與目標(biāo)、目標(biāo)與毀傷程度、目標(biāo)與目標(biāo)類(lèi)型、彈藥與裝備之間的聯(lián)系、實(shí)體之間的聯(lián)系用連線(xiàn)表示；定義各實(shí)體中的主鍵和外鍵，對(duì)每個(gè)實(shí)體進(jìn)行分析，定義實(shí)體的屬性。根據(jù)以上分析畫(huà)出彈藥目標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系圖，如圖3所示。

圖3 彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體關(guān)系圖

3 基于彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的配對(duì)選擇及消耗量預(yù)計(jì)

彈藥消耗量預(yù)計(jì)主要解決在已知一定數(shù)量需打擊目標(biāo)及其重要度和擁有彈藥及彈種的情況下，確定彈藥品種和數(shù)量的問(wèn)題?；趶椝幠繕?biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的配對(duì)選擇主要按照以下原則進(jìn)行：

1）將目標(biāo)等級(jí)按重要度可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)。首先按等級(jí)排序，如果每個(gè)等級(jí)只有一個(gè)目標(biāo)，則按等級(jí)重要度依次進(jìn)行打擊，即按一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的順序進(jìn)行打擊；如果有多個(gè)同一等級(jí)的目標(biāo)，則先對(duì)同一等級(jí)的目標(biāo)按目標(biāo)毀傷的難易程度進(jìn)行排序，再依照排列先后順序?qū)ν坏燃?jí)目標(biāo)逐一進(jìn)行打擊。

2）判斷目標(biāo)所搜索的彈藥是否能打擊該目標(biāo)，如果不能打擊，則搜索下一種彈藥；如果能打擊，則判斷運(yùn)用該彈藥是否能夠?qū)υ撃繕?biāo)打擊到須達(dá)到規(guī)定毀傷面積和毀傷程度。只有該重要等級(jí)的目標(biāo)毀傷完畢才能打擊下一個(gè)目標(biāo)等級(jí)，直至毀傷所有目標(biāo)為止。

3）在打擊過(guò)程中，依據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則，選擇打擊各個(gè)目標(biāo)時(shí)最佳配對(duì)彈藥。經(jīng)濟(jì)性原則是對(duì)各個(gè)能夠毀傷目標(biāo)的彈藥逐一的進(jìn)行毀傷面積、毀傷程度和費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，在毀傷面積和毀傷程度都滿(mǎn)足要求時(shí)，取經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)最小的彈藥作為選擇。

4）如果首選的彈藥已經(jīng)零庫(kù)存，就選擇次選方案，計(jì)算庫(kù)存量不為零的彈藥的毀傷面積、毀傷程度和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在這些指標(biāo)中選其最小值，并選擇與之相對(duì)應(yīng)的彈藥。如果所選的單個(gè)彈藥沒(méi)能達(dá)到毀傷面積和毀傷程度的要求，則按經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)從小到大累加其毀傷面積和毀傷程度，直至達(dá)到其毀傷要求，再計(jì)算其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的累加值。以此類(lèi)推，直到目標(biāo)全部毀傷時(shí)才結(jié)束。結(jié)束時(shí)對(duì)所消耗彈藥和消耗總費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)費(fèi)用情況對(duì)彈藥消耗量進(jìn)行總的評(píng)價(jià)，從而預(yù)測(cè)彈藥消耗量[9]。

計(jì)算彈藥消耗量時(shí)，其消耗量為庫(kù)存量減去剩余量。其計(jì)算公式為

其中，Xj為第j種彈藥的消耗量；Kj為第j種彈藥庫(kù)存量；Sj為第j種彈藥剩余量。

彈藥總消耗量為各彈藥消耗量之和。計(jì)算公式為

其中，X總為彈藥總消耗。

彈藥消耗總費(fèi)用是各彈藥消耗費(fèi)用的總和。計(jì)算公式為

其中，EMIN為消耗總費(fèi)用；EMINJ為第J種彈藥的單位消耗費(fèi)用；n為第J種彈藥的消耗量。

4 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，可為彈藥需求確定建立依據(jù)，從而達(dá)到需求確定的目的，這是我軍彈藥需求研究的一個(gè)重要方向。當(dāng)然，由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，目標(biāo)與環(huán)境識(shí)別、新型彈藥和新型目標(biāo)的出現(xiàn)、彈藥目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的完善等都是制約本方法的重要因素，還需要進(jìn)一步深入研究。

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