復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估關(guān)鍵問題分析

肖海，劉新學(xué)，李亞雄，武健

（火箭軍工程大學(xué)，西安710025）

復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估關(guān)鍵問題分析

肖海，劉新學(xué)，李亞雄，武健

（火箭軍工程大學(xué)，西安710025）

復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估一直是毀傷效果評估中的重難點問題，作為作戰(zhàn)指揮決策的重要依據(jù)，對其關(guān)鍵問題進(jìn)行分析和研究具有重要現(xiàn)實意義。首先總結(jié)和梳理復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的基本思路，在此基礎(chǔ)上歸納出復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的一般步驟，并構(gòu)建毀傷效果評估的基本框架，明確其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和問題，并基于現(xiàn)有復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的方法和模型對其進(jìn)行詳細(xì)的論述和分析，最后指明未來發(fā)展的方向。

復(fù)雜目標(biāo)，毀傷效果評估，作戰(zhàn)指揮決策，物理毀傷，功能毀傷

0 引言

毀傷效果評估是對武器作用于目標(biāo)后造成的實際毀傷效果進(jìn)行綜合分析和評定，其作用是提供一個科學(xué)合理的評估結(jié)論，為作戰(zhàn)指揮員判斷作戰(zhàn)任務(wù)是否完成提供依據(jù)，同時還能夠最大限度地優(yōu)化火力資源配置，提高資源利用效率。復(fù)雜目標(biāo)是指構(gòu)件材料特殊、結(jié)構(gòu)體系與功能作用發(fā)揮均較為復(fù)雜的目標(biāo)［1］，如建筑物、港口、城市等。由于復(fù)雜目標(biāo)的特性，對其毀傷效果的評估不能像簡單目標(biāo)的毀傷效果評估一樣處理，同時毀傷概率、毀傷面積等指標(biāo)已經(jīng)不能完全滿足對其毀傷效果的衡量。

關(guān)于復(fù)雜毀傷效果評估的相關(guān)研究文獻(xiàn)很多，見文獻(xiàn)［2-7］。綜合這些研究成果可以看出目前針對目標(biāo)毀傷效果評估的研究可以分為兩大類：第1類是在打擊前建立毀傷評估模型或系統(tǒng)，通過仿真模擬對毀傷效果進(jìn)行預(yù)測；第2類是在打擊后根據(jù)偵察到的毀傷信息對毀傷效果進(jìn)行評估，借助分析方法或模型得出結(jié)論。本文主要針對第1類研究進(jìn)行分析，梳理和歸納毀傷效果評估的基本思路及一般步驟，依據(jù)對事物的認(rèn)知過程，構(gòu)建毀傷效果評估的框架結(jié)構(gòu)，提出當(dāng)前毀傷效果評估要解決的一些關(guān)鍵問題，并據(jù)此指出現(xiàn)有方法的不足之處及發(fā)展方向。

1 復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的思路

復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的前提是進(jìn)行目標(biāo)的分析，復(fù)雜目標(biāo)主要是指系統(tǒng)目標(biāo)、體系目標(biāo)或其他結(jié)構(gòu)復(fù)雜的目標(biāo)，對其進(jìn)行分析主要是明確目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和功能之間的映射關(guān)系以及目標(biāo)結(jié)構(gòu)破壞對功能的影響。

其次是選取評估的指標(biāo)。對于單個目標(biāo)而言常用的指標(biāo)有毀傷概率、毀傷面積等。復(fù)雜目標(biāo)則根據(jù)其發(fā)揮的功能確定其具體指標(biāo)，例如機(jī)場目標(biāo)選取的指標(biāo)為跑道失效率，港口目標(biāo)為貨物吞吐量等［8］。

再次是指標(biāo)值的獲取和計算。單個目標(biāo)的毀傷效果一般可通過理論公式進(jìn)行解析計算或者進(jìn)行仿真模擬。對于系統(tǒng)目標(biāo)和體系目標(biāo)，分析武器打擊系統(tǒng)目標(biāo)或體系目標(biāo)后，其功能的下降程度即為目標(biāo)的毀傷效果指標(biāo)值。設(shè)系統(tǒng)目標(biāo)或者體系目標(biāo)由子目標(biāo)Ti，i=1，2，…，n構(gòu)成，子目標(biāo)之間的組合使系統(tǒng)目標(biāo)或者體系目標(biāo)具有某項功能，被打擊前目標(biāo)功能表示為：

被打擊后功能表示為：

則毀傷效果指標(biāo)值可由下式表示

得出復(fù)雜目標(biāo)的毀傷效果指標(biāo)值后，根據(jù)毀傷標(biāo)準(zhǔn)就可確定毀傷的等級，最后得到復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果的評估結(jié)論。

2 復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的基本步驟

根據(jù)上述思路，可得出毀傷效果評估的一般步驟為：

（1）對目標(biāo)進(jìn)行分析，若為單目標(biāo)，則分析目標(biāo)的特性、易損性等，確定指標(biāo)，轉(zhuǎn)（2）；若為系統(tǒng)目標(biāo)或體系目標(biāo)，則分析其結(jié)構(gòu)和功能組成，確定指標(biāo)，轉(zhuǎn)（4）；

（2）分析戰(zhàn)斗部殺傷機(jī)理和毀傷效應(yīng)，轉(zhuǎn)（3）；

（3）分析戰(zhàn)斗部作用于目標(biāo)時的攻擊方向，以及目標(biāo)的攻擊部位，進(jìn)行運(yùn)算或者模擬仿真，得到毀傷效果；

（4）根據(jù)目標(biāo)的結(jié)構(gòu)分析各個組成部分的功能，并自頂向下分解至單個的子目標(biāo)，分析各個層級的目標(biāo)之間以及同一層級的目標(biāo)之間的關(guān)系，建立單個目標(biāo)的功能下降對整體功能之間的映射關(guān)系。

（5）利用（1）～（3）得到單個目標(biāo)的毀傷效果，自底向上聚合得到整個系統(tǒng)或體系目標(biāo)的功能下降程度，即為目標(biāo)的毀傷效果指標(biāo)值。

（6）根據(jù)毀傷標(biāo)準(zhǔn)確定毀傷效果的等級，得到復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果的評估結(jié)論。

3 復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的關(guān)鍵問題

3.1 框架結(jié)構(gòu)

復(fù)雜目標(biāo)的毀傷效果評估的發(fā)展符合事物的認(rèn)知規(guī)律，從武器與目標(biāo)的相互作用映射到物理毀傷，再由目標(biāo)的物理毀傷映射到目標(biāo)的功能毀傷，再到整體功能的毀傷，這就是評估的整個過程。借鑒演繹、分析、綜合的方法，構(gòu)建目標(biāo)毀傷效果評估的框架如圖1所示。

圖1 目標(biāo)毀傷效果評估框架

圖1指明了目標(biāo)毀傷效果評估的基本流程，同時也給出了評估過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為圖中的K1～K3、K3&K4～K5、K5～K6、K6～K7，毀傷效果評估能否順利完成取決于以下幾個方面能否很好地解決：①目標(biāo)分析，包括易損性分析、結(jié)構(gòu)特性分析等，簡稱目標(biāo)分析；②彈目交會后的物理毀傷效果分析，簡稱物理毀傷效果分析；③物理毀傷效果到功能毀傷的轉(zhuǎn)換和映射，簡稱映射關(guān)系分析；④由單個目標(biāo)的功能毀傷到復(fù)雜目標(biāo)整體功能毀傷的聚合分析，簡稱功能毀傷效果聚合分析。

上述問題的解決目前已有許多嘗試，但仍稍顯不足，下面基于現(xiàn)有方法對問題的解決進(jìn)行分析。

3.2 關(guān)鍵問題分析

3.2.1 目標(biāo)分析

目標(biāo)分析是毀傷效果評估的基礎(chǔ)，它是為后續(xù)物理毀傷和功能毀傷提供數(shù)據(jù)支撐的，主要是分析目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和特性，以及由此結(jié)構(gòu)特性所表現(xiàn)出來的功能。例如，對于復(fù)雜目標(biāo)，由于其由許多的子目標(biāo)組成，各子目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和功能或者相同或者不同，但其相互組合在一起，構(gòu)成一個完整的整體，并具有這樣或那樣的功能，那么對于子目標(biāo)而言，它起著什么樣的作用，對上一層次的目標(biāo)及同一層次的其他子目標(biāo)有什么樣的貢獻(xiàn)和影響，上一層次的目標(biāo)又對更上一層的目標(biāo)有什么樣的貢獻(xiàn)和影響，最后得到子目標(biāo)對目標(biāo)整體功能的貢獻(xiàn)和影響。分析的思路是清晰的，但是這種貢獻(xiàn)和影響關(guān)系還無法十分準(zhǔn)確地衡量，至少現(xiàn)在還不行，只能是通過專家經(jīng)驗給出各子目標(biāo)的權(quán)重或者定性分析自頂向下描述各個組成部分的影響，目前典型的方法有故障樹法、毀傷樹法、聚類分析法、串并聯(lián)結(jié)構(gòu)分解法、CSG幾何建模技術(shù)等［9-10］。

3.2.2 物理毀傷效果分析

物理毀傷效果分析是指從物理意義上評價目標(biāo)的毀傷情況，需要綜合考慮戰(zhàn)場環(huán)境、火力力量、目標(biāo)特性等因素。此外，還需要進(jìn)一步分析武器的作用機(jī)理以及目標(biāo)的易損性和結(jié)構(gòu)特性，最后得出目標(biāo)的物理毀傷效果，物理毀傷效果可通過靶場試驗及替代等效試驗進(jìn)行分析。

替代等效試驗有縮比試驗、地面靜爆試驗、等效靶試驗和仿真模擬試驗等［11］，考慮到成本和效益，通常采用仿真模擬試驗，典型的方法有蒙特卡洛方法、概率網(wǎng)格法等。這些方法物理毀傷效果的分析是較為合理的，能將誤差控制在一個可信的范圍。

3.2.3 映射關(guān)系分析

物理毀傷到功能毀傷的映射關(guān)系是評估過程中最難的一個問題，舉個簡單的例子，一棟建筑物的正門被打擊后，對整棟樓的功能有什么影響？這里要綜合考慮物理毀傷程度、戰(zhàn)場環(huán)境、建筑物的結(jié)構(gòu)，建筑物內(nèi)人員組成、心理素質(zhì)等，任何一種偏頗的論斷在此時都是不合適的，只能根據(jù)具體的情況明確建筑物在某段時間內(nèi)所擔(dān)負(fù)的功能，并將物理毀傷而造成的功能上的削弱或者喪失即為功能毀傷，這里的映射關(guān)系其實是一個量化的過程，但要給出一個合理的表達(dá)式是極其困難的，因為不確定的因素太多，用模糊數(shù)學(xué)的理論勉強(qiáng)能描述其中的關(guān)系，但仍無法得出精確的結(jié)論。

3.2.4 功能毀傷效果聚合分析

功能毀傷效果聚合分析是在目標(biāo)分析的基礎(chǔ)上，將單個目標(biāo)的功能毀傷向上聚合最后得到整體功能的下降程度。向上聚合的解決方法一種是分析各子目標(biāo)的權(quán)重，在單個目標(biāo)功能毀傷效果的基礎(chǔ)上，通過權(quán)重求積或求和進(jìn)行聚合，典型的方法有層次分析法、指數(shù)法、模糊綜合評判法、投入產(chǎn)出法、故障樹法等。另一種是利用網(wǎng)絡(luò)的特性描述目標(biāo)之間的級聯(lián)關(guān)系和邏輯關(guān)系，并通過網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算分析目標(biāo)整體的功能下降程度，典型的方法有貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型、Petri網(wǎng)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法等［12-13］。上述方法都是定性分析和定量分析相結(jié)合的產(chǎn)物，可以較為準(zhǔn)確地描述復(fù)雜系統(tǒng)目標(biāo)的子目標(biāo)之間的級聯(lián)關(guān)系和邏輯關(guān)系，并通過關(guān)系的聚合得到復(fù)雜目標(biāo)的毀傷效果，但大多存在著權(quán)重獲取粗糙，關(guān)系處理簡單、效果聚合粗略等問題，無法合理地量化和評估復(fù)雜目標(biāo)的毀傷效果，評估的有效性大同小異。

綜上，可以得到目標(biāo)毀傷效果評估的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及方法如圖2所示。

圖2 目標(biāo)毀傷效果評估關(guān)鍵環(huán)節(jié)及方法

4 發(fā)展方向

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭戰(zhàn)場不斷擴(kuò)大、目標(biāo)機(jī)動性增強(qiáng)、反偵察手段多樣化、目標(biāo)復(fù)雜性增強(qiáng)等因素的出現(xiàn)，目標(biāo)毀傷效果評估及武器效能的評估難度不斷增大，主要體現(xiàn)在信息獲取不能實時準(zhǔn)確，方法不夠準(zhǔn)確和快速，同時缺乏一個統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)。然戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝，快速有效的毀傷效果評估是快速決策的基礎(chǔ)，更是信息化條件下作戰(zhàn)的必然要求。

下面從以下3個方面來分析毀傷效果評估的發(fā)展方向。

4.1 提高信息獲取、處理能力

目標(biāo)分析依賴于目標(biāo)的關(guān)鍵信息獲取，尤其是結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及運(yùn)行機(jī)制等方面的信息，而由傳感器獲取的毀傷信息存在著大量的不確定因素。因此，信息獲取、處理能力的提高主要是指保證所獲取信息的準(zhǔn)確性和實時性，盡可能地降低信息的不確定性帶來的負(fù)面影響，為此，首先要提高衛(wèi)星的偵察能力、監(jiān)視能力及其他方式的情報收集能力，在未來作戰(zhàn)過程中，信息優(yōu)勢意味著作戰(zhàn)的主動權(quán)，同樣，準(zhǔn)確完全的目標(biāo)信息將使得對目標(biāo)的掌控能力大大增強(qiáng)，從而有效提高對其評估的準(zhǔn)確性。其次是提高信息的處理能力，特別是提高實時狀態(tài)下的信息處理能力，使得實現(xiàn)快速評估提供可能。

4.2 提高方法的實時性和準(zhǔn)確性

目前的毀傷效果評估方法主要是采用數(shù)學(xué)關(guān)系或者網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的規(guī)律近似描述目標(biāo)之間的級聯(lián)關(guān)系和邏輯關(guān)系，并基于評估方法將這種描述抽象為評估模型，上述方法普遍存在目標(biāo)的物理毀傷到功能毀傷之間的映射關(guān)系不夠準(zhǔn)確、權(quán)重主要靠經(jīng)驗數(shù)據(jù)給出等情況，而正是這些情況極大地影響了毀傷效果的準(zhǔn)確性，同時，還存在方法的準(zhǔn)確性與實時性之間的矛盾，故此應(yīng)對現(xiàn)有方法和模型加以改進(jìn)，建立更為準(zhǔn)確的“物理毀傷——功能毀傷”映射關(guān)系，提高人的認(rèn)知能力并將其加入評估過程，建立更加智能的評估系統(tǒng)，使其準(zhǔn)確并更加快速地表達(dá)物理毀傷到功能毀傷量化關(guān)系以及準(zhǔn)確的描述評估中的不確定關(guān)系。

4.3 不斷提高模擬仿真的水平

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用模擬仿真進(jìn)行毀傷效果評估已成為一種十分經(jīng)濟(jì)有效的方式，此方式可模擬作戰(zhàn)過程中會出現(xiàn)的許多隨機(jī)因素，并根據(jù)對環(huán)境的逼真程度，有效地實現(xiàn)毀傷效果評估，因此，有效提高模擬仿真的水平，使其能盡可能地模擬真實環(huán)境下的作戰(zhàn)態(tài)勢，并借助于以網(wǎng)絡(luò)為中心的先進(jìn)手段，在毀傷效果評估過程中納入人的主觀能動作用，構(gòu)建人在回路的毀傷評估數(shù)字仿真平臺，將對毀傷效果的評估產(chǎn)生重大影響。

5 結(jié)論

復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果的評估問題，其核心是對目標(biāo)的物理毀傷與功能毀傷程度兩者間的映射關(guān)系進(jìn)行量化研究。圍繞此問題梳理了毀傷效果評估的思路，歸納總結(jié)了毀傷效果評估的步驟，并構(gòu)建了毀傷效果評估的框架，指出了其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和需要解決的問題，最后指明了未來目標(biāo)毀傷效果評估的發(fā)展方向。文中的分析總結(jié)對于后續(xù)復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的研究具有很好的指導(dǎo)作用。

［1］任偉龍，譚守林，王立安.復(fù)雜目標(biāo)毀傷效果評估的模糊專家系統(tǒng)框架研究［J］.指揮控制與仿真，2011，33（6）：16-19.

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［3］劉瑞朝，周朝陽，任新見.精確制導(dǎo)武器打擊典型地面建筑的毀傷效果評估研究［C］//第三屆全國工程安全與防護(hù)學(xué)術(shù)會議，2012.

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Key Problems of Complex Targets Damage Effect Assessment

XIAO Hai，LIU Xin-xue，LI Ya-xiong，WU Jian
（Rocket Force University of Engineering，Xi’an 710025，China）

Complex targets damage effect assessment is always the important and difficult problem of damage effect evaluation，as the important basis of combat command and decision making，it has great practical significance to research on the key problems of complex targets damage effect assessment.First the basic idea of complex targets damage effect assessment is summarized，on this basis the general steps are summed up，then the basic framework of damage effect evaluation is built，the key links and problems are cleared and are analyzed based on the existing methods and models in detail，finally the direction of future development is pointed out.

complex targets，damage effect assessment，combat command and decision making，physical damage，function damage

TJ910

A

1002-0640（2016）12-0005-04

2015-10-26

2015-12-18

肖海（1987-），男，湖南婁底人，博士研究生。研究方向：作戰(zhàn)效能評估及火力運(yùn)用。