基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的情報(bào)偵察能力仿真*

聞傳花，白承森，張國寧，沈壽林，朱 江，黃湘遠(yuǎn)

（陸軍指揮學(xué)院作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210045）

1 制勝機(jī)理概述

戰(zhàn)爭(zhēng)制勝機(jī)理，是作戰(zhàn)體系各要素之間相互作用形成整體合力、實(shí)現(xiàn)對(duì)抗制勝的內(nèi)在機(jī)制和原理。深入研究和揭示信息時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)制勝機(jī)理，是進(jìn)一步研究探討信息化作戰(zhàn)指導(dǎo)理論，加快轉(zhuǎn)變戰(zhàn)斗力生成模式的理論基礎(chǔ)。要打贏信息化條件下的聯(lián)合作戰(zhàn)，部隊(duì)必須具備以下這些關(guān)鍵性的能力，即偵察能力、打擊能力、機(jī)動(dòng)能力、指揮能力和保障能力等，通過對(duì)關(guān)鍵能力的檢驗(yàn)來分析信息時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)制勝機(jī)理。偵察能力即情報(bào)偵察能力，是陸軍作戰(zhàn)系統(tǒng)能力的重要組成，也是決定陸軍作戰(zhàn)能力時(shí)效性的核心和關(guān)鍵，是信息化條件下陸軍作戰(zhàn)必備的基本能力之一。陸戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)偵察使用空間、遙感、微電子和光電等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)施多層次、全方位偵察監(jiān)視，具有獲取敵我雙方作戰(zhàn)相關(guān)情報(bào)信息的戰(zhàn)場(chǎng)感知能力。陸軍還能通過數(shù)字信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種情報(bào)信息源的融合處理，并依托縱橫交錯(cuò)的信息網(wǎng)絡(luò)快速傳輸出去，使得各種先進(jìn)偵察監(jiān)視設(shè)備所獲取的大量“適時(shí)偵察”情報(bào)信息，迅速地傳輸?shù)矫總€(gè)用戶手中。從而使各級(jí)指揮員和作戰(zhàn)士兵都能通過各自裝備的計(jì)算機(jī)顯示器，看到整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的“同一幅畫面”，參戰(zhàn)人員可隨時(shí)了解戰(zhàn)況變化，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)“景觀”感知的透明化。

2 制勝機(jī)理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)基于作戰(zhàn)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（界面如圖1所示）進(jìn)行。作戰(zhàn)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一個(gè)建立在復(fù)雜性理論基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可進(jìn)行作戰(zhàn)理論創(chuàng)新、作戰(zhàn)機(jī)理研究、戰(zhàn)法研究和作戰(zhàn)概念演示等。作戰(zhàn)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集功能和結(jié)果分析等功能。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于陸軍作戰(zhàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)多Agent 模型，該模型由實(shí)體模型、實(shí)體關(guān)系模型、實(shí)體自適應(yīng)學(xué)習(xí)機(jī)制模型、實(shí)體決策模型等構(gòu)成，反映作戰(zhàn)系統(tǒng)中的實(shí)體適應(yīng)性、交互非線性、涌現(xiàn)性，及由指揮、控制、協(xié)同、偵察、打擊等關(guān)系形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)體系特性。為了與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能保持一致，對(duì)文中第1 部分介紹的5 種關(guān)鍵能力進(jìn)行了修正，主要選取偵察能力、打擊能力、機(jī)動(dòng)能力、指揮能力和通信能力，如圖2 所示?；趯?shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中僅考慮武器裝備自身的性能影響。

圖1 作戰(zhàn)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作界面

圖2 能力模型的5 項(xiàng)基本能力

3 情報(bào)偵察能力的作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證作戰(zhàn)單元的情報(bào)偵察能力對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)制勝的支撐作用，通過調(diào)整作戰(zhàn)部隊(duì)的情報(bào)偵察能力，讓系統(tǒng)自主推演，觀察雙方戰(zhàn)斗的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)想定假設(shè)戰(zhàn)場(chǎng)大小為約40 km2的丘陵地帶，地勢(shì)平坦，遮蔽物較少。主要依托紅軍機(jī)步旅的進(jìn)攻戰(zhàn)斗背景，文中不再討論想定設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，而是直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。

3.1 作戰(zhàn)方案

利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)錄入功能將支撐能力實(shí)驗(yàn)的編制裝備設(shè)置數(shù)據(jù)錄入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施做好準(zhǔn)備工作。在新建戰(zhàn)例后進(jìn)行兵力分配管理菜單中的兵力分配，設(shè)置紅藍(lán)雙方的作戰(zhàn)單元，同時(shí)按計(jì)劃方案進(jìn)行編組。具體的兵力分配見第27 頁表1。設(shè)置好紅藍(lán)雙方的兵力分配后，就會(huì)出現(xiàn)設(shè)置的初始戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)及初始戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài)，如圖3 和圖4 所示。

圖3 紅藍(lán)雙方初始戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)

圖4 紅藍(lán)雙方初始戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài)

3.2 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)

在具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x定來衡量和考察方案效果特性的具體數(shù)值。實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的確定需要反映所研究的實(shí)驗(yàn)問題的本質(zhì)特征，合理的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)有助于體現(xiàn)研究問題的本質(zhì)特性與區(qū)別。本次實(shí)驗(yàn)主要是圍繞作戰(zhàn)單元的5種關(guān)鍵能力來開展的，不同能力產(chǎn)生的作戰(zhàn)效果是此次實(shí)驗(yàn)的關(guān)注點(diǎn)。這5 種能力主要影響作戰(zhàn)的整體效果、交戰(zhàn)雙方的損失情況、戰(zhàn)場(chǎng)資源的投入情況等，最終直接影響雙方勝負(fù)情況。本實(shí)驗(yàn)確定的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)主要有兩個(gè)：

作戰(zhàn)單元的存活率。每個(gè)作戰(zhàn)單元在開戰(zhàn)前，有初始的存活數(shù)量。設(shè)置相關(guān)參數(shù)后自主推演一段時(shí)間后，作戰(zhàn)單元的存活一般會(huì)有所下降。當(dāng)前作戰(zhàn)單元剩余數(shù)量除以作戰(zhàn)單元初始數(shù)量，從而能反映各自交戰(zhàn)損失情況，同時(shí)反映態(tài)勢(shì)的整體變化。作戰(zhàn)單元存活率計(jì)算公式為：

作戰(zhàn)單元的存活率=作戰(zhàn)單元剩余數(shù)量/作戰(zhàn)單元初始數(shù)量

作戰(zhàn)單元彈藥消耗量。作戰(zhàn)單元彈藥消耗量是指在作戰(zhàn)全過程中，該作戰(zhàn)單元的彈藥消耗總量。紅藍(lán)雙方的彈藥消耗量則從作戰(zhàn)保障角度反映作戰(zhàn)的資源投入情況，理想情況應(yīng)該是在取得相同的作戰(zhàn)效果時(shí)，彈藥消耗量越少越好。

3.3 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)一定的作戰(zhàn)方案，在作戰(zhàn)方案中改變作戰(zhàn)單元的情報(bào)偵察能力這個(gè)關(guān)鍵支撐能力值，對(duì)作戰(zhàn)單元的存活率以及作戰(zhàn)單元的彈藥消耗量進(jìn)行系統(tǒng)性地觀測(cè)，而其他潛在的相關(guān)因素（如作戰(zhàn)編組、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境等因素）保持不變。按照?qǐng)D5 所示的實(shí)驗(yàn)思路。

圖5 信息時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)制勝的五大關(guān)鍵支撐能力的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證思路

依據(jù)選取的想定條件（作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)力量等），首先，形成一套實(shí)驗(yàn)方案；然后，運(yùn)用作戰(zhàn)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)展開實(shí)驗(yàn)，采集實(shí)驗(yàn)過程中各指標(biāo)所需的參數(shù)，整理出判斷戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的相關(guān)指標(biāo)；最后，采取比較的方法，得出5 種關(guān)鍵支撐能力對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的影響規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)設(shè)定了情報(bào)偵察能力對(duì)作戰(zhàn)制勝的影響：在藍(lán)方兵力及部署固定不變的情況下，改變紅方情報(bào)偵察能力，即改變偵察裝備傳感器的掃描方式，運(yùn)行作戰(zhàn)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)自主進(jìn)行作戰(zhàn)（系統(tǒng)還支持設(shè)置指定紅方單位進(jìn)攻具體的藍(lán)方單位），實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括半掃描和全掃描兩種方式，實(shí)驗(yàn)次數(shù)為3 次。

3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

情報(bào)偵察能力輸入項(xiàng)包含了偵察能力的名稱，最大掃描距離、可達(dá)細(xì)節(jié)層次門限、最大掃描角度、忽視通視檢查與否、掃描是否集中在實(shí)體面對(duì)的方向等屬性。其中最大掃描距離是指?jìng)刹煸O(shè)備的偵察范圍。細(xì)節(jié)門限層次是指?jìng)刹煸O(shè)備對(duì)敵人偵察的精度。門限值越高，精度越高。忽略通視度檢查是指有的偵察設(shè)備受通視與否的制約，如激光偵察裝備，有的不受通視的制約，如雷達(dá)。掃描集中在實(shí)體面對(duì)方向的意思是有的偵察設(shè)備是定向的，有的可以轉(zhuǎn)動(dòng)角度。能檢測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)的大小是指能否檢測(cè)出戰(zhàn)場(chǎng)范圍。

作戰(zhàn)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，認(rèn)為偵察裝備的傳感器主要決定偵察裝備的能力，傳感器之間的能力有差別，有I 型裝備和II 型裝備，I 型裝備采用半掃描，掃描速度快；II 型裝備采用全掃描，掃描速度慢。情報(bào)偵察能力指標(biāo)由偵察距離滿足率、偵察時(shí)間覆蓋率和偵察精度滿意度等指數(shù)組成。比較實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的半掃描方式和全掃描這兩種方式，掃描距離分別為150 和250，最大掃描角度分別為224.2 和359.4。雖然全掃描的偵察距離較大，但從偵察時(shí)間和偵察精度來看，在當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)確定的情況下，使用半掃描方式進(jìn)行情報(bào)偵察獲取的信息足夠使用，且花費(fèi)時(shí)間少，情報(bào)及時(shí)，可靠性也較強(qiáng)，因此，可認(rèn)為在此實(shí)驗(yàn)中I 型裝備即半掃描方式的情報(bào)偵察能力強(qiáng)。

實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)藍(lán)方的偵察裝備為II 型不變。設(shè)定紅方所有單位的偵察裝備為I 型裝備，由系統(tǒng)自主運(yùn)行，紅藍(lán)雙方自主進(jìn)行攻擊和防御作戰(zhàn)，仿真步長(zhǎng)為1，仿真結(jié)果運(yùn)行30 min 以后得到如下頁圖6 所示的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和戰(zhàn)場(chǎng)情況。圖中a、b、c 分別表示第1 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、第2 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和第3 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。設(shè)定紅方所有單位的偵察裝備為II 型裝備時(shí)，運(yùn)行條件同上，得到如圖7 所示的戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài)。

4 作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

圖6 紅方為I 型裝備，30 min 后的戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài)

圖7 紅方為II 型裝備，30 min 后的戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài)

運(yùn)用列表法，對(duì)3.4 節(jié)采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。在紅方情報(bào)偵察裝備為I 型裝備和II 型裝備時(shí)，由作戰(zhàn)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行自主作戰(zhàn)后的不同作戰(zhàn)結(jié)果，即圖6 和圖7 給出的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)表格中包括實(shí)驗(yàn)次數(shù)、紅藍(lán)雙方實(shí)體總數(shù)、紅藍(lán)雙方實(shí)體存活數(shù)、紅藍(lán)雙方消耗彈藥，以及計(jì)算得到的紅藍(lán)方實(shí)體存活率等數(shù)據(jù)，表格中還給出了3 次實(shí)驗(yàn)的平均值，統(tǒng)計(jì)和計(jì)算后的作戰(zhàn)結(jié)果分別見表1和下頁表2 所示。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)中，在紅藍(lán)雙方的兵力編成、兵力部署和其他各種情況不變的情況下，紅方配備了不同的偵察裝備具有不同的偵察能力。表1 為I 型裝備得到的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)，表2 為II 型裝備得到的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)。從作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)來看，紅方都占據(jù)了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，預(yù)測(cè)應(yīng)該都能取得勝利。當(dāng)紅方的偵察裝備為I 型裝備時(shí)，紅方實(shí)體的存活率和主戰(zhàn)武器的彈藥消耗損耗的數(shù)據(jù)分別為0.77 和825；而當(dāng)紅方的偵察裝備為II 型裝備時(shí)，紅方實(shí)體的存活率和主戰(zhàn)武器的彈藥消耗損耗的數(shù)據(jù)分別為0.71 和888?？梢钥闯觯?dāng)紅方偵察裝備為I 型裝備時(shí)，紅方實(shí)體存活率較高且彈藥消耗更少，作戰(zhàn)效益更好。另一方面，紅方配備的I 型偵察裝備和II 型偵察裝備時(shí)，藍(lán)方實(shí)體的存活率和主戰(zhàn)武器的彈藥消耗的數(shù)據(jù)分別為0.76 和333、0.75 和411；可見紅方配備I 型裝備時(shí)給藍(lán)方實(shí)體帶來的損耗更大，但對(duì)藍(lán)方的彈藥消耗差別不大。綜合來看，紅方的偵察裝備設(shè)置為I 型裝備時(shí)，即可認(rèn)為紅方的情報(bào)偵察能力較強(qiáng)，取得的作戰(zhàn)效果更好。

表1 紅方情報(bào)偵察裝備全部設(shè)置為I 型裝備時(shí)的作戰(zhàn)結(jié)果

表2 紅方情報(bào)偵察裝備全部設(shè)置為II 型裝備時(shí)的作戰(zhàn)結(jié)果

由此實(shí)驗(yàn)可以得出：一是部隊(duì)的情報(bào)偵察能力是信息時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)制勝的核心能力之一；二是部隊(duì)的情報(bào)偵察能力越強(qiáng)，取得的作戰(zhàn)效果就越好。下一步計(jì)劃根據(jù)敵方的偵察區(qū)域要求部署不同的紅方偵察裝備，即紅方的偵察裝備設(shè)置為I 型和II 型裝備的組合時(shí)，對(duì)作戰(zhàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并分析討論。可以預(yù)測(cè)針對(duì)具體的情況，科學(xué)規(guī)劃偵察裝備，充分最大化作戰(zhàn)效益，取得的作戰(zhàn)效果可能更好。