基于測試系統(tǒng)的指控系統(tǒng)輔助決策試驗評估方法研究

馬衛(wèi)兵 汪偉 牟少鋒

摘 ? 要：文章采用基于測試系統(tǒng)的指控系統(tǒng)輔助決策試驗評估方法，有針對性地對指控系統(tǒng)軟件融合、威脅估計、火力分配等輔助決策能力開展裝備軟件試驗，對指控系統(tǒng)輔助決策相關(guān)功能與算法指標(biāo)進(jìn)行定量評估，評價被試指控系統(tǒng)輔助決策功能和算法的有效性，實現(xiàn)對指控系統(tǒng)輔助決策功能和算法的正確性驗證，提高系統(tǒng)輔助決策判定的正確性。

關(guān)鍵詞：指控系統(tǒng);測試用例;威脅估計算法;輔助決策

1 ? ?指控系統(tǒng)輔助決策算法分析

1.1 ?目標(biāo)融合算法

1.1.1 ?目標(biāo)融合算法概述

目標(biāo)融合算法采用目標(biāo)的時間融合和空間融合，計算目標(biāo)庫中所有未融合的目標(biāo)。如果目標(biāo)的高程差小于閾值、平面距離小于閾值，且目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)時間小于閾值，繼續(xù)判斷發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的運動方向和速度均小于閾值，則認(rèn)定為待融合。動態(tài)目標(biāo)融合法采用多次航跡坐標(biāo)點融合，通常對動目標(biāo)需要連續(xù)校核20次。如果坐標(biāo)點數(shù)據(jù)均在一定的空域范圍內(nèi)，可認(rèn)為是同一航跡，如果在位置融合基礎(chǔ)上增加目標(biāo)速度差均小于閥值，則認(rèn)為是同一動目標(biāo)。

1.1.2 ?目標(biāo)融合規(guī)則

目標(biāo)融合分為位置融合、綜合融合（打擊融合、冗余融合）。

（1）位置融合：如果兩目標(biāo)的距離差、高程差、時間差小于閾值，即可判斷為同一個目標(biāo)。

（2）綜合融合：在位置融合算法的基礎(chǔ)上，對目標(biāo)類型進(jìn)行區(qū)分。如果融合方式為打擊融合，則忽略目標(biāo)類型，即不同類型目標(biāo)可視為同一目標(biāo);如果融合方式選擇為冗余融合，則考慮目標(biāo)類型因素，對不同目標(biāo)類型的目標(biāo)區(qū)分處理。

（3）融合目標(biāo)上圖顯示：當(dāng)融合后的目標(biāo)（以R開頭的目標(biāo)）被標(biāo)記至地圖時，以藍(lán)色圖標(biāo)顯示，未融合目標(biāo)以紅色顯示。

（4）解除融合：測試系統(tǒng)提供了解除融合功能，可以對已融合目標(biāo)進(jìn)行融合解除，將融合后的目標(biāo)從目標(biāo)庫中刪除，并還原原始目標(biāo)[1]。

1.2 ?威脅估計算法

威脅估計是建立在目標(biāo)狀態(tài)與屬性估計以及態(tài)勢估計基礎(chǔ)上的高層信息融合，以定量排序的方式給出敵方目標(biāo)對我方目標(biāo)在對抗上的威脅程度，從而給指揮員提供火力分配建議，提供輔助決策。

測試軟件在對目標(biāo)屬性權(quán)重進(jìn)行分析時，要先處理好目標(biāo)價值分析問題。目標(biāo)價值分析的數(shù)據(jù)直接來源于這些目標(biāo)屬性信息，需明確指揮系統(tǒng)目標(biāo)屬性中可用的信息。通常目標(biāo)屬性信息包括：目標(biāo)類別、目標(biāo)名稱、目標(biāo)易損性、坐標(biāo)X、坐標(biāo)Y、高程H、態(tài)勢、是否運動、能否觀察、目標(biāo)狀態(tài)、可靠性、情報來源、偵察手段等。

1.2.1 ?目標(biāo)價值分析

目標(biāo)價值分析主要取決于目標(biāo)對我軍是直接危害還是間接危害、火力威脅的大小及其目標(biāo)來源的可靠性等。目標(biāo)級別越高，目標(biāo)對敵的重要程度越高，威脅程度越大，目標(biāo)毀傷后對敵軍的影響越大。

根據(jù)炮兵分隊的一般戰(zhàn)術(shù)原則，不同戰(zhàn)斗類型和不同戰(zhàn)斗時節(jié)，同一類型目標(biāo)的重要程度是不同的，設(shè)定目標(biāo)的重要程度值越大，則目標(biāo)越重要。數(shù)據(jù)大小可為指揮系統(tǒng)的一般性取值，在系統(tǒng)作戰(zhàn)計劃數(shù)據(jù)設(shè)置模塊中，指揮員可以直接干預(yù)修改數(shù)據(jù)。當(dāng)確定了目標(biāo)重要性數(shù)據(jù)，可選用專家系統(tǒng)的層次分析法方法、模板匹配法、多屬性決策法、對策論法、模糊推理等方法，評定目標(biāo)的綜合價值，按大小順序決定目標(biāo)排序。

1.2.2 ?影響目標(biāo)排序的戰(zhàn)場因素

目標(biāo)價值可以看作是一般作戰(zhàn)模式下目標(biāo)優(yōu)先排序的參考值，實際目標(biāo)打擊的優(yōu)先順序還需要根據(jù)作戰(zhàn)類型、作戰(zhàn)樣式、戰(zhàn)場情況以及指揮員對當(dāng)前戰(zhàn)斗的作戰(zhàn)意圖和任務(wù)等進(jìn)行必要調(diào)整。

1.2.3 ?目標(biāo)優(yōu)先等級排序流程

考慮目標(biāo)優(yōu)先等級排序的影響因素，采用具有專家經(jīng)驗的層次分析線性加權(quán)法或逼近理想排序法等多種目標(biāo)威脅估計法，形成目標(biāo)排序綜合邏輯控制流程，

1.3 ?火力分配算法

火力分配是對已融合和威脅排序的目標(biāo)進(jìn)行運算，通過計算每個目標(biāo)與已知的炮陣地距離、方向關(guān)系，得出最優(yōu)的火力分配結(jié)果，使得每個目標(biāo)都最大可能被炮陣地的射擊范圍所覆蓋，并且最大程度上考慮炮陣地的基準(zhǔn)射向，使射擊效率最大化。同時，在地圖上直觀顯示出炮陣地與目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，可標(biāo)出由于超出射程原因而不被火力分配打擊的目標(biāo)。

2 ? ?基于測試系統(tǒng)的指控系統(tǒng)輔助決策試驗評估方法的提出

2.1 ?測試系統(tǒng)工作流程

測試系統(tǒng)主要用于檢測炮兵營（連）指控系統(tǒng)輔助決策功能，通過炮兵營（連）指揮系統(tǒng)接口裝置，搭建炮兵指揮系統(tǒng)軟件功能測試平臺，實現(xiàn)對炮兵指揮系統(tǒng)裝備軟件功能的檢測。

2.2 ?目標(biāo)數(shù)據(jù)庫分類

目標(biāo)數(shù)據(jù)庫分類主要針對指控系統(tǒng)目標(biāo)融合、威脅估計、火力打擊等功能進(jìn)行試驗評估。為了有針對性地、有重點地設(shè)計測試用例，充分考慮融合閥值規(guī)則相近、威脅排序影響較大、火力射程內(nèi)外兼有的目標(biāo)，對測試用例的類型和數(shù)量進(jìn)行細(xì)化，將其分類為目標(biāo)融合數(shù)據(jù)庫、威脅數(shù)據(jù)庫和火力分配數(shù)據(jù)庫。

2.3 ?基于測試系統(tǒng)的輔助決策試驗評估方法

指控系統(tǒng)輔助決策試驗采用計算機模擬目標(biāo)狀態(tài)和目標(biāo)屬性變化的測試用例仿真計算方法，對信息處理時間不作要求。具體方法如下：

（1）測試人員利用測試系統(tǒng)，選擇應(yīng)用與待測功能相應(yīng)的測試用例軟件。

（2）測試用例的目標(biāo)按照預(yù)先編號存入目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，調(diào)用的目標(biāo)數(shù)量是根據(jù)被試指控系統(tǒng)的編制和控制能力要求確定的，或通過偵察裝備偵察得到的目標(biāo)數(shù)量和接收上級下達(dá)的目標(biāo)數(shù)量確定多個目標(biāo)。

（3）按照時間順序?qū)⒛繕?biāo)點標(biāo)繪在數(shù)字化地圖上，對運動目標(biāo)、靜止目標(biāo)的航速、航向進(jìn)行設(shè)置，確定目標(biāo)運動的趨勢，應(yīng)用測試軟件對目標(biāo)屬性權(quán)重進(jìn)行分析。

（4）在測試系統(tǒng)中有多種目標(biāo)融合模型，選擇與被試指控系統(tǒng)相近的類型，將融合后的目標(biāo)按威脅估計計算模型對來襲目標(biāo)作威脅排序。

（5）測試系統(tǒng)自動將目標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸至被試指控系統(tǒng)中，人工操作被測裝備軟件，得到計算結(jié)果，測試系統(tǒng)可自動接收被測裝備軟件計算結(jié)果，測試人員對上述兩種計算結(jié)果進(jìn)行測試評估[2]。

3 ? ?試驗評估方法應(yīng)用

試驗評估方法主要針對指控系統(tǒng)輔助決策功能進(jìn)行評估，將輔助決策功能指標(biāo)轉(zhuǎn)化為可以定量評估的性能指標(biāo)，細(xì)化為下述可以考核的技術(shù)指標(biāo)：

（1）融合評估，目標(biāo)融合的正確識別概率;目標(biāo)位置坐標(biāo)的系統(tǒng)誤差;最大可接收的目標(biāo)數(shù)量;信息處理的時間。

（2）威脅估計，目標(biāo)價值的大小;目標(biāo)威脅排序的識別率;最大可處理的目標(biāo)數(shù)量;信息處理的時間。

（3）火力分配，火力打擊的目標(biāo)數(shù)量;對打擊目標(biāo)的價值評估;自身的火力密集度;火力打擊的效果（目標(biāo)的距離在火力射程之內(nèi)，火力沒有交叉，火力覆蓋目標(biāo)的面積等）;自身彈藥的消耗。

由于用于測試軟件的模型多種多樣，用于測試裝備軟件的模型算法與實裝軟件可能存在不一致現(xiàn)象，不能用一組測試數(shù)據(jù)評估實裝軟件正確與否，這種情況下采用分組測試方法。對一個軟件模型用n組數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，得到n組以上結(jié)果，根據(jù)上述融合、威脅、火力分配等的評定指標(biāo)逐條比較。假設(shè)測試系統(tǒng)與被試系統(tǒng)融合n組目標(biāo)數(shù)據(jù)，兩者融合結(jié)果一致的概率達(dá)到及格指標(biāo)（如60%或70%），認(rèn)為模型能夠滿足指標(biāo)要求。若出現(xiàn)偏差時，可選用測試系統(tǒng)中設(shè)置的各種算法，再次用n組數(shù)據(jù)檢測，對比輸出結(jié)果，達(dá)到及格指標(biāo)（如60%或70%），也可認(rèn)為模型能夠滿足指標(biāo)要求;反之，對有偏差的結(jié)果進(jìn)行專家分析，明確原因，可依據(jù)多種算法的優(yōu)點綜合評估，人工分析判斷其結(jié)論是否可行，是否影響射擊的輔助決策，完善測試系統(tǒng)或被測軟件模型。

4 ? ?結(jié)語

針對指控系統(tǒng)輔助決策功能考核受設(shè)備條件限制，只采用一種輔助決策方法無法評判是否算法最佳、模型最優(yōu)的問題，文章采用基于測試系統(tǒng)的指控系統(tǒng)輔助決策試驗評估方法，有針對性地對指控功能的融合、威脅估計、火力分配進(jìn)行測試用例設(shè)計與試驗，通過將指控系統(tǒng)的功能指標(biāo)轉(zhuǎn)化為可以定量評估的性能指標(biāo)，評價裝備系統(tǒng)自帶的模型和算法的有效性，為科學(xué)評估指控系統(tǒng)輔助決策能力提供了有效的評估方法和切實可行的實施方案。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李程，黃潔.信息融合技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

[2]潘桃生，薛宏偉.炮兵作戰(zhàn)指揮自動化國防[M].北京：國防大學(xué)出版社，2005.