強(qiáng)對(duì)抗條件下的武器系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)與評(píng)估技術(shù)

季 蓓，程健慶，劉家祺

(1.江蘇自動(dòng)化研究所，江蘇 連云港 222061；2.海軍指揮學(xué)院，江蘇 南京 210016)

0 引 言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)演化為體系與體系的對(duì)抗，它不是單一作戰(zhàn)力量、單元和要素之間的對(duì)抗，而是通過信息系統(tǒng)將各軍兵種的作戰(zhàn)要素融合為一個(gè)有機(jī)的整體與另一個(gè)整體的對(duì)抗。體系對(duì)抗條件下的作戰(zhàn)具有以下特點(diǎn)：裝備系統(tǒng)規(guī)模龐大、組成種類與數(shù)量繁多、裝備之間交聯(lián)關(guān)系復(fù)雜、新型裝備層出不窮，偵察預(yù)警手段與信息來源眾多，作戰(zhàn)樣式多、信息流程多變（?？兆鲬?zhàn)、空間攻防、信息攻防、綜合保障等作戰(zhàn)行動(dòng)），指揮關(guān)系復(fù)雜（單平臺(tái)綜合、多平臺(tái)協(xié)同、多軍種聯(lián)合等多級(jí)指揮體系）等。

在“全域作戰(zhàn)、聯(lián)合作戰(zhàn)”的強(qiáng)對(duì)抗條件下，對(duì)于多武器系統(tǒng)耦合體系而言，如何完整描述裝備體系的各項(xiàng)要素，進(jìn)行科學(xué)完備的武器系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)，最大化體系的作戰(zhàn)效能，是一項(xiàng)非常復(fù)雜而重要的系統(tǒng)工程。

1 研究思路

強(qiáng)對(duì)抗條件下，武器系統(tǒng)裝備體系的設(shè)計(jì)與評(píng)估以多武器系統(tǒng)耦合體系為研究對(duì)象。設(shè)計(jì)出的武器裝備體系方案作為評(píng)估的輸入，評(píng)估的結(jié)果反過來用于武器裝備體系方案的調(diào)整與優(yōu)化。二者相輔相成，缺一不可。

如圖1 所示，基于體系框架設(shè)計(jì)技術(shù)、仿真建模技術(shù)、仿真推演技術(shù)和評(píng)估驗(yàn)證技術(shù)的研究成果，構(gòu)建武器系統(tǒng)體系作戰(zhàn)設(shè)計(jì)與仿真評(píng)估平臺(tái)。該平臺(tái)包括體系設(shè)計(jì)工具、仿真推演工具和評(píng)估驗(yàn)證工具，體系設(shè)計(jì)工具輸出設(shè)計(jì)成果用于仿真建模、想定編輯等。仿真推演工具讀取想定，調(diào)度模型進(jìn)行推演，管理模型交互事件，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)因子進(jìn)行大樣本推演，將海量仿真結(jié)果數(shù)據(jù)輸入評(píng)估驗(yàn)證工具。評(píng)估驗(yàn)證工具進(jìn)行體系效能評(píng)估，裝備的貢獻(xiàn)率評(píng)估和效費(fèi)比計(jì)算，并將評(píng)估結(jié)果用于支撐體系設(shè)計(jì)過程的優(yōu)化和調(diào)整。

圖1 武器系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)與評(píng)估總體思路Fig.1 General idea of weapon system of systems design and evaluation

最后通過典型的攻防對(duì)抗場(chǎng)景，驗(yàn)證仿真平臺(tái)能夠支持武器系統(tǒng)體系框架設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的裝備建模、智能化決策建模、想定編輯和推演、復(fù)盤和評(píng)估的全流程。

2 基于對(duì)象模型的武器系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)

采用面向?qū)ο蟮乃枷?，依次進(jìn)行作戰(zhàn)、能力和系統(tǒng)需求分析，對(duì)強(qiáng)對(duì)抗條件下多武器系統(tǒng)耦合體系的各要素及互操作關(guān)系進(jìn)行建模分析，從而達(dá)成對(duì)整個(gè)武器系統(tǒng)架構(gòu)的描述。

2.1 武器系統(tǒng)作戰(zhàn)互操作設(shè)計(jì)模型

武器系統(tǒng)的互操作性，包括作戰(zhàn)互操作性、技術(shù)互操作性和對(duì)象模型設(shè)計(jì)流程。

作戰(zhàn)互操作性設(shè)計(jì)包括：高級(jí)作戰(zhàn)概念模型、作戰(zhàn)能力構(gòu)想模型、作戰(zhàn)能力分類模型、作戰(zhàn)資源流模型、組織機(jī)構(gòu)模型、作戰(zhàn)任務(wù)剖面模型等。從作戰(zhàn)層面研究各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)在典型作戰(zhàn)場(chǎng)景下的互操作需求，為武器系統(tǒng)的互操作設(shè)計(jì)提供依據(jù)和需求來源。

基于作戰(zhàn)互操作設(shè)計(jì)輸出的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)交互關(guān)系、作戰(zhàn)任務(wù)、任務(wù)指標(biāo)、作戰(zhàn)資源（包括信息）流、武器系統(tǒng)編配、裝備的作戰(zhàn)能力要求等開展技術(shù)互操作設(shè)計(jì)，包括：裝備的組合方案、功能分解、流程、戰(zhàn)技指標(biāo)等。具體分為邏輯功能設(shè)計(jì)和物理功能設(shè)計(jì)。邏輯功能設(shè)計(jì)包括：邏輯功能的結(jié)構(gòu)、流程、接口以及對(duì)事件的響應(yīng)。物理功能設(shè)計(jì)包括物理模塊與邏輯功能的滿足分析、模塊性能、接口、數(shù)據(jù)規(guī)范、調(diào)用時(shí)序、對(duì)事件的響應(yīng)狀態(tài)、物理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的工作分解與項(xiàng)目規(guī)劃的整體研究。

對(duì)象模型也稱為要素模型，核心是體系架構(gòu)設(shè)計(jì)。架構(gòu)模型形成的過程是按照各業(yè)務(wù)剖面進(jìn)行局部建模，將模型與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)合并通過統(tǒng)一集成框架進(jìn)行整合，形成涵蓋作戰(zhàn)、能力、裝備、數(shù)據(jù)等多維信息的架構(gòu)模型，并進(jìn)行多視角展示。架構(gòu)設(shè)計(jì)過程如圖2 所示。

圖2 架構(gòu)設(shè)計(jì)過程示意圖Fig.2 Schematic diagram of architecture design process

2.2 武器系統(tǒng)局部邏輯的正逆推演技術(shù)

正向推演時(shí)，基于作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)，正向構(gòu)思和設(shè)計(jì)作戰(zhàn)行動(dòng)，邏輯推演出作戰(zhàn)結(jié)果。逆向推演時(shí)，根據(jù)要求的作戰(zhàn)結(jié)果或效果，進(jìn)行局部作戰(zhàn)過程和武器使用方法的逆推演，以獲得最優(yōu)作戰(zhàn)行動(dòng)設(shè)計(jì)和戰(zhàn)術(shù)使用方法。

正向推演常用的是系統(tǒng)作戰(zhàn)推演方法，把戰(zhàn)略指導(dǎo)和方針轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)役級(jí)設(shè)計(jì)的整體方式，聚焦于改造系統(tǒng)中各實(shí)體間的關(guān)系和交互作用，確保形成的戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)與戰(zhàn)略目標(biāo)在內(nèi)在邏輯上相一致。

逆向作戰(zhàn)推演主要包括：基于重心理論和基于效果的作戰(zhàn)推演方法，基于重心理論的推演方法根據(jù)設(shè)想的敵方終態(tài)與戰(zhàn)略目標(biāo)確定雙方的作戰(zhàn)重心，對(duì)形成重心的關(guān)鍵能力、達(dá)成關(guān)鍵能力的關(guān)鍵需求、關(guān)鍵需求中存在的關(guān)鍵脆弱點(diǎn)進(jìn)行逐次推理分析，將依據(jù)重心和關(guān)鍵脆弱點(diǎn)得出的作戰(zhàn)行動(dòng)決定點(diǎn)連接成作戰(zhàn)線，最后統(tǒng)籌所有作戰(zhàn)線并作為設(shè)計(jì)作戰(zhàn)行動(dòng)框架的基礎(chǔ)。基于效果的作戰(zhàn)推演方法根據(jù)所要達(dá)到的效果將目標(biāo)表示為具體的任務(wù)陳述，聚焦于瓦解節(jié)點(diǎn)和聯(lián)系，把潛在敵人或戰(zhàn)役環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行體系分析，建立敵目標(biāo)的系統(tǒng)化模型，考慮系統(tǒng)中多層次效果，采用效果—結(jié)點(diǎn)—行動(dòng)—資源（Effects-Node-Action-Resource，ENAR）聯(lián)動(dòng)方法，通過逆向設(shè)計(jì)、執(zhí)行、評(píng)估和調(diào)整作戰(zhàn)行動(dòng)以達(dá)到期望的物理效果和行為效果。在推演結(jié)果不理想的狀態(tài)下，采用基于樂觀時(shí)間管理機(jī)制保存決策點(diǎn)狀態(tài)，撤銷已執(zhí)行事件，回退到上一個(gè)決策分支重新推演。

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的裝備建模與學(xué)習(xí)方法

3.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的裝備建模方法

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的裝備建模方法包括：基于體系設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行裝備建模、虛實(shí)結(jié)合的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)裝備建模和參數(shù)化組件化的通用裝備建模方法。

體系設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)裝備建模確保建模過程在體系牽引下進(jìn)行，更具面向體系對(duì)抗的針對(duì)性?；谧鲬?zhàn)體系設(shè)計(jì)輸出的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)交互關(guān)系、任務(wù)時(shí)序、任務(wù)指標(biāo)、任務(wù)分配、信息流、作戰(zhàn)能力；作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)編配的火力裝備、情報(bào)裝備、指揮裝備和保障裝備等，開展裝備體系設(shè)計(jì)，輸出各類裝備的組合方案、接口關(guān)系、功能分解、功能邏輯關(guān)系、戰(zhàn)技指標(biāo)等。裝備體系設(shè)計(jì)成果為裝備建模提供約束框架、裝備分解關(guān)系、邏輯功能、物理功能、參數(shù)、調(diào)用關(guān)系和接口關(guān)系等。其中還包含裝備體系的多層級(jí)指揮關(guān)系、基于Agent 的動(dòng)態(tài)組合信息流等。

在體系框架下的想定與裝備功能模型基礎(chǔ)上，面向裝備訓(xùn)練與實(shí)兵對(duì)抗演習(xí)動(dòng)態(tài)推演評(píng)估需求，在體系作戰(zhàn)模型設(shè)計(jì)的不同層次，開展功能模型與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)混合的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模方法研究。首先，以體系作戰(zhàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行分解，將戰(zhàn)爭(zhēng)、作戰(zhàn)任務(wù)、戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃、單個(gè)交戰(zhàn)場(chǎng)景、作戰(zhàn)系統(tǒng)、環(huán)境與武器子系統(tǒng)等作為輸入，從戰(zhàn)爭(zhēng)主體行為模型構(gòu)建到各子系統(tǒng)功能模型，從作戰(zhàn)綜合模型分解到詳細(xì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境各要素模型，然后由單個(gè)功能模型組合反饋實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)場(chǎng)景仿真，使仿真環(huán)境能與實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)真實(shí)環(huán)境相符合。其次，在可分解的作戰(zhàn)場(chǎng)景態(tài)勢(shì)想定模型、作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能模型、作戰(zhàn)實(shí)體單元功能及物理模型、環(huán)境實(shí)體單元功能及物理模型等建立過程中，將作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)想定架構(gòu)由人工設(shè)定、程序規(guī)則設(shè)定，添加外部數(shù)據(jù)設(shè)定，將各實(shí)體對(duì)象三維幾何、位置、運(yùn)動(dòng)、功能等屬性由程序規(guī)則生成，添加可部分利用外部測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行生成，最終的實(shí)體特性通過理論模型與外部測(cè)量數(shù)據(jù)其同驅(qū)動(dòng)。

參數(shù)化組件化的建模方法使得模型能夠靈活接收各種型號(hào)參數(shù)，當(dāng)基于能力的需求分析輸出的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，能迅速自動(dòng)生成新的模型實(shí)例。針對(duì)同類裝備功能相似、性能不同的特性，可以采用參數(shù)化建模來實(shí)現(xiàn)模型通用化。

3.2 基于規(guī)則知識(shí)的智能決策建模方法

武器系統(tǒng)體系作戰(zhàn)智能決策規(guī)則分類如圖3 所示，不但包括單兵力的平臺(tái)指揮決策規(guī)則，還包括多兵力的方面戰(zhàn)指揮決策規(guī)則和編隊(duì)指揮決策規(guī)則。

圖3 體系作戰(zhàn)智能決策規(guī)則模型體系圖Fig.3 System diagram of intelligent decision rule model for SOS operations

智能決策模型采用規(guī)則匹配的建模原理，模型被觸發(fā)后將會(huì)對(duì)用戶設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行逐條匹配。每條規(guī)則中包含了匹配條件和響應(yīng)行為，匹配成功的規(guī)則會(huì)將本規(guī)則中設(shè)定的響應(yīng)行為輸出給決策模型，從而控制平臺(tái)行動(dòng)。當(dāng)有多條規(guī)則同時(shí)匹配時(shí)，平臺(tái)將按照規(guī)則優(yōu)先級(jí)逐條執(zhí)行響應(yīng)動(dòng)作。

根據(jù)決策規(guī)則的“動(dòng)態(tài)性”特點(diǎn)，即“滿足何種條件時(shí)采取何種應(yīng)對(duì)方法”，基于ECA 的基本原理構(gòu)建決策規(guī)則模型，模型要素包括觸發(fā)時(shí)機(jī)（準(zhǔn)則）、條件和響應(yīng)動(dòng)作三點(diǎn)。其中，觸發(fā)時(shí)機(jī)是指什么時(shí)候判斷決策規(guī)則是否適用；條件指的是戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)圖必須滿足什么條件，此決策規(guī)則才能適用；響應(yīng)動(dòng)作則是指執(zhí)行此決策規(guī)則的指揮應(yīng)采取何種決策規(guī)則行動(dòng)。ECA 建模的重點(diǎn)是條件匹配和根據(jù)條件查找響應(yīng)，在編隊(duì)層面是計(jì)劃和作戰(zhàn)結(jié)果與條件的匹配，在任務(wù)和平臺(tái)層面是戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)與條件的匹配。

3.3 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能決策建模方法

針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)體系作戰(zhàn)仿真推演過程中缺少武器裝備智能決策模型的問題，基于體系建模與仿真平臺(tái)中作戰(zhàn)計(jì)劃模型和戰(zhàn)術(shù)規(guī)則模型對(duì)裝備實(shí)體智能決策進(jìn)行建模，并采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。提高裝備實(shí)體智能決策水平的根本問題是缺乏作戰(zhàn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具體體現(xiàn)在缺乏大量標(biāo)準(zhǔn)的決策樣本數(shù)據(jù)，缺乏決策樣本數(shù)據(jù)的問題可以通過構(gòu)建裝備實(shí)體智能決策學(xué)習(xí)訓(xùn)練平臺(tái)解決，樣本可通過人人對(duì)抗、人機(jī)對(duì)抗和機(jī)機(jī)對(duì)抗等方式獲得。針對(duì)以上問題以及指揮控制智能化的發(fā)展需要，借鑒棋牌、電子游戲等領(lǐng)域的智能決策技術(shù)的思路，分析出基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能決策建模技術(shù)研究?jī)?nèi)容間關(guān)系，如圖4 所示。

圖4 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能決策優(yōu)化方法Fig.4 Intelligent decision optimization method based on machine learning

1）基于已有的作戰(zhàn)計(jì)劃模型和戰(zhàn)術(shù)規(guī)則模型，分別建立“編隊(duì)、方面戰(zhàn)、平臺(tái)”多層級(jí)智能決策規(guī)則模型。

2）以機(jī)器學(xué)習(xí)算法框架和智能決策規(guī)則模板為基礎(chǔ)，構(gòu)建指控智能體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，指控智能體在虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中通過機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化規(guī)則模板中的參數(shù)。

3）構(gòu)建武器裝備智能決策能力驗(yàn)證環(huán)境，對(duì)武器裝備智能決策模型進(jìn)行驗(yàn)證。

智能決策的核心是能夠指揮和控制裝備模型進(jìn)行體系對(duì)抗的指控智能體，指控智能體在與虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的交互中獲得自我進(jìn)化能力，該能力通過以深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)為主的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。指控智能體與虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的交互關(guān)系如圖5 所示。

圖5 指控智能體與虛擬海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境交互關(guān)系Fig.5 Interaction between command and control agent and virtual sea battlefield enviroment

4 體系對(duì)抗博弈的作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)動(dòng)態(tài)生成技術(shù)

4.1 體系對(duì)抗博弈架構(gòu)設(shè)計(jì)

體系對(duì)抗博弈系統(tǒng)主要包括紅藍(lán)雙方的指揮決策對(duì)象模型、戰(zhàn)場(chǎng)仿真分系統(tǒng)、導(dǎo)控評(píng)估中心和數(shù)據(jù)綜合處理中心。其中戰(zhàn)場(chǎng)仿真分系統(tǒng)由體系級(jí)仿真平臺(tái)和多個(gè)分布式的信號(hào)級(jí)局部仿真器組成，在需要時(shí)對(duì)武器系統(tǒng)局部對(duì)抗過程進(jìn)行信號(hào)級(jí)仿真。

戰(zhàn)場(chǎng)仿真分系統(tǒng)需要模擬紅方指揮決策對(duì)象模型所需的?？涨閳?bào)信息，還需模擬藍(lán)方指揮決策對(duì)象模型所需的情報(bào)信息，并按照藍(lán)方的指揮關(guān)系及信息流程向藍(lán)方指揮決策對(duì)象模型發(fā)送，響應(yīng)藍(lán)方指揮決策對(duì)象模型的兵力機(jī)動(dòng)、行動(dòng)指揮、傳感器武器等控制命令，從而實(shí)現(xiàn)與紅方指揮決策對(duì)象模型進(jìn)行對(duì)抗的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。導(dǎo)控評(píng)估系統(tǒng)在對(duì)抗過程中，接收戰(zhàn)場(chǎng)仿真的虛擬態(tài)勢(shì)，監(jiān)控紅藍(lán)指揮決策對(duì)象模型的指揮過程，并根據(jù)對(duì)抗進(jìn)程，將裁決結(jié)果、導(dǎo)調(diào)信息發(fā)送給紅藍(lán)指揮決策對(duì)象模型。數(shù)據(jù)綜合處理中心主要是為對(duì)抗提供數(shù)據(jù)服務(wù)、模型服務(wù)，并對(duì)對(duì)抗過程中所有數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，各系統(tǒng)間信息交互關(guān)系如圖6 所示。

圖6 武器系統(tǒng)體系對(duì)抗博弈信息交互關(guān)系圖Fig.6 Information interaction diagram of weapon system of systems confrontation game

4.2 高性能并行仿真引擎技術(shù)

高性能并行仿真引擎技術(shù)支持作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)的動(dòng)態(tài)生成。通常一次體系對(duì)抗作戰(zhàn)的周期大概2 天左右，在仿真過程中會(huì)產(chǎn)生探測(cè)、融合、通信等事件，每個(gè)事件均帶來不小的運(yùn)算量，并且這些事件經(jīng)常會(huì)在同一時(shí)刻涌現(xiàn)，普通串行推演引擎在如此集中的運(yùn)算量面前難免卡頓。此外，裝備體系頂層設(shè)計(jì)過程中，需要開展大樣本實(shí)驗(yàn)，更需要采用高性能、多CPU 的硬件環(huán)境。

采用基于離散事件的多線程并行設(shè)計(jì)技術(shù)，解決多CPU、多線程間時(shí)間同步、數(shù)據(jù)管理和事件調(diào)度的問題。采用并行仿真事件調(diào)度機(jī)制，為每個(gè)線程建立事件列表，引入統(tǒng)一的時(shí)間控制模塊，約束線程的時(shí)間同步；建立戰(zhàn)場(chǎng)信息管理器，維護(hù)資源；建立數(shù)據(jù)總線，采用公布訂閱的傳輸機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向模型推送，提高交互效率；采用事件描述模型間交互，建立模型間的交互關(guān)系網(wǎng)，解決模型調(diào)度和模型事件交互兩大問題。

5 武器裝備體系評(píng)估與驗(yàn)證技術(shù)

5.1 評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建和計(jì)算

裝備體系結(jié)構(gòu)、作戰(zhàn)指揮、裝備配置是與作戰(zhàn)任務(wù)密切相關(guān)的，從威脅層面、兵力層面、任務(wù)層面及最終的作戰(zhàn)效能高層指標(biāo)幾個(gè)方面展開指標(biāo)的分析，針對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)典型任務(wù)給出涵蓋幾個(gè)層面指標(biāo)的集合指標(biāo)模板。裝備體系效能指標(biāo)主要包括指揮控制和通信度量、探測(cè)與跟蹤度量、交戰(zhàn)度量和空中作戰(zhàn)度量這些通用類指標(biāo)，同時(shí)還包括水雷戰(zhàn)度量、空中作戰(zhàn)度量等專用類指標(biāo)。計(jì)算總體效能時(shí)，可采用專家打分法確定指標(biāo)權(quán)值，加權(quán)平均計(jì)算出總的體系效能。

5.2 基于大數(shù)據(jù)的體系效能分析

體系效能分析面臨大數(shù)據(jù)困境，主要原因在于：

1）體系對(duì)抗仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于戰(zhàn)場(chǎng)兵力規(guī)模龐大、兵力間關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，待評(píng)估對(duì)象和評(píng)估考核內(nèi)容繁多；

2）為支持裝備體系論證，需要根據(jù)任務(wù)、想定、評(píng)估指標(biāo)等進(jìn)行多次仿真運(yùn)行，由于聯(lián)合作戰(zhàn)中影響因素多、關(guān)系復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)次數(shù)巨大，這些實(shí)驗(yàn)將產(chǎn)生海量的仿真數(shù)據(jù)，并且隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行呈指數(shù)增長(zhǎng)；

3）仿真數(shù)據(jù)種類繁多，包括戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、平臺(tái)導(dǎo)航、探測(cè)、情報(bào)融合、指揮命令、戰(zhàn)術(shù)決策、武器控制、武器彈道等；

4）在裝備效能優(yōu)化時(shí)，這些數(shù)據(jù)的價(jià)值密度低，影響裝備體系效能的有效數(shù)據(jù)少，提取困難。因此，如何將這些海量數(shù)據(jù)與評(píng)估項(xiàng)目、評(píng)估指標(biāo)等建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，選擇性的進(jìn)行數(shù)據(jù)重演，從而輔助裝備體系優(yōu)化人員快速找到裝備體系中關(guān)鍵因素、并進(jìn)行數(shù)據(jù)定位是關(guān)鍵問題。

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、指標(biāo)分類統(tǒng)計(jì)、事件信息分類抽取的基礎(chǔ)上，采用態(tài)勢(shì)視圖、統(tǒng)計(jì)圖表視圖、歷史事件視圖為主，各類專題數(shù)據(jù)視圖為輔，多視圖同步顯示的方式，為評(píng)估人員提供多視圖的輔助評(píng)估分析手段。態(tài)勢(shì)視圖在態(tài)勢(shì)圖上展示各類探測(cè)跟蹤過程、兵力行動(dòng)過程、交戰(zhàn)打擊過程。歷史事件列表和時(shí)間序列圖，可以按目標(biāo)和對(duì)象分類展示探測(cè)、通信、指揮、武器系統(tǒng)、毀傷等歷史事件。指揮控制能力定量分析視圖可以借助時(shí)序圖對(duì)指揮控制的正確性和及時(shí)性進(jìn)行分析評(píng)估。采用基于時(shí)空關(guān)聯(lián)的評(píng)估數(shù)據(jù)多視圖展示技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)“可感知”、“可交互”、“可回溯”的分析評(píng)估環(huán)境。

5.3 體系貢獻(xiàn)率計(jì)算

體系對(duì)抗條件下，還需對(duì)裝備體系貢獻(xiàn)率進(jìn)行評(píng)估，研究武器裝備體系在不同作戰(zhàn)任務(wù)情況下多組關(guān)心的使命任務(wù)效能指標(biāo)，通過比較基本方案與對(duì)比方案的使命任務(wù)效能指標(biāo)計(jì)算裝備的體系貢獻(xiàn)率。體系貢獻(xiàn)率評(píng)估具有以下特點(diǎn)：

1）隨著立項(xiàng)綜合論證、研制過程的不斷推進(jìn)，戰(zhàn)技指標(biāo)等技術(shù)狀態(tài)逐步細(xì)化、固化，為開展靜態(tài)的能力指標(biāo)對(duì)比分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

2）從使命任務(wù)出發(fā)，設(shè)置體系對(duì)抗場(chǎng)景，以典型任務(wù)場(chǎng)景下的作戰(zhàn)效能仿真進(jìn)行體系貢獻(xiàn)率評(píng)估。

5.4 基于平臺(tái)的典型場(chǎng)景演示驗(yàn)證

要對(duì)武器系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)成果進(jìn)行驗(yàn)證，首先要構(gòu)建體系設(shè)計(jì)與評(píng)估平臺(tái)。平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)如圖7 所示，包括6 部分：規(guī)范層、資源層、支撐層、工具層、共用軟件層，能夠支持體系設(shè)計(jì)，基于設(shè)計(jì)成果的資源開發(fā)和仿真應(yīng)用。

圖7 體系設(shè)計(jì)與評(píng)估平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)圖Fig.7 Architecture diagram of system design and evaluation platform

紅藍(lán)對(duì)抗演示驗(yàn)證如圖8 所示。背景是藍(lán)方入侵造成局勢(shì)緊張，紅方集結(jié)兵力，準(zhǔn)備進(jìn)攻以打擊藍(lán)方。具體的驗(yàn)證方法是：基于使命任務(wù)進(jìn)行體系設(shè)計(jì)，基于設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行仿真建模和想定編輯。運(yùn)行想定時(shí)，調(diào)用相關(guān)模型和參數(shù)，生成模型實(shí)例，然后調(diào)度引擎進(jìn)行模型解算，收集戰(zhàn)損、任務(wù)完成度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，反饋到體系設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，還能通過大樣本運(yùn)行，支持作戰(zhàn)方案優(yōu)選。

圖8 紅藍(lán)對(duì)抗態(tài)勢(shì)仿真推演界面Fig.8 Red blue confrontation situation simulation deduction interface

6 結(jié) 語

本文著眼于“全域作戰(zhàn)、聯(lián)合作戰(zhàn)”條件下的新一代武器裝備體系化、智能化、實(shí)裝化的發(fā)展需求，針對(duì)多武器系統(tǒng)耦合體系作戰(zhàn)中體系設(shè)計(jì)方法缺乏、武器裝備體系貢獻(xiàn)率缺乏科學(xué)評(píng)價(jià)等問題，闡述了基于對(duì)象模型的體系設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的裝備建模與學(xué)習(xí)方法、體系對(duì)抗博弈的態(tài)勢(shì)動(dòng)態(tài)生成技術(shù)和武器裝備體系綜合評(píng)估技術(shù)研究，并基于復(fù)雜武器系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)與仿真評(píng)估平臺(tái)完成典型場(chǎng)景的演示驗(yàn)證。研究構(gòu)建的武器系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，能夠應(yīng)用于體系對(duì)抗條件下的新一代武器裝備論證、設(shè)計(jì)和研制領(lǐng)域，強(qiáng)化體系對(duì)武器裝備研制的需求牽引，對(duì)于提高體系作戰(zhàn)條件下的武器裝備設(shè)計(jì)智能化水平與作戰(zhàn)效能具有重要的戰(zhàn)略意義。