战场目标选择指标设计
Design of Battlefield Target Selection Index
DOI: 10.12677/orf.2024.144423, PDF, HTML, XML,   
作者: 刘 俊:火箭军工程大学研究生院,陕西 西安;李亚雄:火箭军工程大学作战保障学院,陕西 西安;刘世刚:中国人民解放军31305部队,四川 成都
关键词: 现代战争目标选择指标构建注意力机制Modern Warfare Target Selection Index Construction Attention Mechanism
摘要: 为解决现代战争背景下目标选择指标体系构建问题,通过分析目标选择影响因素,提出目标重要性(目标价值)、目标威胁性和打击可行性三类目标选择指标。着眼体系对抗的角度,从目标体系属性和任务属性对目标价值的影响展开论述。并以注意力机制作用过程分析指挥员作战意图对目标选择指标构建和目标选择工作的影响。
Abstract: In order to solve the construction of target selection index system in modern war, we analyzed the influencing factors of target selection and proposed three target selection indexes, namely target importance (target value), target threat and strike feasibility. From the perspective of system antagonism, this paper discusses the effect of the attributes of target system and task on the target value. The influence of commander’s operational intention on target selection index construction and target selection is analyzed by the action process of attention mechanism.
文章引用:刘俊, 李亚雄, 刘世刚. 战场目标选择指标设计[J]. 运筹与模糊学, 2024, 14(4): 548-556. https://doi.org/10.12677/orf.2024.144423

1. 引言

目标分析与选择是现代战争筹划的关键环节,支撑作战计划制定和执行。当前,基于目标价值的目标选择研究成果丰富,目标价值是一个综合性概念,包含目标重要性、打击紧迫性、打击可行性、打击风险性、信息可靠性等[1]-[3],或是区分为目标固有价值、目标心理价值、任务一致性、目标打击效用等指标[4]。对于目标分析来说,目标价值过于宽泛、成分复杂,难以区分重点;对于目标选择来说,传统的层次分析法[2]、数据包络法[3]、熵权法[5] [6]等方法适用于小规模的目标选择问题研究,现代战争体系对抗背景下需要创新目标选择指标设计和方法研究。

目标选择是典型的多准则决策问题,需要考虑多种因素和约束条件。目标价值分析是目标选择决策的重要依据,直接影响目标选择结果。随着作战目标体系越来越复杂,目标广域分布又普遍联系,战场态势总是处于动态变化之中,为了目标选择结果符合作战实际,必须满足整体、动态、对抗的要求,合理构建评估指标是基础[7]。按照影响因素分析、特征属性归类、指标体系构建的顺序展开目标选择指标设计。

2. 目标选择影响因素分析

目标选择受多种因素影响,可以概括为指挥员作战意图、战场目标态势和作战资源条件三个方面,各因素之间又相互联系,需要把握重心、区分主次。

2.1. 指挥员作战意图

指挥员作战意图在目标选择工作中起决定性作用,直接决定目标选择的方向、范围和重点[8]。指挥员作战意图越明确,目标选择越聚焦。

2.2. 战场目标态势

目标体系(敌作战体系)是目标选择的对象,目标体系的状态和意图可以称为目标态势,目标态势揭示的目标价值和目标威胁直接影响目标选择决策,是目标选择的主要因素。

2.3. 作战资源条件

作战资源条件包含作战资源和作战条件两个方面[9]。作战资源表示己方遂行任务的能力,包括直接作战能力、支撑作战能力和支援作战能力;作战条件主要包括作战环境、交战规则等其他影响因素。

指挥员对目标态势的理解和对作战资源的运用又影响指挥员作战意图的确定,随着敌我对抗开始,目标态势、作战资源、作战环境时刻发生变化,目标选择始终处于动态变化之中。因此,构建目标选择指标需要对各因素进行细化,区分静态因素和动态因素,分类制定具体指标,见图1

指挥员作战意图对目标选择具有指向性和强约束性作用,目标态势和作战资源、作战条件作为先验知识又影响指挥员作战意图的确定,这种具有强主观性的影响因素可以用注意力机制[7]来评估。

Figure 1. Analysis of target selection factors

1. 目标选择因素分析

3. 目标选择指标分类

目标选择指标主要放在目标态势和作战资源条件来制定,也就是围绕敌情、我情和战场环境制定目标选择指标。指标是对影响因素的具体分析和测度,有的指标可以直接测量,有的指标需要进行计算,有的指标则只能定性分析。传统研究方法中,目标选择指标没有分类,存在指标交叉、层次不清晰的问题。比如目标威胁性与打击紧迫性存在评估内容重合,信息可靠性与打击可行性评估内容重合等问题,见图2。因此,有必要对各影响要素下评估指标进行更加合理的设计。

Figure 2. Traditional target selection index

2. 传统的目标选择指标

3.1. 目标类指标

目标类指标主要取自目标及其所发挥作用的目标体系,表现为目标重要性、目标威胁性和目标脆弱性。体系对抗条件下,目标总是在一定规模的系统或体系中发挥作用,因此,目标重要性必须综合考虑目标本体重要性、系统重要性和体系重要性,分别用目标本体属性、功能属性和体系属性来刻度。目标威胁性描述对己方威胁,通过目标属性、状态和行为来描述,具有极强的动态性。目标脆弱性主要描述目标的毁伤机理和影响时间,包括目标结构、反制措施、恢复能力等。

3.2. 资源类指标

作战资源就是“看得到”、“够得着”、“毁得了”的能力,概括来讲就是火力打击能力,称为打击可行性,可以用情报保障能力、指挥决策能力和火力打击能力来描述,核心是火力打击能力,情报保障能力和指挥决策能力为火力打击能力提供支持。体系对抗下,目标威胁带来的打击紧迫性,可以等同于目标类指标的目标威胁性。

3.3. 条件类指标

战争总是在特定的战场空间、作战环境中展开,包括气象、地形、水文等自然环境,也包括复杂电磁环境,称为环境适应性,可以用目标区环境适应性和发射区环境适应性、航迹区环境适应性来描述,主要依据火力打击力量的技战术指标来测度。

Figure 3. Target selection index classification

3. 目标选择指标分类

Figure 4. Target selection index fusion

4. 目标选择指标融合

现行国际秩序下,战争中需要把握国际法、战争法和交战规则对打击目标选取和杀伤性武器类型使用约束,以及禁飞区约束、附带损伤约束等[9]。可以用行动合法性来描述,具体分为目标选取合法性和力量使用合法性来刻度。

综上所述,目标选择指标可以分为目标类指标、资源类指标和条件内指标三个类别,见图3

由于各类指标之间存在联系和影响,为了目标选择的合理性,按照指标构建相互独立的原则,需要对指标进行融合和分解。由于目标威胁性直接构成打击紧迫性,指标融合保留目标威胁性指标。由于目标脆弱性、环境适应性和行动合法性影响打击可行性,将其作为二级指标归为打击可行性的子指标,见图4

综上所述,目标选择指标主要围绕目标重要性、目标威胁性和打击可行性来构建。

4. 目标选择指标构建

围绕目标重要性、目标威胁性和打击可行性构建目标选择指标,分类分层细化指标体系。

4.1. 目标重要性(目标价值)指标

通过对现有研究成果的分析,以目标价值表示目标重要性的定义出发,其影响因素包括目标本体重要性、目标体系重要性和目标对我完成任务重要性。由此引出将作战能力、目标抗毁能力构成的本体价值,目标体系结构和目标效能构成的目标体系价值,以及目标对我完成作战任务或实现作战意图的任务价值,见图5

Figure 5. Target value index system [7]

5. 目标价值指标体系[7]

Figure 6. Target evaluation index in the analysis stage of US military target system [7]

6. 美军目标系统分析阶段目标评估指标[7]

美军的目标评估指标研究较为成熟,文献[7]将目标系统分析阶段的目标评估指标分为关键度和脆弱度两类,并以炼油厂为例建立了“两类十层”的评估指标,见图6。这里的价值是指目标对敌方目标系统的重要性,以及目标对己方完成作战务或实现特定作战目的的重要性。

综上所述,提出目标本体属性、目标功能属性、目标体系属性和目标任务属性四类目标重要性评估要素建立目标价值评估指标体系,见图7

Figure 7. Improved target value index system

7. 改进型目标价值指标体系

目标本体属性在目标整编时提取,主要是目标作战能力和目标抗毁能力。目标功能属性的含义是目标对目标系统的重要性,目标系统的能力是目标能力的聚合,由此引出关键能力指标,同时目标系统为目标提供相应支持,由此提出关键需求指标。目标体系属性评估目标对目标体系的重要程度,从结构和效能两个方面分析,结构属性可以通过目标体系拓扑结构建模,分析目标在体系中的位置和作用;效能属性通过节点删除、级联失效评估目标对目标体系效能的影响程度。

4.2. 目标威胁性指标

目标威胁性用于表征目标对己方构成的威胁程度,主要由目标能力、作战使命、状态和行为来描述[10]。通常能力和作战使命是固定的,根据平时情报掌握,在一定时空内不会变化,归为属性特征。状态与目标的活动情况相关,是动态的,包括能力和弱点。行动是目标威胁的直接表达,行动揭示某种战术意图和作战任务。按照目标行为意图识别的一般过程,由属性特征、状态特征、行动特征构成目标特征向量集合,如图8所示。

Figure 8. General process of target behavior intention recognition [10]

8. 目标行为意图识别的一般过程[10]

分析目标意图识别的主要因素,可以细分以下目标威胁评估指标,见图9

Figure 9. Target threat index

9. 目标威胁性指标

目标威胁识别是困难的,需要及时、准确的预警和情报分析机制,需要详细的规律、事件分析响应,应该分配更多的侦察预警资源,并把关注重点放在时敏目标上。时敏目标包括固定时敏目标、动态时敏目标和限制性敏感目标。固定时敏目标主要指目标价值骤升,满足目标重要性要求,比如指挥员进驻的设施;动态时敏目标主要包括敏捷部署的武器平台、慢速移动的陆地、海上目标,比如停驻港口的潜艇、停驻在机库的预警机、轰炸机,出现在作战区内的舰船;限制性敏感目标是目标表现出强威胁性但处于限制打击区域或在火力覆盖区域外围,需密切关注动态,满足打击条件时纳入打击计划。

4.3. 打击可行性指标

打击可行性是指挥员作战意图在目标态势、火力打击力量、作战环境适应、法律规则的统一,见图10

Figure 10. Attack feasibility indicators

10. 打击可行性指标

打击可行性指标都是强约束性指标,符合条件就可以,不满足要求就不行,可以使用(0, 1)定义逻辑门进行判定。值得注意的是各因素可能会发生变化,其中打击合法性在一定时间范围内是不会发生变化的,可以不做动态因素考虑。其他因素不满足条件时需要指挥员协调资源创造条件,具有很强的战争设计意味。比如火力覆盖不到,可以采取机动转进的方式达成条件;火力毁伤可以采取弹型弹量计算匹配的方式;信息可靠性不足催生目标情报保障需求;作战环境适应性要求指挥员果断抓住战机。

5. 指挥员注意力机制

上述分析了目标选择的影响因素及其评价指标,关于指挥员作战意图的决定性影响贯穿始终,目标保障人员遵循指挥员作战意图和目标工作指导展开目标工作,其影响会反映在目标种类选取、目标价值分析、目标威胁评估、打击行动建议等方方面面。而指挥员目标选择决策时也会集中反应其作战意图。这种影响的作用机理可以用注意力机制的方法展开说明。

指挥员在感知、认知目标态势时,会根据自身经验、战场资源、作战环境条件等先验知识,有意识地对已知目标的重点投入注意力,这是一种行为习惯,也是体现指挥员个性化的方面。同时,随着目标选择评估工作的推进,以及新出现目标的影响,指挥员会修正自己的注意力,关注到其中的高价值目标,必要时会提升目标关注等级和响应等级。文献[7]提出指挥员对目标的认知过程可以看作是一个嵌套函数fbsc(fbsp):E→E',即

E'= f bsc ( f bsp ( E,Task,K ) )

在t时刻,指挥员对目标感知数据E、作战任务Task、先验知识K经过fbsp态势觉察,fbsc态势认知后,生成目标认知态势E'

指挥员对目标工作的持续关注是指挥员主导联合作战行动筹划的应有之义。在目标选择决策阶段,指挥员对高价值目标、高威胁目标与作战资源的选择排序、弹目匹配过程,同样可以基于注意力机制展开研究。

以目标本体价值为例,可以用系数α表示指挥员的注意力机制,即

V*own=αVcap+( 1α )Vcon

系数α反应指挥员对目标作战能力消减和己方火力消耗的偏好性。类似的可以对目标功能价值、体系价值、任务价值施加影响。

6. 结论

目标选择指标围绕战场目标态势、作战资源和环境条件进行了归类分析,以目标重要性(目标价值)、目标威胁性和打击可行性分别论述,指挥员作战意图对目标选择指标设计和目标选择决策影响贯穿始终,并对指挥员注意力机制作用过程进行了分析,为现代战争目标选择指标设计提供了一种可行思路。

参考文献

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