趙冠光,李潤,劉曉亮,孟 倫
(第二炮兵工程學(xué)院,陜西 西安 710025)
目標(biāo)選擇涉及從作戰(zhàn)任務(wù)分析得到打擊區(qū)域、打擊目標(biāo)類型、總體毀傷要求、目標(biāo)及子目標(biāo)的特征屬性、可使用的武器性能及數(shù)量以及對子目標(biāo)的毀傷能力等眾多因素。對這些因素,僅用定性的方法進(jìn)行分析,將使戰(zhàn)役指揮員對目標(biāo)重要性的判斷缺乏科學(xué)衡量的依據(jù),不易做到客觀正確地選擇目標(biāo)。若只采用定量的方法分析,雖然對目標(biāo)有些屬性能量化比較,但某些屬性如威脅程度等,受戰(zhàn)場態(tài)勢變化、目標(biāo)作戰(zhàn)準(zhǔn)備程度等影響,而無法進(jìn)行量化;所以采用綜合分析法,對目標(biāo)的有些特性進(jìn)行量化比較,對另外一些特性則通過定性分析,兩者結(jié)合起來,從而確定要打擊哪些目標(biāo),以及目標(biāo)的打擊順序。
定性分析法,主要對敵可能采取的行動、目標(biāo)的價值和地位進(jìn)行分析,來確定打擊目標(biāo)的突擊、分布范圍和種類的重心,完成對目標(biāo)的初步選取工作。
(1)要依據(jù)戰(zhàn)役目的企圖,確定導(dǎo)彈突擊目標(biāo)的主要類型。戰(zhàn)役指揮員在確定打擊目標(biāo)時,必須搞清上級意圖,明確部隊的作戰(zhàn)任務(wù)。確定打擊目標(biāo)時,通過分析戰(zhàn)役企圖,可以明確戰(zhàn)役任務(wù),確定打擊目標(biāo)的主要類型。
(2)要依據(jù)導(dǎo)彈武器性能,確定打擊目標(biāo)的分布范圍。戰(zhàn)役指揮員在確定打擊目標(biāo)時,要對武器性能有充分地認(rèn)識,從而使所確定的打擊目標(biāo)分布于易于導(dǎo)彈武器突擊的目標(biāo)范圍內(nèi)。
(3)把握高技術(shù)局部戰(zhàn)爭特點,找準(zhǔn)突擊重心。戰(zhàn)役指揮員打擊的重心,主要為敵指揮控制系統(tǒng)、情報偵察系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、導(dǎo)彈基地、重要機(jī)場、海軍基地、重要港口等目標(biāo)。
通過定性分析,戰(zhàn)役指揮員可以從眾多可突擊目標(biāo)中,找出突擊重心、目標(biāo)主要類型、分布范圍和突擊的先后順序,為進(jìn)一步確定打擊目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。
對目標(biāo)進(jìn)行初步定性分析后,進(jìn)而對目標(biāo)進(jìn)行定量分析,就是將目標(biāo)的一些特性經(jīng)過量化處理,轉(zhuǎn)化為可比較的數(shù)量值,然后建立數(shù)學(xué)模型,計算得出目標(biāo)的綜合量化值。在這里建立如下目標(biāo)選擇模型,對目標(biāo)特性進(jìn)行量化計算,得出目標(biāo)特征量化值并進(jìn)行排序,從而確定導(dǎo)彈打擊目標(biāo)。
2.1 基本假定
為了建立目標(biāo)選擇模型,作如下設(shè)定:
m表示該類目標(biāo)的個數(shù);
β表示該類目標(biāo)的打擊要求;
M1表示第一種彈的總彈量;
M2表示第二種彈的總彈量;
xi表示對該類目標(biāo)中的第i個目標(biāo)打擊使用的第一種彈型的成爆彈量;
yi表示對該類目標(biāo)中的第i個目標(biāo)打擊使用的第二種彈型的成爆彈量;
βi表示該類目標(biāo)中的第i個目標(biāo)相對于該類目標(biāo)的重要性,且有
β(xi,yi)表示對第i個目標(biāo)成爆彈量xi和yi枚導(dǎo)彈時,目標(biāo)功能下降量。
γ表示第一種導(dǎo)彈成爆率;
α表示第二種導(dǎo)彈成爆率;
成爆率,是指對該類目標(biāo)中的第i個目標(biāo)實施攻擊時,一發(fā)成功發(fā)射的導(dǎo)彈安全到達(dá)目標(biāo)并成功爆炸的概率。
2.2 目標(biāo)選擇模型的目標(biāo)函數(shù)
在上面假定前提下,目標(biāo)選擇模型被規(guī)劃成一個非線性規(guī)劃,其目標(biāo)函數(shù)為
2.3 目標(biāo)選擇模型的約束條件
在上面假定前提下,目標(biāo)選擇模型非線性規(guī)劃的約束條件為:
(1)完成作戰(zhàn)任務(wù)的限制。
(3)指定打擊或不打擊目標(biāo)的限制。
如果該類目標(biāo)中的第i1個目標(biāo)為指定打擊的目標(biāo),則有
如果該類目標(biāo)中的第i2個目標(biāo)為不能打擊的目標(biāo),則有:
2.4 目標(biāo)選擇規(guī)劃模型
由上可知,目標(biāo)選擇的0—1規(guī)劃模型為
滿足如下條件
這是目標(biāo)選擇的基礎(chǔ)模型,在模型中需要得到β(xi,yi),即需
要評估對于第i個目標(biāo)使用成爆彈量為xi和yi枚導(dǎo)彈時,目標(biāo)功能下降了多少,不同類型的目標(biāo),其評估方法不同,這需要大量的效應(yīng)試驗做基礎(chǔ),其實用性受到限制。
2.5 目標(biāo)排序模型
這里的目標(biāo)排序,是依據(jù)目標(biāo)的若干屬性,以打擊目標(biāo)可能達(dá)成的作戰(zhàn)效果和作戰(zhàn)費用之比,即作戰(zhàn)的效費比為尺度,排出目標(biāo)順序的方法。
目標(biāo)排序考慮的因素有:
(1)目標(biāo)的戰(zhàn)略地位;
(2)目標(biāo)所含子目標(biāo)的種類、效能及數(shù)量;
(3)目標(biāo)所含各種反導(dǎo)武器對每種打擊武器的攔截概率;
(4)使目標(biāo)造成一定毀傷程度所需的武器類型及數(shù)量;
(5)每種武器的價格;
(6)作戰(zhàn)意圖的毀傷程度指標(biāo)。
以下給出目標(biāo)排序的模型:
設(shè)第i個目標(biāo)的戰(zhàn)略地位值為S,位于0到1;第i個目標(biāo)所含目標(biāo)的種類數(shù)為mi;第i個目標(biāo)中第j種目標(biāo)的數(shù)量為cij;第j種目標(biāo)的效能指數(shù)為Kj;M為該類目標(biāo)的總數(shù)。
則第i個目標(biāo)的效能量:
該類目標(biāo)的總效能量E。
設(shè)第i個目標(biāo)中第j種反導(dǎo)武器對第k種彈型的攔截概率為pijk,則第k種彈對第i個目標(biāo)的第j種反導(dǎo)武器的突防概率為
設(shè)第i個目標(biāo)部署有L種反導(dǎo)武器,即j∈(0,M),則第k種彈對第i個目標(biāo)的突防概率為
若對第i個目標(biāo)達(dá)到某種毀傷程度需第k種彈成爆數(shù)為αik,則需發(fā)射出的第k種彈數(shù)為
若第k種彈造價為bk,則達(dá)到該毀傷程度使用第k種彈共耗資
若對第i個目標(biāo)共使用N種彈型,則對第i個目標(biāo)達(dá)到要求的毀傷程度耗資數(shù)為
對目標(biāo)進(jìn)行排序綜合考慮3種因素,第一種是目標(biāo)的戰(zhàn)略地位,第二種是目標(biāo)包含的效能量,第三種是打擊目標(biāo)的效費比。
第一種因素反映了目標(biāo)的地理位置等固有特性;第二種因素反映了目標(biāo)包含的有生力量,為目標(biāo)的動態(tài)特性;第三種因素是在第二種因素的基礎(chǔ)上加上打擊目標(biāo)的代價(費用)。各因素的綜合通過綜合評判來實現(xiàn),其側(cè)重是通過對三個權(quán)系數(shù)(如d1、d2、d3)的取值來反映。
若非常重視目標(biāo)的戰(zhàn)略地位,可以將d1取較大值,而d2、d3取較小值或零;若作戰(zhàn)意圖為不惜任何代價打擊敵有生力量,可以將d2取較大值而d1、d3取較小值或零;若沒有上述兩種考慮,則取打擊方案的效費比最大為目標(biāo)函數(shù),此時將d3取較大值,而d1、d2取較小值或零;若對3種因素不加任何側(cè)重,則可取d1=d2=d3=1/3。
基于上述思想,第i個目標(biāo)排序值Qi表達(dá)式為
由Qi表達(dá)式可計算出每個Qi目標(biāo)的值,并按大小排序,該序列即為打擊目標(biāo)排序,排序的依次關(guān)系體現(xiàn)了對上述3個因素綜合考慮后的比較關(guān)系。戰(zhàn)役指揮員在確定打擊目標(biāo)時,依據(jù)目標(biāo)排序結(jié)果,從前向后選擇打擊目標(biāo),即可增強(qiáng)目標(biāo)選擇結(jié)果的客觀性和科學(xué)性。
在對各類目標(biāo)分別進(jìn)行量化排序截取之后,獲得了打擊目標(biāo)清單,由于不同類型目標(biāo)無法依據(jù)量化值進(jìn)行比較,故還需對其戰(zhàn)略地位及對我威脅程度進(jìn)行定性分析,來確定目標(biāo)打擊順序。
目標(biāo)的戰(zhàn)略地位和對我構(gòu)成的威脅程度,是確定打擊先后順序的主要依據(jù),一方面要把突擊重心放在戰(zhàn)略地位重要性靠前的目標(biāo),由前向后選擇目標(biāo)進(jìn)行突擊;另一方面,在確定打擊目標(biāo)時,要優(yōu)先打擊對我構(gòu)成嚴(yán)重威脅的目標(biāo),消滅敵有生力量,使其不能對我作戰(zhàn)部隊構(gòu)成威脅。
不同類型的目標(biāo),在戰(zhàn)役作戰(zhàn)體系中的作用不同,有些目標(biāo)屬攻擊型目標(biāo),有些是防御型目標(biāo),還有一些則是戰(zhàn)爭潛力目標(biāo)。戰(zhàn)役指揮員在確定對其突擊的先后順序時,要依據(jù)其在敵作戰(zhàn)體系中的作用,來分析判斷目標(biāo)對我構(gòu)成的威脅程度,從而可以確定攻擊型目標(biāo)將是我首要打擊目標(biāo),防御型次之,戰(zhàn)爭潛力和持續(xù)力目標(biāo)又次之。在具體戰(zhàn)役中,戰(zhàn)役指揮員應(yīng)及時依據(jù)上級意圖進(jìn)行分析判斷,對目標(biāo)突擊順序隨之進(jìn)行調(diào)整,從而保證目標(biāo)突擊次序科學(xué)合理,并最終確定打擊目標(biāo)。
目標(biāo)選擇的目的,是追求作戰(zhàn)的效費比最大,也就是說,在確保實現(xiàn)戰(zhàn)役任務(wù)目標(biāo)的前提下,使消耗彈量盡可能小。這就成為一個優(yōu)化問題,可以用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型來解決。其數(shù)學(xué)描述可按以下方式進(jìn)行。
假設(shè)某作戰(zhàn)集團(tuán)此次戰(zhàn)役任務(wù)目標(biāo)為β,戰(zhàn)役任務(wù)清單中的預(yù)選目標(biāo)數(shù)量有m個;作戰(zhàn)集團(tuán)編成內(nèi)有n種型號導(dǎo)彈,此次作戰(zhàn)對一類目標(biāo)只限使用一種型號導(dǎo)彈,其中第j型導(dǎo)彈成爆可靠性為p1j,突防概率為p2j,飛行可靠性為p3j,發(fā)射可靠性為p4j,且可使用的彈量不能超過nj;第i個目標(biāo)的價值系數(shù)為νj,毀傷效果指標(biāo)為βi,使用第j型導(dǎo)彈對第i個目標(biāo)達(dá)到毀傷要求所需成爆彈量為wij。選擇目標(biāo)時按類進(jìn)行選擇。用集合X=ixii(i=1,2,…,m)來描述某作戰(zhàn)集團(tuán)的目標(biāo)選擇方案,則
由于目標(biāo)選擇的目的,是爭取在完成給定的作戰(zhàn)任務(wù)的條件下發(fā)射彈量最小,則目標(biāo)函數(shù)為
完成作戰(zhàn)任務(wù)的限制為
彈量限制為
打擊目標(biāo)限制為
綜上所述,打擊目標(biāo)選擇規(guī)劃模型可表示為
用綜合分析法選取打擊目標(biāo),更能全面地篩選目標(biāo),彌補(bǔ)了單純用定性分析法或定量分析法的不足,增強(qiáng)了目標(biāo)選擇的合理性和科學(xué)性。同時又為武器的使用進(jìn)行了優(yōu)化,以最少的消耗,達(dá)到最大的打擊效果。這樣就為戰(zhàn)役指揮員做出正確決策提供了依據(jù)。
[1]目標(biāo)選擇與打擊聯(lián)合條令[M].北京:軍事科學(xué)出版社,2002.
[2]經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的選擇與評價[J].中國人民防空,2001,14(4):54-57.
[3]基于熵法的炮兵戰(zhàn)場目標(biāo)價值分析[J].火力指揮與控制,2004,29(5):84-87.
[4]徐澤水,達(dá)慶利.區(qū)間數(shù)排序的可能度法及其應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程學(xué)報,2003,18(1):67-70.
[5]錢頌迪.運籌學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996.
[6]陳培彬.基于法的炮兵戰(zhàn)場目標(biāo)價值分析 [J].火力指揮與控制,2004,29(5):84-87.