唐 克 吳繁華

（陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031）

城市進攻作戰(zhàn)戰(zhàn)場目標識別問題研究＊

唐 克 吳繁華

（陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031）

就城市進攻作戰(zhàn)中目標偵察識別的問題，提出模糊模式識別的方法。該方法在知道模式特性指標和得到目標特性值的前提下，建立隸屬函數(shù)求出相應(yīng)隸屬度，然后對目標進行識別判斷。通過實例分析證明了該方法較為簡便、易于實現(xiàn)且具有一定的科學(xué)合理性。

城市；進攻作戰(zhàn)；模糊模式識別；隸屬函數(shù)

Class NumberE83

1 問題的提出

城市作戰(zhàn)是無法回避的一個問題。城市作為各個國家和地區(qū)政治、經(jīng)濟和文化的中心［1］。在作戰(zhàn)中，較好地控制住城市對于實現(xiàn)戰(zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù)目標都至關(guān)重要。而高技術(shù)條件下的城市作戰(zhàn)，將是信息對抗的作戰(zhàn)，信息的主導(dǎo)權(quán)在一定意義上決定了戰(zhàn)場的主動權(quán)［2］。城市進攻作戰(zhàn)中，對目標的偵察識別即是掌握敵情信息的一個重要環(huán)節(jié)。但是隨著各種偽裝技術(shù)的發(fā)展和偽裝手段的改進以及戰(zhàn)場態(tài)勢的瞬息萬變，對敵城市中目標偵察識別的難度也日益加大。所以，要贏得城市進攻作戰(zhàn)必須在戰(zhàn)場目標識別上下功夫，深入研究城市進攻作戰(zhàn)戰(zhàn)場目標識別問題也就具有現(xiàn)實而重要的意義。

2 模糊識別的數(shù)學(xué)模型

2.1 模糊模式識別

設(shè)U是一個待識別對象的全體集合，集合U中的每一個對象u有p個特性指標u1，u2，…，up。每個特性指標即對象u的某個具體的特征，于是把p個特性指標表示的每一個對象u，記成u＝（u1，u2，…，up），稱為特性向量或因素集［3］。

設(shè)待識別對象集合U分成n個類別，并且每一個類別均是U的一個模糊集，記作稱之為模糊模式。

模糊模式識別的目的是把待識別對象u＝（u1， u2，…，up）劃歸到一個與其相近相似的模式類別中。

當通過一定的算法和規(guī)則，建立模糊模式的隸屬函數(shù)，求取待識別對象u與模糊模式之間存在的關(guān)聯(lián)度，即得到一組隸屬度（u），然后按照某種隸屬原則對對象u判斷其隸屬于類別的程度，就可以得知它應(yīng)歸屬哪一類別。

2.2 直接方法的一般應(yīng)用步驟

通過2.1所述，此類模糊模式識別的方法可分為三步。

1）通過偵察獲取識別對象的特性指標

識別一個對象，它受多種因素的影響，在偵察的過程中從各因素中抽選一些與模式識別問題相關(guān)度較大關(guān)系的特性指標，并通過一定的規(guī)則給對象u的特性指標賦予相應(yīng)具體的數(shù)據(jù)，得到對象u的特性指標向量u＝（u1，u2，…，up）［4］。

在這一步中，主要涉及的問題是偵察的可信度，還有對于一些實際問題的內(nèi)容和背景以及識別人員的知識、經(jīng)驗和技巧，這些是識別的基礎(chǔ)，也將影響識別的效果，所以識別因素的確定和因素數(shù)據(jù)的賦予也因不同的識別對象而會有所差別。

2）確定模糊模式的隸屬函數(shù)

這一步是識別工作的關(guān)鍵，對于不同的識別問題需要構(gòu)建不同的隸屬函數(shù)。

在模糊模式識別中，建立隸屬函數(shù)的方法經(jīng)常采用的是樣本法。用樣本法構(gòu)建隸屬函數(shù)的方法如下：

設(shè)U是待識別對象全體的集合，而U上n個模糊子集（即模糊模式每一個對象（u∈U）的特性向量為：u＝（u1，u2，…，up）［5］。

計算對象u＝（u1，u2，…，up）與均值祥本ai之間的普通距離［6］：

在研究具體問題時，選擇樣本還可以適當添加一些可變的指標（或參數(shù)），從而適應(yīng)更復(fù)雜的情況，也從某種程度上保證識別的準確性。

3）識別判斷目標

在計算得出隸屬函數(shù)的值后，按照某種隸屬的原則對待識別對象u進行判斷，指出其應(yīng)歸屬于哪一模糊模式，即屬于哪一類別［8］。

2.3 模糊模式識別的隸屬原則1）最大隸屬度原則

2）最大隸屬原則

設(shè)Ai∈F（U）（i＝1，2，…，n），u0∈U，若存在j∈｛1，2，…，n｝，使得則稱元素u。相對屬于

3 計算示例

在某次城市進攻作戰(zhàn)中，我偵察分隊在城市中心一街區(qū)發(fā)現(xiàn)敵一火力目標，該火力目標威脅到我方下一步的進攻行動，現(xiàn)在需要我方判明該目標的屬性類別，以便我指揮員適時組織相應(yīng)力量對其進行打擊。

按照目標識別的方法和步驟，本文以擇近原則為基礎(chǔ)對該例進行分析識別。

3.1 確定識別對象特征指標

1）目標形狀大小。描述目標的幅員和體積等方面的特征量，這里用1.0～5.0之間的數(shù)表示。

2）目標中包含人員數(shù)量。

3）目標在陣地的停留時間（s）。

4）目標運動的速度（km／h）。

5）目標發(fā)射景況。目標在發(fā)射時的火光亮度、聲音和彈道軌跡等情況的綜合評價，用0～1.0之間的數(shù)表示。

3.2 確定模糊模式特征指標均值

目標類別的標準特征指標，是我軍在平時和戰(zhàn)時所采集到的敵方目標信息技術(shù)數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，這樣的一些標準特征指標為戰(zhàn)場目標識別提供便利。在目標識別過程中，可根據(jù)所選取的每個特征指標的重要程度，賦予一個權(quán)重系數(shù)，這些權(quán)重系數(shù)可由經(jīng)驗、專家打分或者通過一定的數(shù)學(xué)方法計算然后統(tǒng)一進行歸一化處理得到，這樣的權(quán)重系數(shù)具有一定的科學(xué)性。本例中的目標識別類別分別設(shè)有敵坦克、單兵便攜式反坦克導(dǎo)彈、自行火炮、迫擊炮和敵火箭筒，它們的標準特征指標如表1所示。

3.3 待識別目標偵測特征量

在偵察監(jiān)測過程中，得到要識別目標的特征量分別為

U＝4.6／形狀大?。?／人員數(shù)量＋22／停留時間＋43／運動速度＋0.7／發(fā)射景況即：U＝（4.6，4，22，43，0.7）

表1 目標類別標準特征指標表（均值表）

3.4 計算目標偵察值與標準目標值之間的距離

同理

3.5 求取隸屬函數(shù)值

3.6 判斷目標類別

從求取的隸屬函數(shù)值中，得知

依據(jù)最大隸屬原則，可以判斷，所偵察的目標為敵坦克。

4 結(jié)語

該方法從偵察觀測所獲得的信息出發(fā)，對城市進攻作戰(zhàn)目標類別進行識別，具有簡單、準確、可靠的優(yōu)點。這一目標識別方法主要困難在于因素集的選取和因素特性值的確定，而確定其隸屬函數(shù)和對模糊集的處理也是關(guān)鍵的步驟［11］。對于特性指標，必須選取最能反映目標信號特征，并且可以進行量化的信息表現(xiàn)出來。這個工作要求對目標進行全面分析，并對大量的數(shù)據(jù)進行處理。對于隸屬函數(shù)的構(gòu)建，就是對樣本數(shù)值的分析。綜合來說我們依據(jù)的是大量的戰(zhàn)場數(shù)據(jù)和軍事專家、指揮員的經(jīng)驗。當特性指標值確定后，通過正確地構(gòu)建隸屬函數(shù)，就可以用模糊識別的方法進行目標識別，而且同其他的識別方法相比，更簡單、更容易實現(xiàn)，也更科學(xué)。

［1］王進舉.高技術(shù)條件下城市作戰(zhàn)管窺［J］.國防科技，2002（6）：63－66.

［2］李幫曄，陳文海.淺談信息化條件下城市進攻作戰(zhàn)戰(zhàn)法運用［J］.科技視界，2013（34）：207.

［3］陳之寧.模糊數(shù)學(xué)及其軍事應(yīng)用［M］.合肥：合肥炮兵學(xué)院，1994：12－16.

［4］張明智.模糊數(shù)學(xué)與軍事決策［M］.北京：國防大學(xué)出版社，1997：60－64.

［5］張宗德，劉曉軍.模糊判決在目標識別中的應(yīng)用［J］.電子科技，1997（2）：20－22.

［6］王曉丹，王積勤.雷達目標識別技術(shù)綜述［J］.現(xiàn)代雷達，2003（5）：22－26.

［7］趙艷啟.運動目標識別與跟蹤算法的研究［D］.南京：河海大學(xué)，2005：2－3.

［8］李明軍，等.基于模糊模式識別的戰(zhàn)場目標識別［J］.火力與指揮控制，2005，30（8）：57－60.

［9］郝強，等.模糊灰色方法在防空兵作戰(zhàn)分析中的應(yīng)用［M］.北京：軍事科學(xué)出版社，1997：46－48.

［10］譚芳.基于特征信息提取的目標識別算法研究［D］.成都：電子科技大學(xué)，2010：3－5.

［11］陳培彬，等.基于熵法的炮兵戰(zhàn)場目標價值分析［J］.火力與指揮控制，2004（5）：84－87.

Battlefeld Target Identification of CityOffensive Operations

TANG Ke WU Fanhua
（Army Officer Academy，Hefei 230031）

The paper proposes the method of fuzzy pattern recognition to solve the target detection recognition problem in the city offensive operations.Using this method，knowing the mode characteristics index and target properties value，membership function is established，then the degree of membership is calculated，then the target recognition is judged.The example analysis proves that this method is simple and convenient，easy to realize，and has scientific rationality.

city，offensive operations，fuzzy pattern identification，subordinate function

E83DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.011

2015年5月3日，

2015年6月27日

唐克，男，碩士，副教授，研究方向：武器系統(tǒng)運用工程。吳繁華，男，碩士研究生，研究方向：兵種戰(zhàn)術(shù)學(xué)。