歐陽志宏,徐英,丁鋒

(國(guó)防科技大學(xué) 電子對(duì)抗學(xué)院，安徽 合肥 230037)

0 引言

訓(xùn)練效果評(píng)估在對(duì)抗訓(xùn)練進(jìn)程中負(fù)責(zé)訓(xùn)練成績(jī)?cè)u(píng)判、訓(xùn)練質(zhì)量檢驗(yàn)和訓(xùn)練過程分析等核心工作。對(duì)抗裁決作為訓(xùn)練效果評(píng)估的重要內(nèi)容，主要完成對(duì)抗訓(xùn)練多源、海量、全方位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收集與處理，并結(jié)合裁決任務(wù)與要求，完成紅藍(lán)對(duì)抗行動(dòng)勝負(fù)判定，推動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)程有序進(jìn)行。信息化條件下，科學(xué)、規(guī)范、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的對(duì)抗裁決對(duì)訓(xùn)練質(zhì)量提升與效益發(fā)揮起著重要的支撐和催化作用。

國(guó)內(nèi)外在對(duì)抗裁決和訓(xùn)練評(píng)估方面的研究主要集中在評(píng)估算法[1-11]。固化的訓(xùn)練模式和組訓(xùn)方法使得學(xué)者們鮮有對(duì)裁決方法、模型規(guī)則和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究。本文以訓(xùn)練信息系統(tǒng)的全面建設(shè)為背景，明確對(duì)抗裁決的角色定位，設(shè)計(jì)了一種多層觀察者模式對(duì)抗裁決方法，分析了對(duì)抗裁決與訓(xùn)練效果評(píng)估、訓(xùn)練管理的相互關(guān)系，解決了穩(wěn)定高效的訓(xùn)練數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)與實(shí)時(shí)處理問題。具體針對(duì)防精確打擊對(duì)抗裁決，建立了裁決模型和裁決規(guī)則，并給出了方法在系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。

1 多層觀察者模式對(duì)抗裁決

1.1 裁決系統(tǒng)角色定位

對(duì)抗訓(xùn)練裁決系統(tǒng)與訓(xùn)練質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)、評(píng)估數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)共同組成訓(xùn)練效果評(píng)估系統(tǒng)。專業(yè)裁決人員操作裁決系統(tǒng)，在訓(xùn)練開始前根據(jù)訓(xùn)練任務(wù)、訓(xùn)練計(jì)劃和紅藍(lán)雙方主要行動(dòng)，擬制裁決方案，定制裁決規(guī)則。訓(xùn)練開始后，裁決系統(tǒng)依據(jù)裁決方案內(nèi)容收集訓(xùn)練數(shù)據(jù)，按照不同對(duì)抗行動(dòng)作用機(jī)理，執(zhí)行紅藍(lán)對(duì)抗勝負(fù)裁決，并將裁決結(jié)果上報(bào)導(dǎo)調(diào)控制系統(tǒng)綜合處理。圖1是裁決系統(tǒng)在訓(xùn)練信息系統(tǒng)中的角色定位。

1.2 觀察者模式

觀察者模式又稱為發(fā)布-訂閱模式，它定義了對(duì)象間的一種一對(duì)多的依賴關(guān)系，讓多個(gè)觀察者對(duì)象同時(shí)監(jiān)聽某一個(gè)主題對(duì)象。這個(gè)主題對(duì)象在狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)通知所有觀察者對(duì)象，而各個(gè)觀察者對(duì)象根據(jù)通知信息選擇性地對(duì)自己的表現(xiàn)形式進(jìn)行更新[12-15]。

觀察者模式的一般結(jié)構(gòu)如圖2所示。主題Subject即被觀察者，它可以有任意多個(gè)觀察者，并管理這些觀察者，同時(shí)提供增加和刪除觀察者對(duì)象的接口。觀察者Observer為那些需要在主題相關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)獲得通知的對(duì)象定義一個(gè)更新接口，以便在得到主題通知時(shí)獲得更新。具體主題ConcreteSubject用于存儲(chǔ)相關(guān)狀態(tài)，并在狀態(tài)改變時(shí)，負(fù)責(zé)向它的各個(gè)觀察者發(fā)出通知。具體觀察者ConcreteObserver維護(hù)一個(gè)指向具體主題對(duì)象的引用，并實(shí)現(xiàn)具體的更新接口，以接收具體主題發(fā)送的通知消息，同時(shí)還可以根據(jù)需要對(duì)消息進(jìn)行特定的處理。

觀察者模式的發(fā)布-訂閱方式有“推”和“拉”2種模型。推模型是當(dāng)消息產(chǎn)生時(shí)，把所有相關(guān)信息都通過參數(shù)的形式“推給”觀察者。不管觀察者對(duì)這些信息需要與否，目標(biāo)對(duì)象都會(huì)把這些信息發(fā)送給觀察者。拉模型是當(dāng)消息產(chǎn)生時(shí)，通知的函數(shù)不帶任何相關(guān)的信息，由觀察者到目標(biāo)對(duì)象取回消息。通過被觀察者提供相應(yīng)的接口，觀察者可以有選擇地得到所需信息。

1.3 多層觀察者模式

大規(guī)模的對(duì)抗訓(xùn)練參訓(xùn)人員和裝備種類多，配套的訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集手段多樣，使得訓(xùn)練數(shù)據(jù)類型豐富且數(shù)據(jù)量極大。訓(xùn)練信息系統(tǒng)內(nèi)流轉(zhuǎn)和處理的數(shù)據(jù)主要包括實(shí)裝與模擬訓(xùn)練器材工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、紅藍(lán)對(duì)抗行動(dòng)數(shù)據(jù)、導(dǎo)演調(diào)理數(shù)據(jù)、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)等，由隸屬于導(dǎo)調(diào)控制的訓(xùn)練管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)籌存儲(chǔ)與分發(fā)。顯然，觀察者模式非常適于訓(xùn)練信息系統(tǒng)。

然而，訓(xùn)練管理系統(tǒng)不能為訓(xùn)練信息系統(tǒng)內(nèi)眾多分系統(tǒng)制定詳細(xì)的發(fā)布-訂閱關(guān)系，這會(huì)帶來一定的修改風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)成本，也會(huì)降低數(shù)據(jù)分發(fā)的效率。因此，在訓(xùn)練管理系統(tǒng)與訓(xùn)練效果評(píng)估系統(tǒng)之間可以建立一層推模型觀察者模式，即訓(xùn)練管理系統(tǒng)將所有數(shù)據(jù)發(fā)布給注冊(cè)的觀察者，無需做任何篩選處理；而訓(xùn)練效果評(píng)估系統(tǒng)向訓(xùn)練管理系統(tǒng)進(jìn)行注冊(cè)，根據(jù)本系統(tǒng)擬制的發(fā)布-訂閱關(guān)系收集數(shù)據(jù)。

訓(xùn)練效果評(píng)估系統(tǒng)的評(píng)估數(shù)據(jù)支撐分系統(tǒng)負(fù)責(zé)下一步的數(shù)據(jù)維護(hù)與管理，此時(shí)，可再建立一層推、拉混合模型觀察者模式，由支撐系統(tǒng)扮演主題角色，而對(duì)抗訓(xùn)練裁決系統(tǒng)為觀察者。對(duì)于通用的、數(shù)據(jù)量大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)采用推模型發(fā)布，對(duì)于重要度高或需要人機(jī)交互取回的數(shù)據(jù)，采取拉模型發(fā)布。綜上所述，圍繞訓(xùn)練管理系統(tǒng)、訓(xùn)練效果評(píng)估系統(tǒng)、對(duì)抗裁決系統(tǒng)建立的多層觀察者模式裁決如圖3所示。

2 防精確打擊對(duì)抗裁決模型與規(guī)則

2.1 裁決模型

裁決模型是對(duì)抗裁決系統(tǒng)的核心，直接決定裁決的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、合理性，以及對(duì)抗裁決系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)通用設(shè)計(jì)，構(gòu)建裁決模型數(shù)據(jù)庫，需要將裁決模型標(biāo)準(zhǔn)化并獨(dú)立封裝，同時(shí)模型參數(shù)可修改。

現(xiàn)階段，藍(lán)軍精確打擊行動(dòng)通常采取數(shù)字模擬的方法，即采用推送數(shù)字報(bào)文的形式描述武器發(fā)射、尋的跟蹤、受擾致偏、爆炸等各階段狀態(tài)。因此，建立基于炸點(diǎn)預(yù)測(cè)的防精確打擊裁決模型，運(yùn)用對(duì)抗裁決計(jì)算機(jī)接收模擬導(dǎo)彈當(dāng)前位置、飛行姿態(tài)、工作模式、瞄準(zhǔn)情況等信息，同步監(jiān)控紅軍遂行區(qū)域防護(hù)和要點(diǎn)防護(hù)電子干擾參數(shù)，在干擾有效性判決的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)武器炸點(diǎn)。裁決方法的流程如圖4所示。受擾致偏和炸點(diǎn)預(yù)測(cè)也可由藍(lán)軍模擬計(jì)算，對(duì)抗裁決計(jì)算機(jī)只需接收最終的炸點(diǎn)信息，結(jié)合紅軍目標(biāo)的分布情況，以及現(xiàn)地人員采集的重點(diǎn)目標(biāo)所在地域和隱蔽防護(hù)情況，計(jì)算得出武器爆炸瞬時(shí)紅軍主要目標(biāo)的毀傷數(shù)量和受損程度，從而為部隊(duì)重點(diǎn)目標(biāo)防護(hù)能力裁定提供依據(jù)。

在干擾效能分析的基礎(chǔ)上計(jì)算紅方部隊(duì)針對(duì)性實(shí)施的光電干擾、雷達(dá)干擾、無線電引信干擾等對(duì)抗手段對(duì)目標(biāo)命中概率的影響，并充分考慮紅方部隊(duì)施放干擾的及時(shí)性和干擾樣式選擇的準(zhǔn)確性，因此，命中概率P(Z)為

P(Z)=(1-P(J|T))(1-P(J|M))·

P(Z|J)P(Z0)

(1)

式中:P(J|T)，P(J|M)為當(dāng)前干擾時(shí)機(jī)和干擾樣式條件下的干擾成功率;P(Z|J)為干擾效能分析模型根據(jù)武器性能參數(shù)、干擾參數(shù)、傳播因素等計(jì)算得出的干擾條件下的武器命中概率;P(Z0)為武器典型發(fā)射后命中概率。

命中概率的變化直接反映到模擬導(dǎo)彈彈道和瞄準(zhǔn)情況的變化，最終結(jié)合地形數(shù)據(jù)生成炸點(diǎn)位置。假設(shè)武器對(duì)目標(biāo)的毀傷是破片毀傷，對(duì)特定目標(biāo)的毀傷半徑為Rh，Rh與武器戰(zhàn)斗部攜帶的炸藥類型等因素有關(guān)，那么精確制導(dǎo)武器對(duì)目標(biāo)的毀傷概率為

(2)

式中:CEP為武器撞擊目標(biāo)時(shí)偏離目標(biāo)中心的誤差，這里用炸點(diǎn)與目標(biāo)的距離誤差代替;σ為現(xiàn)地人員采集的爆炸瞬時(shí)重點(diǎn)目標(biāo)所在地域和隱蔽防護(hù)情況影響因子，利用坑洞或運(yùn)用器材等防護(hù)措施越好，σ越小，從而毀傷概率越小。

定義毀傷程度裁決指標(biāo)Ih，將毀傷概率Ph按數(shù)值區(qū)間分級(jí)處理，并建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。Ih為

(3)

2.2 裁決規(guī)則

裁決規(guī)則是形成裁決結(jié)果的基本依據(jù)和準(zhǔn)則，也是確保自主和公平對(duì)抗的基本條件，反映著對(duì)抗訓(xùn)練的剛性要求和約束。裁決規(guī)則一般以戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)和裝備性能為基礎(chǔ)，依據(jù)影響對(duì)抗結(jié)果的各要素制定。裁決規(guī)則的擬制注重指標(biāo)量化和科學(xué)計(jì)算，對(duì)可能存在模糊爭(zhēng)議、難以評(píng)判的對(duì)抗行動(dòng)要在訓(xùn)練前經(jīng)權(quán)威專家評(píng)議確定，重點(diǎn)是規(guī)則內(nèi)容、要素權(quán)重和裁決結(jié)果的分級(jí)方法，最終形成紅、藍(lán)、白三方確認(rèn)的裁決規(guī)則體系。以精確打擊與防護(hù)對(duì)抗裁決為例，建立的退出型和遲滯型裁決規(guī)則如表1所示。

裁決規(guī)則體系是隨著作戰(zhàn)訓(xùn)練背景的變化和訓(xùn)練條件的改善逐步調(diào)整完善的，針對(duì)不同的訓(xùn)練層次和考核對(duì)象，裁決規(guī)則應(yīng)能夠靈活定制，體現(xiàn)不同的對(duì)抗要求。表1中“**”(目標(biāo)類型、參考數(shù)值、遲滯時(shí)間等)和比較運(yùn)算符為裁決規(guī)則可定制內(nèi)容。

表1 退出型和遲滯型裁決規(guī)則Table 1 Exit-type and delay-type arbitrament rules

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

研制的對(duì)抗裁決系統(tǒng)已投入訓(xùn)練使用，在精確打擊與防護(hù)對(duì)抗訓(xùn)練階段，對(duì)抗裁決計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集紅軍重點(diǎn)目標(biāo)位置信息，另一方面監(jiān)控藍(lán)軍精確制導(dǎo)武器發(fā)射與瞄準(zhǔn)情況。武器在飛行過程中受到紅軍多手段干擾，模型實(shí)時(shí)計(jì)算武器受擾后的致偏情況，并推算最終落點(diǎn)，如圖5所示。

精確制導(dǎo)武器爆炸后，按模型計(jì)算紅軍特定對(duì)象瞬時(shí)毀傷概率和毀傷程度，得出裁決結(jié)果。圖6為紅軍重點(diǎn)目標(biāo)毀傷情況示意圖。

4 結(jié)束語

隨著對(duì)抗訓(xùn)練內(nèi)容與要求的不斷拓展，以及訓(xùn)練信息化建設(shè)的深入推進(jìn)，對(duì)抗裁決必然要從傳統(tǒng)人工現(xiàn)地裁決向人機(jī)交互式裁決、內(nèi)外場(chǎng)綜合裁決轉(zhuǎn)型。本文設(shè)計(jì)了一種多層觀察者模式對(duì)抗裁決方法，為海量訓(xùn)練數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)與處理、對(duì)抗裁決系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)、裁決規(guī)則與裁決模型設(shè)計(jì)、裁決系統(tǒng)研制與應(yīng)用等問題提供了思路。