模糊專家理論在炮兵指揮控制系統中的運用

孫凌峰+李獻軍+柯寶弟

摘??要：針對炮兵指揮控制系統在作戰訓練中遇到的問題，在科學地分析了影響效果和相關因素的基礎上，依據模糊專家理論的方法和原理，設計了相關的運用決策框架，并提出了運用規則。

關鍵詞：模糊專家理論;指揮控制系統;運用規則;炮兵

中圖分類號：E917?????????????????文獻標識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.027

在未來戰爭中，炮兵作戰的對象會越來越多，其地位也會越來越重要。指揮控制系統具有活動空間廣闊、信息量大、時效性突出的特點。要想實施精確指揮來應對多變的戰場環境，手工作業的傳統方式已經無法適應現代戰爭快節奏的要求。這就要求炮兵作戰指揮系統要有較高的自適應處理能力和自動化分析、決策能力，讓指揮員和其他人員可以從冗繁的事務中抽出更多的時間和精力去完成其他任務。炮兵指揮控制系統向人機結合的自動化系統轉變是現代戰爭發展的必然趨勢，尤其是在高技術條件下的局部戰爭中，它顯得尤為重要，比如伊拉克戰爭中的美軍炮兵指揮控制系統的成功運用。模糊專家系統是解決帶有模糊信息的重要手段之一，也是必然選擇。由于炮兵作戰訓練中收到的部分信息是模糊、不清晰、不完善的，因此，炮兵指揮控制系統在作戰訓練等輔助決策中具有廣闊的運用前景和重要的現實意義。所以，設計、研究炮兵決策模糊專家系統是為了適應信息化戰爭的需要，不斷完善炮兵作戰指揮體系。

1??系統結構設計

炮兵指揮控制系統中的模糊專家系統模塊包括前端偵察信息獲取和模糊專家系統兩大部分，這兩部分相輔相成、相互融合。

在模糊專家系統結構中，信息獲取工具是系統結構收發和管理信息的主要模塊，它可以實現炮兵戰場、訓練場等信息的偵收、添加、刪除、修改、更新、排序和比較等功能。目前的初級指揮系統僅能實現信息的獲取和并入，其他都是由人工完成的，無法實現全程自動化。綜合數據庫用于存放炮兵戰場和訓練場等態勢信息，包含數量、型號、狀態、部署位置、性能指標、人員和天氣等信息。這些信息狀態會隨著事態的發展不斷變化、更新，以適應戰場的需求，而這些變化本該由系統自動完成。同時，還可以根據規則得到相關的結論和解釋，由系統回答運行過程記錄等。模糊推理機利用信息庫中的信息，依據一定的規則，模糊推理經過模糊化處理后的信息，然后執行模糊匹配、篩選、更新和刪除等操作。它的結論有固定格式，與信息庫中的信息表示相對應，但是，與其具體內容無關，因此，信息庫的擴展不影響推理的實現。人機接口是系統與外界交流信息的專用通道，包括系統與用戶、專家的信息溝通和交換。

2??系統表示形式

炮兵指揮控制系統中的模糊專家系統采用的是目前應用最廣泛的產生式信息表示法。該方法的表示方式與人類思維方式相似，具有信息維護簡單、更新速度快、操作靈活等特點，同時，還具有很強的擴展能力并向下兼容。其模糊規則表示為：

Rule;e1（W1）Λe2（W2）…Λen（Wn）.?????（1）

式（1）中：e1，e2，…en為規則中各模糊前提條件，例如，攻擊目標的參數信息，主要包括目標數量、平臺屬性、運動速度、運動方向和人員裝備等信息;W1，W2，Wn為各信息參數在籌劃過程中所占的權重，這既是參數重要程度的度量指標，也是平臺威脅度判定的重要參考。

各信息參數的取值范圍為0≤Wi≤1，i=1，2，…n，并且滿足以下條件：

.??????????????????（2）

在實際運用的過程中，用表示ei的獲取測量值，真值往往無法獲取，用T（ei）表示，0≤T（ei）≤1?.?當T（ei）=0時，表示ei為假;T（ei）=1時，表示為真。一般情況下，T（ei）處于0和1之間。用H表示情況分析的中間結果或最終結果的結論，CF（H，e）表示規則的置信度，本質是一條件假設，意義為當前提條件ei為真時，結論H真實情況的可信程度。0≤CF（H，e）≤1，CF（H，e）的值越大，表示條件ei為真時的可信程度越高，反之越低。在系統中設置一閾值λ，當真值T（ei）≥λ時，規則被激活，系統正常運行。

上述方案的關鍵是建立決策與目標狀況之間的隸屬關系。設二者向量為Q=（q1，q2，…qn）和E=（e1，e2，…en），根據專家系統模型確定Q到E的模糊關系，即：

R=（υij）m×n.???????????????（3）

式（3）中：R為決策關系矩陣;υij為第i種決策方案對第j類目標狀況的隸屬度。

Q=EoR.??????????????????（4）

式（4）中：o為算子。

3??系統運用規則

針對信息的模糊表示，該系統用計算歸一化相關系數的方法來衡量2個模糊概念的相似程度。相關系數越小，表示越不相似，反之則越大。當其大于設定的閾值λ時，可以認為二者是匹配的，可以應用文獻3計算歸一化相關系數的公式。設E和E'分別表示U={u1，u2，un}論域上的對應模糊集合，用式（5）計算匹配度δmatch（E，E'）∶1-d（E，E?'）.

綜合匹配度計算公式為：

.???????????（5）

則E和E'的匹配度為：δmatch（E，E?'）：=min{δmatch（E1，E?'1），δmatch（E2，E?'2），δmatch（E3，E?'3），…δmatch（En，E?'n）}.

如果匹配度大于閾值?，則認為其是匹配的，并將該方案放入綜合數據庫中。否則，要繼續調整參數，讓系統繼續運行。在推理過程中，應依據經驗，剔除明顯的、不符合常規的情況，避免錯判和漏判，從而減少運行時間，選擇最優的方案。

4??結束語

將專家判斷系統與模糊理論相結合，應用設計炮兵指揮控制系統是信息化戰爭的一個重要趨勢，它能很好地解決信息的模糊和不確定、不完善的問題，對炮兵部隊快速反應能力的建設具有重要的意義和使用價值。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕

Fuzzy?Expert?Theory?Artillery?Command?and?Control?Systems?in?Use

Sun?Lingfeng，?Li?Xianjun，?Ke?Baodi

Abstract：?For?questions?artillery?command?and?control?systems?encountered?in?combat?training?in?the?scientific?analysis?of?the?impact?and?effectiveness?on?the?basis?of?relevant?factors，?based?on?the?theory?of?fuzzy?expert?and?principles，?design?decisions?related?to?the?use?of?the?framework，?and?proposed?use?rules.

Key?words：?fuzzy?expert?theory;?command?and?control?systems;?use?rules;?artillery