海洋環(huán)境感知與輔助決策系統(tǒng)構(gòu)建*

李能鵬

(中國(guó)艦船研究院 北京 100192)

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海洋環(huán)境感知與輔助決策系統(tǒng)構(gòu)建*

李能鵬

(中國(guó)艦船研究院 北京 100192)

論文從海洋環(huán)境感知與海洋環(huán)境輔助決策系統(tǒng)的內(nèi)涵出發(fā),分析了海軍武器裝備與海洋環(huán)境的相互關(guān)系,構(gòu)建了海洋環(huán)境感知信息與輔助決策關(guān)聯(lián)矩陣,研究了海洋環(huán)境感知與海洋環(huán)境輔助決策系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路,詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層、信息呈現(xiàn)層以及應(yīng)用層等各層的內(nèi)涵等,并從行政管理上和技術(shù)手段上等多個(gè)角度提出了海洋環(huán)境輔助決策系統(tǒng)有效運(yùn)行模式及措施建議,為海軍武器裝備綜合決策系統(tǒng)建設(shè)提供技術(shù)支撐。

環(huán)境感知; 海洋環(huán)境; 輔助決策

Class Number E843

1 引言

海洋環(huán)境指影響武器裝備整體戰(zhàn)、技術(shù)性能的海洋氣象、海洋水文、海洋地質(zhì)和地球物理、海洋物理、海洋化學(xué)、海洋生物等方面的自然條件,它由海空和低層大氣(如云、雨、霧、氣壓、氣溫等)、海表面(如風(fēng)、浪、流、冰、風(fēng)暴潮、鹽霧、日光輻照、溫度、濕度、潮汐等)、水下(如內(nèi)波、環(huán)流、躍層、聲道、密度、鹽度、電導(dǎo)、深度等)和海底(如地質(zhì)、地貌磁場(chǎng)等)的三維多種要素的自然環(huán)境、人為環(huán)境和武器裝備作戰(zhàn)平臺(tái)環(huán)境組成。

海洋環(huán)境隨時(shí)隨地影響著海軍裝備綜合效能的發(fā)揮,要提高海軍裝備技術(shù)水平,發(fā)揮武器裝備的最大效能,在研制和使用裝備時(shí),一定要充分掌握海洋環(huán)境與對(duì)海軍裝備的相關(guān)性,有效避免、預(yù)防或利用海洋環(huán)境對(duì)裝備的影響,提升裝備的戰(zhàn)斗力。

2 輔助決策系統(tǒng)內(nèi)涵

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)信息化程度的不斷提高,海戰(zhàn)場(chǎng)也逐漸縱深到海、底、陸、空、天五維一體的作戰(zhàn)環(huán)境中。要在如此復(fù)雜的海戰(zhàn)場(chǎng)信息化環(huán)境下,適時(shí)而又靈活地利用或避免海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,來充分發(fā)揮我軍武器裝備的作戰(zhàn)效能,是一項(xiàng)浩大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。綜合輔助決策就是迅速制定平時(shí)、戰(zhàn)時(shí)、突發(fā)狀況下的戰(zhàn)斗決策方案,同時(shí)能夠提供多種決策方案供決策者參考,它減少了制定決策方案所需的時(shí)間,提高軍隊(duì)的整體作戰(zhàn)能力;而且在建立環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,將各個(gè)海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式,形成海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境信息與輔助決策關(guān)聯(lián)矩陣,并將其匯集到數(shù)據(jù)決策分析系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)信息的共享;無需人工干預(yù),各個(gè)決策部門和基礎(chǔ)作用部門以及研制部門的數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)載入數(shù)據(jù)庫(kù),減少人為干預(yù)因素,大大方便了所有用戶的使用。

3 感知信息與輔助決策關(guān)聯(lián)矩陣

充分發(fā)揮海洋環(huán)境感知信息作用,能使海軍武器裝備發(fā)揮出其不意的效能。一方面充分利用海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境提高我軍武器裝備的效能,復(fù)雜多變的海洋環(huán)境將會(huì)影響和制約海軍裝備的使用,敵我雙方均充分利用這一特殊環(huán)境進(jìn)行對(duì)抗,海洋環(huán)境為海軍裝備作戰(zhàn)提供了隱蔽性。另一方面,充分了解和掌握海洋環(huán)境的特征、變化規(guī)律以及對(duì)武器裝備任務(wù)期的影響參數(shù),可提早對(duì)我軍武器裝備進(jìn)行預(yù)防與控制,以盡量減少對(duì)海軍武器裝備效能發(fā)揮的因素,增強(qiáng)我軍戰(zhàn)斗力。

基于以上兩點(diǎn)作用,構(gòu)建海洋環(huán)境感知與輔助決策關(guān)聯(lián)矩陣,為作戰(zhàn)指導(dǎo)員主動(dòng)采取決策措施提供依據(jù),也為建立的海軍武器裝備與海洋環(huán)境輔助決策系統(tǒng)提供比對(duì)參考依據(jù),感知信息與輔助決策關(guān)聯(lián)矩陣如表1所示(示例)。

表1 海洋環(huán)境感知和輔助決策矩陣關(guān)系表

4 海洋環(huán)境感知與輔助決策系統(tǒng)

4.1 設(shè)計(jì)目的

建立海軍武器裝備與海洋環(huán)境輔助決策系統(tǒng)主要目的是服務(wù)于軍方高層領(lǐng)導(dǎo)、作戰(zhàn)指揮員、綜合后勤保障部門、武器裝備研制和生產(chǎn)部門以及民用工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)部門。實(shí)現(xiàn):為部隊(duì)高層領(lǐng)導(dǎo)的戰(zhàn)略決策提供參考數(shù)據(jù);為現(xiàn)場(chǎng)作戰(zhàn)指揮員提供戰(zhàn)術(shù)決策依據(jù);為作戰(zhàn)綜合后勤保障部門提供決策依據(jù);為武器裝備研制生產(chǎn)部門提供參考依據(jù);為民用工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)部門提供參考依據(jù)。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

依據(jù)海軍武器裝備與海洋環(huán)境輔助決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的與需求,系統(tǒng)擬按如下步驟進(jìn)行分步設(shè)計(jì),輔助決策分析系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)如圖1所示。

圖1 輔助決策分析系統(tǒng)

輔助決策分析系統(tǒng)詳細(xì)說明如下:

第一步:將海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)(包括民用海洋環(huán)境歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、軍用海洋環(huán)境歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、通過情報(bào)渠道搜集的有關(guān)海洋環(huán)境信息;海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的適時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);其它渠道海洋環(huán)境信息)進(jìn)行抽取,通過清洗、過濾等手段進(jìn)行加工,然后加載到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ),形成一個(gè)全局性的、標(biāo)準(zhǔn)化的、高質(zhì)量的數(shù)據(jù),同時(shí)把歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),最大限度地發(fā)揮歷史數(shù)據(jù)的作用。

其中,廣泛收集、分析海洋環(huán)境歷史數(shù)據(jù)并建立實(shí)時(shí)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)提供實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù),是海軍武器裝備與海洋環(huán)境輔助決策系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提,沒有這些數(shù)據(jù)作為分析的前提,系統(tǒng)將無法運(yùn)行,也就無法達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。

第二步:從指揮決策層的角度出發(fā),按照主題分析的組織原則,采用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)建層次分析模型,將表1中的“海洋環(huán)境感知與輔助決策關(guān)聯(lián)矩陣數(shù)據(jù)”注入輔助決策系統(tǒng),通過與歷史數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、分析、處理以及歸類后,做出決策分析結(jié)論,為指戰(zhàn)員做出判斷。

第三步:在獲取強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持后建立各種聯(lián)機(jī)分析應(yīng)用多維模型,確定滿足各層次用戶的分析決策需要的信息模塊,并根據(jù)不同用戶的需求形成決策意見,從而完成一個(gè)全面、系統(tǒng)的輔助決策分析系統(tǒng),在瀏覽器中呈現(xiàn)全部信息。

第四步:在獲取全部信息后通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),傳輸?shù)姜?dú)立武器裝備作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)以及軍隊(duì)總部作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)進(jìn)行作戰(zhàn)決策。

4.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享

為充分利用國(guó)防工業(yè)部門、民用工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)部門以及作戰(zhàn)部隊(duì)收集到的各種海洋環(huán)境數(shù)據(jù)資料,圍繞發(fā)揮武器裝備的最大效能為目的,并為部隊(duì)高層領(lǐng)導(dǎo)的戰(zhàn)略決策提供參考數(shù)據(jù)和為現(xiàn)場(chǎng)作戰(zhàn)指揮員提供戰(zhàn)術(shù)決策依據(jù)。構(gòu)建如下圖2所示的數(shù)據(jù)共享流程,并按如下要求執(zhí)行。

圖2 環(huán)境數(shù)據(jù)共享流程

5 結(jié)語

海洋環(huán)境感知與輔助決策系統(tǒng)的有效運(yùn)行是建立在大量海洋環(huán)境數(shù)據(jù)觀測(cè)和分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,數(shù)據(jù)量的多少?zèng)Q定了輔助決策系統(tǒng)的精度、準(zhǔn)確度和正確性等。當(dāng)前我國(guó)海洋環(huán)境數(shù)據(jù)還極其缺乏,海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的積累工作還任重道遠(yuǎn)。同時(shí),海軍武器裝備與海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境具有多元相關(guān)性,只有充分認(rèn)識(shí)它、感知它、利用它、回避它,才能充分發(fā)揮我海軍武器裝備的作戰(zhàn)效能。

1) 復(fù)雜多變的海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境不僅影響海軍武器裝備的總體性能(如武器裝備的壽命、可靠性與安全性、裝備的隱蔽性以及信息感知的能力),同時(shí)對(duì)武器裝備的戰(zhàn)斗力起著決定性的影響)影響著雷達(dá)探測(cè)與無線傳輸、影響艦艇導(dǎo)航、影響雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)、影響艦艇水面水下的航行、影響水中兵器導(dǎo)航定位等),關(guān)系到戰(zhàn)斗的勝負(fù)。

2) 充分認(rèn)識(shí)海洋環(huán)境包括海空、海面、海中、海底、海岸及臨海大陸架、島礁等,并積極的開發(fā)和利用海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,研究海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的天文、水文、氣象、地理、物理、生化等特征,為海軍武器裝備和海戰(zhàn)場(chǎng)指揮決策所用,向戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境挖掘潛力以提升戰(zhàn)斗力,從而揚(yáng)長(zhǎng)避短,為我所用。

3) 在充分認(rèn)識(shí)海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境在海軍武器裝備效能發(fā)揮中的重要性的同時(shí),更要充分認(rèn)識(shí)海洋環(huán)境信息感知技術(shù)在武器裝備效能發(fā)揮中的重要性,并開發(fā)先進(jìn)的環(huán)境信息感知手段與方法,來指導(dǎo)指戰(zhàn)員做出指揮決策判斷。

4) 海洋環(huán)境信息感知技術(shù)不應(yīng)停留在對(duì)現(xiàn)有武器裝備性能發(fā)揮的需求上,而著眼于未來海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件下,武器裝備效能的發(fā)揮,積極充分開展環(huán)境信息感知技術(shù)的預(yù)先研究,從而做到未雨綢繆。

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Navy Armament and the Assistance Decision-making System on Ocean Environment

LI Nengpeng

(China Ship Research and Development Academy, Beijing 100192)

From the connotation of the marine environmental perception and assistant decision system, the relationship between naval weapon equipment and marine environment are analyzed, the marine environmental perception information and decision related matrix are constructed, the marine environmental perception information and decision related martrix are constructed, the network architecture design of the marine environmental perception and the decision system are studied. The contents of the data source layer, data acquisition layer, data warehouse layer, data application layer, information presentation layer, and so on are analyzed in detail. From the aspects of administrative management and technical means, the effective operation mode and suggestions of the marine environmental assistant decision system are put forward, technical support for the construction of naval weapon and equipment integrated decision system is provided.

environment perception, marine environmen, assistant system

2015年2月9日,

2015年3月17日

李能鵬,男,碩士,高級(jí)工程師,研究方向:艦船產(chǎn)品環(huán)境工程與可靠性。

E843

10.3969/j.issn1672-9730.2015.08.002