基于態(tài)勢描述的機步團作戰(zhàn)仿真決策活動模型研究

彭文成，郭東明，李林希

(裝甲兵工程學院 陸軍裝備作戰(zhàn)仿真重點實驗室，北京 100072)

【裝備理論與裝備技術】

基于態(tài)勢描述的機步團作戰(zhàn)仿真決策活動模型研究

彭文成，郭東明，李林希

(裝甲兵工程學院 陸軍裝備作戰(zhàn)仿真重點實驗室，北京 100072)

為解決機步團指揮信息系統(tǒng)在作戰(zhàn)行動仿真中決策活動模型的建模問題，在分析決策模型特點的基礎上，提出了基于態(tài)勢描述的決策活動模型，并分析了模型實現(xiàn)的原理，深入研究了機步團作戰(zhàn)行動仿真中的態(tài)勢描述的核心問題，給出了決策模型構建的一種新思路，即基于位置狀態(tài)、戰(zhàn)損狀態(tài)、任務狀態(tài)和消息信息等4類實體信息的態(tài)勢描述方法。

機步團作戰(zhàn)行動仿真；態(tài)勢描述；決策模型

所謂作戰(zhàn)決策活動，是軍事指揮者為實現(xiàn)特定目的，提出、選擇和決斷最佳行動策略的指揮活動，在作戰(zhàn)指揮中占有十分重要的地位。機步團作戰(zhàn)仿真決策活動，是指團各類指揮機構、指揮要素、指揮單元，依托網絡化的指揮信息系統(tǒng)，在異地、分散配置狀態(tài)下，利用戰(zhàn)場共享信息，通過實時信息共享，并行地進行指揮決策的指揮組織活動[1-2]。

機步團決策活動的建模仿真一直是建模活動中的一個難點。近年來，對于模型自主決策的研究有了一定成果，例如基于決策樹的決策、基于概率網絡的決策、基于Agent的指揮決策建模等，這些成果主要研究了作戰(zhàn)活動方面的決策功能，在工程實現(xiàn)上，有一定的困難，特別是對于機步團作戰(zhàn)行動的決策活動，由于戰(zhàn)場空間仿真實體情況判別的復雜性和多樣性，使得其實現(xiàn)起來更為困難[3-5]。因此，本研究從作戰(zhàn)活動的角度提出了一種基于態(tài)勢[3]描述的決策活動建模方法，在現(xiàn)階段的團指揮決策活動上能夠快速有效地解決仿真模型問題。并且對同一類仿真來說，還可獲得一個較為豐富的態(tài)勢集合，此集合可作模型自主決策的外掛知識庫，由作戰(zhàn)決策活動逐步演化成系統(tǒng)模型的自主決策功能。

1 決策活動模型

機步團指揮作戰(zhàn)的決策活動是指相對于系統(tǒng)內部自主決策的概念而提出的。系統(tǒng)內部的自主決策是指依靠系統(tǒng)內部的決策功能直接實現(xiàn)仿真模型對戰(zhàn)場態(tài)勢的理解，形成相應的決策結果，如圖1所示。決策功能是由建模人員在構建模型的過程中固化在模型當中的，在使用過程中十分方便，支撐“人不在環(huán)”的決策仿真。不過實現(xiàn)具有較大復雜度的自主決策功能的任何一種決策建模方法，都具有一定的局限性，不能應對面臨的所有指揮決策問題。而決策活動是指將系統(tǒng)模型內部的決策功能外置，通過團指揮決策席錄入決策知識，用于支撐模型在仿真運行中的決策過程。可以將決策活動簡單地理解為系統(tǒng)模型的決策功能在模型系統(tǒng)外部團指揮決策席知識的支撐下實現(xiàn)的。這種方式可以比較簡單地實現(xiàn)，僅需把構建團指揮決策席進行決策知識編輯與錄入的接口嵌入決策模型中即可。另外，由于決策活動描述是基于指揮信息系統(tǒng)下團指揮決策席對于特定軍事問題而展開的，所以其決策的結果和內容對于特定的戰(zhàn)術想定背景具有更高的可信度。

圖1 系統(tǒng)決策模型與決策活動模型

2 基于態(tài)勢描述的決策活動模型原理

基于態(tài)勢描述的決策活動模型是運用了基于機步團特定軍事條件的決策方式，是將態(tài)勢描述作為決策的特定條件，而其具體結果是一系列機步團本身及所屬部、分隊的行動命令而構成的指令集，這些指令將驅動所屬部、分隊模型進行相應活動仿真，形成新的態(tài)勢[6-7]。其流程如圖2所示。所以，基于態(tài)勢描述的決策活動模型核心是對態(tài)勢情況的描述，而后根據(jù)態(tài)勢確定決策的內容和結果。

圖2 基于態(tài)勢描述的決策活動模型

這種基于態(tài)勢描述到指令的映射，表現(xiàn)出了機步團指揮決策席對于機步團作戰(zhàn)活動的理解和具體的處置方法。當決策活動的框架確定之后，伴隨團指揮決策席不斷錄入的決策內容，即會形成對于構建自動決策活動模型具有極大的益處的知識資源庫。

3 態(tài)勢描述方法

從以上可以看出，構建決策活動模型，其核心問題是如何在模型中錄入機步團指揮決策席的決策內容。首先需要對決策內容完成形式化的描述，即是對機步團作戰(zhàn)行動過程中所形成的態(tài)勢完成形式化的描述。

3.1 態(tài)勢要素分析

態(tài)勢是指敵我雙方在作戰(zhàn)部署、作戰(zhàn)力量對比和作戰(zhàn)行動方面形成的形勢和狀態(tài)，它是機步團指揮機關對所屬部、分隊實施作戰(zhàn)指揮的主要依據(jù)。在仿真模擬空間中，針對指揮作戰(zhàn)行動的決策活動問題，態(tài)勢是完成模型決策的主要條件來源。

從結構上看，態(tài)勢信息包括了特定戰(zhàn)場環(huán)境下，敵我雙方各個作戰(zhàn)對象的狀態(tài)、行為、事件、企圖及相關信息。在團一級的實際作戰(zhàn)中，這些態(tài)勢信息會形成綜合態(tài)勢圖，成為機步團指揮機關把握戰(zhàn)場動態(tài)、實施指揮決策的主要依靠。敵情態(tài)勢信息是描述敵方作戰(zhàn)力量情況的信息，包括敵方武器裝備信息、作戰(zhàn)行動信息、戰(zhàn)損狀態(tài)信息和總體情況信息等內容;我情態(tài)勢是描述我方作戰(zhàn)力量狀態(tài)的信息，包括作戰(zhàn)編成信息、指令信息、作戰(zhàn)保障信息、武器裝備信息、位置信息、行動狀態(tài)信息和傷亡狀態(tài)信息等;戰(zhàn)場信息態(tài)勢主要包括敵情態(tài)勢信息、我情態(tài)勢信息和戰(zhàn)場環(huán)境信息3類。其中，戰(zhàn)場環(huán)境信息是指戰(zhàn)場及其周圍對作戰(zhàn)活動有影響的各種情況和條件的信息，內容包括電磁環(huán)境信息、社會情況信息和自然要素信息等。

3.2 基于實體信息的態(tài)勢描述方法

態(tài)勢信息主要由敵情、我情和戰(zhàn)場環(huán)境3部分內容構成:其中，敵情和我情主要是指敵我雙方作戰(zhàn)力量在戰(zhàn)場上的部署、戰(zhàn)損狀態(tài)以及執(zhí)行任務的情況等，這些可以表現(xiàn)為活動模型的各種狀態(tài)信息，比如戰(zhàn)損信息、位置信息和任務信息等；而對于戰(zhàn)場環(huán)境來說，其構成復雜，從作戰(zhàn)行動實踐上看，如果要實現(xiàn)對環(huán)境要素的形式化描述難度很大，然而環(huán)境要素的存在是客觀的，從仿真世界對活動的分析和描述來看，重點關注的還是在戰(zhàn)場各作戰(zhàn)力量行動過程中環(huán)境要素的影響。為了方便實現(xiàn)，本研究不把環(huán)境要素單獨作為決策條件描述，是在敵我雙方的行動效果描述中把環(huán)境要素隱含起來，如戰(zhàn)場的地形起伏狀況，可以表現(xiàn)為對在該區(qū)域內仿真實體機動速度的變化。綜上所述，本文對態(tài)勢的描述是采用以行為實體和狀態(tài)為描述對象的方式。所以，仿真世界中一系列狀態(tài)信息、實體的行為所構成的邏輯判斷條件即是態(tài)勢。其實體范圍需要根據(jù)決策活動的具體內容所關注問題進行確定。比如，在制定炮火支援決策規(guī)則中，決策依靠的態(tài)勢條件，要根據(jù)炮火支援的行動實體及敵方實體的狀態(tài)來決定的[8-11]。由于態(tài)勢中仿真實體不只是一個，所以需要邏輯組合多個實體的狀態(tài)行為。

1) 相關定義

決策對象實體集:在一次決策過程中，把每一個決策對象的實體記為endeci，而相關的敵我雙方所有仿真實體所構成的對象實體的集合記為Endec。針對實體的具體類型還可以分為聚合實體和行為實體兩大類。

行為實體是指在仿真世界中最小粒度的實體模型，比如仿真粒度到營，那么機步營就是行為實體。

聚合實體是指在仿真世界中沒有具體描述但具有現(xiàn)實軍事含義的實體類型，它是由多個行為實體構成，比如仿真粒度是排，那么機步團是一個聚合實體，包括一個機步營指揮實體和3個機步連實體。要設置聚合實體是因為機步團指揮決策席在態(tài)勢描述時，可能要關注一個更大的單位，比如主攻團的狀態(tài)，而并非是一個團的狀態(tài)。

態(tài)勢單元是指構成整個態(tài)勢的所有基本元素，它一般是指決策對象具體的行為和狀態(tài)，記為Stdecj(endeci，t)。

態(tài)勢描述是指由決策對象實體集中的所有實體形成在t時刻所形成的態(tài)勢元素而構成的態(tài)勢整體描述，記為St(t)。

2) 態(tài)勢單元

態(tài)勢描述的重點在于對態(tài)勢單元的描述。對象主要包括聚合實體和行為實體兩類，而描述的主要內容包括位置狀態(tài)、任務狀態(tài)、戰(zhàn)損狀態(tài)和消息信息4大類。

a)位置狀態(tài)。主要描述決策對象實體在t時刻的位置信息，記為Stpos(endeci，t)。以空間角度判斷，主要包括與線之間的位置關系、與位置點之間的位置關系、與地域之間的位置關系以及與某個實體之間位置關系4大類。針對行為實體來講，位置狀態(tài)的決策條件與內容如表1所示。

然而行為實體與聚合實體，這兩種實體的判斷方法基本類似，但是首先需要定義其到達的標準，此標準體現(xiàn)為到達作戰(zhàn)力量的數(shù)量。具體到實現(xiàn)過程中，這一標準需要機步團指揮決策席進行靈活設置。其具體的判斷條件是總體兵力滿足一定位置關系的數(shù)量到達某一個值，還可是不同兵種類型的兵力滿足一定位置關系的數(shù)量到達某一個值。例如在一個包含了步兵、 裝甲、 炮兵和工程兵等多個類型的行為實體的機步團攻擊群中，要是將主要作戰(zhàn)力量的空間情況作為態(tài)勢決策條件，那么就要選擇裝甲兵、步兵和炮兵類實體，判斷這3類行為實體位置空間關系的量有沒有達到一個標準，例如裝甲兵、步兵和炮兵的總體兵力到達率為 80%時，作為此種狀態(tài)下的決策條件。

b)戰(zhàn)損狀態(tài)。用于描述t時刻決策對象實體的戰(zhàn)損狀態(tài)信息，記作Stdma(endeci，t)。戰(zhàn)損狀態(tài)的決策條件與內容如表2所示。

c)任務狀態(tài)。用于描述t時刻決策對象實體的任務狀態(tài)信息，記為Stmiss(endeci，t)。任務狀態(tài)的描述主要是把決策的判斷條件定位為任務執(zhí)行過程中所有可能的狀態(tài)，所以確定決策條件要根據(jù)任務模型中所描述的實體狀態(tài)。這里以機步團的進攻任務為例，其過程包括展開、攻擊 、占領 、撤離等狀態(tài)，機步團的進攻任務狀態(tài)決策內容和條件如表3所示。

需要在機步團實體的任務狀態(tài)的基礎上來確定聚合實體的決策條件。還是以占領出發(fā)陣地為例，其作為決策的條件是當機步團已經有一定比率的實體占領了沖擊出發(fā)陣地時，可判定聚合實體當前的狀態(tài)為占領出發(fā)陣地。對于占領陣地機步團的比率由錄入態(tài)勢描述及決策規(guī)則的團指揮決策席設定，并且在計算時要以每個機步團現(xiàn)有實例進行計算。以機械化步兵師為例，步兵師有3個機步團，且每個機步團編制3 000人，在作戰(zhàn)過程中，1團損傷了10%，2團損傷了 15%，3團損傷了30%，此時1團和2團迅速占領了沖擊出發(fā)陣地，那么1連在占領沖擊出發(fā)陣地后的比率即為3 000×(1-10%)+3 000×(1-15%)/3 000×(1-10%)+3 000×(1-50%)+3 000×(1-30%)=0.833

d)消息信息。主要是把決策的觸發(fā)條件確認為決策對象實體接收或發(fā)出的消息，記為Stmsg(endeci，t)。這種決策條件大約包括3類信息，即報告信息、情報信息和命令信息。

報告信息是對實體本身情況和狀態(tài)的描述。當決策對象實體發(fā)送自身實體的情況或接收到下級所屬實體發(fā)送的報告信息，便可以作為指揮決策的一個態(tài)勢決策條件。比如在機步團的進攻過程中，當機步團指揮決策席接收到下級機步營的毀傷已達到60%的報告信息時，則需要向該營的攻擊方向增加兵力，至于增加的兵力是多少，這需要考慮其他所屬機步營的戰(zhàn)損情況。

表1 機步團位置狀態(tài)決策內容與條件

表2 機步團戰(zhàn)損狀態(tài)決策內容與條件

表3 機步團進攻任務狀態(tài)決策內容與條件

情報信息指的是描述敵方某一實體的信息。當決策對象發(fā)送或收到既定實體的情報信息時，就會讓其成為指揮決策的某個態(tài)勢決策條件。如在作戰(zhàn)機動過程中，機步團指揮決策機構在接收到所屬機步營的情報信息，內容是發(fā)現(xiàn)了敵方向我機動，約一個營的兵力，那機步營的指揮實體會通過這一情況，結合其他影響作戰(zhàn)活動因素進行決策，而后部署其所屬3個機步連的行動。

命令信息是指揮類模型所下達的命令性指令。當決策對象實體接受命令信息時，將按照信息中的要求觸發(fā)下級實體的行為。比如，在機步團縱深攻擊群指揮所接收到團基本指揮所“加入戰(zhàn)斗并從左翼突入敵縱深”的命令時，縱深攻擊群指揮所需迅速決策，安排所屬兵力行動內容。

3) 態(tài)勢描述結果

態(tài)勢描述的結果是決策對象實體集Endec中，每個實體狀態(tài)所構成的集合，可將其表示為

St(t)={Stdecj(endeci，t)}

其中，Stdecj(endeci，t)為決策對象實體所形成的態(tài)勢元素。endeci∈Endec，j為整數(shù)，且1≤j≤4。 這個態(tài)勢元素可以是決策對象的戰(zhàn)損狀態(tài)、位置狀態(tài)、任務狀態(tài)或消息信息等，即

Stdecl(endeci，t)=Stpos(endeci，t)

Stdec2(endeci，t)=Stdma(endeci，t)

Stdec3(endeci，t)=Stmiss(endeci，t)

Stdec4(endeci，t)=Stmsg(endeci，t)

而確定j的取值，需要機步團指揮決策席根據(jù)態(tài)勢判斷所需要關注的決策內容和決策對象。

4 結束語

在分析了自主決策模型和決策活動模型特點的基礎上，結合作戰(zhàn)實踐的需要，提出了基于態(tài)勢描述的機步團決策活動模型的架構思路。在整個研究過程中，首先論述了基于態(tài)勢描述的決策活動模型原理，核心是仿真世界中機步團作戰(zhàn)行動中的態(tài)勢描述，為基于態(tài)勢描述的決策活動模型的工程實現(xiàn)提供理論指導和依據(jù)。

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(責任編輯周江川)

Research on Decision Activities Model of Operational Simulation of Mechanized Infantry Regiment Based on Situation Description

PENG Wei-cheng, GUO Dong-ming, LI Lin-xi

(Key Laboratory of Army Equipment Operation Simulation,Academy of Armored Force Engineering of PLA, Beijing 100072, China)

In order to solve the problem of the command decision-making modeling in operational simulation of command information system of mechanized infantry regiment, on the basis of analyzing the characteristics of the external decision model, this paper put forward the external decision model of army operational simulation based on situation description, and discussed the principle of this model, and then focused on deeply studying the situation description in the operational simulation of Mechanized Infantry Regiment. The situation description method was proposed based on four kinds of entity information, which is based on the position, the state of the damage, the status of the task, the information of the message and so on. This construction provides a new way to build the decision-making model．

operational simulation of mechanized infantry regiment; situation description; decision model

2016-09-07；

2016-09-29

彭文成(1966—)，男，博士，博士生導師，主要從事軍事裝備學和指揮自動化研究。

10.11809/scbgxb2017.01.006

彭文成，郭東明，李林希.基于態(tài)勢描述的機步團作戰(zhàn)仿真決策活動模型研究[J].兵器裝備工程學報，2017(1):24-28.

format:PENG Wei-cheng, GUO Dong-ming, LI Lin-xi.Research on Decision Activities Model of Operational Simulation of Mechanized Infantry Regiment Based on Situation Description[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(1):24-28.

TP391.9; E917

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