某新型火炮武器系統作戰運用數據庫的設計與實現*

紀偉虎 段疆宏 孫興飛 葛希波 康少舉

（解放軍66157部隊 保定 072653）

1 引言

武器系統作戰運用是指各級指揮員在作戰中結合具體的作戰類型、作戰樣式、作戰行動和戰場環境，緊緊圍繞所屬部（分）隊武器裝備的戰術技術性能，對武器裝備的戰斗編配、戰斗任務、戰斗使用及戰斗行動等進行計劃、指揮、協調與控制活動，目的是充分發揮武器裝備在作戰中的整體效能，更加高效地打擊敵人［1]。

武器系統作戰運用數據主要包括各級指揮員對所屬部（分）隊的武器裝備在作戰中的指揮、控制與使用過程中產生、需要或關聯的數據［1]。

某新型火炮武器系統具有射程遠、威力大、機動性好和突防能力強等特點，使陸軍遠程火力打擊能力大大增強［2]。目前部（分）隊對積累的大量的該型火炮武器系統作戰運用數據的處理還停留在簡單的人工記錄、查詢、統計和備份階段，不能充分發揮這些數據的使用價值。解決這些問題首先就是要對大量的作戰運用數據進行系統分析、分類梳理、建立模型，以便為后續利用計算機等自動化設備進行數據處理和運用奠定基礎。

2 某新型火炮武器系統作戰運用數據分類

作戰運用數據分類應堅持源于作戰，服務作戰的原則，同時滿足及時性、準確性、完整性、一致性、易理解性等要求，便于部（分）隊指揮員在實際作戰過程中的操作使用。該型武器系統作戰運用數據主要包括裝備數據、作戰數據、環境數據、資料文檔四個大類［3～7]。

1）裝備數據。作戰需要裝備功能的發揮做支撐，裝備數據包括裝備基本信息、裝備性能數據等兩個二級分類；

2）作戰數據。從廣義理解，作戰數據是指對作戰指揮、日常戰備、非戰爭軍事行動等具有影響和制約作用，且可以用人工方式或者用自動化裝置進行通信、翻譯轉換和加工處理的各種數據。從狹義理解，作戰數據是用于保障作戰指揮和部隊重要行動順利進行的各種數據。包括軍事想定數據、作戰規則數據、編制編配數據、裝備作戰運用數據、作戰保障數據、外軍數據等六個二級分類；

3）環境數據。環境因素對該型武器系統的實際作戰效果影響較大。環境數據包括地理信息數據、氣象水文數據、電磁環境數據、戰場建設數據、核生化環境數據、人文環境數據等六個二級分類；

4）資料數據。作為指揮員在實際作戰過程中參考或參閱的重要依據，資料數據是不可缺少的一部分。資料數據包括條令條例、研究報告、標準規范、作戰運用資料等四個二級分類。

3 某新型火炮武器系統作戰運用數據模型的構建

對作戰運用數據進行整理分類后，要想使得數據發揮最終作用，首先應建立數據模型，然后借助計算機軟件對數據模型進行入庫編輯，并實現一定的操作功能，能對部（分）隊指揮員進一步熟練掌握和運用該型火炮武器系統有所幫助。

由于E-R模型［8]（實體-關系模型）提供不受任何DBMS約束的面向用戶的表達方法，在數據庫設計中被廣泛用作數據建模的工具，因此本文借助E-R模型對武器系統作戰運用數據進行建模。

舉例說明，二級分類裝備運用數據包括作戰運用計劃數據、作戰運用實時環境數據、裝備作戰行動數據、裝備作戰運用效果數據等四個三級分類，以裝備作戰行動數據為實體建立E-R模型，如圖1所示。

圖1 E-R模型

圖1中，矩形框表示實體；菱形框表示關系；橢圓形框表示實體或關系的屬性，同時在直線上標注關系的類型，圖1所示為一對一關系。其中，行軍機動數據、集結地域數據、技術陣地數據、發射陣地數據的關系模式具體分別為

行軍機動數據（行軍機動編號，摩托化行軍路線、警戒自衛方式、鐵路輸送路線、疏散隱蔽方式）；

集結地域數據（集結地域編號，人員車輛進出路線、通信網絡節點、油料補給數量、隱蔽偽裝方式）；

技術陣地數據（技術陣地編號，裝填彈數、氣象車坐標、指揮方式、彈藥信息、火炮技術檢查）；

發射陣地數據（發射陣地編號，調炮時間、發射時間、發射結果、單炮撤收時間）；

裝備作戰行動（行動編號，行軍機動編號，集結地域編號，技術陣地編號，發射陣地編號，單炮撤收時間，鐵路輸送路線，隱蔽偽裝方式，警戒自衛方式，裝填信息，調炮時間）。

關系模型中通常用二維表的形式表示實體和實體間關系，即關系模型中數據的邏輯結構是一張二維表。以行軍機動數據、集結地域數據、技術陣地數據、發射陣地數據、裝備作戰行動數據為例，如表1，表2，表3，表4，表5所示。

表1 行軍機動數據

表2 集結地域數據

表3 技術陣地數據

表4 發射陣地數據

表5 裝備作戰行動數據

裝備作戰行動數據、行軍機動數據、集結地域數據、技術陣地數據、發射陣地數據通過各數據表中的關鍵字進行關聯，數據庫表的關系如圖2所示。

圖2 數據庫表的關系圖

4 Matlab GUI環境下武器系統作戰運用數據的入庫

Matlab GUI技術［9～10]使用戶可以設計出豐富、直觀的界面，方便實現數據的交互式顯示，同時可以直接在界面上輸入和改變參數，直觀地記錄武器系統作戰中產生、需要或關聯的數據，滿足實時、動態性的要求。

圖3所示為進入數據庫的主界面。作戰運用數據模塊的功能是存儲、顯示和操作該型火炮武器系統作戰運用數據，并能實現添加、復制、刪除、更改、保存等簡單的數據操作。點擊進入作戰運用數據子模塊，圖4為程序運行過程界面，圖5、圖6所示為數據操作界面。

圖3 某新型火炮武器系統作戰運用數據庫主界面

圖4 程序運行過程界面

圖5 武器系統作戰運用數據項的添加

5 Matlab GUI環境下武器系統作戰運用數據的應用

如圖3所示，數據典型應用模塊的功能是將作戰運用數據作為輸入數據，通過數學模型解算得到輸出數據，該輸出數據可用于指導部（分）隊指揮員的實際作戰。點擊進入數據典型應用模塊后，顯示如圖7所示的數據應用案例界面。數據應用案例分發射誤差計算［11]、發射誤差轉化、毀傷目標平均命中彈數、目標毀傷幅員［12]、火炮機動路線配置方案、部（分）隊作戰效能評估等六個方面。

圖6 武器系統作戰運用數據項的修改

圖7 數據模型運用顯示界面

5.1 數據應用案例設計思路

5.1.1 發射誤差計算

根據部（分）隊分類、梳理出的裝備作戰運用數據，已知決定諸元中間誤差Ed和Ef，母彈散布中間誤差Bd和Bf，相鄰標尺分劃的距離差hx，方向差hz，射擊方向數n，求解炸點近似正態分布下的代散布中間誤差和，以及炸點近似均勻分布下炸點散布區域的正面和縱深寬度2Lxs和2Lzs。

5.1.2 發射誤差轉化

根據部（分）隊分類、梳理出的裝備作戰運用數據，已知營共同距離中間誤差、營共同方向中間誤差ExYG和EzYG、連單獨距離中間誤差、連單獨方向中間誤差ExLd和EzLd、炮單獨距離中間誤差、炮單獨方向中間誤差ExPd和EzPd、母彈散布中間誤差Bd和Bf，子彈分布縱深和正面寬度2a和2b、每發母彈攜帶的子彈數m、各連炮數n、炮營的連隊數M，求解營決定諸元中間誤差EdY和EfY，營散布中間誤差BdY和BfY。

5.1.3 毀傷目標平均命中彈數

根據部（分）隊分類、梳理出的裝備作戰運用數據，已知敵T72坦克各易毀面積炮管、人員、散熱器的相對面積和實際面積，毀傷各部分所需的平均命中彈數，坦克總面積和乘員數，求解毀傷敵T72坦克所需的平均命中彈數ω。

5.1.4 毀傷目標平均命中彈數

根據部（分）隊分類、梳理出的裝備作戰運用數據，已知某敵裝甲兩部分矩形易毀面積的中心點距目標中心的偏差ax1、az1、ax2、az2，易毀面積的正面和縱深lx1、lz1、lx2、lz2，命中各易毀面積所需平均命中 彈 數ω1和ω2，母彈 散 布中間 誤 差Bd和Bf。求解敵裝甲目標的毀傷幅員lx和lz。

5.2 數據應用案例功能演示界面設計

具體功能演示界面，如圖8～11所示。

圖8 發射誤差計算

圖9 發射誤差轉化

圖10 毀傷目標平均命中彈數計算

圖11 目標毀傷幅員計算

6 結語

1）本文對某新型火炮武器系統的作戰運用數據進行了分類、細化和整理，通過建模建庫的嘗試，較大地提高了該型火炮武器系統作戰運用數據的使用效率。

2）文中所采用的Matlab-GUI可視化工具尚且滿足數據入庫要求，但是數據典型應用子模塊中所需要的輸入數據必須通過人工輸入實現，無法自動讀取數據庫中的已知數據，使用起來有所不便，需要進一步改進和完善。

隨著后續演習、訓練、作戰等軍事活動的日益展開，作戰運用數據資料庫將越來越豐富，數據的應用也越發完善，例如火炮的機動路線方案選擇和如何配置、部（分）隊作戰能力的檢驗和評估等，必將對促進部（分）隊指揮員進一步熟練掌握和運用該型火炮武器系統提供有力支撐。