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      評(píng)估信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力釋放途徑*

      2013-08-10 09:03:58
      艦船電子工程 2013年8期
      關(guān)鍵詞:模式識(shí)別戰(zhàn)場(chǎng)特征值

      宋 劍

      (海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430)

      1 引言

      基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力生成后,必須通過科學(xué)的途徑釋放出來,才能使作戰(zhàn)過程更適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)的變化,才能對(duì)作戰(zhàn)指揮的過程和結(jié)果產(chǎn)生影響,才能促進(jìn)指揮優(yōu)勢(shì)的獲取。要保證基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力精確、快速、高效地釋放,就必須構(gòu)建符合體系作戰(zhàn)指揮要求的指揮能力釋放的途徑。本文參考了模糊模式識(shí)別法,首先分析了影響釋放途徑的主要因素,給出建模方法,建立了釋放途徑評(píng)估的模型,并在此基礎(chǔ)上舉例驗(yàn)證[1]。

      2 釋放途徑效果評(píng)估指標(biāo)

      釋放途徑效果評(píng)估主要包括可視化、網(wǎng)絡(luò)化、最優(yōu)化、一體化四個(gè)指標(biāo)[2]。

      2.1 可視化

      以“可視化”為目標(biāo)構(gòu)建體系作戰(zhàn)指揮能力釋放的信息環(huán)境。

      可視化的目的在于將信息轉(zhuǎn)化成可被人類感應(yīng)系統(tǒng)所領(lǐng)悟的格式。體系作戰(zhàn)指揮是一種以信息收集、處理、傳輸、運(yùn)用為基礎(chǔ)的實(shí)踐活動(dòng),指揮員及其指揮機(jī)關(guān)通過可視化將抽象的戰(zhàn)場(chǎng)信息(包括作戰(zhàn)背景、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、作戰(zhàn)方案、專家系統(tǒng)和作戰(zhàn)過程)轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的圖形圖像,可形象地反映戰(zhàn)場(chǎng)情況和態(tài)勢(shì),構(gòu)建出有利于基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力釋放的信息環(huán)境。實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)信息環(huán)境的可視化,將為指揮員正確判斷戰(zhàn)場(chǎng)情況,準(zhǔn)確把握各作戰(zhàn)單元靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特征和變化,進(jìn)而進(jìn)行科學(xué)決策創(chuàng)造條件,也為基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力的釋放提供新的有效途徑。

      2.2 網(wǎng)絡(luò)化

      以“網(wǎng)絡(luò)化”為目標(biāo)建立體系作戰(zhàn)指揮能力釋放的全向通道。

      信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中,由于互聯(lián)互通的戰(zhàn)場(chǎng)信息網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),使各種不同的作戰(zhàn)力量能圍繞同一作戰(zhàn)意圖,相互借重,相互增效,形成一個(gè)有機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體,使指揮能力可以沿多向通道向敵方同時(shí)釋放。指揮能力釋放途徑的增加,直接促進(jìn)了指揮效能的提高。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使戰(zhàn)場(chǎng)信息流動(dòng)的渠道極大拓展,使戰(zhàn)場(chǎng)信息高度共享成為可能,使指揮機(jī)構(gòu)由傳統(tǒng)的集中配置向網(wǎng)絡(luò)分布轉(zhuǎn)變,指揮方式由傳統(tǒng)的順次遞進(jìn)向多級(jí)并行轉(zhuǎn)變,作戰(zhàn)計(jì)劃的制定方式由自上而下向上下同步轉(zhuǎn)變,行動(dòng)方式由依次行動(dòng)向?qū)崟r(shí)聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)變,使指揮能力在不同方向上同時(shí)釋放,可有效發(fā)揮各作戰(zhàn)力量的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)最佳的整體作戰(zhàn)效果。

      2.3 最優(yōu)化

      以“最優(yōu)化”為目標(biāo)調(diào)整體系作戰(zhàn)指揮能力釋放的具體方式。

      實(shí)現(xiàn)情報(bào)信息最優(yōu)化是指揮能力釋放轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)決策最優(yōu)化是指揮能力釋放方式轉(zhuǎn)變的核心,實(shí)現(xiàn)指揮控制的最優(yōu)化是指揮能力釋放方式的關(guān)鍵。指揮能力釋放的重要途徑。針對(duì)體系作戰(zhàn)指揮中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的變化,必須對(duì)指揮能力的釋放進(jìn)行最優(yōu)化調(diào)整。首先,情報(bào)信息最優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)數(shù)量信息向質(zhì)量信息的轉(zhuǎn)變,確保指揮能力釋放的可靠性;其次,作戰(zhàn)決策最優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)定性決策向定量決策的轉(zhuǎn)變,確保指揮能力釋放的精確性;再次,指揮控制最優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)計(jì)劃控制向行動(dòng)控制的轉(zhuǎn)變,確保指揮能力釋放的實(shí)時(shí)性。

      2.4 一體化

      以“一體化”為目標(biāo)促進(jìn)體系作戰(zhàn)指揮能力釋放的多維同步[3]。

      基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn),使體系與體系、系統(tǒng)與系統(tǒng)間的全面對(duì)抗,指揮領(lǐng)域的對(duì)抗也表現(xiàn)為敵我指揮系統(tǒng)間的整體對(duì)抗。要形成一體化的指揮系統(tǒng),主要依靠綜合集成。綜合集成已成為促進(jìn)指揮系統(tǒng)中各要素(子系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)一體化融合的最有效手段之一。體系作戰(zhàn)指揮是指揮員及其指揮機(jī)關(guān)依托指揮信息系統(tǒng),對(duì)各作戰(zhàn)力量在多維戰(zhàn)場(chǎng)空間整體聯(lián)動(dòng)作戰(zhàn)所進(jìn)行的組織和控制活動(dòng)。因此,要求體系作戰(zhàn)指揮能力必須在多維空間內(nèi)同步釋放,指揮系統(tǒng)通過綜合集成實(shí)現(xiàn)一體化后,多維同步就成為了體系作戰(zhàn)指揮能力釋放的主要模式和途徑。

      3 模糊模式識(shí)別基本原理

      模糊模式識(shí)別是一種辨識(shí)輸入數(shù)據(jù)的過程,其目的就是給每一輸入數(shù)據(jù)(指標(biāo))分配一個(gè)可能的模型類別。具有相似特征的不同輸入值可以歸為同一類,而不同特征的輸入分到不同的類別。模糊模式識(shí)別的方法可分為以下兩大類型[4~7]:

      1)模糊模式識(shí)別的直接方法(最大隸屬度原則);

      2)模糊模式識(shí)別的間接方法(貼近度、擇近原則)。

      本文研究的體系作戰(zhàn)能力指揮能力釋放途徑效果評(píng)估運(yùn)用了貼近度與擇近原則,即要考察一個(gè)模糊集與哪一種已知模糊集接近程度最高。

      3.1 貼近度

      貼近度是度量兩個(gè)模糊集合接近程度的數(shù)量指標(biāo)。設(shè)集合A,B,C是模糊集,若映射 N:F(U)×F(U)→[0,1]滿足條件:

      本文使用的是格貼近度:

      3.2 擇近原則

      設(shè)U 是論域,Ai(i=1,2,…,n),B 是模糊集,若存在i0,使

      則認(rèn)為B與Ai最貼近,即判B與Ai為一類,該原則稱為擇近原則。

      記X={X1,X2,X3,X4}為基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力釋放途徑的特征值集合,式中:X1表示可視化的特征值;X2表示網(wǎng)絡(luò)化的特征值;X3表示最優(yōu)化的特征值;X4表示一體化的特征值。

      3.3 結(jié)論集

      結(jié)論集是有模糊模式識(shí)別可能得到的所有結(jié)果構(gòu)成的集合,表示為U={A1,A2,A3,A4,A5}={很好,好,一般,差,很差},式中Ak(k=1,2,3,4,5)是可能得出的第k個(gè)結(jié)果。

      考慮到模糊模式識(shí)別過程中某些指標(biāo)要比另一些指標(biāo)重要,因而引入標(biāo)準(zhǔn)化的權(quán)重因子αi,其中要求

      引入權(quán)重因子αi后,表示貼近度的式(2)做如下修改:

      一般情況下,如果一個(gè)指標(biāo)下所有的屬性值差別不大,則該指標(biāo)對(duì)評(píng)估所起作用不大,這個(gè)的評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該給予較小的權(quán)重。反之,如果一個(gè)指標(biāo)下所有屬性值有較大差異,則該指標(biāo)對(duì)評(píng)估起重要作用,應(yīng)該給予較大的權(quán)重。權(quán)重的分配是一項(xiàng)關(guān)鍵性的工作,常見的確定方法有專家打分法、統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)法等[9]。

      3.4 模糊模式識(shí)別算法

      基于模糊模式識(shí)別的體系作戰(zhàn)指揮能力釋放途徑效果評(píng)估,具體算法描述如下:

      1)確定特征集中的特征數(shù)和結(jié)論集中的各個(gè)模式。

      2)確定每種模式對(duì)應(yīng)的各個(gè)模糊隸屬度,由于釋放的途徑眾多,關(guān)系極為復(fù)雜,因此確定模糊隸屬度的方法也有不同的選擇,有專家打分法、先驗(yàn)公式法等。

      3)輸入用于模糊模式識(shí)別的權(quán)重因子。

      4)針對(duì)每種風(fēng)險(xiǎn)提取特征值,計(jì)算出輸入特征值與各個(gè)模式的貼近度,運(yùn)用模糊模式識(shí)別中的擇近原則選擇貼近度最大的模式作為輸出。基于模糊模式識(shí)別的體系作戰(zhàn)指揮能力釋放途徑效果評(píng)估模型如圖1所示。

      圖1 體系作戰(zhàn)指揮能力釋放途徑效果評(píng)估模型

      4 實(shí)例分析

      假定基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力的釋放途徑的模糊隸屬度如表1所示。

      表1 某基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力的釋放途徑的模糊隸屬度

      現(xiàn)假定對(duì)某一基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力的釋放途徑效果進(jìn)行評(píng)估,并進(jìn)行特征提取得出

      根據(jù)計(jì)算式(1)和表1,在 Matlab7.0上計(jì)算出待識(shí)別對(duì)象B與各個(gè)模糊模式Ai的加權(quán)貼近度[10]如表2所示,將其中最大的貼近度作為評(píng)估結(jié)果輸出。

      根據(jù)擇近原則判斷該識(shí)別對(duì)象為A1模式,即此基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力的釋放途徑效果為很好。

      表2 待識(shí)別對(duì)象B與各個(gè)模糊模式Ai的加權(quán)貼近度

      5 結(jié)語

      本文運(yùn)用了模糊模式識(shí)別技術(shù),將多個(gè)反映基于模糊模式識(shí)別的體系作戰(zhàn)指揮能力釋放途徑的特征值進(jìn)行融合計(jì)算,利用其中的擇近原則選擇貼近度最大的模式作為輸出,根據(jù)輸出結(jié)果的不同采取相對(duì)應(yīng)的釋放途徑對(duì)策。該方法在計(jì)算機(jī)用Matlab語言進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確,對(duì)于基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)指揮能力釋放途徑具有較高的理論參考價(jià)值。

      [1]俞駿,劉以安.模糊模式識(shí)別在潛艇威脅等級(jí)判斷中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2009,30(6):14551457.

      [2]張濤,曹婉,陳振宇.戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境與可視化技術(shù)[M].北京:軍事科學(xué)出版社,2008:290303.

      [3]靳敬純,楊宏.一體化聯(lián)合作戰(zhàn)信息精確保障探析[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2007(2):68.

      [4]楊綸標(biāo),高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2005:3856.

      [5]李鴻吉.模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及實(shí)用算法[M].北京:科學(xué)出版社,2005:253270.

      [6]楊大偉.模糊聚類分析系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].天中學(xué)刊,2005,20(2):2829.

      [7]梁保松,曹殿立.模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2007:6771.

      [8]曾憲釗.軍事最優(yōu)化新方法[M].北京:軍事科學(xué)出版社,2005:112.

      [9]吳靜,吳曉燕,高忠長.客觀多因素權(quán)重分配方法及其應(yīng)用[J].上海航天,2011(3):6064.

      [10]李鴻吉.Visaul Basic 6.0數(shù)理統(tǒng)計(jì)實(shí)用算法[M].北京:科學(xué)出版社,2003:333350.

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