基于彈藥目標數據庫的彈藥需求預計

2011-04-23 09:20:12史憲銘楊振軍榮麗卿王立欣

指揮控制與仿真 2011年4期

史憲銘，楊振軍，榮麗卿，王立欣

（1.軍械工程學院裝備指揮與管理系，河北石家莊 050003；2.裝甲兵工程學院兵器工程系，北京 100072）

彈藥作為重要的作戰物資，對戰場態勢乃至戰爭結局具有關鍵性的影響。德國著名軍事理論家克勞塞維茨說過：“彈藥的補給線是作戰部隊的生命線”。戰場上的士兵沒有錢可以生存一年，沒有郵件可以生存數月，沒有食物、水和睡眠可以生存數日，但是沒有了彈藥，他連幾分鐘也生存不了[1]。彈藥消耗量預計是作戰保障的基礎性工作，受到廣大研究者的高度重視。

彈藥消耗量預計方法很多，常用的方法主要包括經驗推算法和理論計算法。經驗推算法，也稱典型戰例分析法，是通過對中外一些典型戰例的彈藥消耗量進行分析研究，總結計算出帶有規律性的經驗數據和資料，并根據未來戰爭發展趨勢和彈藥消耗的特點，作必要的修正，提出未來作戰可能消耗的彈藥數量[2-4]。理論計算法，就是根據敵我雙方軍事理論原則，編制武器裝備數量、戰術技術性能和戰術手段等基本理論數據，用數學方法對彈藥消耗數量進行計算。

經驗推算法簡便易行，具有較強的適用性，但是這些典型戰例的數據與現代戰爭所要求有很大的差距，得出的結論與現代戰爭需要有很大差距。理論計算法需要與現實條件緊密結合，才能更準確。通過建立面向目標的基礎數據庫，可為理論計算法提供需求預計依據，從而達到準確預計彈藥需求目的。本文以彈藥目標數據庫為載體，設計了基于彈藥目標數據庫的彈藥需求預計思路和程序，并對彈藥目標數據庫進行了設計，分析了消耗量預計的基本算法，為預測彈藥需求提供了理論和方法支持。

1 基于數據庫的彈藥需求預計思路

1.1 基于數據庫的彈藥需求預計流程

彈藥目標數據庫包含了由某一彈藥打擊某一目標到一定損傷程度時所需要的彈藥品種和數量信息。依據戰例統計、理論計算和試驗等手段，可以得到一定目標在一定條件下的彈藥消耗需求量，將這些數據以彈藥目標數據庫形式進行數據收集、處理與存儲，進而應用于彈藥預計。在進行彈藥需求預計中，需要根據目標情況，建立目標優先打擊順序，并依據彈藥選擇算法進行彈藥篩選，從而確定打擊目標的彈藥種類和數量，匯總得到彈藥總需求。基于數據庫的彈藥需求預計流程如圖1所示。

由圖1可以看出，基于數據庫方法進行彈藥需求預計，主要通過目標搜集、目標排序、彈藥選取、彈藥篩選、彈藥排序以及彈藥選定等關鍵程序，最終預計彈藥需求。在上述流程中，目標分析與彈藥數據庫設計是彈藥消耗量預計的關鍵，目標和彈藥性能參數是彈藥目標數據庫的前提和基礎。進行彈藥目標數據庫設計，首先需要對目標和彈藥性能進行分析。

1.2 目標分析

目標分析就是研究和分析每一目標，做出適當分類。作戰時，目標分析是分配任務、確定射擊手段和取得良好射擊效果的前提[4]。

1.2.1 目標重要性等級分析

目標重要性主要是分析目標對我所支援的作戰部隊的作戰影響及其在戰場上起作用的大小，從而為確定是否打擊該目標以及打擊優先順序提供基礎。目標重要性一般由目標性質、目標是否與主戰場方向一致和目標的危害程度等因素決定。

1.2.2 目標打擊排序

目標打擊排序是在劃分目標等級后對目標進行排序。在目標排序過程中，如果有多個同一等級目標，則按有反應能力優先于無反應能力、集群目標優先于單兵目標、人員優先于武器、人員優先于裝甲目標、近方位優先于遠方位目標的原則進行排序，排序后要明確目標類型編號、名稱、幅員等。

1.3 彈藥性能分析

1.3.1 彈藥特性

彈藥特性主要包括彈藥在殺傷中所起作用的主要因素，包括彈藥名稱編號、各彈藥的裝藥量、彈藥散布面積（毀傷面積）、體積、重量、單發費用等，并分析各彈藥通過何種形式來毀傷目標[6]。由于精確打擊彈藥（如導彈等）同常規面目標殺傷彈藥（如炮彈）彈藥毀傷精度不同，在其消耗量計算方法上也會有所區分。

1.3.2 彈藥毀傷的指標

通過對彈藥毀傷分析計算，可以得到以下四種評估彈藥毀傷的指標：經濟性指標、時間性指標、毀傷幅員、毀傷性指標。

彈藥的經濟性指標是指彈藥的單位成本費用。對能觀察目標射擊，毀傷效率的經濟性指標是指為完成一定射擊任務所需的彈藥消耗量的數學期望。在對不能觀察目標射擊時，常將為達到一定的毀傷程度所需的彈藥消耗量，作為毀傷效率的經濟性指標。

本文將時間性指標、毀傷幅員、毀傷性指標作為彈藥選擇約束，以經濟性指標作為彈藥選擇標準進行權衡，優先選擇完成任務總成本較低的彈種。

2 彈藥目標數據庫設計

2.1 數據元素

彈藥目標數據庫中數據元素是打擊目標中對彈藥進行選擇涉及的所有數據單元，是彈藥目標數據標準化中表示概念的最小定義，其組成如圖2所示。

2.2 結構分析

彈藥目標數據庫實體主要有裝備、彈藥、目標三個父實體，目標類型是子實體。父實體之間、子實體之間、父實體與子實體之間都存在一定的聯系，子實體（目標類型）在父實體（目標）中[8]。

把所有的非確定型聯系轉化為確定型聯系。實體（裝備和彈藥）之間是非確定型聯系，引入一個新的交叉實體（裝備彈藥配對）來描述裝備與彈藥之間的聯系；彈藥與目標之間是非確定型聯系，通過引入一個新的交叉實體（彈藥目標配對）來描述彈藥與目標的聯系，從而轉化為確定型聯系。子實體（毀傷程度）在彈藥目標配對實體中。

裝備編號為裝備實體的主鍵(即PK)；彈藥編號為彈藥實體的主鍵；目標編號為目標實體的主鍵，目標類別編號為外鍵(即FK)；目標類型編號為子實體目標類型的主鍵，目標類型的其他鍵碼為目標名稱、破片能否殺傷、沖擊波能否殺傷、熱能否殺傷、電磁能否殺傷、震動能否殺傷等，通過這些描述來確定目標類型特征。同理，在裝備彈藥實體池中，主鍵為裝備彈藥配對編號，外鍵為彈藥編號和裝備編號；彈藥目標配對實體池中，彈藥目標編號為主鍵，外鍵有彈藥編號、目標編號、毀傷程度代號、毀傷概率、彈藥消耗量等。

2.3 彈藥目標數據庫結構

定義彈藥、目標、裝備、目標毀傷程度、彈藥目標配對各為一個實體；定義彈藥與目標、目標與毀傷程度、目標與目標類型、彈藥與裝備之間的聯系、實體之間的聯系用連線表示；定義各實體中的主鍵和外鍵，對每個實體進行分析，定義實體的屬性。根據以上分析畫出彈藥目標基礎數據庫關系圖，如圖3所示。

圖3 彈藥目標數據庫實體關系圖

3 基于彈藥目標數據庫的配對選擇及消耗量預計

彈藥消耗量預計主要解決在已知一定數量需打擊目標及其重要度和擁有彈藥及彈種的情況下，確定彈藥品種和數量的問題。基于彈藥目標數據庫的配對選擇主要按照以下原則進行：

1）將目標等級按重要度可分為一級、二級、三級。首先按等級排序，如果每個等級只有一個目標，則按等級重要度依次進行打擊，即按一級、二級、三級的順序進行打擊；如果有多個同一等級的目標，則先對同一等級的目標按目標毀傷的難易程度進行排序，再依照排列先后順序對同一等級目標逐一進行打擊。

2）判斷目標所搜索的彈藥是否能打擊該目標，如果不能打擊，則搜索下一種彈藥；如果能打擊，則判斷運用該彈藥是否能夠對該目標打擊到須達到規定毀傷面積和毀傷程度。只有該重要等級的目標毀傷完畢才能打擊下一個目標等級，直至毀傷所有目標為止。

3）在打擊過程中，依據經濟性原則，選擇打擊各個目標時最佳配對彈藥。經濟性原則是對各個能夠毀傷目標的彈藥逐一的進行毀傷面積、毀傷程度和費用進行計算，在毀傷面積和毀傷程度都滿足要求時，取經濟性指標最小的彈藥作為選擇。

4）如果首選的彈藥已經零庫存，就選擇次選方案，計算庫存量不為零的彈藥的毀傷面積、毀傷程度和經濟性指標。在這些指標中選其最小值，并選擇與之相對應的彈藥。如果所選的單個彈藥沒能達到毀傷面積和毀傷程度的要求，則按經濟性指標從小到大累加其毀傷面積和毀傷程度，直至達到其毀傷要求，再計算其經濟性指標的累加值。以此類推，直到目標全部毀傷時才結束。結束時對所消耗彈藥和消耗總費用進行統計，根據費用情況對彈藥消耗量進行總的評價，從而預測彈藥消耗量[9]。

計算彈藥消耗量時，其消耗量為庫存量減去剩余量。其計算公式為