基于測試系統的指控系統輔助決策試驗評估方法研究

馬衛兵 汪偉 牟少鋒

摘 ? 要：文章采用基于測試系統的指控系統輔助決策試驗評估方法，有針對性地對指控系統軟件融合、威脅估計、火力分配等輔助決策能力開展裝備軟件試驗，對指控系統輔助決策相關功能與算法指標進行定量評估，評價被試指控系統輔助決策功能和算法的有效性，實現對指控系統輔助決策功能和算法的正確性驗證，提高系統輔助決策判定的正確性。

關鍵詞：指控系統;測試用例;威脅估計算法;輔助決策

1 ? ?指控系統輔助決策算法分析

1.1 ?目標融合算法

1.1.1 ?目標融合算法概述

目標融合算法采用目標的時間融合和空間融合，計算目標庫中所有未融合的目標。如果目標的高程差小于閾值、平面距離小于閾值，且目標的發現時間小于閾值，繼續判斷發現目標的運動方向和速度均小于閾值，則認定為待融合。動態目標融合法采用多次航跡坐標點融合，通常對動目標需要連續校核20次。如果坐標點數據均在一定的空域范圍內，可認為是同一航跡，如果在位置融合基礎上增加目標速度差均小于閥值，則認為是同一動目標。

1.1.2 ?目標融合規則

目標融合分為位置融合、綜合融合（打擊融合、冗余融合）。

（1）位置融合：如果兩目標的距離差、高程差、時間差小于閾值，即可判斷為同一個目標。

（2）綜合融合：在位置融合算法的基礎上，對目標類型進行區分。如果融合方式為打擊融合，則忽略目標類型，即不同類型目標可視為同一目標;如果融合方式選擇為冗余融合，則考慮目標類型因素，對不同目標類型的目標區分處理。

（3）融合目標上圖顯示：當融合后的目標（以R開頭的目標）被標記至地圖時，以藍色圖標顯示，未融合目標以紅色顯示。

（4）解除融合：測試系統提供了解除融合功能，可以對已融合目標進行融合解除，將融合后的目標從目標庫中刪除，并還原原始目標[1]。

1.2 ?威脅估計算法

威脅估計是建立在目標狀態與屬性估計以及態勢估計基礎上的高層信息融合，以定量排序的方式給出敵方目標對我方目標在對抗上的威脅程度，從而給指揮員提供火力分配建議，提供輔助決策。

測試軟件在對目標屬性權重進行分析時，要先處理好目標價值分析問題。目標價值分析的數據直接來源于這些目標屬性信息，需明確指揮系統目標屬性中可用的信息。通常目標屬性信息包括：目標類別、目標名稱、目標易損性、坐標X、坐標Y、高程H、態勢、是否運動、能否觀察、目標狀態、可靠性、情報來源、偵察手段等。

1.2.1 ?目標價值分析

目標價值分析主要取決于目標對我軍是直接危害還是間接危害、火力威脅的大小及其目標來源的可靠性等。目標級別越高，目標對敵的重要程度越高，威脅程度越大，目標毀傷后對敵軍的影響越大。

根據炮兵分隊的一般戰術原則，不同戰斗類型和不同戰斗時節，同一類型目標的重要程度是不同的，設定目標的重要程度值越大，則目標越重要。數據大小可為指揮系統的一般性取值，在系統作戰計劃數據設置模塊中，指揮員可以直接干預修改數據。當確定了目標重要性數據，可選用專家系統的層次分析法方法、模板匹配法、多屬性決策法、對策論法、模糊推理等方法，評定目標的綜合價值，按大小順序決定目標排序。

1.2.2 ?影響目標排序的戰場因素

目標價值可以看作是一般作戰模式下目標優先排序的參考值，實際目標打擊的優先順序還需要根據作戰類型、作戰樣式、戰場情況以及指揮員對當前戰斗的作戰意圖和任務等進行必要調整。

1.2.3 ?目標優先等級排序流程

考慮目標優先等級排序的影響因素，采用具有專家經驗的層次分析線性加權法或逼近理想排序法等多種目標威脅估計法，形成目標排序綜合邏輯控制流程，

1.3 ?火力分配算法

火力分配是對已融合和威脅排序的目標進行運算，通過計算每個目標與已知的炮陣地距離、方向關系，得出最優的火力分配結果，使得每個目標都最大可能被炮陣地的射擊范圍所覆蓋，并且最大程度上考慮炮陣地的基準射向，使射擊效率最大化。同時，在地圖上直觀顯示出炮陣地與目標的對應關系，可標出由于超出射程原因而不被火力分配打擊的目標。

2 ? ?基于測試系統的指控系統輔助決策試驗評估方法的提出

2.1 ?測試系統工作流程

測試系統主要用于檢測炮兵營（連）指控系統輔助決策功能，通過炮兵營（連）指揮系統接口裝置，搭建炮兵指揮系統軟件功能測試平臺，實現對炮兵指揮系統裝備軟件功能的檢測。

2.2 ?目標數據庫分類

目標數據庫分類主要針對指控系統目標融合、威脅估計、火力打擊等功能進行試驗評估。為了有針對性地、有重點地設計測試用例，充分考慮融合閥值規則相近、威脅排序影響較大、火力射程內外兼有的目標，對測試用例的類型和數量進行細化，將其分類為目標融合數據庫、威脅數據庫和火力分配數據庫。

2.3 ?基于測試系統的輔助決策試驗評估方法

指控系統輔助決策試驗采用計算機模擬目標狀態和目標屬性變化的測試用例仿真計算方法，對信息處理時間不作要求。具體方法如下：

（1）測試人員利用測試系統，選擇應用與待測功能相應的測試用例軟件。

（2）測試用例的目標按照預先編號存入目標數據庫，調用的目標數量是根據被試指控系統的編制和控制能力要求確定的，或通過偵察裝備偵察得到的目標數量和接收上級下達的目標數量確定多個目標。

（3）按照時間順序將目標點標繪在數字化地圖上，對運動目標、靜止目標的航速、航向進行設置，確定目標運動的趨勢，應用測試軟件對目標屬性權重進行分析。

（4）在測試系統中有多種目標融合模型，選擇與被試指控系統相近的類型，將融合后的目標按威脅估計計算模型對來襲目標作威脅排序。

（5）測試系統自動將目標數據傳輸至被試指控系統中，人工操作被測裝備軟件，得到計算結果，測試系統可自動接收被測裝備軟件計算結果，測試人員對上述兩種計算結果進行測試評估[2]。

3 ? ?試驗評估方法應用

試驗評估方法主要針對指控系統輔助決策功能進行評估，將輔助決策功能指標轉化為可以定量評估的性能指標，細化為下述可以考核的技術指標：

（1）融合評估，目標融合的正確識別概率;目標位置坐標的系統誤差;最大可接收的目標數量;信息處理的時間。

（2）威脅估計，目標價值的大小;目標威脅排序的識別率;最大可處理的目標數量;信息處理的時間。

（3）火力分配，火力打擊的目標數量;對打擊目標的價值評估;自身的火力密集度;火力打擊的效果（目標的距離在火力射程之內，火力沒有交叉，火力覆蓋目標的面積等）;自身彈藥的消耗。

由于用于測試軟件的模型多種多樣，用于測試裝備軟件的模型算法與實裝軟件可能存在不一致現象，不能用一組測試數據評估實裝軟件正確與否，這種情況下采用分組測試方法。對一個軟件模型用n組數據進行檢測，得到n組以上結果，根據上述融合、威脅、火力分配等的評定指標逐條比較。假設測試系統與被試系統融合n組目標數據，兩者融合結果一致的概率達到及格指標（如60%或70%），認為模型能夠滿足指標要求。若出現偏差時，可選用測試系統中設置的各種算法，再次用n組數據檢測，對比輸出結果，達到及格指標（如60%或70%），也可認為模型能夠滿足指標要求;反之，對有偏差的結果進行專家分析，明確原因，可依據多種算法的優點綜合評估，人工分析判斷其結論是否可行，是否影響射擊的輔助決策，完善測試系統或被測軟件模型。

4 ? ?結語

針對指控系統輔助決策功能考核受設備條件限制，只采用一種輔助決策方法無法評判是否算法最佳、模型最優的問題，文章采用基于測試系統的指控系統輔助決策試驗評估方法，有針對性地對指控功能的融合、威脅估計、火力分配進行測試用例設計與試驗，通過將指控系統的功能指標轉化為可以定量評估的性能指標，評價裝備系統自帶的模型和算法的有效性，為科學評估指控系統輔助決策能力提供了有效的評估方法和切實可行的實施方案。

[參考文獻]

[1]李程，黃潔.信息融合技術及其應用[M].北京：國防工業出版社，2010.

[2]潘桃生，薛宏偉.炮兵作戰指揮自動化國防[M].北京：國防大學出版社，2005.