基于RIMER 的導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能評(píng)估

周立堯，劉小方，鄭 祥，李曉慧

（火箭軍工程大學(xué)作戰(zhàn)保障學(xué)院，西安 710025）

0 引言

隨著使命任務(wù)的拓展，導(dǎo)彈部隊(duì)將以武器系統(tǒng)為基礎(chǔ)集成指揮控制、偵察通信、轉(zhuǎn)載測(cè)試和綜合保障等能力要素形成作戰(zhàn)單元，以作戰(zhàn)單元為基本作戰(zhàn)單位，跨戰(zhàn)區(qū)遂行多種樣式的作戰(zhàn)任務(wù)，將成為未來戰(zhàn)場(chǎng)上的新常態(tài)。導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)效能是該作戰(zhàn)單元在預(yù)期或規(guī)定的作戰(zhàn)使用環(huán)境以及所考慮的組織、戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、生存能力和威脅條件下，完成規(guī)定任務(wù)的能力［1］，是完成作戰(zhàn)任務(wù)的度量。但是進(jìn)行效能評(píng)估時(shí)，因評(píng)估人員所處的地位不同、觀察的角度不同，對(duì)許多系統(tǒng)評(píng)估問題持有不同的理解。如何有效評(píng)估該作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)效能，是準(zhǔn)確獲得部隊(duì)使用導(dǎo)彈裝備綜合作戰(zhàn)能力的重要參考，對(duì)促進(jìn)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力生成具有重要的意義和作用。

本文通過對(duì)導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能研究問題的分析，構(gòu)建導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系，針對(duì)評(píng)估指標(biāo)類型多樣、采集信息不完全以及作戰(zhàn)任務(wù)中不確定性問題，提出了一種基于證據(jù)推理算法的置信規(guī)則庫推理（RIMER：Belief rule base Inference Methodology using Evidential Reasoning）的作戰(zhàn)效能評(píng)估方法。在結(jié)合專家意見、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和考評(píng)結(jié)果的基礎(chǔ)上構(gòu)建出置信規(guī)則庫，將類別不一、涵義各異的底層數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為服從置信規(guī)則庫的信度結(jié)構(gòu)，計(jì)算底層數(shù)據(jù)對(duì)規(guī)則的匹配度，然后按層次進(jìn)行證據(jù)組合，評(píng)估得出該作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)效能。

1 導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系構(gòu)建

作戰(zhàn)效能指標(biāo)，作為作戰(zhàn)行動(dòng)方案的決策依據(jù)和作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在分析導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能中有至關(guān)重要的地位。作戰(zhàn)效能指標(biāo)的設(shè)計(jì)和指標(biāo)體系的構(gòu)建，是作戰(zhàn)效能評(píng)估的基礎(chǔ)性工作，也是核心工作，其直接關(guān)系到評(píng)估結(jié)果的合理性、準(zhǔn)確性［2］。

1.1 指標(biāo)體系構(gòu)建原則

導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能評(píng)估應(yīng)當(dāng)以其功能、組成和任務(wù)為出發(fā)點(diǎn)，確定其指標(biāo)體系應(yīng)遵循以下原則：

1）系統(tǒng)性原則。指標(biāo)體系應(yīng)能較客觀反映作戰(zhàn)單元的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，并充分考慮各指標(biāo)之間的聯(lián)系和影響，各個(gè)指標(biāo)覆蓋范圍要廣，全面體現(xiàn)導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)效能。

2）實(shí)戰(zhàn)性原則。構(gòu)建指標(biāo)體系必須將武器裝備、人員環(huán)境置于一定作戰(zhàn)背景下，以導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元在作戰(zhàn)想定下的使命任務(wù)為依據(jù)，從而為評(píng)估指標(biāo)體系擬定奠定基礎(chǔ)。

3）可行性原則。建立指標(biāo)體系應(yīng)當(dāng)考慮各指標(biāo)的可獲取性以及可度量性，確保其便于采集、分析和處理。否則，不但會(huì)加大評(píng)估難度，而且可能導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果不可信。

1.2 導(dǎo)彈作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能指標(biāo)體系

通過分析導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元的裝備、人員配置，設(shè)定特殊作戰(zhàn)環(huán)境和完整的作戰(zhàn)任務(wù)剖面，確定作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能目標(biāo)層為生存能力、通信能力、打擊目標(biāo)能力、作戰(zhàn)指揮能力、綜合保障能力5個(gè)方面為一級(jí)指標(biāo)。各一級(jí)指標(biāo)又可用諸多具體指標(biāo)來衡量，建立二級(jí)指標(biāo)，具體的指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系

2 基于RIMER 的導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能評(píng)估

2.1 RIMER 方法

RIMER 方法是由英國(guó)Manchester 大學(xué)教授楊建波提出的，該方法能夠在統(tǒng)一的框架下綜合利用各種不確定信息對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化的評(píng)估論證，它集成了證據(jù)理論、多屬性決策理論、模糊理論和IF-THEN 專家系統(tǒng)等理論，具有對(duì)模糊數(shù)據(jù)、主觀數(shù)據(jù)、概率型數(shù)據(jù)及無知信息等進(jìn)行建模和分析的能力［3］。

2.2 基于RIMER 的作戰(zhàn)效能評(píng)估

根據(jù)對(duì)導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能研究問題的分析，結(jié)合評(píng)估指標(biāo)類型多樣、采集信息不完全、作戰(zhàn)任務(wù)中不確定性問題，以及RIMER 方法在處理不確定性的優(yōu)勢(shì)，本文提出基于RIMER 方法的作戰(zhàn)效能評(píng)估方法。RIMER 評(píng)估方法具體包括5 個(gè)步驟：

2.2.1 構(gòu)造置信規(guī)則庫

置信規(guī)則庫是根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)規(guī)則進(jìn)行評(píng)價(jià)，要求按照統(tǒng)一的框架表達(dá)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和專家經(jīng)驗(yàn)。置信規(guī)則庫是由“if-then”規(guī)則表示，且每條規(guī)則的結(jié)論具有信度結(jié)構(gòu)。置信規(guī)則庫中規(guī)則表示形式為：

2.2.2 輸入數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

輸入數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換是為了將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為置信庫的結(jié)構(gòu)形式，帶有信度的數(shù)據(jù)對(duì)能力的匹配程度計(jì)算方法為：

其中，θk為第k 條規(guī)則的相對(duì)權(quán)重，αk為輸入匹配第k 條規(guī)則的程度。

2.2.4 構(gòu)造基本可信數(shù)

基本可信數(shù)的構(gòu)造如式（7）所示：

最終得到的βl即是作戰(zhàn)效能（優(yōu)、良、差）的置信度值。

3 實(shí)例分析

3.1 構(gòu)建指標(biāo)體系，確定指標(biāo)取值

體系效能評(píng)估要求所構(gòu)建體系的底層能力是可測(cè)的，或者依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)可評(píng)價(jià)。通過構(gòu)建導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系分析，如下頁圖1 所示，底層指標(biāo)作為輸入既有定性指標(biāo)，如“U22信息處理能力”，也包含定量指標(biāo)，如“U11機(jī)動(dòng)時(shí)間”，故先確定各個(gè)指標(biāo)取值，如表1 所示。

通過對(duì)某導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元考核，采用專家打分，獲取指標(biāo)體系最底層指標(biāo)的考評(píng)結(jié)果如表2所示。

3.2 作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能計(jì)算

3.2.1 計(jì)算生存能力U1

通過專家打分，已知輸入為：U1={U11=（1.2，1），U12=（98，1），U13=（92，1）}。

步驟1：假設(shè)規(guī)則庫的權(quán)重相等，規(guī)則前提條件的相對(duì)權(quán)重也相等，即θk=θl（l≠k，l，k=1，2，3，…，K），δk1=δk2=…=δkTk。構(gòu)造置信規(guī)則庫見表3（未列出權(quán)重），由輸入U(xiǎn)11、U12、U13知，激活了規(guī)則庫中R1、R2、R4、R5、R6，相應(yīng)的規(guī)則如下頁表4 所示。

表1 各指標(biāo)取值表

表2 某導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)能力考評(píng)結(jié)果

步驟2：輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。將輸入值U11、U12、U13分別代入式（3）可得，φ1（1.2，1）=0.8，φ1（1.2，2）=0.2，φ2（98，100）=0.9，φ2（98，80）=0.1，φ3（92，100）=0.6，φ3（92，80）=0.4。

表4 輸入激活規(guī)則

步驟5：證據(jù)組合，根據(jù)式（8）計(jì)算可得：β1=0.704，β2=0.193，β3=0.103，即生存能力U1（強(qiáng)，中，弱）的信度值為（0.704，0.193，0.103）。

3.2.2 計(jì)算總作戰(zhàn)效能

同理，可計(jì)算通信能力U2（強(qiáng)，中，弱）的信度值為（0.704，0.193，0.103）；打擊目標(biāo)能力U3（強(qiáng)，中，弱）的信度值為（0.802，0.124，0.074）；作戰(zhàn)指揮能力U4（強(qiáng)，中，弱）的信度值為（0.833，0.109，0.058）；綜合保障能力U5（強(qiáng)，中，弱）的信度值為（0.763，0.139，0.098）。

最后計(jì)算總作戰(zhàn)效能E（優(yōu)，良，差）的信度值為（0.804，0.161，0.035）。即該作戰(zhàn)單元完成作戰(zhàn)任務(wù)作戰(zhàn)效能為優(yōu)的概率為80.4%，良的概率為16.1%，差的概率為3.5%，與實(shí)際情況相符。

4 結(jié)論

以導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元為單位，通過分析其裝備、人員組成，構(gòu)建了導(dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系，針對(duì)評(píng)估指標(biāo)類型多樣、采集信息不完全以及作戰(zhàn)任務(wù)中不確定性問題，融合歷史經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和專家知識(shí)，利用RIMER 方法進(jìn)行該作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能評(píng)估。通過對(duì)該作戰(zhàn)單元作戰(zhàn)效能的準(zhǔn)確評(píng)估可為導(dǎo)彈部隊(duì)制定科學(xué)的作戰(zhàn)理論、作戰(zhàn)原則和使用策略提供決策依據(jù)，能夠?yàn)閷?dǎo)彈部隊(duì)作戰(zhàn)單元在未來跨戰(zhàn)區(qū)遂行多種樣式的作戰(zhàn)任務(wù)中提高作戰(zhàn)能力提供參考。