基于改進(jìn)FCE 法的CAS 打擊目標(biāo)毀傷評估*

董文洪 張 皓 韓玉龍 韋蘭柯

（海軍航空大學(xué) 煙臺(tái) 264001）

1 引言

近距空中支援（Close Air Support，CAS）是航空兵對貼近我方地面部隊(duì)的敵方目標(biāo)實(shí)施的空中打擊行動(dòng)，CAS任務(wù)強(qiáng)調(diào)與地面部隊(duì)的火力和機(jī)動(dòng)進(jìn)行緊密協(xié)同［1］。從地面部隊(duì)角度看，當(dāng)?shù)孛婊鹆Σ蛔阋詨褐茢撤交虿蛔阋詫尺M(jìn)行有效殺傷時(shí)，地面部隊(duì)呼叫飛機(jī)前來進(jìn)行空中支援，利用空中火力迅猛、機(jī)動(dòng)速度快、壓制范圍廣的特點(diǎn)，完成作戰(zhàn)任務(wù)；從航空兵角度看，CAS 就是飛機(jī)充分發(fā)揮其以高制低、以快制慢的戰(zhàn)場優(yōu)勢，對近距離接近地面友鄰部隊(duì)的敵方目標(biāo)實(shí)施空中打擊。

目標(biāo)毀傷評估（Battle Damage Assessment，BDA）指對敵方軍事目標(biāo)或區(qū)域?qū)嵤┗鹆Υ驌艉螅曳礁鶕?jù)戰(zhàn)場上各種信息源了解戰(zhàn)場態(tài)勢，通過一定的信息處理方式手段判定敵方目標(biāo)毀傷程度，判斷是否已達(dá)到打擊目的，進(jìn)而決定是否需要再次打擊。

目前常用的對毀傷效果評估的模型主要有層次分析法、模糊綜合評判法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法、蒙特卡洛法、毀傷樹法和RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法等［2］。結(jié)合CAS作戰(zhàn)行動(dòng)的戰(zhàn)場實(shí)際，考慮毀傷評估過程的模糊性，綜合考慮影響毀傷評估的因素，以CAS 飛機(jī)選用機(jī)載激光制導(dǎo)武器對地面固定目標(biāo)進(jìn)行空中支援為例，選用層次分析-模糊綜合評價(jià)法進(jìn)行毀傷評估。

2 近距空中支援毀傷評估流程與內(nèi)容

2.1 CAS毀傷評估流程

CAS 毀傷流程評估涉及聯(lián)合末端攻擊控制員（JTAC）、CAS 飛機(jī)、聯(lián)合火力觀察員（JFO）、戰(zhàn)術(shù)空中控制組（TACP）、空中支援作戰(zhàn)中心（ASOC）。JTAC 應(yīng)盡可能在CAS 飛機(jī)退出前，總結(jié)本輪攻擊情況，盡快向情報(bào)與控制機(jī)構(gòu)提供有關(guān)攻擊的評估結(jié)果。機(jī)組人員必須在飛行任務(wù)完成前以簡明的文電格式報(bào)告CAS作戰(zhàn)的情況，避免影響指揮機(jī)構(gòu)做出判定［3］。毀傷評估標(biāo)準(zhǔn)流程如圖1。

圖1 毀傷評估流程圖

每輪CAS 任務(wù)完成后，JTAC 應(yīng)根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢，進(jìn)行毀傷效果評估。在有利觀察位置的聯(lián)合火力觀察員（JFO），應(yīng)協(xié)助JTAC 及時(shí)開展毀傷效果評估［4］。若戰(zhàn)場條件允許，可采用無人機(jī)進(jìn)行目標(biāo)毀傷詳查，結(jié)合圖像研判開展毀傷評估。若CAS飛機(jī)掛載光電瞄準(zhǔn)吊艙，飛行員應(yīng)盡可能利用吊艙執(zhí)行毀傷效果評估任務(wù)，并將觀察情況及時(shí)報(bào)告JTAC［5］。

2.2 CAS毀傷評估內(nèi)容

JTAC 需準(zhǔn)確客觀地完成毀傷效果評估報(bào)告，遵循“除非見到，否則不報(bào)告”的原則，不能報(bào)告沒有觀察到的情況或樂觀估計(jì)目標(biāo)毀傷情況，以免對指揮機(jī)構(gòu)判定毀傷情況造成干擾［6］。通常情況下毀傷評估報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：

1）CAS 攻擊任務(wù)完成情況，按照“成功”、“失敗”或“未知”；

2）本輪CAS行動(dòng)殺傷規(guī)模，即觀察到完成殺傷的裝備或人員的數(shù)量和類型；

3）本輪CAS行動(dòng)后目標(biāo)剩余規(guī)模，即觀察到敵方剩余的裝備或人員的數(shù)量和類型；

4）敵方活動(dòng)，若是機(jī)動(dòng)目標(biāo)則報(bào)告其運(yùn)動(dòng)方向，若是固定目標(biāo)報(bào)告是否有掩體等；

5）敵方位置，報(bào)告經(jīng)緯度或相對位置；

6）時(shí)間，打擊目標(biāo)的絕對時(shí)間；

7）其他事項(xiàng)，包括彈藥消耗、觀察到的毀傷情況（如已摧毀的坦克數(shù)量，仍在活動(dòng)的坦克數(shù)量、建議）、任務(wù)序號、已完成的任務(wù)等。

3 毀傷評估模型建立

模糊綜合評價(jià)模型為單級模型和多級模型。根據(jù)坦克目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和毀傷元，將評價(jià)對象確定為二級模糊綜合評價(jià)模型［7］。

3.1 確定因素集

坦克屬于有一定防護(hù)能力的車輛目標(biāo)，有一定抗打擊能力。戰(zhàn)斗部對坦克的毀傷程度取決于炸點(diǎn)與坦克的距離、炸彈的落姿、引信的裝訂和目標(biāo)環(huán)境等多種因素［8］。

戰(zhàn)斗部對坦克造成毀傷的主要因素是爆炸沖擊波和彈片殺傷。近炸時(shí)，依據(jù)毀傷元的不同，建立坦克毀傷指標(biāo)。坦克的毀傷包含進(jìn)攻能力毀傷、機(jī)動(dòng)能力毀傷和防御能力毀傷［9］。其中進(jìn)攻能力毀傷包括炮臺(tái)毀傷程度、炮管變形程度和瞄準(zhǔn)裝置等損壞程度；機(jī)動(dòng)能力毀傷包括履帶斷裂、車輪損毀和油箱損毀；防御能力毀傷主要是指坦克裝甲毀傷。

圖2 坦克目標(biāo)毀傷指標(biāo)

3.2 確定評語集

參考國內(nèi)外對武器系統(tǒng)目標(biāo)毀傷等級的通用劃分方法，將坦克目標(biāo)的毀傷等級劃分為重度毀傷、中度毀傷、輕度毀傷、零毀傷4 級［10］。重度毀傷是指目標(biāo)重點(diǎn)要害部位被摧毀，喪失基本功能，要求對目標(biāo)毀傷60%以上；中度毀傷是指目標(biāo)主要功能受到明顯限制，一定時(shí)間內(nèi)不能正常使用，平均毀傷在10%～30%之間；輕度毀傷是指目標(biāo)毀傷較輕，平均毀傷在10%以內(nèi)；零毀傷是指對目標(biāo)不造成傷害［11］。

根據(jù)坦克目標(biāo)的毀傷等級劃分情況，得出評語集V={V1，V2，V3，V4} =｛重度毀傷，中度毀傷，輕度毀傷，零毀傷｝。坦克目標(biāo)功能毀傷指標(biāo)如表1所示。

表1 坦克毀傷等級標(biāo)準(zhǔn)

3.3 層次分析法確定權(quán)重

采用層次分析法建立坦克目標(biāo)指標(biāo)毀傷評估體系［12］，將第二層的3 種毀傷指標(biāo)與下一層的各個(gè)影響指標(biāo)分別相互比較，即通過數(shù)值等來度量表示各因素重要度，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建判斷矩陣［13］。將決策按照一定比率標(biāo)度實(shí)現(xiàn)判斷的定量化，形成數(shù)值判斷矩陣。建立判斷矩陣是AHP 法中關(guān)鍵的一步。常用的標(biāo)度方法為1～9標(biāo)度法，如表2所示。

表2 打分準(zhǔn)則表

首先，在指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，對影響毀傷評估的3 項(xiàng)能力排序，得到判斷矩陣數(shù)值和各項(xiàng)能力權(quán)重如表3所示。

表3 三項(xiàng)能力權(quán)重表

計(jì)算得最大特征值為3.029，一致性系數(shù)CR=0.0153；判斷矩陣滿足一致性。

第二步，分別構(gòu)造第三層的各項(xiàng)能力下轄因素之間的判斷矩陣。

表4 進(jìn)攻能力毀傷權(quán)重表

計(jì)算最大特征值為3.018，一致性系數(shù)CR=0.0112；判斷矩陣滿足一致性。

表5 機(jī)動(dòng)能力毀傷權(quán)重表

計(jì)算最大特征值為3.018，一致性系數(shù)CR=0.0112；判斷矩陣滿足一致性。

綜上，可得權(quán)重向量A=[0.57，0.29，0.14]，A1=[0.4，0.4，0.2] ，A2=[0.4，0.4，0.2]

3.4 確定模糊判斷矩陣

通過描述各個(gè)指標(biāo)對評語集V={V1，V2，V3，V4}=｛重度毀傷，中度毀傷，輕度毀傷，零毀傷｝各等級的隸屬度構(gòu)建隸屬度矩陣。對于可以量化的指標(biāo)，可以利用隸屬度函數(shù)計(jì)算其隸屬度，但坦克毀傷程度指標(biāo)較難量化，這里采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，由專家打分確定其隸屬度［14］。

進(jìn)而求得模糊矩陣R，最后將A與R合成，得到模糊綜合評價(jià)結(jié)果向量B。

4 坦克目標(biāo)毀傷評估算例

將本文的模糊評價(jià)模型應(yīng)用于實(shí)際場景，假設(shè)某CAS行動(dòng)中，CAS飛機(jī)使用激光制導(dǎo)武器對敵地面坦克目標(biāo)進(jìn)行攻擊，攻擊后進(jìn)行毀傷評估［15］。

4.1 確定因素集和評語集

U={}U1，U2，U3=｛進(jìn)攻能力毀傷，機(jī)動(dòng)能力毀傷，防御能力毀傷｝；

U1={u11，u12，u13} =｛炮臺(tái)毀傷，炮管毀傷，瞄準(zhǔn)裝具毀傷｝；

U2={u21，u22，u23} =｛履帶損毀，車輪損毀，郵箱損毀｝；

U3={防御能力毀傷}；

對于每一個(gè)因素的評價(jià)，分為4個(gè)等級：

V={V1，V2，V3，V4} =｛重度毀傷，中度毀傷，輕度毀傷，零毀傷｝。

4.2 構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣

對每個(gè)因素打分確定毀傷情況對于評語等級的隸屬度，經(jīng)過整理得到模糊關(guān)系矩陣如下。

4.3 綜合評判

將以上數(shù)據(jù)代入綜合評判公式，計(jì)算如下：

B1=A1·R1=[0.44 0.31 0.22 0.03]，

B2=A2·R2=[0.25 0.34 0.32 0.09]，

則B=A·R=[0.3373 0.3103 0.2812 0.0712]。

由最大隸屬度原則，可知綜合評判結(jié)果為重度毀傷。

5 結(jié)語

本文將層次分析法和模糊綜合評價(jià)法相結(jié)合，將評價(jià)目標(biāo)設(shè)定為二級模糊綜合評價(jià)模型，針對目標(biāo)實(shí)際毀傷因素并參考國內(nèi)外對武器系統(tǒng)目標(biāo)毀傷等級確定出因素集和評語集。采用層次分析法建立坦克目標(biāo)指標(biāo)毀傷評估體系，確定數(shù)值判斷矩陣，得出權(quán)重向量。通過專家打分法定義評語集的隸屬度，最終求得模糊矩陣。通過具體毀傷評估算例對算法進(jìn)行分析，本文算法可以有效的為戰(zhàn)場目標(biāo)毀傷情況進(jìn)行評估，為下一步?jīng)Q策提供依據(jù)。