CN116910577B - 航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法 - Google Patents

航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，包括：模拟兵器的航路规划和攻击速度；开展航路规划和攻击速度的相似度评价；根据δ＝(A+B)X+(C+D)Y+(E+F)Z计算兵器的战术运用相似度，式中δ为兵器的战术运用相似度，A、B、C、D、E、F为兵器的6个战术运用要素，分别为A：航路规划、B：攻击速度、C：攻击时机、D：攻击方位、E：兵力协同、F：制导方式。有益效果：本发明的技术方案通过先对兵器开展航路规划和攻击速度的相似度评价，然后再根据各个战术运用要素的权重计算兵器在战术运用过程中模拟强敌的相似度，相似度计算精准，真实反映了兵器在战术运用过程中模拟强敌的相似度，为准确判断兵器模拟强敌是否真实、相似提供了有力支撑。

Description

航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法
技术领域
本发明涉及模拟作战技术领域，特别涉及一种航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法。
背景技术
在蓝军强敌模拟中，主要涵盖强敌蓝军构建、战术运用和作战效果三个方面内容，最重要的原则是“演真扮像”，蓝军构建与运用都是在这一原则下开展各项工作。
模拟强度蓝军构建初始通常采用“静态评估”的方式计算相似度，从装备外形、性能参数等方面予以建模评价，文献[1](刘艳平.航空兵装备映射模拟蓝军相似度匹配问题研究[J].海军航空工程学院学报.2019,34(1):54-58.)提出了基于装备战技指标的相似度评价体系和建立了精确值、枚举值、区间值、是非值和系统级相似度评价模型，一定程度上为蓝军构建提出了指导性原则，具有填补空白的意义。
但是，随着模拟蓝军构建运用工作的深入，蓝军构建的静态相似度评价已经不能满足作战任务的需要，单纯的考虑“装备对等”，而没有考虑战术运用，完全忽略了蓝军模拟的本质和核心，蓝军构建与运用脱离了实际，出现了“两张皮”问题，从而不具备实战意义。
装备构建的静态“对等”评价是蓝军模拟的一部分，所占成分和比重相对较小，蓝军模拟的核心在于战术运用，尤其是航空兵器，因而需要建立相应的评价体系，逐步解决蓝军模拟强敌战术运用的相似度评价问题。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，旨在解决现有兵器在战术运用过程中模拟强敌的相似度计算不精准，未真实反映兵器在战术运用过程中模拟强敌的相似度，影响兵器模拟强敌是否真实、相似的正确判断的问题。
为解决上述问题，本发明提出了航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，包括：
模拟兵器的航路规划和攻击速度；
开展航路规划和攻击速度的相似度评价；
根据δ＝(A+B)X+(C+D)Y+(E+F)Z计算兵器的战术运用相似度，式中δ为兵器的战术运用相似度，A、B、C、D、E、F为兵器的6个战术运用要素，分别为A：航路规划、B：攻击速度、C：攻击时机、D：攻击方位、E：兵力协同、F：制导方式，X、Y、Z为各战术运用要素的权重，且X+Y+Z＝0.5。
在一实施例中，所述模拟兵器的航路规划包括：
获取强敌的航路规划函数；
根据强敌的航路规划函数设置兵器的航路规划函数。
在一实施例中，所述开展航路规划的相似度评价包括开展二维空间内的航路规划的相似度评价和开展三维空间内的航路规划的相似度评价。
在一实施例中，所述开展二维空间内的航路规划的相似度评价包括：
判断强敌的航路规划函数g(t)和兵器的航路规划函数f(t)是否存在平衡点；
若不存在平衡点，则根据相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S；
若存在平衡点，则根据相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S，其中tn为航路规划函数g(t)和f(t)的第n个平衡点在X轴上的坐标。
在一实施例中，所述开展二维空间内的航路规划的相似度评价还包括：
根据计算航路规划函数g(t)和f(t)的瞬时差异P，若P≥40％，则根据强敌的航路规划函数重新设置兵器的航路规划函数，直至P＜40％为止；
当强敌和兵器的航路规划的相似度S＜60％，则根据强敌的航路规划函数重新设置兵器的航路规划函数，直至S≥60％为止。
在一实施例中，所述开展三维空间内的航路规划的相似度评价包括：
判断强敌的航路规划函数g(x,y,z)和兵器的航路规划函数f(x,y,z)是否存在平衡点；
若不存在平衡点，则根据相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S；
若存在平衡点，则根据相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S，其中(xn，yn，zn)为航路规划函数g(t)和f(t)的第n个平衡点的坐标。
在一实施例中，开展航路规划的相似度评价从强敌的航路规划函数和兵器的航路规划函数的航路起始段的差异处开始，到强敌的航路规划函数和兵器的航路规划函数的航路末段差异性趋于零处结束。
在一实施例中，X＝0.250、Y＝0.155、Z＝0.095。
有益效果：本发明的技术方案通过先对兵器开展航路规划和攻击速度的相似度评价，然后再根据各个战术运用要素的权重计算兵器在战术运用过程中模拟强敌的相似度，相似度计算精准，真实反映了兵器在战术运用过程中模拟强敌的相似度，为准确判断兵器模拟强敌是否真实、相似提供了有力支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明二维空间航路规划模拟示意图；
图2是本发明三维空间航路规划模拟示意图；
图3是本发明兵器的战术运用相似度评价指标体系；
图4是靶机1和靶机2模拟导弹攻击示意图；
图5是靶机1和靶机2模拟导弹攻击的战术运用相似度计算表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出了航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，兵器战术运用映射模拟强敌相似度是基于战技指标的装备映射模拟强敌相似度的基础之上，是“静态评估”向“动态评估”转变，符合当前军事化训练工作贴近实战的根本要求，对模拟强敌战术运用的相似度评价，可有效支撑模拟作战效果评估，并同步验证了强敌的构建能力，回答了强敌模拟构建“真不真”、“像不像”的问题，对强敌模拟构建过程中装备选型起到了关键作用。
在发明一具体实施例中，所述航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法包括：
S1、模拟兵器的航路规划和攻击速度，在兵器战术运用指标中，航路规划是战术运用的重要组成部分，体现的是作战运用思想、兵力协同、攻击方位等因素，因而也是兵器强敌模拟中最重要的环节之一，兵器包含有无人飞机平台、导弹类攻击武器，在强敌战术运用模拟过程中，需要重点开展航路规划的模拟映射，从而实现强敌运用中的“逼真”。例如美军的LARSM导弹，通常采用高空平飞，靠近被打击对象200公里时采用10米以下低空飞行，对敌方采取隐蔽突袭式打击。按照强敌模拟原则，需要对这一过程进行模型，而采用国内现有航空兵器进行模拟，通常是难以实现的，主要是受限于现有航空兵器的能力水平，这就出现模拟航路与实际航路的差异性问题。航路规划作为战术运用的重要指标，需要建立相应的评价模型，解决航路模拟过程中的评价问题，目前，现有技术中的强敌模拟主要解决了装备战技指标模拟的相似度评价，而战术运用的相似度评价目前还处于空白，本发明通过突破航路规划这一指标作为起点，建立起相应的评价模型，开展相似度计算，真实反映了兵器在战术运用过程中模拟强敌的相似度，为准确判断兵器模拟强敌是否真实、相似提供了有力支撑；
S2、开展航路规划和攻击速度的相似度评价；
S3、根据δ＝(A+B)X+(C+D)Y+(E+F)Z计算兵器的战术运用相似度，式中δ为兵器的战术运用相似度，A、B、C、D、E、F为兵器的6个战术运用要素，如图3所示，分别为A：航路规划、B：攻击速度、C：攻击时机、D：攻击方位、E：兵力协同、F：制导方式，战术是指导和进行战斗的方法，主要包括：战斗基本原则以及战斗部署、协同动作、战斗指挥、战斗行动、战斗保障和技术保障，战术运用则主要是指协同动作、战斗行动两个方面内容，要对这两个方面的内容进行具化，需要找到合理的指标体系，以攻击方的视角，兵器战术运用内容包含战术思想、航路规划、攻击时机、打击对象、兵力协同等，以此建立指标体系时，部分指标难以量化，且实用意义不大，比如以被攻击方视角，对来袭的目标判断主要是航迹、速度、方位、距离；转换到攻击方视角，则为航路(航迹和方位)、速度和距离，如以此建立指标体系，部分要素丢失，不能全部涵盖战术运用的全要素，因而在研究兵器战术运用模拟强敌相似度匹配问题时，可以综合从攻击方和被攻击方的视角，通盘考虑战术运用的指标，因此设计了上述A：航路规划、B：攻击速度、C：攻击时机、D：攻击方位、E：兵力协同、F：制导方式6个兵器的6个战术运用要素指标。
需要说明的是，在一次完整的打击行动中，兵器的战术运用涵盖航路规划(含战术思想)、攻击时机、攻击方位、兵力协同、攻击速度、制导方式等诸要素，因而以此可建立其评价兵器战术运用模拟的评价体系，但由于模拟强敌过程中，战术运用各要素都是按照强敌的作战要素模拟，因而可以通过人为控制和技术手段实现完全匹配，例如攻击时机、作战方位等要素，而有些要素是无法实现完全匹配的，原因在于装备的固有能力限制和技术上还未实现，例如航路规划和攻击速度，因此具体的战术运用要素指标内容可以根据具体作战行动适当增减，并不局限于上述A：航路规划、B：攻击速度、C：攻击时机、D：攻击方位、E：兵力协同、F：制导方式6个兵器的6个战术运用要素指标。
在本实施例中，S1兵器航路规划是作战任务中战术运用的第一步，因而开展航路规划的相似度评价对模拟强敌效果评估具有重要意义，兵器的航路规划通常涵盖有/无人飞机、攻击型导弹等，可以划分为二维空间内的航路规划和三维空间中的航路规划，在开展评价工作时，需分门别类建立相似度评价模型，比如S2中所述开展航路规划的相似度评价包括开展二维空间内的航路规划的相似度评价和开展三维空间内的航路规划的相似度评价。
具体的，二维空间航路规划模拟和三维空间航路规划模拟如图1和图2所示，为了实现作战任务中的战术意图，兵器需要提前做好航路规划，所谓的二维空间航路规划涵盖多维空间中较为规则的航路规划，只要能够通过片段分割，形成分段的二维空间，都将其纳入此范例。
在本实施例中，S1中所述模拟兵器的航路规划包括：
S11、获取强敌的航路规划函数，对于二维空间，强敌的航路规划函数为g(t)，兵器的航路规划函数为f(t)，如图1所示，对于三维空间，强敌的航路规划函数为g(x,y,z)，兵器的航路规划函数为f(x,y,z)；
S12、根据强敌的航路规划函数设置兵器的航路规划函数，设置原则是兵器的航路规划函数应尽力模拟靠近强敌的航路规划函数，以此提高模拟相似度，实现兵器模拟的战术运用意图。
在本实施例中，所述开展二维空间内的航路规划的相似度评价包括：
S21、判断强敌的航路规划函数g(t)和兵器的航路规划函数f(t)是否存在平衡点，所谓平衡点反映在图1中是强敌的航路规划函数g(t)和兵器的航路规划函数f(t)的交点；
S22、若不存在平衡点，则根据函数积分的最小值除以积分函数的最大值设计相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S；
S23、若存在平衡点，则采用分段函数求积分的方法设计相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S，其中tn为航路规划函数g(t)和f(t)的第n个平衡点在X轴上的坐标，比如图1所示，当航路规划函数g(t)和f(t)只有一个平衡点时，具体的相似度S评价模型为：/>
在本实施例中，二维空间中的航路规划通常是直奔目标，相对简单，而在实际作战中，配合以相应的战术动作，简单的二维平面满足不了作战企图的需要，二维的平面模型评价方法难以满足三维空间中的相似度评价，因而需要另外建立三维相似度评价模型，具体在兵器的战术运用相似度评价中可根据实际情况选择相应的评价体系。
在本实施例中，所述开展三维空间内的航路规划的相似度评价包括：
S31、判断强敌的航路规划函数g(x,y,z)和兵器的航路规划函数f(x,y,z)是否存在平衡点，所谓平衡点反映在图2中是强敌的航路规划函数g(t)和兵器的航路规划函数f(t)的交点；
S32、若不存在平衡点，则根据函数积分的最小值除以积分函数的最大值设计相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S；
S33、若存在平衡点，则采用分段函数的方法，由分段函数积分最小值之和除以分段函数积分最大值之和设计相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S，其中(xn，yn，zn)为航路规划函数g(t)和f(t)的第n个平衡点的坐标，比如图2所示，航路规划函数g(t)和f(t)具有2个平衡点，即(x0，y0，z0)和(x1，y1，z1)，此时具体的相似度S评价模型为：
在本实施例中，开展航路规划的相似度评价从强敌的航路规划函数和兵器的航路规划函数的航路起始段的差异处开始，到强敌的航路规划函数和兵器的航路规划函数的航路末段差异性趋于零处结束，这样设计，可提升相似度评价精准度，在评估兵器航路战术运用相似度时，不是单一的从航路开始至航路结束为止，应当有合理的取舍，为达成模拟强敌的作战航路战术目标，通常尽量按照强敌的航路进行规划，即追求最接近的相似度，飞行航路的起始和末尾阶段通常相似或一致，因而在计算时不作为航路战术运用相似度评价内容。
进一步的，在本实施例中，所述开展二维空间内的航路规划的相似度评价还包括：
S24、根据计算航路规划函数g(t)和f(t)的瞬时差异P，若P≥40％，则根据强敌的航路规划函数重新设置兵器的航路规划函数，直至P＜40％为止，以及当强敌和兵器的航路规划的相似度S＜60％，则根据强敌的航路规划函数重新设置兵器的航路规划函数，直至S≥60％为止，这样设计，有助于进一步提升航路规划相似度评价的精准度，提升兵器的战术运用相似度评价的真实性，因为采用航路规划评价方法可以完成兵器的模拟航路规划与强敌航路规划的相似度计算，但由于差异性问题，即并不是所有的装备都能模拟强敌，需要对其约定和设置，从而将无效的兵器模拟剔除。
本实施例的航路规划相似度评价模型是根据航路建立的，虽然采用的是兵器航路设置，但并不局限于飞行航路，还可应用到舰艇等水上目标或类似需要开展相似度评价的案例中，适用对象和范围主要是根据航路规划在战术运用中所占分量，例如突击飞机执行突袭任务，航路规划较为重要，需要重点考虑；以及水面舰艇对空、水下打击任务。
在本实施例中，X、Y、Z为各战术运用要素的权重，且X+Y+Z＝0.5，也即各战术运用要素的权重采用黄金分割法则进行设计，不仅解决了权重问题和权重科学赋值的问题，而且避免人为因素对权重的影响，具体的，X＝0.250、Y＝0.155、Z＝0.095。
下面以一个具体实施例来阐述本发明的航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法。
在某一次对海突击战术运用中，利用靶机模拟导弹对海打击过程，求靶机战术运用模拟导弹的相似度，按照黄金分割法则，将事物整体分为重要和不重要两个等级，再按照“黄金分割比例”进行分割，具体评价方法如下：
1、按照靶机模拟导弹的这一战术运用，考虑到导弹的大俯冲攻击和超音速特性，可以对二级指标进行重要性排序，则有：航路规划＝攻击速度>攻击时机＝攻击方位>兵力协同＝制导方式；航路规划和攻击速度在重要性方面与攻击时机与攻击方位之间存在黄金分割比例，攻击时机和攻击方位与兵力协同和制导方式之间存在黄金分割比例，比如设航路规划、攻击速度的重要性为X，攻击时机、攻击方法的重要性为Y，兵力协同、制导方式的重要性为Z，则有X＝0.250；Y＝0.155；Z＝0.095，当然，如重要性有更多层级划分，则依次类推。
2、开展航路规划和攻击速度的相似度评价；设定导弹速度3.5马赫，攻击俯仰角75°，在红方舰艇应对反辐射导弹攻击时，需要采用靶机模拟导弹对海打击过程，如图4所示，采用两型靶机模拟导弹对舰艇实施打击，靶机1速度为0.85马赫，攻击俯仰角为45°，靶机2速度为1.85马赫，攻击俯仰角为30度，如何评价两型靶机战术运用模拟导弹谁更真更像，是本发明需要解决的问题，具体的，在计算导弹或者靶机航路规划时，根据航路规划相似度评定方法，不考虑平飞阶段，只考虑导弹俯冲对海打击阶段，对打击轨迹按照直线近似处理，根据二维空间的航路规划的相似度评价计算，靶机1模拟导弹的航路规划相似度为0.268，靶机2模拟导弹的航路规划相似度为0.155，根据精确值模型计算靶机1与导弹的速度相似度为0.34，靶机2与导弹的速度相似度为0.74，其中，所述精确值模型为：式中，ai、bi分别为A与B装备性能相似度第i个特征所对应的装备性能参数值，A为构设装备，B为原型装备，二者为模拟和被模拟的关系；
3、评价靶机1和靶机2模拟导弹战术运用的相似度，根据战术运用相似度评价方法，建立评价体系，如图5所示：
4、根据图5中表内数据计算靶机1和靶机2模拟导弹战术运用的相似度，具体的，靶机1模拟导弹战术运用的相似度为：
δ1＝0.268*0.250+0.34*0.250+1*0.155+1*0.155+1*0.095+1*0.095＝0.652；
靶机2模拟导弹战术运用的相似度为：
δ2＝0.155*0.250+0.74*0.250+1*0.155+1*0.155+1*0.095+1*0.095＝0.724，可见靶机1模拟导弹战术运用的相似度为65.2％，靶机2模拟导弹战术运用的相似度为72.4％，相比之下，靶机2更贴近真实导弹，实际情况也印证了这一观点。
本发明航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法通过建立航路规划相似度评价方法，有效解决模拟强敌战术运用中核心指标的评价问题，针对兵器对海打击行动，建立兵器战术运用的相似度评价体系和提出采用黄金分割法则解决指标权重问题，可有效对打击行动中的兵器战术运用开展相似度评价，对强敌模拟构建和模拟强敌行动评估具有指导意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，其特征在于，包括：
模拟兵器的航路规划和攻击速度；
开展航路规划和攻击速度的相似度评价；
根据δ=(A+B)X+(C+D)Y+(E+F)Z计算兵器的战术运用相似度，式中δ为兵器的战术运用相似度，A、B、C、D、E、F为兵器的6个战术运用要素，分别为A：航路规划、B：攻击速度、C：攻击时机、D：攻击方位、E：兵力协同、F：制导方式，X、Y、Z为各战术运用要素的权重，且X+Y+Z=0.5；
所述模拟兵器的航路规划包括：获取强敌的航路规划函数；
根据强敌的航路规划函数设置兵器的航路规划函数；
所述开展航路规划的相似度评价包括开展二维空间内的航路规划的相似度评价和开展三维空间内的航路规划的相似度评价；
所述开展二维空间内的航路规划的相似度评价包括：
判断强敌的航路规划函数g(t)和兵器的航路规划函数f(t)是否存在平衡点；
若不存在平衡点，则根据相似度评价模型： 评价强敌和兵器的航路规划的相似度S；
若存在平衡点，则根据相似度评价模型： 评价强敌和兵器的航路规划的相似度S，其中/>为航路规划函数g(t)和f(t)的第n个平衡点在X轴上的坐标。
2.如权利要求1所述的航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，其特征在于，所述开展二维空间内的航路规划的相似度评价还包括：
根据计算航路规划函数g(t)和f(t)的瞬时差异P，若P≥40％，则根据强敌的航路规划函数重新设置兵器的航路规划函数，直至P＜40％为止；
当强敌和兵器的航路规划的相似度S＜60％，则根据强敌的航路规划函数重新设置兵器的航路规划函数，直至S≥60％为止。
3.如权利要求1所述的航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，其特征在于，所述开展三维空间内的航路规划的相似度评价包括：
判断强敌的航路规划函数g(x,y,z)和兵器的航路规划函数f(x,y,z)是否存在平衡点；
若不存在平衡点，则根据相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S；
若存在平衡点，则根据相似度评价模型：评价强敌和兵器的航路规划的相似度S，其中/>为航路规划函数g(t)和f(t)的第n个平衡点的坐标。
4.如权利要求1或3所述的航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，其特征在于，开展航路规划的相似度评价从强敌的航路规划函数和兵器的航路规划函数的航路起始段的差异处开始，到强敌的航路规划函数和兵器的航路规划函数的航路末段差异性趋于零处结束。
5.如权利要求1所述的航空兵蓝军模拟战术运用相似度评价方法，其特征在于，X=0.250、Y=0.155、Z=0.095。
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