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联合火力打击空军目标分配模型研究

归档日期:07-13       文本归类:毁伤程度      文章编辑:爱尚语录

  联合火力打击空军目标分配模型研究_军事/政治_人文社科_专业资料。21 0 2年 6月 军 事 运 筹 与 系统 工 程 Jn 2 1 u. 02 第2 6卷第 2期 Mi tr eain sac n ytmsE gn eig l

  21 0 2年 6月 军 事 运 筹 与 系统 工 程 Jn 2 1 u. 02 第2 6卷第 2期 Mi tr eain sac n ytmsE gn eig l ayOp rt sRee rh a d S s i o e n ie r n V 1 6 02 o. N 2 . 联 合 火 力 打 击 空 军 目标 分 配 模 型 研 究 冯 社 辉 , 文 蕊 , 思林 石 陈 ( 空军指 挥 学院 , 京 1 0 9 ) 北 007 摘 要 : 目标 分 配是制 定联 合火 力打 击作 战计划 的 首要 问题 。建 立联 合 火力打 击 目标 分 配 模 型 的前 提是 要有全 军 统一 的毁伤标 准和 武器 毁伤 能力 指标 。利用 效 能指数和 数 学规划 分 四个 步骤 建 立 了联 合火 力打 击 中空军 目标分 配 的模 型和 算 法 , 为软 件 实现联 合火 力打 击 目标 分配提 供 了理论 基础 。 关 键词 : 目标 分 配 ; 联合 火力打 击 ; 型 ; 能指数 模 效 中图分 类号 : 9 7 文献标 识 码 : 文章编 号 :6 2—8 1 ( 0 2 0 0 1 0 E 1 A 17 2 1 2 1 ) 2— 0 6— 5 联 合 火力打击 是 以诸 军 兵种 中远程 精确 打击 力量 为主 , 其他 力量 支援 配合 下 , 在 对敌 重要 目标 实施 综 合火 力打 击的进 攻作 战 。 目标分 配是作 战筹 划 、 定联 合 火力 打击 作 战计 划 所要 解 决 的首要 问题 。建 立 制 联合火 力 打击 目标分 配模 型需要 有全 军统一 的毁 伤标 准 和武 器毁 伤 能力 指标 , 此 基 础 上根 据 各 军兵 种 在 不 同武器 的性能 和 费用建 立 目标 分配模 型 。 1 统 一 的毁 伤 标 准 和 武 器 毁 伤 能 力 指 标 联 合火 力打击 中的主 要力量 是远 程炮兵 、 二炮 、 空兵 。要通 过定 量计算 为各 军兵 种 的打击 兵器 分配 航 任务 , 就必 需建 立全 军统一 的毁 伤标 准和毁 伤 能力指 标或效 能指 数 。 1 1 统一 的毁伤 标 准 . 将 对 目标 的毁伤 程度 分为轻 度毁 伤 、 中度毁 伤 、 度毁 伤 三类 。对 于 军 事 目标 , 伤标 准 可 以根 据 所 重 毁 要达 成作 战 目的来确 定 : 如果为 达成 战术 目的 , 接保 障一 次战 斗行动 , 直 要求 目标 在短 时间 内丧失 功 能 , 则 称 为轻度 损伤 。例 如为保 障航 空兵 突击机 场 , 要对 突击航 线上 的敌地 空导 弹阵 地实施 压制 , 需 为保 障此 次 战斗 行动 至少要 求 敌地空 导 弹阵地 在 1 时 内丧失功 能 , 么造 成敌 地空 导 弹 阵地 从 遭 受打 击 到重 新 恢 小 那 复 功能至 少需要 1小时 的损伤 就定 为轻度损 伤 。如果 要达 成 战役 目的 , 障 一次 战 役 行 动或 数个 连续 的 保 战 斗彳 动 , _ 需要 使 目标在 一段 时问 内丧失 功能 , 亍 对于地 面 目标 一般 为 一天 以上 , 样 的 毁伤 程 度 则称 为 巾 这 度毁 伤 。如果 目标 遭到 突击后 , 在整 个战争 期 问或数 个 战役行 动 内都 没 有恢 复 其 功能 , 称 为重 度 损 毁 。 则 同标 损 伤并不 一定 是物 理上损 伤 , 只要功 能丧 失就认 为 目标 受 到损 伤 。对 于单 个 目标 或 由 多个 要 素 组成 实 现一定 功 能的 目标 ( 如地空 导弹 阵地 ) 毁伤程 度标 准可 以用 目标 丧 失功 能 的时 间来 衡量 。对于 由多个 , 相 同 同标 组成 的 目标群 可 以用 集群 内一定 百 分 比的 目标遭 受损 伤 的程 度来 衡量 。 12 统一 的武 器毁伤 能 力指标 或效 能指数 . 在统 一毁 伤标 准 的基础 上需要 建立 统一 的武器毁 伤 能力 指 标或 效 能指 数 。例 如 : 定轻 度 毁 伤 一个 假 机 场跑 道对 于二炮 只需 要用 3发某 型导 弹 , 完成 同样任 务需要 某型 飞机 2架 , 对 机场 这 个 目标来 说 3 而 则 发该 型导 弹的作 战效果 与 2架 某 型飞机作 战效 果相 等 。对 同一 目标 突击要 达到 相 同的作 战效果 , 同军 不 收 稿 日期 :0 1—1 — 8 21 1 0 作 者 简 介 : 社 辉 (9 2一) 男 , 理 研 究 员 , 士 , 要研 究 方 向 为空 军 作 战运 筹 冯 17 , 助 硕 主 联合火力 打击 空军 目标 分配模 型研究 1 7 种 可 以有 多种武 器使用 方 案 。各 军种 通过 建立 内部统 一 的武器 毁伤 能力 指标 或效 能指 数体 系来衡 量军 兵 种 内不 同武器 的作 战能力 。以俄 军 为例 : 各 军种 都有 一 种作 为 基 准 的武器 , 武 器 的效 能值 为 1如 陆 俄 该 , 军 以 且一 0榴弹炮 为基 准 , 2 空军 对空 作 战 的基 准 为米 格 一2 , 3 对地 作 战 的基 准为米 格 一2 , 它武 器根 据 7其 这些 基准 确定 其效能 指数 。 在各 军种 内建立 统一 效能指 标基 础上 , 建立 各 军兵 种之 间统一 的武 器毁 伤 能 力 指标 或效 能指 数 。确 定武 器毁 伤能 力指标 的常用方 法 是效 能 指数 法 。例 如 , 军 以 12毫米 炮 的 触发 式 引信 杀伤 爆 破 弹 o 俄 5 一 2 5的精度 和威力 作 为各军 种 弹药毁 伤能力 统一 的基 准 ; 12毫米 拖 曳式榴 弹炮 Ⅱ一 0带 1 弹 药基 以 5 2 个 数 ( 0发 0 一 5 炮 弹作 为统一 的武器 毁伤 能力 基准 ; 军种 弹 药 和武 器都 可 以换 算 到这 个 统一 的基 准 6 中 2) 各 之上 。俄 军教 材 中苏 一 4不 挂 副油箱 带常 规 炸 弹 1个 架 次 的平 均 毁伤 能 力 相 当于 5 0发 基 准 弹药 ( 2 0 o 一 2 5炮 弹 ) 带精 确制 导武器 的平 均毁 伤能 力相 当 于 15 , 2 0发 基准 弹 药 ; 战术 导 弹 “ 点 ” 而 圆 带杀 伤 子母 弹 弹头 的毁 伤 能力相 当 于 2 5发基 准 弹药 ; 7 防御作 战 中摧毁 1个有掩 护工 事 的标 准美 军装 甲师 需要 1 . 9 5万 发基 准 弹药 。俄军 所有 这些数 据都 是 以全军 统一指 示下 发 的 。 2 联 合 火 力 打 击 空 军 目标 分 配 模 型 由于各军 种武 器性 能不 同 , 同一 目标要 达 到 同样 的毁伤 程 度所 需 的兵力 不 同 , 出的代 价 也 不 同。 对 付 这 就需 要根据 各军 种在 联合 火力 打击 中所 能提供 的兵 力 , 理 地为各 军种 分配 目标 , 合 并在 此基 础上 在空 军 内部为 不 同机 型分 配 目标 。 目标 分配完 成后 根据 作 战时 间 和地 域确 定 行 动方 法 , 成联 合 火力 打击 空军 形 突击 行 动方案 。 联 合火力 打击 目标 分配 的原 则是合 理 用兵 , 争取 用最 小 的代价达 成 战役 目的 , 为空军 分 配 目标 的过 程 可 以分 为 以下 几个 步骤 : 确定 对不 同 目标所 要求 的毁 伤程度 ; 各军 种 问分配 目标 ; 在 为不 同机种 分 配 目标 ; 确定 出动顺序 和 次数 。 2 1 不 同 目标所 要求 的毁伤 程度 . 2 1 1 敌 方 目标 体 系 的 毁 伤 程 度 . . 首 先要 在研究 敌我 双方 兵力 对 比和 目标情况 的基 础 上 , 根据 战 役结 束 时 要达 到 的 态势 确定 对 敌 方 目 标 体系 的毁 伤程度 。战役结 束 的标志 可能 是双方 的战斗 力对 比值 达到 某 一值 、 自身 的 损失 达 到 某一 值 或 者 敌方 损失达 到某 一值 。由此可 以得 出要求 的对 敌方 目标 体 系 的毁 伤程 度 : K( o1 = l— l— ( 1一 U ) 一 = 一 () 1 式 ( )中 , 敌方 目标体 系毁 伤程 度 , 值 0—1 表示 战役 开始 时我 方与 敌方 战斗力 指数 对 比值 ; 1 U为 取 ; K 为战役 结束 时我 方与 敌方 战斗力 指数 的 比值 ; 为我方 在 战役过 程 中损失 比例 的均值 , 取值 0—1 。 2 12 确 定 需要 打 击 的 各 类 目标 毁 伤 程 度 .. 根 据敌 方 目标 体 系毁 伤程度 , 以确定 各 目标 的毁伤 程度 : 可 = 1一( 1一U 一 )G () 2 式 ( )中 , 为对号 目标 的毁 伤程 度 ( 中子 目标达 到某 一毁 伤标 准 的 比例 ) 取值 0—1N, 2 其 , ;, 为号 目 性 标中 质相同 子目 个数; 为 号目 权 Ⅳ 标数 G=∑NW 为 的 标 标的 重; 为目 量; v 所有目 权重的 标 和。 2 2 在 各 军种 之 间分 配 目标 . 在 各军种 之 间分配 目标 时 , 先要 用各 军种 标准 武器 的性 能指数 计算 打 击各类 目标 时所 需兵 力 , 首 然后 根据 优 化准则 为不 同军 种选 择其 适合 突击 的 目标 。 2 2 1 计 算各 军种 标准 武器 突击 不 同 目标所 需 兵力 . . 1 8 《 军事 运筹 与系统工程》 2 1 0 2年第 2期 x= 7 ㈩ 式 ( )中 , 为 i 3 戳 军种使 用标 准武器 突击号 目标所 需兵 力 ; 为对号 目标 的毁伤 程度 , 取值 0—1 ; p 为 i 种单 位标 准武 器突击 目标 中 1个子 目标 达到 预定毁 伤标 准 的概率 。 军 2 2 2 根 据优化 准 则确定 各 军种 突击的 目标 .. 为各 军种 分配 合适 的 目标 主要 考虑 二方 面 因素 , 是 各 军 种武 器 杀 伤 范 围 不 同 , 以 打击 的 目标 不 一 可 同; 二是各军种武器的价值不同, 要用高价值的武器突击高价值的 目标。 选取 B 作为优化指标 : Bi v 豢 ( 4 ) 式 ( )中 ,为 i 4 B 军种 突击号 目标 时的优化 指标 , 值越 大表 示该 方案越 好 。 i B 为 军种 的价 值 系数 , 代 表使 用该 军种武 器消耗 的平 均费 用 , 以俄 罗斯 为例 : 空兵 取 1时 , 它军种 的价值 系数值 见表 1 航 其 。 表 l 俄 军 各 军 种 价 值 系数 表 计算 出各军 种 突击 不 同 目标 所需 兵力及 其优 化指 标后 , 以根据 优化指 标为 各军 种选取 合适 的 目标 , 可 其过 程可 以用列 表方 式进行 , 表 2 表 中数据 为示 意性数 据 。 见 , 表 2 军种之间 目标分配优化示意 在 表 中列 出所 有 目标并 对其 编号 。 同军 种 武 器所 能突 击 的 目标 种 类 不 同 , 如 陆军 火 炮 只能 突 击 不 例 3 公 里 以 内的 2 目标 , 0 种 而战术 火箭 或导 弹可 以突击 8 公里 以 内的 3 目标 。 中的分式 列 出突击 不 同 目 5 种 表 标所 需 的标 准武 器 的数 量 和优化 选择指 标 。 目标 所对应 的列 中选 出优化 指标 值最 大 的 1个 , 目标 适 合 从 该 用 对应 行所 在 的军种 实施 突击 , 例如对 于 目标 1 所 在列 中 B , 值最 大 ( 中用 方框标 出 ) 因此 目标 由陆军 图 , 火炮 突击 , 目标 2 4和 目标应 由航 空兵 实施 突击 ( 中用方框标 出) 如果 目标号 目标适 合军 种 i 、 图 。 突击 , 但 i 种兵 力有 限 , 可 以选 取优 化指标 值次 大 的军 种作 为打 击力 量 。 军 则 这个 过程 可能 通过 手 工 作业 , 谋 参 人 员将 计算 结果 填入表 格 中 , 并检 查各 军种所 需兵 力是 否超过 可用 兵力 , 不断 调整为 各军 种分 配 突击 目标 的方案 , 到达 到满意 解 。 选择 过程用 规划 形式 可 以表 示 为 : 直 其 联合火力打击空军 目标分配模型研究 1 9 ∑ ∑ i=1 Ⅳ =1 ∑氍 < T =1234 H( ,,, i ) = 1 4 ∑t ( =1 :1 , 』 , …,) 2 I  ̄ r i 1 = () 5 L <D t( i= 12 3, ; = I2, , , , 4 , … Ⅳ) t ∈ {, } 0 1 式 ( )中 ,为 i 5 B 军种 突击号 目标 时 的优化 指标 ; t 为兵力 分 配标 志 , 如果 选择军种 突击号 目标 则取 值 为 1否则 为 0瓦 为军种 使用 标准 武器 突击号 目标所需 兵 力 ; 为按 标 准武器 计算 i , ; 军种 可用 兵力 ; 为号 目标距 战线 的距 离 ; 为 i 军种 武器 的作 战半 径 ( 以战线 为起 点 )Ⅳ为 目标 数 。 ; 2 3 为航 空兵不 同机 种分 配 目标 . 将 突击 目标分 配给航 空兵 后 , 要根 据作 战飞 机 的性 能 将这些 目标 进一 步分 配 给不 同机种 。 还 其分 配原 则也 包括 二个方 面 : 是符 合作 战半 径要 求 , 是根 据优 化指 标为 不 同机种选 择 目标 。 一 二 2 3 1 计 算不 同机种 突击 目标 所 需兵力 . . y 一— —RP )I y 一l 一 — ' J n( ^ —1 — — , m = , () 、 6 、 u/ () 7 1~( 1一U ) ¨ 式 ( ) 式 ( )中 , 为型机 突 击 m号 目标所 需兵 力 ; 为考虑 目标 的修 复能 力后要 求对 第 m号 目 6、 7 标 的毁伤 程度 ; 为分 配 给航 空兵 的第 m号 目标 下子 目标 的数 量 ; , Ⅳ R 为型 机 的生 存概 率 ;为型机突 P 击 m号 目标 中单个 子 目标达 到预 定毁 伤标 准 的概率 ;U m为分 配给 航空兵 的第 m号 目标要 求 的毁伤程 度 ; £ 为需 要 m号 目标 丧失 战斗能 力 的时 间 ; 为 m号 目标恢 复 战斗 能力需 要 的时 间 。 £ m r 2 3 2 根 据 优 化 准 则 确 定 各 型 机 突 击 的 目标 .. N c 4, 式 ( )中 , 为 8 C 型机 突 击 m号 目标 的优 化指 标 ;o 为不 同机 型突击 m号 目标 时 , 力需 求 的最大 Y, 兵 值 ; 示型 机 的效 能指 数 。 c表 c = 字 () 8 可 以用表 3 形式直观地显示优选的过程 , 目 从 标所对应的列中选出优化指标值最大的 1 , 目 个 该 标适 合 由对 应行 所在 的机 型实施 突击 , 如对 于 目标 2 所 在列 中 C 例 , 值 最大 ( 图中用方 框标 出) 因此 目标 由机 , 型 4突击 , 目标 4和 目标 m应 由机 型 5和机 型 2实 施 突击 ( 中用 方框 标 出 ) 如果机 种兵 力有 限不 能突 图 。 击 全部 优化 指标 最大 的 目标 时 , 则可 以选 取优化 指标 值 次大 的机种 。 个兵力 分 配 的过 程可 以由参谋 人员 这 通 过调 整表 中 的数 据格 手工 作业 求解 , 可 以通 过求 解规 划来 实现 : 也 mx ∑ t a∑ j , ∑ < =1 ,,, , 345 2 () 9 m = 12 - , , ,- M - L < A t jj . : 1, 3, 5 ; = 1, … , 2, 4, m 2, M t ∈ {,} i m 0 1 《 军事运筹 与系统T程》 2 1 0 2年第 2期 ’ 式 ( )中 , 为型机 突击 m 号 目标 的优 化指 标 ; 为 J 机突击 / 号 目标 所需 兵力 ; 为型 机可 9 _ 型 7 1 , 用 兵 力 ; 为 m 目标距 战线 的距 离 ;, 型机 的作 战半径 ( A 为 以战线为 起点 ) t 为 兵 力分配 标志 , ; i 如果 选择 型机 突击 m号 目标则 取值 为 1否 则为 0 为 航空 兵突击 目标 数 。 , ; 表 3 各 机 型 之 间 目标 分 配优 化 示 意 2 4 突击 目标 的顺 序及 所需 出动次 数 . 根据 目标 危急 程 度 对 突击 目标 的顺序进 行排 序 , 为 m 号 目标 的危 急程 度 。 算所 需 出动次 数 : 计 ∑ = ( 0 1) /l』 %j J 机种 部 队需 要 出动 的次 数 ; 为 J 种 突击 m号 目标 所需 兵力 ; % j 机 7 机种 部 队 一次 出动 可 以 使 用的兵 力 . 3 结束 语 通过 建模 求解 分配 目标 , 最终要 形成 联合火 力 打击空 军 突击行 动方 案 , 动方案 中至 少要包 括 以下 几 行 个 图表 : 军种 目标分 配 表 、 空兵各 机型 目标 分配 表 、 型 飞机 出动 架 次表 、 军 种 突击 目标 时 间顺 序 表 、 航 各 各 航 空兵 出动顺 序表 、 军兵种 部 队协 同方法 表等 。 各 联 合 火力打 击 目标 分配 与建模 是一 个 复杂繁 琐 的过程 , 考虑 多 种 因素 , 复 迭代 逐 步 修 正 的过 程 , 要 反 实 际 中需 要 在确 定算法 后 , 合指 挥员 经验 , 结 调整 各种 参数 的取值 , 次运 算 , 能 得到 符 合 实 际 的结 果 。 多 才 上 述方 法还 没有 深入讨 论 不同军 种 、 种 突击 同一 目标 时分 配 的方 法 , 需做 进一 步深 入地研 究 和探 讨 。 机 仍 参考 文献 张最 良 , 长生 , 文志 , . 李 赵 等 军事 运 筹 学 [ . 京 : 事科 学 出版 社 ,9 3 M] 北 军 19 . 朱宸鎏, 朱荣 吕, 熊笑非. 作战飞机效能评估 [ . 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