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目标毁伤等级及毁伤数据库系统的研究pdf

归档日期:06-26       文本归类:毁伤目标      文章编辑:爱尚语录

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  总第209期 舰船 电子工程 VoI.31 No.11 2011年第11期 Ship Electronic Engineering 104 目标毁伤等级及毁伤数据库系统的研究 许 诚 袁有宏 ’ 赵 杰。’ 李学园。) (海军航空工程学院飞行器工程系” 烟台 264001)(海军航空工程学院研究生管理大队 烟台 264001) 摘 要 基于未来作战演练、武器装备的发展、作战计划的制定以及未来实战的要求,建立目标毁伤数据库系统具有非 常重要的意义。通过建立目标易损性的模型并根据目标毁伤等级划分的一般方法确立目标的毁伤等级,设计目标毁伤数据 库系统,并简要介绍数据库系统的各功能模块,为建立数据库系统奠定基础。 关键词 易损性;毁伤等级;数据库系统 中图分类号 TP311.13 Research on the Target Damage Class and the Dama ge Database Systems Xu Cheng Yuan Youhon~’ Zhao Jie Li Xueyuan (Department of Vehicle Engineering,Naval Aeronautical and Astronautical University”,Yantai 264001) (Graduate Students Brigade,Naval Aeronautical and Astronautical Universitye’,Yantai 264001) Abstract Based on the coming fight tO drill,development of the weapon,formulation of operation plan as well as the requirement of coming actual combat,building the damage database systems is very important.By building the model of the target vulnerability and the general method tO divide the grade,building the damage class,designing the damage database systems.And each function module of database systems are introduced briefly tO established the foundation for building the database systems. Key Words vulnerability,damage class,database systems Class[~llTib6r TP311.13 指出:目标是一个地区、一座综合性建筑物、一个设 1 引言 施、一支部队、一种装备、一种战斗力、一种功能或 基于未来作战演练、武器装备的发展、作战计 某种行为。目标的范围广泛,包括机动部队、驻止 划的制定以及未来实战的需求,建立目标毁伤数据 部队、装备和其它资源。一般意义上讲,目标就是 库系统对于未来制定训练计划、作战预案和计划以 指军事力量打击、攻占或控制的对象。如海湾战争 及指引装备发展计划具有非常重要的意义。针对 中,多国部队遴选出的对伊拉克突击的12个目标 建立目标毁伤数据库的要求,根据确立目标毁伤等 群:指挥设施,电力生产设施,通讯和指挥枢纽,防 级的一般方法对目标进行毁伤等级的划分,并简要 空一体化系统,飞机和机场,核生化研究、生产和储 介绍建立目标毁伤数据库的功能模块,为未来联合 存场所,导弹发射架,导弹生产和储存场所,港口设 作战提供新的决策依据。 施,炼油厂、铁路和桥梁,伊拉克军队以及军用品制 造和储存设施。 2 目标及目标毁伤 目标毁伤,就是使用兵力和兵器对敌目标采取 美军参联会在《目标选择与打击联合条令》中 突击行动,降低敌作战能力和改变战场态势。目标 * 收稿日期:2011年5月21日,修回日期:2011年6月23日 作者简介:许诚,男,教授,硕士生导师,研究方向:导弹总体与导弹武器系统工程。袁有宏,男,硕士研究生,研究方 向:管理科学与工程。 2011年第1l期 舰船 电子工程 105 毁伤可理解为敌作战集团内人员、器材、装备、弹药 3)抢修性 和武器的损失,以及工程设施和其它军事目标被破 目标在遭受到一定程度和范围的损伤后,如果 坏(毁伤)的程度[】]。 没有良好的维修保障能力,在战时将不能及时参战 甚至退出战斗序列,即等同于目标严重毁伤。因 3 目标特性分析以及目标毁伤等级 此,维修保障能力是评定战时目标毁伤等级的重要 划分 因素。 要确定目标的毁伤等级,首先应对目标特性进 4)综合易损性 行详细的分析,充分了解目标特性以对目标的易损 在以上模型的基础上,结合实战背景以及武器 性进行初步分析,从而针对不同的目标确立一般的 弹药对目标的杀伤机理,建立基于物理、功能和抢 毁伤等级。 修性的综合易损性数学模型,用于毁伤等级的评 针对目标特性,主要从目标的物理易损性出 定。假设目标的部件总数为m,系统层次为,z,W 发,重点考虑功能易损性,同时结合抢修性,最后形 是第 个部件在上一级系统中的相对权重,某部件 成综合易损性,然后在此基础上充分考虑目标综合 的功能余度为E ,系统的综合功能余度如下所示: 功能余度,最后确定毁伤等级。 E一∑(ⅡW )E, 3.1 易损性 J=1 i一1 易损性通常是指战斗状态下,目标被发现并受到 由以上综合功能余度的大小、关键部位的毁伤 攻击而被损伤的难易程度。本文从物理易掼陆、功能 情况以及毁伤等级的定义,即可初步判断毁伤等 易损性和抢修l生出发,建立目标易损性一般模型[2]。 级。 1)物理易损性 3.2 目标毁伤等级划分 物理易损性包括目标的几何结构、尺寸、强度 目标毁伤指标涉及到战略、战役和战术层次, 等,并根据上述指标确定目标抵抗冲击、振动、贯 对目标的毁伤程度,是作战行动的重要部分,其目 穿、燃烧及冲击波超压的能力。通过目标的组成分 的是对作战部队的能力进行分析,为指挥员分配力 析,建立目标的空间几何模型,描述目标的材料、厚 量决心提供依据。如在进攻战役中,计划人员需要 度等情况,从而确定目标的物理易损性。 按照作战任务的要求,确定对目标的毁伤程度,计 2)功能易损性 算可能达成的突击效果和所需兵力,以给指挥员对 功能易损性也称为效能易损性,是反映武器对 作战兵力分配的决策提供依据_3]。 目标功能毁伤作用的函数。目标功能是目标的固 1)目标毁伤等级的划分 有属性,类型不同,其功能也不同。针对不同功能 根据毁伤等级划分的一般方法E ],将目标毁 的目标构件和组件,主要采用功能余度和权重系数 伤等级初步划分为以下四个等级: 描述功能易损性模型。 工级:目标轻度毁伤,目标功能丧失3O 以 功能余度是指系统或部件受到一定打击后剩 下; 余的能保证装备正常发挥作用的程度。当目标某 Ⅱ级:目标中度毁伤,目标功能丧失3O ~ 系统或部件遭破片打击后的毁伤程度低于某一阈 60 ; 值时,认为没有损坏,功能余度为“1”;当超过某一 Ⅲ级:目标重度毁伤,目标功能丧失60 9/6~ 阈值时,该系统或部件功能开始下降,通常刚开始 8O ; 时功能下降较快,随后功能随毁伤程度的增大而下 Ⅳ级:摧毁,目标结构遭到彻底毁坏,功能完全 降较慢,当毁伤程度超过另一阈值时,认为该系统 丧失,如舰船被击沉。 或部件的功能已完全丧失,功能余度为“0”。 2)目标毁伤等级的确定E6] 权重系数是部件功能在参与上一级综合效能 在目标毁伤等级确定中,首先涉及到的是确定 评估中所起作用的重要程度。各部件功能对综合 特征参量的选取,选取的特征参量一般符合以下条 效能的作用,并不是同等重要的;同时,系统在工作 件: 时,不同部件所承担任务的重要性也不同,有的功 (1)在火力攻击前,这些特征参量在理论上应 能丧失后系统就完全失去战斗力,而有的功能丧失 具有恒定性或连续性或一定程度的相关性; 后,系统还可以降阶使用。 (2)在火力攻击后,这些参量会发生较为明显 106 许 诚等:目标毁伤等级及毁伤数据库系统的研究 总第209期 的变化; 等九个模块。 (3)这些特征参量的提取及其相关计算应满足 系统总体结构及各模块之间的关系如图2所 实时性、易于运算处理的要求,以确保指挥员有充 示。 足的时间作出相应的对策; (4)特征参量的选取还应结合相应的探测系统 而定。 毁伤评估模块H毁伤元对靶板作用过程仿真模块 可视化 目标毁伤等级的确定主要是通过比较某些特 模块 l弹目交汇仿真模块卜__卜- 征参量在火力打击前后变化的程度而进行的,目标 战斗部描述模块I l目标描述模块 特征参量的变化越高,说明目标毁伤等级越高,目 标受到的损伤越严重;反之,说明目标毁伤等级越 低,目标受到的损伤程度越轻。综合考虑不同特征 客户端 COM 服务器端 ~ILI I二二 参量确定的结果,得出最终结果。这是因为在目标 . — __J数据库 再孬 的毁伤确定结果中,高级的毁伤级别往往包含了低 级别的毁伤,故最终的目标毁伤等级应是不同特征 —一 数琚 参量毁伤等级确定值的逻辑并集。 … 一 · 控制流 目标毁伤等级确定系统框图如图1所示。 图2 目标毁伤数据库系统构成示意图 4.3 系统功能模块设计 1)服务器端模块 服务器端采用数据库储存系统所使用的全部 数据,包括战斗部数据库、目标数据库、目标毁伤数 据库;另外,服务器端还包括提供给系统客户端调 用的数学算法模型代码库和可视化功能函数调用 模块 。 4 目标毁伤数据库系统[7] 目标数据库是描述目标及其组成部件各种特 4.1 系统设计目标 征的数据库,包括目标的几何特性和物理特性数 依据未来作战演练、武器装备的发展、作战计 据。几何特性数据包括:部件组成,各组成部分的 划的制定以及未来实战的需求,研究一套具备快速 位置、形状、功能等数据;物理特性数据包括:各组 查询、管理统计、录入录出目标毁伤数据的适应未 成部分的材料、强度、密度、导热系数等数据。 来联合作战特点的目标毁伤数据库系统,为未来联 战斗部数据库是描述弹药各种特征的数据库, 合作战中获取战场态势、作战任务以及制定作战计 包括战斗部的几何特性和物理特性。几何特性包 划提供有效支持。 括:弹体形状,弹体结构;弹药的物理特性包括:炸药 4.2 系统结构设计[8 种类、密度、爆速等,以及弹体材料的密度、强度等。 目标毁伤数据库系统是一个基于网络的客户/ 目标毁伤数据库用于储存有关目标毁伤准则的 服务器结构的分布式计算机软件系统,整个系统由 数据,如目标各部件的等效靶厚度、目标部件所能承 服务器端和客户端组成。服务器端主要用于储存 受的超压、目标部件毁伤所需击中的破片数等。 数据、提供数学模型算法和可视化功能函数调用 模型库是毁伤研究的数学模型,是一个封装良 等,包括目标数据库、弹药战斗部数据库和目标毁 好的二进制程序代码库,可提供给客户端主控模块 伤数据库三个数据库;一个封装良好的二进制代码 统一的调用接口。不同的弹药对不同的目标毁伤 形式的模型库;一个封装良好的可视化功能模块。 机理不同,毁伤评估方法也不同,人们通常针对特 客户端主要用于数据库访问、仿真功能实现、可视 定的弹靶系统采用适当的数学模型。将模块编译 化功能实现等,包括客户端主控模块、数据库访问 成二进制代码形式,储存在模型库内,提供给客户 模块、目标描述模块、弹药战斗部描述模块、弹目交 研究不同的弹靶系统。客户也可以根据自己的需 汇过程仿真模块、毁伤元对靶板作用过程仿真模 要开发适应于自己的模型模块,储存在模型库内。 块、毁伤评估模块、数据处理模块、图形可视化模块 可视化功能模块封装图形可视化功能函数的 2011年第l1期 舰船 电子工程 107 模块,用于为客户端可视化操作提供函数调用。 件之间不可有干涉情况。弹目交汇过程演示、毁伤 2)客户端模块 元生成及运动情况的演示、毁伤元对靶板作用过程 客户端主控模块用其它模块来实现人机交互 演示等。 维护各模块之间的数据一致性,并提供图形可视化 5 结语 和数据访问的界面。 数据库访问模块用于访问服务器端数据库储 通过建立目标的毁伤等级得出目标毁伤的标 存的数据,并将其提供给其它模块。此外,还包括 准,并以此指导目标毁伤数据库系统各功能模块的 数据库维护,数据库管理和报表等功能。 设计,最后形成一个对目标毁伤的可视化界面,直观 目标描述模块主要描述目标几何特征及其它 的表现出战场目标毁伤以及需要的火力分配情况, 物理特性。目标描述模块从数据库访问模块中获 对未来作战计划的制定以及战场的决策具有重要的 得目标数据,然后从中选择出目标描述所需要的数 意义L】 。利用数据库系统对目标毁伤数据进行管 据,再调用服务器端可视化功能模块,对目标进行 理、查询,为将来战场的火力分配提供决策分析。 可视化描述,并提供给系统相应的目标数据。 参考文献 战斗部描述模块主要描述战斗部几何特征及其 [1]刘学军,徐洗.联合火力打击目标毁伤指标分析[J].火 它物理特I生。战斗部描述模块从数据库访问模块中 力指挥与控制,2004(10):38~40 获得弹药数据,然后从中选择出弹药描述所需要的 [2]周平,侯日立,姚武文.地面停放飞机毁伤评估研究 数据,再调用服务器端可视化功能模块,对弹药进行 [J].航空维修与工程,2010(1):38~40 可视化描述,并提供给系统相应的弹药数据。 [3]李伟,朱锡,梅志远,等.战斗部破片毁伤能力的等级划 弹目交汇过程仿真模块根据战场实际情况,给 分试验研究[J].振动与冲击,2008:47~49 出弹目交汇的终点参数,包括弹丸的终点速度、入 [4]胡汇洋.基于动态贝叶斯网络的目标毁伤等级评估 射角、击中靶板情况、位置等,然后完成弹目交汇的 [D].2009,6 计算机三维动画模拟。 [5]王继武.目标毁伤等级确定及其毁伤效果评估系统的 毁伤元对靶板毁伤仿真模块调用服务器端模 研究[J].军民两用技术与产品,2007(6):33~35 型库,按照模型库提供的算法实现毁伤元对靶板作 [6]李正东,郑晓东,雍松林.目标毁伤评判的探讨[J].光 电工程,2002(6):17~19 用过程的工程计算,主要完成对长杆体对装甲靶板 [7]王继武.目标毁伤等级确定以及毁伤效果评估系统的 斜侵彻产生的靶后破片分布的模拟。 研究[J].军民两用技术与产品,2007(6):33~35 毁伤评估模块调用服务器端毁伤数据库中的 [8]李新其,王明海.弹道导弹对大型水面舰艇的毁伤评估 毁伤准则数据,根据计算出的毁伤元对目标的作用 模型[J].电光与控制,2008(1):15~55 情况,计算出目标毁伤概率。 [9]柯加山,程刚,吉利强.军事软毁伤效应综合评估与决 目标的可视化,以三维图形的方式对目标数据 策分析[J].火力与指挥控制,2005(4):38~40 进行描述,可以显示出目标本身及其部件的线O]李新其,张欧亚,王明海.子母弹对舰载机作战保障系 图形,目标表面可消隐,以便观察内部结构,目标部 统毁伤计算分析方法[J].弹道学报,2008(3):59~63 (上接第67页) [4]FANG B T.Simple solutions for hyperbolic and related 究[J].无线) position fixes[J].IEEE Trans Aerosp Eletron Syst, [8]吴涛,叶晓慧,王红霞,等.基于量子遗传算法测试选择 1990,26:748~753 问题的研究[J].计算机测量与控制,2010,18(11) [5]SMITH J 0,ABEL J S.Closed-form least-spuarens [9]赵知劲,彭振,郑仕链,等.基于量子遗传算法的认知无 source location estimation from range2 difference meas— 线电频谱分配[J].物理学报,2009(2):1358~1359 urements[J].IEEE Trans Acoust Speech,Singnal Pro— [101刘信新,陈鲲.基于RSSI与TDOA的混合测距加权定 cessing,1987:ASSP-35:1661~1669 位算法[J].计算机与数字工程,2011,39(4) [6]丛琳,沙宇恒,焦李成.基于免疫克隆选择算法的图像 [11]罗红明,王家映,朱培民,等.量子遗传算法在大地电 分割[J].电子与信息学报,2006,28(7):1169~1173 磁反演中的应用[J].地球物理学报,2009(1):261~ [7]孙胜,李辉,韩崇昭,等.基于TDOA定位技术的仿线

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