作战平台

作战平台（共5篇）

作战平台 篇1

1 研究背景

苍蝇不是一种惹人喜爱的动物。但是在自然界, 经过上亿年的进化, 大自然选择苍蝇成为今天的样子必然有它的道理。苍蝇在飞行方面的本领确实不容小觑:它不仅可以随时随地交替做直飞、静飞、急转等运动, 而且在盘旋翻飞和进行其他高难度动作时还能保持平衡。而现在越来越多的军事研究注重微型、精确等字眼, 与体积更大的侦察工具相比。它们可以直接着陆、弹跳起飞、盘旋甚至静止在空中并在飞行期间执行难度更高的技术动作。基于这些特点, 我们将此飞行器取名“刺客”。“刺客”可作为一种单兵作战武器, 配合特种作战可以达到出奇制胜的效果。

2 总体方案

2.1 我们将“刺客”飞行器各个装置的体积大小等比例设计成和苍蝇同等大小

微型飞行器的雷诺数较正常飞行器有很大的变化, 气流也复杂的多, 所以我们仿照苍蝇的飞行动作和模式, 使其飞行的状态, 气动参数等和苍蝇类似, 故而独立飞行成为可能。

2.2 布局设计

1) 探测设备:位于飞行器的最前端。可以利用“刺客”体积小秘密潜伏到敌方武器系统或者控制系统的附近甚至内部, 昼夜拍摄, 将信息传回千里之外的基地。2) 动力装置:通过给压电石英材料加上电压, 模拟真实苍蝇肌肉的收缩情况, 实现“刺客”的飞行。压电驱动器利用逆压电效应, 将电能转变为机械能或机械运动, 聚合物驱动器主要以聚合物双晶片作为基础, 利用横向效应和纵向效应展开工作。要使这些创造性设想获得实际应用, 还需要进行大量研究。3) 起落装置:“刺客”可降落在任意位置, 可弹跳起飞。降落时利用分子力, 将自己“粘”在任意位置的表面。其腿部存在刚毛, 具体原理在系统设计中论述。

2.3 总体参数设计

2.4 有关雷诺数的分析

飞行器的体积减小, 其雷诺数会大幅度增加, 微型飞行器在飞行时就像在蜂蜜中游泳一样。

可以看出雷诺数有些大。有关的空气动力学特性在微型飞行器方面已经有所变化, 只能根据真实苍蝇的飞行原理来模拟其飞行状态。

3 系统设计

1) 推进系统。“刺客”的翅膀用聚酯树脂 (Mylar) 薄膜制成。一个小型压电石英驱动器使2只小翅膀的振动频率为175次每秒, 驱动器比肌肉产生的能量密度大得多。驱动器的人造肌肉用一种单晶压电材料制成, 这是一种在电场下可变型的陶瓷材料。电场引起晶体的弯曲, 弯曲运动模拟肌肉的运动, 使“刺客”的翅膀扇动。它的翅翼只有11毫米长, 9毫米宽, 3微米厚 (厚度仅是一张纸的厚度的0.03倍) 。它的翅翼由聚酰亚胺 (一种类似玻璃纸的原料) 制成。2) 导航系统。利用微型光流传感器, 其本质上是一对电子复眼, 由多个线性运动传感器即单元阵列EDM组成。每个EDM可测得某个固定方向上的运动分量。EDM阵列的组成为数个不同方向的EDM, 可测得物体运动的光流信息, 进一步计算飞行参数和外部信息。3) 起落装置。“刺客”每只脚底部长着数百万根极细的刚毛, 而每根刚毛末端又有约600根更细的分支。这种精细结构使得刚毛与物体表面分子间的距离非常近, 从而产生分子引力。虽然每根刚毛产生的力量微不足道, 但累积起来就很可观。每个刚毛产生的引力为0.000005N, 每条腿的末端设有1000条刚毛, 每条刚毛有200条更细小的分支。则总的分子力为6N。4) 攻击系统。“刺客”攻击系统位于整个系统的尾部, 是一种模块化设计, 可以根据不同任务更换尾部的战斗部, 比如如果想执行侦查任务, 可以把尾部的战斗部更换为电池, 这样可以使其有更多的滞空时间, 可以有更多的侦查时间, 如果要执行破坏电子设备的任务, 可以携带电磁脉冲武器, 或小型的微波弹, 以达到破坏敌人设备的目的。携带微波炸弹, 通过把微波束转化为电磁能, 毁伤对方电子设施和人员。高功率微波经过天线聚集成一束很窄、很强的电磁波射向对方, 依靠这束电磁波产生的高温、电离、辐射等综合效应, 在目标内部的电子线路中产生很高的电压和电流, 击穿或烧毁其中的敏感元器件, 毁损电脑中存贮的数据, 从而使对方的武器和指挥系统陷于瘫痪, 丧失战斗力。

4 应用前景

微型仿“苍蝇”作战飞机以其机动灵活的飞行, 不易察觉和无人驾驶的“零伤亡”等优势特点在不久的将来几乎可以渗透到战场空间的各个领域。基于这些优势, 这些在历史上从未出现过的飞行器应该得到高度重视, 而且微型飞行器造价会远远低于现有战斗机, 并且在协助打击, 偷袭, 搜救等领域发挥着与今日相比不可同日而语的作用。与现有的常规飞机相比, 微型仿生飞行器优势主要体现在以下八个方面:

1) 低空飞行, 体积小等特点可以躲避敌方雷达的监测, 不需要考虑隐身等技术的实现;2) 躲避雷达到达敌方区域后, 可破坏敌方电子设备等致使雷达瘫痪, 我方可趁机大肆攻击;3) 头部安装“微型摄像头”, 可以拍摄到任何位置的环境和画面, 弥补间谍卫星无法拍摄室内情况的不足;4) 可以像苍蝇一样“趴”在墙壁, 敌机或者军舰进行潜伏, 可伺机随时攻击;5) 无人驾驶, 不会出现人员伤亡的情况;6) 造价低廉, 可以大批量生产;7) 质量小, 飞行灵活, 利用仿生可以像苍蝇一样每秒转弯6次以上, 普通武器无法对其攻击;8) 不用冒生命危险就能监测并发现敌情甚至执行更加艰难的任务;基于这些优点, 微型仿“刺客”飞行器的应用前景十分广阔。

参考文献

[1]范立钦, 周鼎义编.飞机空气动力学.西安:西北工业大学出版社, 1989.

[2]季斌南.发展中的无人驾驶飞机.北京:北京航空航天大学出版社, 1993.

作战平台 篇2

关键词：新型作战力量；指挥人才；领导力；领导艺术

中图分类号：G71 文献标识码：A

实践锻炼是新型作战力量指挥人才领导力形成的关键环节。世界各国军队普遍重视在“学习—实践—再学习—再实践”的循环过程中，逐步培养和提高指挥人才的领导力。新形势下，习近平主席指出，要“牢记党在新形势下的强军目标，坚定强军信心，献身强军实践。”并进一步强调了“空谈误国，实干兴邦；空谈误事，实干兴军。” 落实习近平主席的重要指示，培养新型作战力量指挥人才的领导力，必须努力构建提升指挥人才领导力的实践平台。

一、以打造世界一流军队为目标，让新型作战力量指挥人才在部队建设的系统工程中磨砺领导力

部队建设是一个涉及多领域、多环节的复杂系统工程，对于新型作战力量指挥人才来说，部队建设本身就是培养领导力的重要实践平台。为此，应树立打造世界一流军队的宏伟目标，让新型作战力量指挥人才在部队建设的系统性工程中摔打磨砺，将对指挥人才领导力的塑造与锻炼具有积极促进作用。

一是在筹划新型军事力量体系的全局中摔打磨砺。新型作战力量作为我军核心军事能力建设的关键力量，是未来信息化战场上克敌制胜的法宝利器。在建设过程中，涉及思想政治工作、军事训练、人员管控、后勤与装备管理、人才建设等多个方面，需要指挥人才能够抓住重点，统筹兼顾，将新型作战力量与传统作战力量建设相统一、相兼容，使其能够协调发展、科学发展，对于锤炼新型作战力量指挥人才提升统筹全局的领导力具有重大意义。

二是在实战化军事训练中摔打磨砺。习近平主席深刻指出：“军事训练是提高实战能力的重要途径和抓手”，要“在近似实战的环境下摔打锻炼部队。”对此，要有意识、有目的、有计划地在部队的经常性军事训练中，坚持实战标准，从难从严施训，并不断加大对抗性训练。在此基础上，要通过进一步开拓崭新的思路，不断加强对新型作战力量指挥人才军事谋略、指挥决策、统筹协调等基本领导素养的训练力度，努力在实战化训练中提升指挥人才的战略思维，在实战化背景下，艰苦训练指挥人才的领导能力，力求使领导力的生成与深化，在高强度的军事训练中不断完成量的积累和质的飞跃。

三是在日常管理工作中摔打磨砺。一方面，要求新型作战力量指挥人才结合工作实践，定期或不定期就工作谋划、全局指导，以及对部队建设领域中涌现的新情况、新问题，提交决策方案、研究报告等，并针对部队实际情况，大兴作战问题研究之风，以此科学提升指挥人才在部队日常管理中的洞察力、分析力、预见力、统筹力等综合领导力。

另一方面，应针对新型作战力量部队在信息化建设发展中凸显的重难点问题、矛盾问题，及时邀请军队和地方院校、科研院所权威专家学者开展学术讲座、咨询沙龙，研讨交流，通过探索，使指挥人才在岗位实践中不断开阔眼界，解放思想，激活思维，不断提升领导力。

二、以高新技术指挥系统为依托，让新型作战力量指挥人才在一体化联合作战军事演习中锤炼领导力

先进的军事技术与智能化、一体化、自动化的火控体系及指挥信息系统是新型作战力量体系的物质基础。正所谓“批判的武器不能代替武器的批判，物质力量只能用物质的力量来摧毁”。可见，塑造新型作战力量指挥人才的领导力，决不能离开高新技术武器平台这个物质基础而空谈培养，必须充分依托不断发展和完善的我军高新技术指挥信息系统和现代化综合管理系统，大力开展复杂电磁环境下一体化联合作战演练，以此大力提升指挥人才的领导力。

为此，一方面，要做好新型作战力量军事演习中的筹划工作。应针对当前新型作战力量指挥人才接触实战环境少，战场运筹与领导调控能力等存在短板的突出问题，在新型作战力量参与的一体化联合作战演习筹划环节中，务必紧贴实战需求，坚持以中国特色的联合作战理论为指导，科学统筹好演练规划，以创新的思路去设计演练方案，力求把提高新质战斗力和增强体系作战效能，作为新型作战力量指挥人才战略思考的关注点，领导决策的聚焦点。

另一方面，军事演习要突出创新性。基于新型作战力量与联合作战的主要特点、规律，应大胆创新一体化联合作战演习的实施模式，要准确把握好四个结合。一是结合演练中所遇到的重大难题，积极进行研究与探索；二是结合联合作战作业想定、模拟演练、兵棋推演、实地教学等，不断夯实指挥人才领导力的基础；三是结合计算机仿真技术、数字化通信技术、网络技术、激光技术等高新科技，在模拟实战背景下，进一步突出实战化演练力度，以此提高新型作战力量参与一体化联合作战演习的创新性；四是演习对抗双方要搞好结合训练，在演习中，红、蓝双方的对抗演练应切实提高难度和质量，要在攻守结合中，不断提高新型作战力量指挥人才的领导力。

总之，培养新型作战力量指挥人才领导力的切入点，要放在现实军事斗争准备中，使指挥人才学会从国家利益的拓展和国家安全面临的威胁出发，瞄准对我国安全构成威胁的强敌，展开对策性研究与针对性演习；要通过贴近实战的军事演习，切实提高新型作战力量指挥人才驾御高新技术指挥信息系统，调兵遣将、运筹帷幄的实际领导能力，使指挥人才能够时刻把握联合作战军事行动中的战略主动权；要在具有较强针对性、实践性的重大演习活动中，大胆设置假想敌，仔细揣摩作战对手的作战习惯、思维模式，将新型作战力量指挥人才的领导力训练方式，向潜在作战对手聚焦。

为此，如何在一体化联合作战军事演习中，以高新技术指挥系统为依托，全面锤炼我军新型作战力量指挥人才过硬的领导力？美军提出的一个重要观点发人深省、值得借鉴，即“像打仗一样训练，像训练一样打仗”。

三、以遂行艰巨使命任务为牵引，让新型作战力量指挥人才在涉外非战争军事任务中考验领导力

党的十八大报告指出：“中国军队始终是维护世界和平的坚定力量，将一如既往同各国加强军事合作、增进军事互信，参与地区和国际安全事务，在国际政治和安全领域发挥积极作用。”新形势下，随着综合国力的不断提升，我军海外军事行动，特别是非战争军事行动逐渐增多，联合军事演习、远洋护航、联合反恐行动、国际维和、海上联合搜救、人道主义救援等涉外军事任务大量涌现。

当前，我国还与一些国家存在着陆上领土争端，而维护海洋权益更是错综复杂，南沙群岛、黄岩岛、钓鱼岛等维权任务的完成，不仅需要海警等国家层面的执法力量，更需要军事力量作为坚强后盾，发挥强有力的战略威慑功能，对于维护国家边海空防权益行动来说，通常与国际政治、外交斗争紧密配合，政治性和政策性都非常强，对于提升新型作战力量指挥人才的领导力，都具有较强的实践性作用。通过实践证明，特别是涉外性的维护国家边海空防权益、军事安全合作等军事任务，对指挥人才领导力的锤炼作用更为明显。为此，我们要勇于抓住新机遇，迎接新挑战，尽可能地多让新型作战力量指挥人才担负起更多国际性、涉外性、战略性军事指挥及领导任务。特别是以我为主设计国际联合军事演习时，应多设计我军新型作战力量指挥人才参与谋划和实施的具体情节，要在一个个系统环节中，进一步锤炼其认识问题、分析问题、解决问题、破解矛盾问题的战略思维、指挥才能和领导艺术，以此不断增强指挥人才的领导素养。这样，既能锻炼指挥人才的卓越领导力，又能从国外军队建设和管理中吸收有益经验与做法。而当以外军为主设计联合军事演习，我方参与的情况下，也要尽一切可能为新型作战力量指挥人才多创造参与指挥和实践的宝贵机会，要善于抓住一切有利时机，积极锤炼和不断提升我军新型作战力量指挥人才的领导力。

参考文献

[1]李建钟.超越功利：人才激励导论[M].北京：中国人事出版社，2010.

[2][美].彼得-圣洁.第五项修炼——学习型组织的艺术与实务[M].上海：上海三联书店，2003.

作战平台 篇3

关键词：无人反潜,作战平台,需求,特点

0 引言

随着潜艇向高速、深潜和低噪声方向发展, 反潜作战变得更加困难和复杂。随着以信息技术为核心的高技术广泛运用于反潜武器装备以及反潜作战理论, 反潜作战也在不断的发展变化。与反潜潜艇、反潜水面舰艇和反潜直升机等相比, 无人反潜作战平台具有快速反应能力强、前沿部署能力强、作战半径大、部署成本低等优势, 已成为世界海军强国竞相发展的装备。针对信息化条件下反潜作战的特征, 把握无人反潜作战平台的特点及其对潜艇作战的影响, 对于更好地适应未来反潜作战至关重要。

1 信息化条件下反潜作战的主要特征

1.1 信息融合, 体系作战

信息化条件下的反潜作战不仅是飞机、舰艇等与潜艇的对抗, 而是双方基于信息的体系对抗, 夺取制信息权是反潜作战的首要环节。一方面, 现代潜艇集诸多高新技术于一身, 随着水下通信、潜射导弹等装备技术的发展, 其自身作战能力大大增强。另一方面, 海上作战越来越注重与其他平台在信息、火力等方面的协同配合, 反潜作战对象不仅是潜艇本身, 还要应对为其提供掩护、保障及与之协同的其他兵力。反潜作战效能的提高.越求越依赖于多兵种和多系统综合集成的大系统, 通过反潜信息的融台和共享, 各反潜兵力和武器系统将以信息为黏合剂形成一个完整的反潜体系, 体系中各反潜兵力能够优势互补、互创条件、协调一致, 形成体系反潜作战能力。信息的高度共享和通信网络技术的发展, 使得体系反潜作战将会取代传统意义上的反潜作战样式, 反潜作战中体系整体作战将达到新的高度。

1.2 空间广阔, 全维作战

信息化条件下的反潜作战, 战场空间将包括空中、水面、水下、太空的地理空间和信息空间完全覆盖的广阔领域, 而且彼此联系、相互渗透、相互制约、相互影响, 形成全维一体的反潜作战空间。信息化条件下的反潜预警侦查卫星监视系统的运用将反潜作战的空间向太空扩展;海底声呐系统、无人潜航器等搜潜设备的运用, 各种新型反潜水雷、反潜导弹的运用, 使得水下这一反潜作战的主战场的反潜空间进一步扩大延伸;网络技术和通信技术的快速发展, 也成为反潜空间不断扩展的助推器。

1.3 行动快速, 高效作战

反潜作战的难点在于发现潜艇, 一旦获得潜艇活动信息, 如反潜兵力能在尽可能短的时间内到达发现海区开展搜攻潜行动, 可大大提高反潜效能。由于反潜直升机、反潜巡逻机的大量使用, 反潜水面舰艇机动能力的提高, 以及各种射程远、精度高的反潜导弹、自导鱼雷的广泛运用, 使得从侦察、监视兵力发现潜艇到实施搜攻潜所需的反应时间越来越短, 反潜作战行动的“即时”性大大提高。

2 发展无人反潜作战平台的需求

2.1 发展无人反潜作战平台是构建网络中心反潜战的需要

反潜战网络是根据反潜作战过程, 将反潜作战编队各平台所载的具有同样反潜作战功能的子网相互耦合形成的网络。同一个子网中的各节点、不同子网中的各节点都能够在一定程序上互联、互通和互操作。网络中心反潜战就是在各反潜作战平台之间的信息实时共享的基础上, 以信息网络为核心, 以作战行动的实时性为特征, 以发挥整体作战性能并使对方作战系统瘫痪为目标的作战。构建网路中心反潜战必然要发展无人反潜作战平台。

2.2 发展无人反潜作战平台是反潜武器装备发展的需要

无论常规潜艇还是核潜艇, 既可以对海上目标进行突击, 又可以对基地、港口、岸上目标进行攻击或封锁。因此, 未来海上反潜作战任务是非常繁重的。常规的反潜舰艇、反潜直升机数量有限, 很难满足未来海上反潜作战的需要。因此, 必须大力发展作战半径大、续航时间长、作战效能高、机动性强的无人反潜作战平台。

2.3 发展无人反潜作战平台是提高海上综合反潜作战能力的需要

无人反潜作战平台不仅反潜能力强, 而且还可以作为预警、指挥、引导的综合反潜平台, 起到空中指挥所作用, 有机地将反潜水面舰艇、潜艇、航空兵、水下监听站等各种反潜兵力兵器联合起来, 组成一个海上反潜作战整体力量, 提高反潜警戒纵深和形成严密的反潜防御网。同时, 还可以在我空中掩护范围内实施攻势反潜作战, 积极主动地搜寻打击敌潜艇, 给敌以威慑。从提高海上综合反潜作战能力来讲, 也急需发展综合作战能力强的无人反潜作战平台。

2.4 发展无人反潜作战平台是应对恶劣濒海反潜环境的有效手段

濒海海域拥有繁忙的海上运输线, 存在着大量的沉船、岛屿、航门水道、暗礁等, 并经常有敌潜艇活动。在这一海域内使用有人反潜作战平台进行反潜作战风险大, 而且由于水深较浅, 一般有人反潜作战平台不适合在濒海海域进行反潜作战。因此, 需要发展无人反潜作战平台。

3 无人反潜作战平台的类型

无人反潜作战平台主要有反潜无人机、反潜无人水面艇、反潜无人水下航行器。

3.1 反潜无人机

反潜无人机是由地面指令或预设程序控制的不载人飞行器, 由无人机、地面站 (无线电控制、任务控制、发射回收装置等) 及有效载荷三部分组成, 可以对敌潜艇进行侦察、跟踪、搜索及攻击。美海军正在研制的无人反潜机其代表有“磁鹰”无人机。美海军希望将“磁鹰”无人机用于低空探测和跟踪潜艇, 替代涡扇动力的P-8“海神”反潜机。

3.2 反潜无人水面艇

反潜无人水面艇是一种无人操作的水面舰艇, 主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。美军2艘反潜无人水面艇作为滨海战斗舰反潜战任务模块的组成部分之一, 携带模块化负载和传感器系统, 包括一部无人拖曳声纳系统和一部主动式多基阵静态舷外低频声纳系统。该艇设计作为高速航行的高负载能力平台, 具有良好的适航性, 载有先进的无人导航和自主控制系统。

3.3 反潜无人水下航行器

反潜无人水下航行器是指用于水下侦察、遥控猎雷和作战等可以回收的小型水下自航载体, 是一种以潜艇或水面舰船为支援平台, 可长时间在水下自主远航的无人智能小型武器平台。利用反潜无人水下航行器可以进行探测网探潜、水下战场情报准备、水下战场预设、战场监视分析、战场感知传播、水下水声对抗等。网路中心战所需的大量水下信息, 如海底地貌、海洋气象、地质、水文、磁场、声学特性, 以及交战双方舰船的目标特性、水雷布设等情况, 都可以通过反潜无人水下航行器来获得。

4 无人反潜作战平台特点

无人反潜作战平台采用智能化作战模块等先进技术, 用以执行侦察、监视、情报、打击等多种作战任务, 主要具备以下特点。

4.1 智能化程度高

可自主导引航向、航速、航程、航深, 并自主规避碍航物。

4.2 隐蔽能力强

相对于有人反潜作战平台而言, 无人反潜作战平台声、磁、电信号微弱, 不利于敌方探测, 具有较好的隐蔽性。

4.3 机动能力强

具备大航程、长航时作战特点, 可在预定海域实施长时间机动探测。

4.4 作战使用灵活

由于无人反潜作战平台质量轻, 尺寸小, 具有收放简便的特点, 作战使用灵活。

5 无人反潜作战平台对潜艇作战的影响

无人反潜作战平台对潜艇作战的影响, 主要体现在以下几个方面:

5.1 隐蔽更加困难

潜艇在海上作战时, 为了发现敌人, 大部分时间是在海面航行, 发现敌人后下潜。但是随着无人反潜作战平台的使用, 反潜作战范围的扩大, 潜艇被发现的机会提高, 隐蔽接敌难度增加。因此, 潜艇隐蔽行动更加困难。

5.2 面临危险加大

无人反潜作战平台基本实现猎歼一体化, 潜艇一旦被发现就会立即遭到攻击。攻击的武器除了传统的深水炸弹、鱼雷等, 还包括反潜导弹或声自导鱼雷, 攻击的准确性大大提高。另外攻击武器的威力也越来越大, 如一些国家还装备了核装药鱼雷, 不需要直接命中潜艇就可以击沉潜艇。

5.3 对人员心理影响较大

在战争中, 装备的优劣必定会对作战人员的心理产生一定的影响。装备优势可以转化成高昂的战斗士气和必胜的战斗信念;装备的劣势会降低士气, 使作战人员对取得胜利产生动摇。而潜艇作战环境又是一个特殊的环境, 不但与陆地和空中不同, 而且与海面作战也有较大的差别, 装备水平高低对于人员的心理影响更大因此, 无人反潜作战平台的使用将会明显影响作战人员的心理状态。

6 结束语

我们应当充分认识无人反潜作战平台投入使用后对我未来海战场所带来的威胁, 及早动手, 从研究、规划和实施上采取可行的措施, 提高我海军防御和海上作战能力。

参考文献

[1]韩米田, 冷旭.美海军无人反潜作战系统及其未来发展[J].海军学术研究, 2012 (08) :86-89.

[2]毛新乐, 张光旭.谈现代反潜作战平台对我军潜艇作战的影响及对策[J].装甲兵工程学院学报, 2005 (04) :10-12.

作战平台 篇4

关键词：作战仿真实验,EINSTein,陆军作战

随着军队的信息化程度不断提高, 未来战争的复杂性程度越来越高, 将会呈现出非线性、不确定性、涌现性等复杂系统的特点。运用作战仿真实验来研究和学习战争, 不仅节省了大量的人力、物力, 而且可以不受外界环境条件的影响, 在短时间内进行大量的实验, 为下步研究战争积累大量的实验数据, 为实战打下比较坚实的基础。

EINSTein作为一种“概念演示实验系统”, 重点研究不同底层 (即单个的战斗作战人员和分队作战单元) 交互规则所诱发的高层涌现行为[1]。它是由美国海军分析中心 (CNA, Center for Naval Analysis) 于1999年开发的, 是建立在其早期模型ISAAC (Irreducible Semi-Autonomous Adaptive Combat, 不可约半自主自适应作战) 上的基于多Agent的作战仿真软件, 于2005年获得美国军方认可[2]。它将非线性动力学、随机动力学、复杂性理论、人工生命、进化论和遗传算法、元胞自动机、基于多Agent的建模和神经网络等一系列“新科学”引入到对战争的研究当中, 并致力于运用复杂适应系统理论, 探索和理解战争的基本过程[3]。

1 EINSTein仿真平台分析

1.1 Agent模型

图1所示为基于Agent模型基本元素的抽象视图, 该视图中的四个基本元素是Agent、环境、传感器和动作。Agent处于某种环境下, 并装备了传感器能够感知外界环境信息, Agent本身也是组成外部环境的必备要素。在处理这些来自传感器的信息后, Agent会采取相应的动作, 以改变环境, 与此同时也改变Agent对其周边环境的感知。该模型的一次运行由通过这个简单反馈回路循环改变信息组成[2]。

1.2 Agent的层次结构

在EINSTein中, Agent的层次结构示意图如图2所示[3]。

图中最底层是个体战斗Agent, 该层由假定战场中可被Agent感知并能对其作出反应的所有信息组成。Agent之间在该层次上进行动态交互。

紧接着的两层是指挥层, 由根据下层行为作出适当决策的信息组成。局部指挥员使用这些来自中层的信息来调整自己辖区内的个体Agent的行为。

全局指挥员利用全局信息向局部指挥员下达命令, 定义在一个局部指挥员的命令下其下属Agent如何与在另一个局部指挥员命令下的下属Agent之间交互。

顶层的最高指挥员代表软件的交互用户。用户负责定义给定的作战场景, 确定概念战场的规模和特点, 设定初始兵力部署, 指定作战条件等。

1.3 战场分析

在EINSTein仿真平台中, 对抗双方分为红方和蓝方, 红、蓝双方进行战斗的虚拟战场是一个格子网, 如图3所示, 参战Agent可以在方格间自由移动并携带信息, 每一个方格上最多只能放一个Agent, 代表一个战斗单元。每一个Agent有3种状态———生、死、伤, 它们都拥有一组范围属性和一个个性属性, 前者指Agent感知和吸收局部信息的范围, 后者决定了它回应环境的一般方式。此外, Agent还具有移动、战斗、通信、指挥与控制等行为[3]。

1.4 Agent的信息感知和交互范围表示

EINSTein对作战实体Agent的信息感知和交互范围表示分为以下几种, 如图4所示[2]。

(1) 运动范围 (rM) 。

(2) 关注范围 (rA) 。

(3) 作战范围 (rT) 。

(4) 火力范围 (rF) 。

(5) 感知范围 (rS) 。

(6) 通信范围 (rC) 。

从图中可以看到RM≤RT≤RA≤RF≤RS≤RC, 用户可以自由选择任意的相对大小顺序, 但是RF必须小于RS。

1.5 武器分析

在EINSTein中, 所有的武器是用6个参数描述的弹道武器, 这6个参数分别为:

威力 (power) 是武器本身所具有的破坏力 (p) , 代表该武器在其杀伤范围内的破坏潜力。

射程 (range) 是武器作用的最大范围。

开火率 (firing rate) 是指一个武器能够同时向其开火的最大目标数目。

杀伤半径 (spread) 定义了武器杀伤区域的大小。其杀伤区域呈指数分布。对于一个内在破坏力p≥0, 杀伤半径S≥0的武器, 有效破坏力p (d) 是到该武器着陆点的距离的函数, 可近似用高斯分布表示为:

偏差 (deviation) 是对武器精确性的粗略度量。偏差 (D) 定义一个Agent的瞄准目标与一次射击实际击中的目标之间的平均距离。

可靠性 (reliability) 等于该武器一旦被触发而能够产生一次射击的概率。

1.6 Agent的个性表示

EINSTein还具有可动态调整Agent个性的功能。Agent的个性, 反映的是Agent对战场环境的自适应性。在EINSTein中, 每个Agent, 不论是单兵、局部指挥员还是全局指挥员, 其局部决策过程的核心都取决于Agent的个性。Agent个性是一个内部数值系统, Agent将根据这些个性和所处环境的相关特征决定其移动策略。Agent的个性是由6个分量组成的个性权值向量:

在这里-1≤ωi≤+1, ∑iωi=1。ω軑的分量指定了个体Agent如何对感知范围中的局部信息做出反应[3,4]。个性权值向量与Agent的健康状态有关, 一般来讲不等于ωinjured。ω軑的分量可以为负值, 此时表示Agent有撤离一个给定实体而不是靠近该给定实体的倾向[3,4]。

默认的Agent个性规则结构定义如下:

ω1———靠近己方存活Agent的权重。

ω2———靠近敌方存活Agent的权重。

ω3———靠近己方受伤Agent的权重。

ω4———靠近敌方受伤Agent的权重。

ω5———靠近己方军旗的权重。

ω6———靠近敌方军旗的权重。

1.7 Agent动作选择、决策逻辑及元规则的表示

用户在运用EINSTein进行作战仿真实验时, 可以通过其提供的元规则, 以寻求高层的涌现性过程 (如突破、翼侧运动、钳制) 和低级原始活动 (如机动、通信、对敌开火) 间的基本关系。EINSTein常用的作战元规则如表1所列。

2 非对称作战仿真实验

自海湾战争以后, 非对称作战的概念逐渐为军事人员所认同。非对称作战, 是指交战双方在不对等条件下, 尤其是指交战双方使用不同类型作战力量 (包括不同类型的军事组织和装备体系) 或不同类型战法 (包括不同类型的作战理论和作战方式) 进行的作战。一般认为, 遂行非对称作战, 在作战全过程或某一阶段, 为谋求有利于己方的作战态势, 充分运用一方作战力量和选择优势的谋略、时空、手段及方法的作战基本要素, 并通过对上述要素的优化组合, 使之相对于对方的相应要素形成明显的非对称性的作战。不难看出, 非对称作战的实质, 是形成对己方有利的作战力量、手段和战法等方面的优势, 并利用这些优势达成超常的作战效果[3]。

下面以红方、蓝方陆战部队非对称作战样式为背景, 运用EINSTein进行仿真实验。虚拟战场的大小为120×120, 红方、蓝方初始投入兵力各自为300个实体Agent, 双方初始队形和部署如图5所示, 红方、蓝方分别位于战场西南方向和东北方向, 战斗发起后分别向对方地域冲击。每个时间步长代表实际作战中的1min。

我们通过设置红、蓝双方所使用的武器装备以及双方兵力的感知能力、通信能力等参数来更加客观的体现出非对称作战的作战效果。

实验方案一:蓝方感知能力、通信能力高于红方, 其余参数设置基本一致。双方初始配备均为300件拉栓式步枪 (Bolt-action Rifles) 。如图6、图7、图8分别为感知范围、武器参数、Agent个性权值的输入界面。

在本次仿真实验中, 作战时间T=25min时, 红、蓝双方向自己的作战目标发起进攻, 并且双方的先头部队已经开战, 红方实体Agent存活275个、伤5个, 蓝方实体Agent存活268个、伤4个;作战时间T=50min时, 由于蓝方的感知能力以及在通信开启的情况下, 蓝方根据获得的红方信息, 形成包围之势, 把红方实体Agent包围起来。此时, 红方实体Agent存活140个、伤20个, 蓝方实体Agent存活255个、伤36个;作战时间T=75min时, 蓝方已经将红方全部歼灭, 战斗已经结束。蓝方实体Agent存活188个、伤57个。作战时间T=100min时蓝方继续向红方阵地前进, 并最终占领了红方阵地。作战过程态势图如图9所示。运用EINSTein仿真平台自带的可视化统计分析功能模块, 可得此次仿真试验双方实时战损情况, 如图10所示为10次实验所得的实验数据曲线。

实验一结论:红蓝双方的武器装备以及战斗力等方面基本相同, 然而蓝方的感知范围高于红方, 以至于在红蓝双方交战之前, 蓝方提前于红方发现对方, 并及时的通知后续部队, 在双方交战之前, 蓝方根据红方情况而做出相应的部署。交战过程中, 采用诱敌深入的战法, 将红方包围, 从而全歼红方, 以较小的代价, 取得了战斗胜利。

实验方案二:改变红方武器装备配置:180件拉栓式步枪、20件半自动步枪 (Semi-automatic Rifles) 、20件机关炮 (Machine Guns) 、30件手榴弹 (Grenades) 、50件迫击炮 (Mortars) ;而蓝方依然配置300件拉栓式步枪。其余初始条件不变。作战时间t=20min、t=40min、t=60min、t=80min时, 战场态势图如图11所示。

在改变红方武器装备结构后, 通过此次仿真实验即可发现:在T=20min时, 红蓝双方向着作战目标运动, 在T=40min时, 红蓝双方已经开始交战, 红方实体Agent存活260个、伤7个, 蓝方实体Agent存活110个、伤18个, 在T=60min时, 红方实体Agent存活225个、伤14个, 蓝方实体Agent存活0个、伤3个, 在T=80min时, 红方占领蓝方阵地, 而蓝方实体Agent存活0个, 伤1个, 且已经逃逸, 战斗结束。此次仿真实验双方实时战损情况的数据曲线, 如图12所示。多次仿真实验的结果大同小异。

实验二结论:红方在大量装备了相比于蓝方先进的武器装备之后, 尽管其感知范围低于蓝方, 但是其武器装备的有效射程以及杀伤半径却远远的高于蓝方, 虽然战斗开始之后, 蓝方通过其较高的感知能力先于红方发现对方, 然而, 红方运用其装备的手榴弹、迫击炮等射程较远、杀伤半径较大的武器, 在很短的时间内, 在对方还未做出具体部署之前就将其歼灭, 以非常小的代价, 取得了战斗的胜利。

3 结论

本文首先对EINSTein作战仿真平台进行了分析, 运用此作战仿真平台, 进行了非对称作战的仿真实验, 从两次实验的结果我们可以看出:

(1) 信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用, 深刻地改变着战斗力要素的内涵和战斗力的生成模式。信息和结构已成为战斗力构成中的核心要素。当一方军队一旦与对方武器系统形成“信息差”时, 在其他条件一致的情况下, 必然遭遇失败。

(2) 现代作战是体系之间的较量, 参战军兵种众多, 实现武器装备体系优化配置的一方, 在同等其他条件下将在作战中体现明显的优势。

(3) 在敌对双方势均力敌的情况下, 一方若将一批数量可观的高效能武器装备作为“撒手锏”, 投入战场使用, 对于战局朝己方胜利的方向发展, 将起到决定性的作用。

参考文献

[1]胡晓峰, 罗批, 司光亚.战争复杂系统建模与仿真[M].国防大学出版社, 2005.

[2]Andrew Ilachinski.人工战争:基于多Agent的作战仿真[M].北京:电子工业出版社, 2010.

[3]李雄.基于Agent的作战建模[M].国防工业出版社, 2013.

[4]Xiong Li, Jia Fu, Fei Dong, Zhiming Dong.Formal Information Representation for Tactical Reconnaissance System Organization Model[J].Studies in Informatics and Control, 2012, 21 (3) :325-332.

[5]Xiong Li, Zhiming Dong.Platform-Level Distributed Warfare Model Based on Multi-Agent System Framework[J].Defence Science Journal, 2012, 62 (3) :180-186.

[6]郭锐, 杜河建.基于EINSTein的现代海战仿真[J].计算机仿真, 2006, 23 (3) :259-261.

作战平台 篇5

关键词：作战辅助决策系统,作战模型,作战模型开发规范,作战模型调用规范

0 引言

近年来, 基于模型的辅助决策技术得到了越来越广泛的重视和发展, 作战模型在作战辅助决策系统中发挥了重要作用, 是作战辅助决策系统的核心。作战模型的丰富程度和准确程度、适用程度直接反映了作战辅助决策能力的强弱[1]。作战模型在极大丰富的同时, 也为作战模型的管理和使用带来了前所未有的挑战:作战模型由不同的研制单位开发, 开发的方式方法和使用模式存在差异, 缺乏统一的开发与使用约束, 导致模型资源在物理上是分布的, 在技术上是异构的;部分作战模型缺乏透明度, 作战模型缺少权威部门的认证, 造成使用中的可信度不足;作战模型存在重复开发且大多数模型是执行流程控制中的一个固定环节或过程, 导致模型的可重用性差, 难以对外提供模型服务[1]。为了有效管理作战模型的开发和使用, 提高作战模型的可用度、可信度、可扩充性和可重用性, 提高作战模型对作战辅助决策系统的支持能力, 应对作战模型的开发流程、开发准则、参数传递, 作战模型的测试与验收, 作战模型调用流程、调用方式和参数传递规则等进行规范化。

作战模型的开发与调用与作战模型的组织、存储、管理、组合和集成是密切相关的。作战模型的组织形式有模型程序包和模型库两种形式[1]。由于模型程序包只适合各模型独立使用, 不适合多模型的组合[1], 因此, 本文所讨论的作战模型的开发与调用都是基于模型库开展的。模型以程序形式存储在模型库中, 通过模型管理系统对模型进行管理和组织使用。模型库中包括模型描述信息、模型引用情况、参数描述文件、模型实现文件、模型成果描述等信息。模型库管理系统提供对模型的导入、导出、修改、删除、组合等功能。

1 作战模型开发规范

作战模型开发是指对作战模型进行计算机程序实现, 形成能被作战辅助决策系统调用的模型程序。作战模型开发主要有三种方式:一种是开发成动态链接库, 提供相关接口供上层应用调用;一种是开发成可直接运行的执行程序, 可通过菜单调用;一种是直接在作战辅助决策系统中根据作战数学模型编制代码。第二种方式实际上可以基于第一种实现, 最后一种方式不利于模型的重复使用, 是应该避免的, 因此, 本文针对第一种开发方式提出规范性建议。

1.1 作战模型开发流程

图1描述了一个作战模型开发流程, 它明确了开发步骤、开发过程中应考虑的因素、实施的内容、判断的依据等, 建议研制单位据此进行作战模型开发, 验收机构据此进行作战模型验收。

(1) 作战模型认证:由模型提供者向模型认证机构提交作战模型数学公式及其相关说明, 模型认证机构根据模型名称、模型功能、模型关键字等信息在模型库中检索该模型是否已存在, 如果不存在, 则对其进行认证, 如果通过认证, 则执行 (2) , 如果没有通过认证, 则不开展后续工作;

(2) 分析模型是否能分解:由模型认证机构分析模型是否能分解, 应考虑的因素有:

①该模型是否可以拆分成几个组成部分, 被拆分部分是否具有共性, 可被其它模型广泛使用;

②该模型是否已包含由其它模型实现的部分;

如果模型可以分解, 则进行模型分解, 执行 (3) 。如果不可以分解, 则执行 (6) ;

(3) 判断子模型是否已存在:由模型认证机构从模型库中检索分解出来的子模型, 如果存在, 则执行 (4) , 如果不存在, 则执行 (5) 。

(4) 获取分解的子模型:从模型库中获取子模型, 执行 (6) 。

(5) 子模型实现:模型开发方对子作战模型进行程序实现;

(6) 本模型实现:模型开发方对本作战模型进行代码实现, 根据需要调用子模型;

(7) 作战模型测试:模型开发方对开发的作战模型进行测试;

(8) 作战模型验收:作战模型提交至模型认证机构, 由模型认证机构对作战模型进行验收和入库管理。

1.2 作战模型开发准则

作战模型开发建议遵循如下准则:

(1) 作战模型编码应规范化。对每一个作战模型进行编码, 作战模型编码是作战模型的唯一标识符, 应遵循一定的编码规则。作战模型编码可考虑模型分类、模型性质、模型用途等;

(2) 新建或组合模型时, 应考虑已有模型的重用;

(3) 作战模型应与数据分离, 作战模型所需参数数据由作战辅助决策系统从数据库、数据文件、或者应用上下文环境中提取, 或者由界面输入, 或者由另一个模型的输出结果提供。即模型只负责根据输入参数进行计算并返回计算结果, 不负责对数据进行存取操作。

(4) 作战模型应具有异常处理和排错功能, 对非法的参数、参数越界等异常或错误应有返回值 (错误号) 。对每个模型、每种错误的错误号分配应规范化, 错误号由模型编码和错误标识号组成, 全局唯一, 每个错误号均对应一个错误信息, 通过抛出错误号将错误信息反馈至上层调用者。

1.3 作战模型参数传递

对每个作战模型均提供XML格式的规范化参数描述文件, 描述该作战模型输入输出参数情况, 包括每个参数的名称、标识、涵义、类型、量纲、精度、取值范围、输入输出性质、输入来源、缺省值等等。

为每个作战模型提供调用接口, 作战模型之间, 以及作战辅助决策系统与作战模型之间的参数传递依据参数描述文件通过调用接口成员函数实现。

1.4 作战模型测试

模型开发方依据需求规格和设计说明文档, 编制测试计划和测试说明对作战模型进行边界测试、接口测试、功能测试和性能测试等, 形成相应的测试报告。在作战模型验收时, 测试报告应提交给模型认证机构, 作为验收依据之一。

1.5 作战模型验收

作战模型开发、测试完毕后, 应向模型认证机构提交以下产品用于验收入库: (1) 模型描述信息; (2) 模型引用情况; (3) 参数描述文件; (4) 模型实现文件; (5) 模型成果描述。

1.5.1 模型描述信息

模型描述信息包括模型的名称、编码、类型、功能、适用范围、数学公式等关于模型的说明[1]。

模型描述信息要素要求:

(1) 模型名称, 应简练并明确表示出模型的主题, 使之与其它模型相区分;

(2) 模型编码, 应对作战模型给出唯一编码, 遵循作战模型编码规范;

(3) 模型类型, 应遵循一定的分类原则对作战模型进行分类, 可以有多个分类原则, 和多个分类描述, 如按作战模型的级别可分为战略、战役、战术、平台、武器等5类;

(4) 模型功能, 应简练并明确表示出模型的功能;

(5) 模型适用范围, 应简练并明确表示出模型的适用范围;

(6) 模型版本, 描述模型的当前版本信息, 用4位数字字符表示为“X.X.X.X”形式;

(7) 模型数学公式, 应遵循GB/T 1.1 2009规定的数学公式规则进行表述, 应说明公式中每个参数的名称、含义、类型、量纲、精度、取值范围等等。

1.5.2 模型引用情况

模型引用情况描述作战模型对其他模型的引用情况, 要素包括本模型名称、本模型编码、引用模型名称、引用模型编码。

模型引用情况要素要求:

(1) 本模型名称, 应与模型描述信息中的模型名称保持一致;

(2) 本模型编码, 应与模型描述信息中的模型编码保持一致;

(3) 引用模型名称, 应与模型库中的描述保持一致;

(4) 引用模型编码, 应与模型库中的描述保持一致。

1.5.3 参数描述文件

对每个作战模型均提供XML格式的规范化参数描述文件, 在参数描述文件中, 描述该作战模型接口包含输入输出参数情况, 包括每个参数的名称、标识、类型、量纲、精度、取值范围、涵义、输入输出标识、输入来源、缺省值等等[1]。

参数描述文件要素要求:

(1) 参数名称, 应简练并明确表示出参数的含义, 使之与模型中其它参数相区分;

(2) 参数标识, 对参数进行唯一编码;

(3) 参数涵义, 给出该参数所包含的意义;

(4) 参数类型, 取值范围为整形、字符型、浮点型、日期型;

(5) 参数量纲, 应使用GB3101、GB3102各部分给出的量纲;

(6) 参数精度, 对于浮点数, 应明确精确到小数点后多少位;

(7) 参数取值范围, 对于数值类型 (整形或浮点型) , 且有取值范围, 应给出其最大值和最小值;对于字符类型, 应给出字符最大长度;

(8) 输入输出性质, 标识出该参数是输入参数还是输出参数;

(9) 输入来源, 描述输入参数的可能来源;

(10) 参数缺省值, 参数如果有缺省值, 应给出其缺省值。

1.5.4 模型实现文件

应提供模型源程序文件、模型目标文件、模型帮助文件等模型实现文件[1,2]:

(1) 模型源程序文件:包括源代码相关的内容;

(2) 模型目标文件:作战模型以动态库 (DLL) 形式封装, 以动态库 (DLL) 形式提供模型目标文件;

(3) 模型帮助文件:以PDF格式/WORD格式提供如何调用模型的说明。

1.5.5 模型成果描述

模型成果描述包括模型研制情况、模型审核情况、模型批准情况等[1]。

模型成果描述要素要求:

(1) 模型研制情况:提供模型研制情况的相关说明, 包括研制单位、研制人员、研制开始时间、研制结束时间、版本信息等。

(2) 模型审核情况:提供模型审核情况的相关说明, 包括审核单位、审核人员、审核时间、审核信息等。此信息由模型认证机构填写。

(3) 模型批准情况:提供模型批准情况的相关说明, 包括批准单位、批准人员、批准时间、批准信息等。

1.5.6 作战模型验收入库

模型认证机构根据作战模型验收准则、测试用例、测试规程和测试数据, 对模型开发方提供的作战模型进行验收, 对模型开发方提供的文档齐套性进行检查。通过模型管理系统, 将验收合格的作战模型入库。包括模型描述信息、模型引用情况、参数描述文件、模型实现文件、模型成果描述等。

2 作战模型调用规范

作战模型调用是指作战辅助决策系统通过作战模型提供给外部的接口对作战模型进行调用。

2.1 作战模型调用方式

作战模型可以被其它作战模型或上层作战辅助决策系统调用。对作战模型的调用通过调用作战模型提供的接口实现。

2.2 作战模型调用流程

图3描述了一个作战模型的调用流程, 它明确了作战辅助决策系统以及其它作战模型等应用对作战模型进行调用的步骤、调用过程中应考虑的因素、实施的内容等。建议研制单位据此进行作战模型的调用。

(1) 分析所需作战模型:根据作战辅助决策的内容和过程分析各个阶段需要用到的作战模型;

(2) 获取所需作战模型:通过模型认证机构从模型库中导出相关作战模型;

(3) 安装作战模型至开发环境中;

(4) 对于每一个作战模型的调用, 则:

(5) 获取作战模型所需参数:如果是作战辅助决策系统调用, 则根据需要从人机交互界面或数据库中获取作战模型所需的数据进行传递, 如果是其它作战模型调用, 则直接从程序中传递参数;

(6) 调用作战模型:按照模型接口调用方式对作战模型进行调用;

(7) 接收作战模型计算结果。

2.3 接口参数传递方式

作战模型之间、作战辅助决策系统与作战模型之间的输入输出参数传递通过调用接口类的成员函数实现。

3 结束语

对作战模型开发与调用进行规范化不仅能提高作战模型开发效率, 保证作战模型的有效性, 还能提高作战模型的可用性和可信度, 保证作战模型的使用效果。具体项目可根据实际情况参照此规范化建议进行相应调整后实施。

作战模型是作战辅助决策系统中用到的专用模型库, 除此之外还有基础模型库、通用模型库等, 也可以参照此规范化建议进行开发和调用。

参考文献

[1]邓苏, 张维明, 黄宏斌等.决策支持系统[M].北京:电子工业出版社.2009.