炮兵区分辅助决策模型研究

第28卷第11期兵工自动化Vol.28,No.112009年11月OrdnanceIndustryAutomationNov.2009·10·doi:10.3969/j.issn.1006-1576.2009.11.003炮兵区分辅助决策模型研究韩家启，柳建民（炮兵指挥学院基础部，河北宣化075100）摘要：根据炮兵区分的原则与方法，首先通过标准化换算建立炮兵区分数量的计算模型，确定合成军及炮兵的区分顺序，然后建立求近似解的启发式搜索模型，最后应用综合评判法建立炮兵区分方案的评估优选模型，实现炮兵兵力的自动区分，为炮兵区分辅助决策软件的研制奠定基础。关键词：炮兵区分；搜索模型；综合评判中图分类号：C934;N945.12文献标识码：AStudyonArtilleryStrengthDistributionAssistantDecision-MakingModelHANJia-qi,LIUJian-min(Dept.ofBasic,ArtilleryCommandAcademy,Xuanhua075100,China)Abstract:Accordingtotheprincipleandmethodofartillerystrengthdistribution,firstlythecalculatingmodelofartillerydistributionquantityisestablishedbythemodelofstandardizingartilleryunit,thecompoundforceandartillerydistributionsequenceisdetermined,secondlytheheuristicsearchmodelisestablished,atlastthevaluationandoptimizationmodelofartillerystrengthdistributionplanisestablishedbyusingthemethodofsyntheticjudgment.Theassistantdecision-makingmodelrealizestheautomaticdistinctionoftheartillerytroops,establishesthebasementoftheartillerystrengthdistributionassistantdecision-makingsoftware.Keywords:Artillerystrengthdistribution;Searchmodel;Syntheticjudgment0引言炮兵区分是将建制和配属的炮兵进行统一分配，并规定其指挥关系[1]，是合成军部署的组成部分。如何将装备不同的炮兵单位分配到承担着不同作战任务的合成军，是复杂的资源分配问题。当炮兵兵力较少时，可采取枚举方法，当兵力较多时，组合的可行解总数变得非常大，要枚举这些解而求出最优解十分困难。故采取求近似解的启发式搜索削减解的搜索范围，再对其综合评判，得到最优解。1问题分析炮兵区分根据敌情、地形，兵团和部队所处的位置、任务和炮兵数量而定，既要照顾需要，又要考虑可能[1]。通过对炮兵区分的原则与方法分析研究，建立炮兵区分模型的规则与假设条件如下：1)炮兵区分的对象是本级合成军队炮兵总兵力，根据武器种类分为压制炮兵区分和反坦克炮兵区分2类，压制炮兵区分的基本单位为炮兵营，反坦克炮兵区分的基本单位为连；2)合成军所属作战部队担负的任务划分为主要方向、次要方向，其部署分为第一梯队、第二梯队和预备部队。区分时，按照本级、第一梯队主要方向、第一梯队次要方向、第二梯队主要方向、第二梯队次要方向、预备部队的顺序分配，优先保障本级及主要方向有足够的兵力；3)炮兵区分应尽量保持原建制单位的完整。即最大限度地以整团（反坦克营）向下区分，避免不同单位的炮兵营（反坦克连）配属给同一个单位；4)集团军进行炮兵兵力区分时，所属作战部队以师或旅为单位；合成军队师进行炮兵兵力区分时，所属作战部队以团为单位；5)合成军作战部队的炮兵兵力需求量由火力毁伤模块提供数据。2模型建立炮兵区分包括压制炮兵和反坦克炮兵2部分，两者区分模型相同，故只列出压制炮兵的区分模型。2.1问题描述1)合成军作战单位的描述合成军单位集合},,,{210nyyyyY⋅⋅⋅=，即需要配属炮兵的合成军作战部队，其属性集合为012{,,,}nEeeee=⋅⋅⋅，其中{,}ieuv=为第i个作战部队的属性集合，其中u为配置梯次，v为担负的任务。2)炮兵基本作战单位的描述炮兵营集合},,,{210maaaaA⋅⋅⋅=，其属性集合收稿日期：2009-06-09；修回日期：2009-08-17作者简介：韩家启（1975-），男，河北人，讲师，军事运筹学博士，从事炮兵作战指挥理论与炮兵指挥自动化研究。韩家启，等：炮兵区分辅助决策模型研究·11·为},,,{210mssssS⋅⋅⋅=，其中},,{oprsi=，r表示炮兵营的单位属性，分为本级炮兵和上级配属，p表示炮兵营装备的火炮种类，o表示炮兵营的上级单位。3)问题的求解问题的状态空间},,,,{210nxxxxX⋅⋅⋅=表示合成军所属炮兵的集合，其初始状态空间为0X，ix为合成军iy分配的炮兵集合，初始状态为空。问题的求解过程是把炮兵集A分配到合成军单位集Y，获得目标状态空间eX。2.2搜索模型1)创建问题的初始状态空间(1)统计0y本级建制和上级配属的炮兵，建立炮兵兵力集合A及属性集S，根据炮兵区分的一般方法，口径大、射程远、机动性好的火炮优先保障本级及主攻部队，上级加强的炮兵部队一般不往下分配，确定压制炮兵向下区分的顺序，并根据属性S对A内炮兵各单位进行排序，建立排序后的待区分的炮兵集合},,,,{''2'1'0'maaaaA⋅⋅⋅=；(2)统计所属合成军作战单位，建立合成军单位集Y及属性集E，根据属性E对单位集Y排序，确定各单位分配炮兵的优先顺序，建立排序后的合成军单位集'Y；(3)创建问题的初始状态空间},,,,{2100nxxxxX⋅⋅⋅=。2)计算各合成军单位分配炮兵的数量(1)炮兵区分单位的标准化换算为便于炮兵区分时能对不同炮种的单位按比例分配，需对各炮兵单位进行标准化处理，根据炮兵标准化换算系数，对各炮兵单位内各种火炮进行标准化，建立炮兵区分基本单位（炮兵营）标准化的处理模型。炮兵区分基本单位标准化换算模型为：bbiibiNKNT/=其中：biT为装备i种火炮的炮兵营向标准炮兵营的换算系数；iN为装备i种火炮的炮兵营内火炮的数量；biK为炮兵第i种火炮向标准火炮的换算系数；bN为装备标准火炮的炮兵营内火炮的数量。(2)计算炮兵兵力需求总量根据火力毁伤模块提供的数据，建立合成军对炮兵需求数量的集合},,,,{210nzzzzZ⋅⋅⋅=，其中iz表示合成军iy对标准炮兵营的需要量。则合成军对标准炮兵营总的需要量为∑==niixzN1。(3)统计炮兵兵力总量根据炮兵区分单位的标准化换算模型，建立炮兵的标准化集合},,,,{210mbbbbB⋅⋅⋅=，其中ib表示'ia换算为标准营的系数。则换算为标准营后的炮兵总数量为∑==miipbN1。(4)确定各合成军单位分配炮兵的数量建立各合成军单位分配炮兵的数量集合C=012{,,,,}ncccc⋅⋅⋅。为防止最优解的丢失，采用2种方法计算C。当xpNN≥时，一种是根据各单位的需求按比例分配xpiiNNzc/=，另一种就是按需求分配，剩余兵力本级保留；当xpNN时，一种方法是根据各单位的需求按比例分配xpiiNNzc/=，另一种方法则是优先保障本级和主要方向。3)区分方案集的生成虽然各合成军单位分配炮兵的数量已知，但由于计算建立在标准基本单位的基础之上，故在兵力分配的过程中还面临着实际炮兵基本单位无法满足需求的情况，例如，需求量}06,4,2,1,0,{=xN，pN={1.8,1.8,1.8,1,1,1,0.8,0.8,0.8,0.8,0.8,0.8}，从13=xN，2.13=pN来看，炮兵兵力能满足需求，但实际分配时，不论如何分配都不能保证所有合成军单位满足需求；此外，炮兵兵力分配时还应尽量确保分配单位建制的完整，对上级加强的炮兵一般不向下区分，这与分配时仅满足数量的需求也存在着矛盾。为较好地解决以上问题，按合成军单位分配炮兵的数量集C对炮兵集'A搜索，对需求量和炮兵数量不相配的情况采取模糊匹配，求取近似解。以确定本级合成军分配的炮兵为例，建立如下搜索模型：(1)设0=num，0=i，炮兵单位总数为m；(2)如果mi=，iu=，转(4)；numbnumi+=(3)比较num与0c的大小，如果0cnum，i=i+1，转(2)；如果0cnum=，iu=，转(4)；如果0cnum，iu=，转(5)；(4)},,,,{''2'1'00uaaaax⋅⋅⋅=，搜索结束；(5)},,,,{'1'2'1'00-⋅⋅⋅=uaaaax或},,,,{''2'1'00uaaaax⋅⋅⋅=，搜索结束。根据本级炮兵的区分结果，依次采用搜索策略对其它合成军作战单位实施炮兵区分，可完成炮兵单位的区分。但由于合成军分配炮兵的数量集C具有2个解，并在搜索中采用了模糊匹配的策略，最后的搜索结果将生成多个方案。（下转第14页）（上接第11页）2.3评估优选通过搜索模型虽然减少了空间搜索的次数，但有多个方案生成，还需从中选取最优的方案。采用综合评判的方法，建立评估优选模型评估方案的优劣指数，再依据优劣指数确定最优方案。1)依据炮兵区分的原则与方法，选取兵力需求的满足程度、便于指挥的程度、区分的合理性作为方案评价的指标，建立指标集},,{321uuuU=及指标权重集},,{321aaaA=。2)建立隶属度函数(1)兵力需求的满足程度：主要求取方案满足各合成军炮兵兵力的需要程度。∑==niiiewu01其中，ie为第i个合成军压制炮兵火力需求的满足程度，≥=iiiiiiizczczce,1,/；iw为权重系数。(2)便于指挥的程度：主要求取区分到各合成军部队的炮兵部队建制的完整性。一般把建制完整的炮兵单位向下区分，既便于下级对其进行编组和指挥，也便于本级对区分后所属炮兵进行编组和指挥。∑==niiipru02其中，ip为第i个合成军分配炮兵营的建制完整程度，1/iipq=，iq为第i个合成军中所分配炮兵营的上级单位数量；ir为权重系数。(3)区分的合理性：主要求取方案与区分原则的符合程度。依照区分原则，上级加强的炮兵一般不向下区分。故以本级把上级配属给自已的炮兵区分到下级单位的数量多少作为方案合理性的指标。zsvvu/3=其中，zv为区分前本级合成军的上级配属炮兵营数量，sv为区分后本级的上级配属炮兵营剩余数量。3)方案优劣综合评价指数为TUAV⋅=。4)根据区分方案的优劣指标集V=12(,,,)nvvv⋅⋅⋅，由大到小排序，可选为1v为最优方案。3结束语炮兵区分的辅助决策模型已应用于战役炮兵作战训练模拟系统的开发，应用该模型编制的软件在计算机上实现了炮兵兵力的自动区分，对炮兵指挥自动化和作战行动的模拟与仿真有重要的意义。参考文献：[1]赵鑫.炮兵战术基础理论[M].北京:军事科学出版社,2007.[2]胡桐清.人工智能军事应用教程[M].北京:军事科学出版社,1999.