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武器裝備戰(zhàn)場毀傷評估方法研究綜述

2013-08-15 00:49樊勝利張宇飛張學(xué)民
關(guān)鍵詞:破片戰(zhàn)斗部貝葉斯

樊勝利,張宇飛,姚 濤,張學(xué)民

(1.軍械工程學(xué)院基礎(chǔ)部,河北石家莊050003;2.軍械工程學(xué)院科研部,河北石家莊050003;3.軍械工程學(xué)院裝備指揮與管理系,河北石家莊050003)

戰(zhàn)場毀傷評估(Battlefield Damage Assessment,BDA)是指在戰(zhàn)場上或突發(fā)緊急情況下,對受損裝備運(yùn)用定性或定量分析方法,科學(xué)、準(zhǔn)確判定裝備的毀傷程度、現(xiàn)場可修復(fù)狀態(tài)、修復(fù)時間和修復(fù)后的作戰(zhàn)能力,并確定由誰實施修復(fù)和在哪里修復(fù),以及明確受損裝備的修復(fù)方法步驟與應(yīng)急修理所需保障資源的決策過程。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)節(jié)奏日益加快的條件下,進(jìn)行科學(xué)、有效的武器裝備戰(zhàn)場毀傷評估,是迅速確定維修資源、實施快速戰(zhàn)場搶救搶修、加快受損裝備恢復(fù)作戰(zhàn)能力的先決條件。鑒于此,筆者對武器裝備戰(zhàn)場毀傷評估的研究方法進(jìn)行了分類、分析與比較,并指出了存在的問題與改進(jìn)方向,進(jìn)而為武器裝備戰(zhàn)場毀傷評估的理論研究提供參考與借鑒。

1 武器裝備戰(zhàn)場毀傷評估主要方法

目前,對于武器裝備戰(zhàn)場毀傷評估的研究,主要分為3種情況:一是從彈體戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理的角度對裝備的損傷概率進(jìn)行判定;二是運(yùn)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)理論方法,從損傷狀態(tài)變化的角度對武器裝備戰(zhàn)場毀傷概率進(jìn)行判定;三是從系統(tǒng)目標(biāo)復(fù)雜程度的角度對武器裝備戰(zhàn)場損傷概率進(jìn)行判定。

1.1 基于彈體戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理的裝備毀傷評估方法

基于彈體戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理的裝備毀傷評估,是以不同彈種戰(zhàn)斗部對裝備毀傷方式為前提條件,圍繞沖擊波毀傷和破片毀傷,定量分析裝藥量、爆炸點距目標(biāo)的距離、氣象條件、高度和目標(biāo)抗沖擊載荷能力、破片質(zhì)量、破片動能和破片比動能等因素對裝備毀傷程度的研究方法。從彈藥體戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理來看,它主要分為基于沖擊波效應(yīng)的裝備毀傷評估方法[1-5]和基于破片效應(yīng)的裝備毀傷評估方法[6-11]2類。

1.1.1 基于沖擊波效應(yīng)的裝備毀傷評估方法

基于沖擊波效應(yīng)的裝備毀傷評估,是綜合運(yùn)用空氣沖擊波波陣面的超壓值和其超壓臨界值的差,空氣沖擊波的比沖量和空氣沖擊波波陣面比沖量臨界值的差,以及裝備易損性參數(shù)K(易損參數(shù)值隨炸點與裝備的相對位置不同而不同),對裝備的毀傷概率進(jìn)行評定的定量分析方法。如前二者的乘積大于等于K,則毀傷概率為1,表明裝備完全被毀傷;否則,毀傷概率為0,表明裝備沒有被毀傷。其中,空氣沖擊波波陣面的超壓值要考慮戰(zhàn)斗部裝藥與TNT炸藥的轉(zhuǎn)換系數(shù)、戰(zhàn)斗部裝藥質(zhì)量、戰(zhàn)斗部金屬質(zhì)量和炸藥轉(zhuǎn)換系數(shù)等因素,并根據(jù)修正的薩道夫斯基公式計算求得;而比沖量則主要由裝填后的等效TNT當(dāng)量的藥量與炸點距武器裝備的最短距離決定。

1.1.2 基于破片效應(yīng)的裝備毀傷評估方法

基于破片效應(yīng)的裝備毀傷評估,是以彈體戰(zhàn)斗部爆炸時產(chǎn)生的破片速度為初始條件,綜合考慮爆炸過程中端面效應(yīng)的影響,利用炸藥爆速、單元體的炸藥和殼體質(zhì)量比、單元體初始軸向位置和超爆點處位置、單元體裝藥半徑和裝藥全長度等參數(shù)對破片初速進(jìn)行修正,而后結(jié)合空氣密度、每枚破片質(zhì)量、破片運(yùn)動距離(一般為破片到裝備的最短距離)、破片迎風(fēng)面積和破片形狀系數(shù)等參數(shù)值,定量描述破片的速度衰減規(guī)律,進(jìn)而計算單片和多片破片對裝備毀傷概率的研究方法。在評估裝備毀傷程度時,一般分為以下3種情況[12-16]。

1)將裝備所在位置區(qū)分為正中、前區(qū)、后區(qū)、左右側(cè)區(qū)和上方5個區(qū)域,利用戰(zhàn)斗部在不同區(qū)域爆炸時裝備易損參數(shù)的差異,計算裝備的毀傷概率。

2)利用模糊數(shù)學(xué)的理論方法,根據(jù)戰(zhàn)斗部的炸點偏差量與毀傷半徑的關(guān)系建立論域,將毀傷結(jié)果借助語言值來描述,建立Sigmoid和Gauss隸屬度函數(shù),構(gòu)建模糊推理規(guī)則,對裝備的毀傷概率進(jìn)行計算。

3)以彈體破片的試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),假設(shè)各球瓣飛散出的破片數(shù)相同,表面破片的飛散規(guī)律與緯度有關(guān),與經(jīng)度無關(guān),在緯度上服從正態(tài)分布等,毀傷概率計算過程分為4步:一是通過破片的平均質(zhì)量和初速,建立破片運(yùn)動方程;二是通過求解破片的有效殺傷半徑,建立裝備坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系;三是依據(jù)戰(zhàn)斗部的炸點坐標(biāo)確定投影面,彈片的空間分布規(guī)律用曲面方程來描述;四是由曲面方程和投影面方程聯(lián)解所得的曲面確定戰(zhàn)斗部爆炸時的有效作用范圍,以此計算裝備的毀傷概率。

1.2 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估方法

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估,是圍繞裝備毀傷等級或毀傷概率的評定與計算,通過分析與裝備毀傷相關(guān)的各類信息,如彈種、破片、戰(zhàn)斗部和裝藥量,或偵察機(jī)錄像、衛(wèi)星靜態(tài)圖片和武器系統(tǒng)錄像等,以貝葉斯網(wǎng)絡(luò)為理論基礎(chǔ),利用狀態(tài)節(jié)點和弧之間的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)表示裝備毀傷狀態(tài)與觀測信息的因果關(guān)系,以某一時刻或連續(xù)時間區(qū)間內(nèi)獲取的裝備毀傷狀態(tài)信息,不斷更新條件概率表與各狀態(tài)節(jié)點的先驗概率,對裝備的毀傷程度進(jìn)行定量分析與評定的研究方法。一般來講,它主要分為基于樸素貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(即靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò))的裝備毀傷評估方法[17-19]和基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估方法[20-24]2 類。

1.2.1 基于靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估方法

基于靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估,是在對裝備毀傷概率的計算或毀傷等級的評定過程中,結(jié)合物元理論等定性描述方法,對裝備毀傷過程的狀態(tài)節(jié)點,如破片初速、著角、形狀、質(zhì)量和戰(zhàn)斗部材料與類型等,以多元組的形式,從狀態(tài)結(jié)點的名稱、特征(如毀傷概率和毀傷程度)和特征值(如毀傷概率的取值)等方面,對各類不同形式、種類的狀態(tài)信息進(jìn)行準(zhǔn)確描述,并結(jié)合故障分析、FMEA、DMEA等定量分析方法[25-27],利用影響裝備毀傷的各類要素與裝備毀傷之間的關(guān)系建立網(wǎng)絡(luò)模型,進(jìn)而計算裝備毀傷概率或判定裝備毀傷等級的研究方法。在定量分析裝備毀傷程度時,既可利用狀態(tài)節(jié)點的先驗概率和子節(jié)點與父節(jié)點的條件概率,以聯(lián)合概率分布的形式順序計算裝備的毀傷概率,也可利用Bayesian后驗概率,以裝備毀傷狀態(tài)為證據(jù),逆序計算裝備的毀傷概率。

1.2.2 基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估方法

基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估,是在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建過程中,考慮到在不同時刻通過各種情報偵察與監(jiān)視設(shè)備獲取的裝備毀傷狀態(tài)會不斷發(fā)生變化,為了反映裝備毀傷與時間之間的關(guān)系,引入了時間變量,以時間序列分析或動態(tài)線性模型描述裝備毀傷狀態(tài)的變化過程,并利用多維隨機(jī)變量的概率分布函數(shù),或引入前向算法與反饋算法,對裝備毀傷程度進(jìn)行定量評定的研究方法。研究思路主要分為以下2部分。

1)將動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)節(jié)點分為靜態(tài)節(jié)點和動態(tài)節(jié)點:靜態(tài)節(jié)點不隨時間的變化而變化,如戰(zhàn)前預(yù)測的裝備毀傷評估結(jié)果、武器系統(tǒng)的錄像和任務(wù)報告中的毀傷狀態(tài);動態(tài)節(jié)點則是隨時間變化而不斷更新的狀態(tài)信息,如衛(wèi)星圖片,它表示裝備毀傷的實時狀態(tài)。對于狀態(tài)節(jié)點的條件概率,主要通過引入對數(shù)正態(tài)分布,并將毀傷狀態(tài)分為輕度毀傷、中度毀傷、重度毀傷和目標(biāo)摧毀4種情況,依據(jù)裝備毀傷后的恢復(fù)時間在對數(shù)正態(tài)分布中的概率值來確定毀傷區(qū)間。對于條件概率的更新,則采用時間序列分析與動態(tài)線性模型相結(jié)合的方法,描述裝備毀傷狀態(tài)隨時間的變化過程。

2)將裝備毀傷狀態(tài)作為頂層隱含節(jié)點,以攻擊目標(biāo)的火力、機(jī)動性、防護(hù)性、彈丸威力、彈著點位置和彈藥消耗量等作為觀測狀態(tài)點,由靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建裝備毀傷的初始推理網(wǎng)絡(luò),由軍事領(lǐng)域?qū)<医Y(jié)合Delphi法,構(gòu)建條件概率表和裝備毀傷的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣,并根據(jù)獲取的裝備毀傷信息,不斷更新網(wǎng)絡(luò)葉節(jié)點,觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)推理機(jī)制,利用前饋算法或反饋算法,更新整個動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的概率分布值,最終獲取裝備毀傷狀態(tài)的概率。

1.3 基于目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法

基于目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法,是根據(jù)裝備的數(shù)量與分布地域,如是否為單個目標(biāo)、面狀目標(biāo)和集群目標(biāo)等,運(yùn)用命中武器裝備彈數(shù)和毀傷武器裝備所需的平均命中彈數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系,以及效能衰減函數(shù)、物理毀傷信息和功能衰減函數(shù)等,根據(jù)各類函數(shù)值在[0,1]區(qū)間分布值與武器裝備毀傷的輕度、中度、重度與摧毀等級的匹配程度,對武器裝備的毀傷概率與毀傷等級進(jìn)行定量評定的研究方法。從當(dāng)前研究方法的類別上來看,主要分為基于單個目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法[28-34]和基于系統(tǒng)目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法[35-40]2 類。

1.3.1 基于單個目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法

基于單個目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估,是針對功能單一、結(jié)構(gòu)簡單的武器裝備,運(yùn)用多種定量分析方法,對裝備的毀傷程度進(jìn)行準(zhǔn)確界定的研究方法。一般可采用有限元分析方法或建立防護(hù)裝甲和內(nèi)部部件等效靶的方法,對離散復(fù)雜模型進(jìn)行顯式動力學(xué)分析,獲取裝備毀傷效果的模擬數(shù)據(jù),通過ANSYS/LS-DYNA程序?qū)ρb備的毀傷效果進(jìn)行綜合分析,或依據(jù)毀傷元的特征度、作用點和方位,利用毀傷評估表法計算裝備的毀傷概率[41-43];也可采用單平行六面體或組合平行六面體的方法,將裝備等效為一個或若干個平行六面體的空間組合,通過將彈目矢量(如位置、速度等)在目標(biāo)系下進(jìn)行投影,計算裝備或某部件的毀傷概率。

1.3.2 基于系統(tǒng)目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法

系統(tǒng)目標(biāo)是指由多個子目標(biāo)構(gòu)成的目標(biāo)系統(tǒng),如火炮類主戰(zhàn)裝備是由彈藥輸送保障車、指揮控制車、主戰(zhàn)火炮和機(jī)電檢測維修車等組成的集作戰(zhàn)與保障于一體的武器裝備系統(tǒng),其整體功能會因子系統(tǒng)的毀傷而受到破壞?;谙到y(tǒng)目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法,是運(yùn)用故障樹等定量分析方法,從武器裝備系統(tǒng)目標(biāo)的毀傷事件開始,由上至下,逐步剖析各子系統(tǒng)的毀傷結(jié)果與武器裝備毀傷的因果關(guān)系,并利用毀傷樹的方法描述武器裝備各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系,并依據(jù)各子系統(tǒng)目標(biāo)的性質(zhì)及所獲得的對其打擊后的毀傷狀態(tài)信息[44-46],在綜合比較打擊前后裝備各物理特征參量變化的基礎(chǔ)上,對武器裝備的毀傷程度進(jìn)行定量評定的方法。此類方法的研究思路可歸納為2類:

1)首先評定武器裝備各子系統(tǒng)的毀傷程度,然后再根據(jù)各子系統(tǒng)的權(quán)重加權(quán)求和,計算武器裝備系統(tǒng)的綜合毀傷概率;

2)在計算武器裝備各子系統(tǒng)毀傷程度的基礎(chǔ)上,根據(jù)各子系統(tǒng)的工作方式,如串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)混合,計算武器裝備的毀傷概率。

2 武器裝備戰(zhàn)場毀傷評估各類研究方法的特點

從方法應(yīng)用的角度來看,基于彈體戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理的裝備毀傷評估和基于目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估都屬于裝備毀傷預(yù)測的范疇,可作為構(gòu)建基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估模型的狀態(tài)節(jié)點;而基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估則主要針對的是裝備遭受打擊后的實時毀傷評定。

2.1 基于彈體戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理的裝備毀傷評估方法的特點

基于沖擊波效應(yīng)的裝備毀傷評估,是利用彈體戰(zhàn)斗部爆炸時產(chǎn)生的沖擊波對裝備的毀傷效果進(jìn)行計算的研究方法,此類方法簡便、易行。裝備的各類易損性參變量均標(biāo)有參考值,只需利用沖擊波的標(biāo)準(zhǔn)殺傷規(guī)律公式和薩道夫斯基公式,即可對裝備的毀傷概率進(jìn)行求解與計算。然而,它對裝備毀傷概率的判定只能以0或1表示,無法區(qū)分出裝備輕度、中度和重度損傷級別,這給后續(xù)維修保障資源的部署與分配帶來了困難,也難以估計受損裝備作戰(zhàn)能力的恢復(fù)時間,不利于裝備保障指揮員確定維修保障資源,制定維修保障方案。

基于破片效應(yīng)的裝備毀傷評估,是利用彈體戰(zhàn)斗部爆炸時產(chǎn)生的破片對裝備的毀傷進(jìn)行計算的方法。此類方法計算時,綜合考慮了破片的初速、速度衰減和破片數(shù)目,以及對裝備等效靶硬鋁的擊穿厚度,計算過程科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。與前一種方法相比,它對裝備毀傷概率的描述以[0,1]區(qū)間的數(shù)值來表示,更為貼近裝備毀傷的實際判定過程,有利于區(qū)分裝備輕度、中度和重度損傷級別。然而,它并沒有考慮破片的著角、攻角和裝甲材質(zhì)的區(qū)別,以及裝備各主要部件分布對裝備毀傷評估的影響。

2.2 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估方法的特點

基于靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估,是著眼于某一固定時刻,通過定性分析影響裝備毀傷各類因素之間的相互關(guān)系,或定量計算其相互間的條件概率,利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理機(jī)制,計算裝備毀傷概率的一種研究方法。與動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相比,其優(yōu)點主要有以下2個方面:

1)它在某一固定時間點上綜合考慮了裝備毀傷的各類確定性與不確定性信息,如裝備的預(yù)先毀傷評估信息和實時裝備毀傷狀態(tài)信息,能夠以裝備毀傷的后驗概率及時更新裝備毀傷的先驗概率,提高了毀傷評估的準(zhǔn)確性與時效性;

2)它可由毀傷諸要素(如彈種、彈片和攻擊武器等)來推斷裝備毀傷程度與狀態(tài),也可由毀傷狀態(tài)推理毀傷原因或以二者相結(jié)合的方法推理裝備毀傷的狀態(tài)與成因。即能夠利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的雙向推理和更新機(jī)制,及時發(fā)現(xiàn)裝備毀傷的薄弱環(huán)節(jié),提高裝備毀傷評估的可靠性。

其不足之處主要體現(xiàn)在以下3個方面:

1)由于靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的先驗概率與父節(jié)點與子節(jié)點之間的條件概率主要依靠專家經(jīng)驗,主觀性較強(qiáng),易缺失有用信息;

2)靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)不能反映戰(zhàn)場中隨著裝備毀傷狀態(tài)信息的不斷更新而導(dǎo)致的裝備毀傷狀態(tài)的動態(tài)變化過程;

3)靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理及自學(xué)習(xí)能力的實時性不強(qiáng),降低了裝備毀傷評估結(jié)果的可靠性。

基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估方法,是在靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,引入了時間變量,根據(jù)不斷更新的裝備毀傷信息,對靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展。因此,與靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相比,它綜合考慮了隨著時間的變化,裝備毀傷狀態(tài)信息的變化過程,評估結(jié)果更為準(zhǔn)確、實時和高效。

2.3 基于目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法的特點

基于單個目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法的核心思想是利用有限元與平行六面體的方法計算武器裝備的毀傷概率。其優(yōu)點是模擬過程科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn),計算結(jié)果可靠性高。然而,在考慮毀傷元對裝備的毀傷效果時,該方法主要以破片速度與炸點距離對裝備毀傷的程度進(jìn)行分析與描述,關(guān)于破片的著角、攻角、角速度,以及等效靶的裝甲材質(zhì)的差別[47-48],如是否為間隙裝甲、復(fù)合裝甲和陶瓷復(fù)合裝甲等,對裝備毀傷的影響效果并沒有進(jìn)行深入分析與描述,模型的計算粒度略顯粗糙。

基于系統(tǒng)目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法的核心思想是從武器裝備系統(tǒng)運(yùn)行的角度考慮,綜合計算各子系統(tǒng)的毀傷程度對武器裝備整體效能的影響,進(jìn)而對裝備的毀傷概率進(jìn)行科學(xué)判定。它能夠從分系統(tǒng)毀傷的角度,綜合考慮對武器裝備系統(tǒng)整體效能的影響,分析過程利用故障樹的定量分析方法,構(gòu)建了描述裝備毀傷的毀傷樹。該方法的優(yōu)點是:裝備毀傷機(jī)理與判斷方法的系統(tǒng)性較強(qiáng),武器裝備毀傷過程的描述較為準(zhǔn)確、客觀。然而,它在把裝備物理毀傷程度與裝備系統(tǒng)效能函數(shù)進(jìn)行函數(shù)變換或映射的過程中,并沒有對函數(shù)中各類參變量的線性或非線性關(guān)系作出科學(xué)的界定與證明,這一問題仍有待于進(jìn)一步研究探討。

3 存在的問題

1)基于彈體戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理的裝備毀傷評估方法,在綜合考慮沖擊波與破片對裝備的毀傷概率時,沒有區(qū)分沖擊波與破片毀傷程度的權(quán)重,這易導(dǎo)致以下2方面問題。

(1)當(dāng)以沖擊波效應(yīng)判定裝備毀傷條件時,如計算的毀傷概率為1,則裝備的綜合毀傷概率也為1,此時與破片對裝備的毀傷概率無關(guān)。

(2)當(dāng)以沖擊波效應(yīng)判定裝備毀傷概率為0時,綜合毀傷概率主要由破片毀傷概率決定,而與沖擊波毀傷概率無關(guān)。

上述2方面問題忽視了沖擊波與破片對裝備的綜合毀傷效應(yīng),易導(dǎo)致裝備毀傷評估可靠性不高的問題。

2)在利用靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)或動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對裝備毀傷程度進(jìn)行評估時,仍存在以下3方面問題。

(1)在利用靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對裝備的毀傷狀態(tài)與等級進(jìn)行評估時,由于裝備毀傷評估涉及的因素較多,易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化,裝備毀傷評估的推理成為NP問題,從而會延長推理時間,降低決策效率。

(2)在利用動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)描述裝備毀傷狀態(tài)變化的過程中,當(dāng)利用觀測信息推斷裝備毀傷狀態(tài)時,需要把動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)按時間序列展開,然后再計算裝備的毀傷概率。然而,在展開過程中,各相關(guān)狀態(tài)節(jié)點的條件概率以及展開后對于沒有父節(jié)點的一類狀態(tài)節(jié)點的概率值不易保持,從而易導(dǎo)致推理錯誤。

(3)在利用已知裝備毀傷的觀測信息來推斷各狀態(tài)節(jié)點的條件概率時,需要計算概率分布中未知的各種參數(shù)。然而,由于獲取的裝備毀傷數(shù)據(jù)不充分,往往會導(dǎo)致參數(shù)在自學(xué)習(xí)過程中推理結(jié)果可靠性不高的問題。

3)在基于目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法中,基于單目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法研究只注重了彈體戰(zhàn)斗部與裝備毀傷概率之間的因果關(guān)系,而忽視了裝備各主要部件毀傷程度的差異對武器裝備系統(tǒng)效能的影響。而基于系統(tǒng)目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法則只注重從武器裝備系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理方面分析各子系統(tǒng)毀傷對武器裝備系統(tǒng)效能的影響,而忽略了各子系統(tǒng)毀傷機(jī)理的研究。因此,2類方法雖各有側(cè)重,但均不能系統(tǒng)、完整地對裝備毀傷程度進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的評估。

4 改進(jìn)方向

1)在運(yùn)用基于彈體戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理的方法對裝備毀傷進(jìn)行定量評估時,應(yīng)綜合考慮沖擊波與破片綜合毀傷效應(yīng)??刹捎梅抡嬖囼灥姆椒?,比較破片毀傷與破片和沖擊波綜合毀傷二者之間的差異,并通過反復(fù)試驗加權(quán)求和的方法分別確定二者在裝備毀傷評估中的權(quán)值。

2)基于靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估,可進(jìn)行以下2方面改進(jìn):

(1)在構(gòu)建裝備毀傷評估的靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)時,將其簡化為節(jié)點間單向連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),有利于概率信息的傳播;

(2)可采用 Monte Carlo、Ancestral Simulation、Gibbs Sampling、Helmholtz Machine等多種推理機(jī)制來計算裝備的毀傷概率。

3)基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備毀傷評估,可進(jìn)行以下5方面改進(jìn):

(1)構(gòu)建裝備毀傷的初始概率矩陣與狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣;

(2)構(gòu)建非時變的穩(wěn)定貝葉斯網(wǎng)絡(luò);

(3)以隨機(jī)仿真的方法計算父節(jié)點與子節(jié)點間的條件概率;

(4)將裝備毀傷狀態(tài)節(jié)點空間的關(guān)聯(lián)關(guān)系抽象為動態(tài)節(jié)點與靜態(tài)節(jié)點、動態(tài)節(jié)點與動態(tài)節(jié)點、動態(tài)節(jié)點與臨時節(jié)點3種對應(yīng)關(guān)系,以簡化動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)展開后的計算步驟,減少計算誤差;

(5)當(dāng)數(shù)據(jù)不充分時,可采用Expectation Maximization學(xué)習(xí)算法或基于Error Feedback DBN(EFDBN)的Boosting算法,以增強(qiáng)動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對裝備毀傷狀態(tài)的識別能力。

4)在運(yùn)用基于目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法時,要注意綜合運(yùn)用基于單目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法與基于系統(tǒng)目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法。即在武器裝備各子系統(tǒng)的毀傷程度判定時,要運(yùn)用基于單目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法;而在對武器裝備整體毀傷程度的判定時,要運(yùn)用基于系統(tǒng)目標(biāo)性質(zhì)與功能的裝備毀傷評估方法。

5 結(jié)論

武器裝備戰(zhàn)場毀傷評估,是科學(xué)評定裝備毀傷概率與毀傷等級、迅速確定維修資源、實施快速維修保障的先決條件與重要保證。從各類研究方法的分析與比較中不難看出:裝備毀傷評估方法的改進(jìn)應(yīng)主要依托各種試驗手段,如有限元分析軟件和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)仿真軟件,結(jié)合彈體戰(zhàn)斗部、裝備毀傷信息和裝備系統(tǒng)運(yùn)行功能3方面的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證,從而有助于提高裝備毀傷評估結(jié)果的可靠性與可信性。

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