尹光輝，朱英貴，汪 洋

（裝甲兵學(xué)院，安徽 蚌埠 233050）

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理模型構(gòu)建

尹光輝，朱英貴，汪 洋

（裝甲兵學(xué)院，安徽 蚌埠 233050）

以貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)，分析基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)企圖推理框架，從目標(biāo)狀態(tài)、目標(biāo)性質(zhì)、戰(zhàn)場環(huán)境和戰(zhàn)術(shù)特性4個方面提取節(jié)點，在分析這4個節(jié)點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，裝甲目標(biāo)，戰(zhàn)術(shù)企圖

1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的概念

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是表示變量間概率依賴關(guān)系的有向無環(huán)圖，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點對應(yīng)于問題領(lǐng)域中每個變量（或事件），節(jié)點之間的弧表示變量間的概率依賴關(guān)系，同時每個節(jié)點都對應(yīng)著一個條件概率分布表（CPT，Conditional Probability Table），指明了該節(jié)點與其父節(jié)點之間的概率依賴關(guān)系。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是觀測者對某一事件發(fā)生的相信程度。觀測者根據(jù)先驗知識和現(xiàn)有的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，用概率的方法來預(yù)測未知事件發(fā)生的可能性。貝葉斯概率不同于事件的客觀概率，客觀概率是在多次重復(fù)實驗中事件發(fā)生的頻率的近似值，而貝葉斯概率則是利用現(xiàn)有的知識對未知事件的預(yù)測。因此，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可以描述為：

（1）一個隨機變量集組成了網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，這些變量可以是離散的，也可以是連續(xù)的；

（2）一個連接節(jié)點對的有向邊或箭頭集合，如果存在從節(jié)點X至節(jié)點Y的有向邊，則稱X是Y的父節(jié)點，表示X對Y有直接影響，它們之間的關(guān)系并不局限于表示因果關(guān)系；

（3）每一個節(jié)點Xi都有一個條件概率分布，用于量化其父節(jié)點對該節(jié)點的影響，對離散情況，可以用表格的形式來表示，這種表格稱為條件概率分布表（Conditional Probability Table，CPT）；

（4）貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一個有向無環(huán)圖，圖中不存在有向環(huán)，即一個節(jié)點不可能同時為根節(jié)點和葉節(jié)點。

總之，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（節(jié)點和有向邊的集合）定性地描述了問題域中各個隨機變量之間的影響關(guān)系，而對應(yīng)于節(jié)點的CPT則定量地刻畫了其父對該節(jié)點的影響?？傊?，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（節(jié)點和有向邊的集合）定性地描述了問題域中各個隨機變量之間的影響關(guān)系，而對應(yīng)于節(jié)點的CPT則定量地刻畫了其父對該節(jié)點的影響。

2 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)企圖推理框架分析

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)具有不確定、不完整以及沖突知識推理的一致性和直觀性，適合進(jìn)行一致性的目標(biāo)企圖推理。根據(jù)目標(biāo)企圖的可能性分布，可以構(gòu)造目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖空間S，企圖IT1，IT2，…，ITn是空間S的一個劃分，即

假設(shè)D是所獲得的目標(biāo)特征信息，通過對目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖的分類及其特征信息的分析，得到它們之間的相關(guān)性，從而建立對目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖的推理體系：“特征－戰(zhàn)術(shù)企圖”體系。當(dāng)獲得一個或多個敵方的特征信息D時，根據(jù)先驗概率P（ITi）和條件概率P（D|ITi），由如下貝葉斯公來確定后驗概率P（ITi|D）

即出現(xiàn)特征D時目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖ITi的可能概率值。取該后驗概率值大的為目標(biāo)最可能的戰(zhàn)術(shù)企圖。經(jīng)過計算，可以得到目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖可行性的排序結(jié)構(gòu)，排序最前的是可能性最大的目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖。

3 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理模型

目標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)企圖反映了戰(zhàn)場實體中作戰(zhàn)人員的思維因素，企圖的背后是戰(zhàn)場上不同層次作戰(zhàn)人員的興趣所指或是期望，它從行動上反映了敵人的作戰(zhàn)目的。因此，能夠直觀反映目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖的作戰(zhàn)計劃以及作戰(zhàn)目的并不能被直接觀測到，能直接觀測到的只是目標(biāo)特定戰(zhàn)術(shù)行動，而這些行動只是隱含著目標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)企圖。本部分應(yīng)用人-機-環(huán)境的系統(tǒng)工程觀點，從目標(biāo)、作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)人員（指揮員）3個角度分析裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理影響因素。

3.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提取

目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理主要來源于對戰(zhàn)場態(tài)勢的感知和理解，以及對敵方的作戰(zhàn)原則、方法以及指揮員心理素質(zhì)等方面因素的把握。

3.1.1 目標(biāo)狀態(tài)節(jié)點

企圖是以期望、信念、目標(biāo)、計劃以及其他高層狀態(tài)為特征。行動描述了目標(biāo)所采取的活動或行動，這些活動或行動是目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖狀態(tài)的直接結(jié)果，是實現(xiàn)作戰(zhàn)企圖的具體體現(xiàn)。若把目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖理解為目標(biāo)的內(nèi)在思維狀態(tài)，則目標(biāo)狀態(tài)以通常可見的方式描述了目標(biāo)的外在表現(xiàn)。目標(biāo)狀態(tài)主要包括目標(biāo)運動狀態(tài)、目標(biāo)射擊狀態(tài)和目標(biāo)被毀傷狀態(tài)3個方面。①目標(biāo)運動狀態(tài)。目標(biāo)運動狀態(tài)的刻畫包括目標(biāo)的位置、運動速度、機動（加速度）以及目標(biāo)的運動航向等方面。目標(biāo)的位置涉及到兩個方面的因素，一是目標(biāo)的距離，一是目標(biāo)所處的責(zé)任射擊扇區(qū)。②目標(biāo)射擊狀態(tài)。目標(biāo)射擊狀態(tài)刻畫目標(biāo)最近是否發(fā)射過炮彈（或?qū)棧?，即最近時間段內(nèi)是否開火過。③目標(biāo)被毀狀態(tài)。目標(biāo)被毀狀態(tài)刻畫目標(biāo)是否被射彈命中過。被命中過的目標(biāo)，其威脅相對就小一些，很可能就失去了對抗的能力，因此，目標(biāo)是否被命中，對于判斷其攻擊我坦克的企圖具有一定的作用。

3.1.2 目標(biāo)性質(zhì)節(jié)點

目標(biāo)性質(zhì)主要包括目標(biāo)的類型和目標(biāo)的數(shù)量等。①目標(biāo)類型。目標(biāo)類型不同，戰(zhàn)斗性能和攻擊能力也就各不相同，對我要地或地域的威脅程度也有差異性。如一般情況下，地面火力突擊按威脅程度大小排序是：反坦克導(dǎo)彈、坦克、步戰(zhàn)車、裝甲人員輸送車、火箭筒。②目標(biāo)數(shù)量。目標(biāo)數(shù)量主要刻畫目標(biāo)的集群情況，是多個目標(biāo)的集群還是單個目標(biāo)。

3.1.3 戰(zhàn)場環(huán)境節(jié)點

戰(zhàn)場環(huán)境主要包括地形、大氣及氣象環(huán)境、電磁環(huán)境。

3.1.4 戰(zhàn)術(shù)特性節(jié)點

目標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)特性主要刻畫的是敵方使用該目標(biāo)（分隊或集群）的戰(zhàn)術(shù)特性，主要包括部隊的指揮員特點、士氣、訓(xùn)練情況、作戰(zhàn)經(jīng)驗以及戰(zhàn)術(shù)優(yōu)長、作戰(zhàn)原則等，是相對固定不變的因素。指揮人員包括指揮員及參與指揮活動的參謀人員，他們是作戰(zhàn)指揮的主體，對作戰(zhàn)指揮活動乃至整個作戰(zhàn)以及對提高作戰(zhàn)指揮效能都起著非常關(guān)鍵的作用。指揮員的軍事理論素養(yǎng)、作戰(zhàn)經(jīng)驗、謀略水平、指揮藝術(shù)、思維方式，甚至性格和意志力等都對決策質(zhì)量具有重大的影響，因此，了解并掌握指揮員的特點對判斷（推斷）目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖具有一定的作用。

3.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的確定

3.2.1 戰(zhàn)場環(huán)境節(jié)點結(jié)構(gòu)分析

戰(zhàn)場環(huán)境可以從地理環(huán)境、氣象環(huán)境和電磁環(huán)境進(jìn)行分析，因此，分析戰(zhàn)場環(huán)境時可以構(gòu)造如下的因果關(guān)系，如下頁圖1所示。

3.2.2 目標(biāo)狀態(tài)節(jié)點結(jié)構(gòu)分析

目標(biāo)狀態(tài)劃分為射擊狀態(tài)、運動狀態(tài)和被毀傷狀況3個角度進(jìn)行分析，但客觀上，戰(zhàn)場環(huán)境對裝甲目標(biāo)的運動狀態(tài)和射擊狀態(tài)均會產(chǎn)生影響，因此，目標(biāo)狀態(tài)節(jié)點的因果關(guān)系結(jié)構(gòu)上應(yīng)當(dāng)考慮戰(zhàn)場環(huán)境因素，如圖2所示。

圖1 戰(zhàn)場環(huán)境節(jié)點結(jié)構(gòu)分析

圖2 目標(biāo)狀態(tài)節(jié)點結(jié)構(gòu)分析

而目標(biāo)運動狀態(tài)可以從3個方面進(jìn)行分析：速度、距離和航向。速度劃分為4種情形：靜止、慢速（15 km/h以內(nèi)）、中等速度（15 km/h～25 km/h）和高速（大于25 km/h）進(jìn)行分析；距離分為3種情形：近距離、中距離和遠(yuǎn)距離；航向分為3種情形：正向、側(cè)向和橫向。目標(biāo)射擊狀態(tài)被劃分為2種情形進(jìn)行考慮：最近30 s內(nèi)發(fā)射過射彈和最近30 s內(nèi)未發(fā)射過射彈。目標(biāo)被毀傷狀況被劃分為4種情形進(jìn)行考慮：未受毀傷、輕度毀傷（毀傷較輕，但不及時修復(fù)會影響其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，需要進(jìn)行檢修或更換少量的零部件）、中度毀傷（毀傷兩個主要部件，需要修理和更換零部件較多，需要進(jìn)行特修或更換主要部件）、嚴(yán)重毀傷（毀傷嚴(yán)重，修理周期較長，消耗器材較多或后橋、支架變形等）。

目標(biāo)狀態(tài)對目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理影響的綜合評價劃分為3個等級：強（大于0.85）、中（0.5～0.85）和弱（小于0.5）。

3.2.3 目標(biāo)性質(zhì)節(jié)點結(jié)構(gòu)分析

目標(biāo)性質(zhì)主要從兩個方面進(jìn)行分析：目標(biāo)數(shù)量和目標(biāo)類型，如圖3所示。

圖3 目標(biāo)性質(zhì)節(jié)點結(jié)構(gòu)分析

由于主要考慮裝甲目標(biāo)，因此，目標(biāo)類型可以大致劃分為坦克、步戰(zhàn)車和裝甲輸送車等。目標(biāo)數(shù)量既有絕對性的一面也有相對性的一面，因此，這里主要考慮相對性，分為雙方相當(dāng)、少于我方、多于我方3種情形或簡單地劃分為單個目標(biāo)和編隊目標(biāo)2種情形。

目標(biāo)性質(zhì)對目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理影響的綜合評價劃分為3個等級：強（大于0.85）、中（0.5～0.85）和弱（小于0.5）。

3.2.4 戰(zhàn)術(shù)特性節(jié)點結(jié)構(gòu)分析

目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)特性應(yīng)從指揮員、作戰(zhàn)條令和訓(xùn)練水平3個角度進(jìn)行分析，如圖4所示。

圖4 戰(zhàn)術(shù)特性節(jié)點結(jié)構(gòu)分析

指揮員對目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖分析的影響分析本身是十分復(fù)雜的，主要涉及到指揮員的指揮決策能力、指揮藝術(shù)和謀略水平以及身心素質(zhì)和任職經(jīng)歷等，這里，不去進(jìn)行過于復(fù)雜的綜合評價，只是利用數(shù)據(jù)庫的信息概略地描述指揮員的指揮能力，劃分為3個等級：強、中等、弱。訓(xùn)練水平反映的是歷史經(jīng)驗上該部（分）隊的一貫表現(xiàn)情況，因此，可以大致劃分為：好、一般、差3個等級進(jìn)行評價；而作戰(zhàn)經(jīng)驗關(guān)系到該部（分）隊的戰(zhàn)斗能力能否發(fā)揮出來，因此，可以描述為：有和無兩種情況。

戰(zhàn)術(shù)特性對目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理影響的綜合評價劃分為3個等級：強（大于0.85）、中（0.5～0.85）和弱（小于0.5）。

3.2.5 裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡化

在實際應(yīng)用中，對于一時間段上，相對地有可能出現(xiàn)一些比較平穩(wěn)的局部節(jié)點狀態(tài)，例如：一支部（分）隊的戰(zhàn)術(shù)特性相對穩(wěn)定，因此，可以直接給出戰(zhàn)術(shù)特性節(jié)點，而忽略指揮員、作戰(zhàn)經(jīng)驗和訓(xùn)練水平；同理，一段時間上，戰(zhàn)場環(huán)境相對不變時，同樣可以直接給出戰(zhàn)場環(huán)境節(jié)點，而忽略其相關(guān)的父節(jié)點，從而把裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)簡化為如下頁圖5所示的網(wǎng)絡(luò)。

圖5所示的簡化版的裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理貝葉斯網(wǎng)在裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立的，如果通過適當(dāng)?shù)淖迂惾~斯網(wǎng)絡(luò)方式首先局部學(xué)習(xí)得到穩(wěn)態(tài)的戰(zhàn)場環(huán)境和戰(zhàn)術(shù)特性節(jié)點的后驗概率分布之后，則就可以使用圖5所示的戰(zhàn)術(shù)企圖推理網(wǎng)絡(luò)解決問題了。

圖5 裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理的簡化貝葉斯網(wǎng)

3.3 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)的確定

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推理方法本質(zhì)上采用的是概率論與圖論相結(jié)合的方法，因此，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點都應(yīng)視為隨機變量，這樣要進(jìn)行概率推理就必須首先確定各個節(jié)點的（條件）概率分布表，即所謂的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)。必須根據(jù)實際情況對相關(guān)各節(jié)點相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理的確定。

4 結(jié)束語

應(yīng)用人-機-環(huán)系統(tǒng)工程的理念，提出了裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推斷的影響因素的指標(biāo)體系，構(gòu)建了裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖推斷的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型及其簡化模型，為分析裝甲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)企圖的推理提供了理論基礎(chǔ)。

［1］馬志軍，田燕.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的裝備損傷定位系統(tǒng)研究［J］.軍械工程學(xué)院學(xué)報，2009，21（2）：9-12.

［2］冷畫屏，吳曉鋒.對抗意圖識別技術(shù)研究現(xiàn)狀及其突破途徑［J］.電光與控制，2008，4（4）：54-59.

［3］趙宗貴，李君靈.戰(zhàn)場態(tài)勢估計概念、結(jié)構(gòu)與效能［J］.現(xiàn)代電子工程，2010（6）：62-66.

［4］胡濤，黎放.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的艦船戰(zhàn)損評估研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2007，31（1）：7067-7070.

Construction of Models of Armored Targets Tactical Intention Reasoning Based on Bayesian Network

YIN Guang-hui，ZHU Ying-gui，WANG Yang
（Armored Force Institute，Bengbu 233050，China）

The intention of targets and reasoning frame are analyzed based on Bayesian network. Nodes are extracted from target state，target nature，battlefield environment and tactics features.Based on the analysis of the topological structure of the four nodes，the topological structure of Bayesian network of models of armored targets tactical intention reasoning is constructed.

Bayesian network，armored targets，tactical intention

TJ811；E923

A

1002-0640（2015）07-0122-04

2014-04-05

2014-07-01

尹光輝（1972- ），男，安徽碭山人，講師。研究方向：火力運用。