劉艷平

（91404部隊(duì)，河北秦皇島066000）

假想敵部隊(duì)被稱之為藍(lán)軍。在航空兵訓(xùn)練中，為了突出訓(xùn)練的對(duì)抗性、實(shí)戰(zhàn)性，演習(xí)中，通常采用己方航空兵映射模擬敵航空兵，模擬映射出的航空兵被視為“藍(lán)軍”。模擬出的航空兵“藍(lán)軍”與實(shí)際的敵航空兵是存在一定差異的。因此，引出航空兵藍(lán)軍模擬相似度匹配的問(wèn)題。在己方航空兵模擬敵航空兵時(shí)，是否具備模擬映射條件？具備模擬條件后，相似度又幾何？相似度如何計(jì)算？這些問(wèn)題在航空兵訓(xùn)練中的藍(lán)軍模擬映射中應(yīng)予以正視。不考慮這些問(wèn)題，由己方航空兵模擬出來(lái)的藍(lán)軍缺乏真實(shí)性和說(shuō)服力，紅藍(lán)對(duì)抗性演習(xí)也就缺乏支撐，不具備科學(xué)性和實(shí)戰(zhàn)性。

本研究基于實(shí)裝戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)（簡(jiǎn)稱戰(zhàn)技指標(biāo)）特征提出藍(lán)軍模擬方法、構(gòu)建相似度評(píng)價(jià)體系、搭建相似度模型和給出計(jì)算方法，從而可計(jì)算單系統(tǒng)、單平臺(tái)藍(lán)軍模擬過(guò)程中兩型裝備的相似度，解決己方裝備與原型裝備（敵軍裝備）“像不像”的問(wèn)題，為紅藍(lán)對(duì)抗演習(xí)藍(lán)軍裝備模擬提供參考依據(jù)。

1 藍(lán)軍模擬方法

藍(lán)軍模擬方法主要是基于隔離思想的，將藍(lán)軍裝備分解成若干個(gè)戰(zhàn)技指標(biāo)特征，分別進(jìn)行模擬映射，從而達(dá)到藍(lán)軍模擬的目的。

1.1 研究現(xiàn)狀分析

要模擬映射出相似度較高的藍(lán)軍就必須熟悉藍(lán)軍。藍(lán)軍主要包括藍(lán)軍戰(zhàn)術(shù)和藍(lán)軍裝備2個(gè)層面。藍(lán)軍戰(zhàn)術(shù)主要是藍(lán)軍作戰(zhàn)原則、戰(zhàn)術(shù)思想、戰(zhàn)法理論等；藍(lán)軍裝備方面主要是作戰(zhàn)飛機(jī)、航空兵器、電子設(shè)備等。藍(lán)軍戰(zhàn)術(shù)是一些規(guī)律性東西，看不見(jiàn)，摸不著，但可以從藍(lán)軍的作戰(zhàn)案例、戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練以及情報(bào)信息等中總結(jié)歸納出來(lái)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)此研究的較多[1-7]，對(duì)藍(lán)軍的戰(zhàn)術(shù)思想摸得較為透徹，但如何模擬映射以及相似度計(jì)算等仍需要深入研究；對(duì)藍(lán)軍裝備研究的也較多[8-11]，有些單位甚至開始研制生產(chǎn)藍(lán)軍裝備，無(wú)論是研制生產(chǎn)的藍(lán)軍裝備，還是通過(guò)己方裝備模擬映射出的藍(lán)軍裝備，這都需要考慮相似度問(wèn)題。目前從訓(xùn)練效果評(píng)估方面考慮逼真度的較多[12-17]，但從裝備平臺(tái)角度方面考慮相似度的少。

在藍(lán)軍構(gòu)建中，通過(guò)仿制、研發(fā)等手段生產(chǎn)出藍(lán)軍裝備，這種藍(lán)軍裝備通常是按照藍(lán)軍裝備的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置開發(fā)的，相似度較高。由于生產(chǎn)研制藍(lán)軍裝備的成本高、周期長(zhǎng)以及對(duì)藍(lán)軍裝備的具體信息掌握程度要求較高，使得藍(lán)軍裝備研制受到了極大的限制。在日常訓(xùn)練中，常用辦法是利用裝備性能旗鼓相當(dāng)?shù)募悍窖b備模擬映射藍(lán)軍，這種辦法一定程度上能解決藍(lán)軍裝備短缺、其他方法不能滿足實(shí)戰(zhàn)對(duì)抗訓(xùn)練需要的問(wèn)題，但在相似度上存在較大差異。這種差異有的可以通過(guò)一定方法解決，有的是現(xiàn)有條件無(wú)法補(bǔ)齊的。在模擬映射藍(lán)軍時(shí)，需要解決的就是相似度計(jì)算問(wèn)題，相似度的大小決定了藍(lán)軍模擬成功與否。

當(dāng)前的演習(xí)中，常采用等效模擬的方法，利用己方的裝備映射模擬敵軍裝備。在航空兵實(shí)裝方面，等效模擬就是同類型裝備模擬，基本采用的機(jī)型對(duì)機(jī)型的原則，己方預(yù)警機(jī)模擬敵預(yù)警機(jī)、己方戰(zhàn)斗機(jī)模擬敵戰(zhàn)斗機(jī)等。該辦法的缺點(diǎn)是沒(méi)有建立計(jì)算兩者之間相似度的模型，也沒(méi)有計(jì)算相似度方法，從而沒(méi)有解決兩型裝備“像不像”的根本性問(wèn)題。因而，在航空兵實(shí)裝映射中采用等效模擬的方法是缺乏科學(xué)依據(jù)的，雖然能夠滿足“紅藍(lán)對(duì)抗”的基本需要，但是扮演的“藍(lán)軍”與真實(shí)藍(lán)軍像不像的問(wèn)題沒(méi)有根本性解決。

1.2 基于特征映射的模擬方法

航空兵裝備主要指作戰(zhàn)飛機(jī)、武器裝備、機(jī)載吊艙等，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)需要，可能需要模擬映射某一裝備，也可能只需要模擬映射該裝備上的某一項(xiàng)功能或特征。對(duì)此，采用隔離思想，將需要模擬映射的藍(lán)軍裝備所具備的功能拆解成若干戰(zhàn)技指標(biāo)特征，針對(duì)每一項(xiàng)戰(zhàn)技指標(biāo)特征分別模擬映射，或者采取一對(duì)多的方法映射，具體模擬映射方法如下。

用于映射模擬藍(lán)軍的己方裝備被稱之為構(gòu)設(shè)裝備。如圖1所示，構(gòu)設(shè)裝備作為輸入端，通過(guò)模擬原型裝備的相似度匹配，系統(tǒng)的輸出端為藍(lán)軍裝備。在藍(lán)軍裝備模擬映射中，首先要選準(zhǔn)模擬映射對(duì)象（原型裝備），深入研究分析，運(yùn)用隔離思想，將其作戰(zhàn)性能分解成n個(gè)單元，例如戰(zhàn)技指標(biāo)特征b1、b2、…、bn；其次，選取可模擬的己方裝備作為構(gòu)設(shè)裝備，被選取的裝備應(yīng)當(dāng)與原型裝備或者原型裝備的某一戰(zhàn)技指標(biāo)特征性能基本相當(dāng)。構(gòu)設(shè)裝備戰(zhàn)技指標(biāo)特征a1模擬原型裝備戰(zhàn)技指標(biāo)特征b1，相似度δ1；構(gòu)設(shè)裝備戰(zhàn)技指標(biāo)特征a2模擬原型裝備戰(zhàn)技指標(biāo)特征b2，相似度δ2；以此類推，構(gòu)設(shè)裝備戰(zhàn)技指標(biāo)特征an模擬原型裝備戰(zhàn)技指標(biāo)特征bn，相似度δn。系統(tǒng)的相似度匹配過(guò)程中，計(jì)算出系統(tǒng)的整體相似度δ，通過(guò)對(duì)相似度的大小判斷構(gòu)設(shè)裝備是否具備模擬原型裝備的條件，是否能夠成為真正的藍(lán)軍裝備。

圖1 基于隔離思想的藍(lán)軍裝備模擬映射示意圖Fig.1 Ketch map of blue army equipment simulation based on isolation thought

2 構(gòu)建相似度評(píng)價(jià)體系

相似度評(píng)價(jià)體系基于平臺(tái)下各系統(tǒng)戰(zhàn)技指標(biāo)之上，平臺(tái)不一樣，平臺(tái)下的二級(jí)子系統(tǒng)也不一樣，因而在構(gòu)建相似度評(píng)價(jià)體系中不具體到每一項(xiàng)分系統(tǒng)，也不具體每一項(xiàng)戰(zhàn)技指標(biāo)，見(jiàn)圖2，采用模糊化處理。

圖2 相似度評(píng)價(jià)體系示意圖Fig.2 Similarity evaluation system

在裝備平臺(tái)下，通常有若干個(gè)二級(jí)子系統(tǒng)，二級(jí)子系統(tǒng)下通常還有若干三級(jí)子系統(tǒng)，而作戰(zhàn)平臺(tái)的使命任務(wù)決定了各子系統(tǒng)的重要性不一樣，因而可對(duì)子系統(tǒng)按關(guān)鍵、重要、一般進(jìn)行區(qū)分。對(duì)于戰(zhàn)技指標(biāo)特征，按照在作戰(zhàn)效能發(fā)揮或基于受體的體驗(yàn)感中的作用，可分為關(guān)鍵、重要、一般戰(zhàn)技指標(biāo)特征。

在構(gòu)建相似度評(píng)價(jià)體系中，需要對(duì)裝備平臺(tái)分系統(tǒng)、戰(zhàn)技指標(biāo)等分層次分步構(gòu)建，關(guān)鍵子系統(tǒng)或戰(zhàn)技指標(biāo)在藍(lán)軍模擬過(guò)程中優(yōu)先考慮，相似度計(jì)算時(shí)重點(diǎn)考慮；重要子系統(tǒng)或戰(zhàn)技指標(biāo)則需要根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)要求在藍(lán)軍模擬中進(jìn)行體現(xiàn)，相似度計(jì)算時(shí)適當(dāng)考慮；一般子系統(tǒng)或戰(zhàn)技指標(biāo)在藍(lán)軍模擬過(guò)程中視情況而定，相似度計(jì)算時(shí)選擇性考慮。

在相似度計(jì)算時(shí)，注重對(duì)應(yīng)關(guān)系，比如己方載機(jī)性能對(duì)敵方載機(jī)性能，己方預(yù)警雷達(dá)對(duì)敵方預(yù)警雷達(dá)，己方掛載武器對(duì)敵方掛載武器。在系統(tǒng)中，最底層為戰(zhàn)技指標(biāo)，考慮其相似度時(shí)，也應(yīng)遵循對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3 相似度模型

3.1 單特征相似度模型

設(shè)A為構(gòu)設(shè)裝備，B為原型裝備，二者為模擬和被模擬的關(guān)系。根據(jù)相似度原理可以建立如下相似度模型。

1）精確值相似度模型。A與B裝備性能相似度第i個(gè)特征所對(duì)應(yīng)的裝備性能參數(shù)值分別為ai、bi，則相似度模型為：

這類模型可以計(jì)算兩軍作戰(zhàn)飛機(jī)的實(shí)用升限、上升性能等特征的相似度。

2）區(qū)間值相似度模型。A與B裝備性能相似度第i個(gè)特征所對(duì)應(yīng)的裝備性能參數(shù)取值范圍分別為[ai，bi]和[a′i，b′i]，則相似度模型為：

式中，L為區(qū)間的長(zhǎng)度。

這類模型可用于計(jì)算兩軍作戰(zhàn)飛機(jī)的M數(shù)、機(jī)載雷達(dá)天線掃描范圍等特征的相似度。

3）枚舉值相似度模型。A與B裝備性能相似度第i個(gè)特征所對(duì)應(yīng)的裝備性能參數(shù)取值范圍分別為A[ai1,ai2,…,ain]，B[bi1,bi2,…,bij]，則相似度模型為：

式中，N為裝備性能參數(shù)值的個(gè)數(shù)。

這類模型可用于計(jì)算兩軍作戰(zhàn)飛機(jī)機(jī)載雷達(dá)掃描寬度選擇中的俯仰、方位等特征的相似度。

4）是非值相似度模型。A與B裝備性能相似度第i個(gè)特征取值屬性分別為A′i、B′i，則相似度模型為：

這類模型可用于計(jì)算兩軍作戰(zhàn)飛機(jī)是否有空中加油等參數(shù)的相似度。

3.2 系統(tǒng)級(jí)相似度模型

系統(tǒng)級(jí)相似度就是指構(gòu)設(shè)裝備模擬映射的藍(lán)軍裝備與敵實(shí)際的裝備（原型裝備）之間的相似度。通過(guò)單特征相似度模型可以計(jì)算出N個(gè)特征的相似度，由于N個(gè)特征的相似度與系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性，建立系統(tǒng)的相似度模型為：

系統(tǒng)級(jí)相似度模型依據(jù)餅圖原理建立的。系統(tǒng)級(jí)相似度不是多個(gè)單特征相似度的線性疊加，而是引入了權(quán)重變量，從而使得相似度的精度更高。

4 權(quán)重確定方法

敵軍裝備作戰(zhàn)性能涉及到多個(gè)方面，根據(jù)這些性能分解成了n個(gè)戰(zhàn)技指標(biāo)特征，b1、b2、…、bn，例如在模擬映射藍(lán)軍的殲擊機(jī)時(shí)，可以將其分解為實(shí)用升限、飛行速度、盤旋性能、水平加速度、上升性能、最大作戰(zhàn)半徑等多個(gè)戰(zhàn)技指標(biāo)特征。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的不一樣，每一項(xiàng)特征在整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)中的重要性是不一樣的，從而其所占的權(quán)重也就不一樣。權(quán)重的計(jì)算可以通過(guò)一致性排序方法確定。

4.1 一致性排序原理

同一上級(jí)系統(tǒng)中任意2個(gè)子系統(tǒng)Ci,Ck∈C（C為該上級(jí)系統(tǒng)所屬的下一級(jí)子系統(tǒng)集合）關(guān)于模糊概念“重要性”做兩兩比較，規(guī)定：①若Ci比Ck重要，則aik=1，aki=0；②若Ci與Ck同樣重要，則aik=aki=0.5；③若Ck比Ci重要，則aik=0，aki=1。這里aik用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)C關(guān)于重要性的定性排序，稱為定性排序標(biāo)度[18]。于是構(gòu)成二元定性排序度矩陣：

這里，aik僅在0，0.5與1中取值且滿足：

a為二元對(duì)比定性排序一致性標(biāo)度矩陣的充分必要條件是：

a的各行元素值之和Si由大到小排列可確定出屬性集C關(guān)于重要性的一致性排序。

4.2 一致性排序方法

邀請(qǐng)專家X1,X2,…,XQ對(duì)系統(tǒng)集C={C1,C2,…,Cm}

將a中的各行元素值之和記為：的同一上級(jí)系統(tǒng)下任意2個(gè)同層子系統(tǒng)進(jìn)行兩兩評(píng)價(jià)，按照一致性排序原理分別給出各自的二元對(duì)比定性排序一致性標(biāo)度矩陣Ek(k=1,2,…,Q)，假定專家對(duì)排序的重要性相同，從而可以確定各專家Xk(k=1,2,…,Q)對(duì)目標(biāo)集C的一致性排序。設(shè)φk(Ci)表示專家Xk(k=1,2,…,Q)對(duì)目標(biāo)集C的一致性排序中位于目標(biāo)Ci后的目標(biāo)數(shù)目。記：

則分系統(tǒng)C（ii=1,2,…,m）的對(duì)上一層系統(tǒng)的權(quán)重為：

5 用例分析

以日本F-4EJKAI戰(zhàn)斗機(jī)和中國(guó)臺(tái)灣F-5F“虎II”戰(zhàn)斗機(jī)為例，用中國(guó)臺(tái)灣F-5F“虎II”戰(zhàn)斗機(jī)映射模擬日本F-4EJKAI戰(zhàn)斗機(jī)，計(jì)算兩者之間的相似度。主要考察載機(jī)性能、主要武器、機(jī)載雷達(dá)、機(jī)載通信、敵我識(shí)別器5個(gè)二級(jí)子系統(tǒng)，最大飛行速度、作戰(zhàn)半徑、轉(zhuǎn)戰(zhàn)航程等15個(gè)三級(jí)戰(zhàn)技指標(biāo)特征（或子系統(tǒng)）以及若干個(gè)四級(jí)戰(zhàn)技指標(biāo)特征。根據(jù)相似度評(píng)價(jià)體系的劃分，主要武器、機(jī)載雷達(dá)為關(guān)鍵子系統(tǒng)，敵我識(shí)別器為重要子系統(tǒng)，載機(jī)性能和機(jī)載通信為一般子系統(tǒng)。機(jī)載雷達(dá)的作用距離、主要武器的射程等為關(guān)鍵戰(zhàn)技指標(biāo)，主要武器的最大速度、載機(jī)的最大飛行速度等為重要戰(zhàn)技指標(biāo)，機(jī)載雷達(dá)、敵我識(shí)別器的工作頻率等為一般戰(zhàn)技指標(biāo)。

表1、2分別為計(jì)算近距空空彈和機(jī)載雷達(dá)作用距離三級(jí)子系統(tǒng)相似度，計(jì)算結(jié)果分別用于和服務(wù)于主要武器和機(jī)載雷達(dá)2個(gè)二級(jí)系統(tǒng)相似度的計(jì)算。

表3為系統(tǒng)計(jì)算日本F-4EJKAI和中國(guó)臺(tái)灣F-5F“虎II”兩型戰(zhàn)斗機(jī)的二級(jí)系統(tǒng)的相似度，邀請(qǐng)5位專家對(duì)載機(jī)性能、主要武器、機(jī)載雷達(dá)、機(jī)載通信、敵我識(shí)別器5個(gè)二級(jí)子系統(tǒng)的重要性進(jìn)行兩兩比較，按照一致性排序的方法，確定其權(quán)重，如表4所示。

表1 兩型戰(zhàn)斗機(jī)近距空空彈相似度計(jì)算表Tab.1 Similarity calculation table for short range air to air missile of two type fighter

表2 兩型戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)載雷達(dá)作用距離相似度計(jì)算表Tab.2 Similarity calculation table for range of airborne radar of two type fighter

表3 F-4EJKAI與F-5F“虎II”戰(zhàn)斗機(jī)二級(jí)子系統(tǒng)相似度計(jì)算表Tab.3 Similarity calculation table for two level subsystem of two type fighter

表4 F-4EJKAI與F-5F“虎II”戰(zhàn)斗機(jī)相似度計(jì)算表Tab.4 Similarity calculation table of two type fighter

本文中是從平臺(tái)角度上考慮兩型飛機(jī)的相似度，而不是根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)角度，因而在權(quán)重確定上沒(méi)有偏向性。根據(jù)系統(tǒng)級(jí)相似度模型，可計(jì)算出兩型號(hào)戰(zhàn)斗機(jī)的相似度。根據(jù)系統(tǒng)級(jí)相似度模型式（5）可計(jì)算出日本F-4EJKAI與中國(guó)臺(tái)灣F-5F“虎II”戰(zhàn)斗機(jī)相似度δ=72.0%。該計(jì)算是基于載機(jī)性能、主要武器、機(jī)載雷達(dá)、機(jī)載通信、敵我識(shí)別器5個(gè)二級(jí)子系統(tǒng)，以及若干個(gè)3級(jí)子系統(tǒng)（或戰(zhàn)技指標(biāo)特征）和若干4級(jí)戰(zhàn)技指標(biāo)特征，沒(méi)有全部考慮兩型飛機(jī)的戰(zhàn)技指標(biāo)特征，加之權(quán)重的確定中人為因素影響，因而F-4EJKAI和F-5F“虎II”兩型戰(zhàn)斗機(jī)的實(shí)際相似度應(yīng)小于計(jì)算值。但在對(duì)抗演習(xí)任務(wù)中，映射模擬藍(lán)軍裝備時(shí)，只需要考察其主要戰(zhàn)技指標(biāo)，這涉及不同任務(wù)時(shí)實(shí)裝映射模擬戰(zhàn)技指標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，也就是說(shuō)不同任務(wù)中，各項(xiàng)戰(zhàn)技指標(biāo)在系統(tǒng)中所占權(quán)重不一樣，權(quán)重小的戰(zhàn)技指標(biāo)可以忽略不計(jì)。在系統(tǒng)相似度式（5）中，權(quán)重小的可以近似為0，這樣可以突出重要戰(zhàn)技指標(biāo)，簡(jiǎn)化訓(xùn)練問(wèn)題。因此，雖然相似度的計(jì)算值高于實(shí)際值，但仍可以作為判定兩型機(jī)是否相似的依據(jù)，對(duì)藍(lán)軍裝備映射模擬具有重要的指導(dǎo)意義。

6 結(jié)束語(yǔ)

在使用己方航空兵裝備模擬映射假想敵的裝備時(shí)，首先考慮的是相似度。本文提出了模擬映射敵航空兵藍(lán)軍的方法，建立了相似度評(píng)價(jià)體系，設(shè)置了兩級(jí)相似度模型，確定了單指標(biāo)特征在系統(tǒng)中的權(quán)重，從而求得精度較高的系統(tǒng)相似度，解決了藍(lán)軍模擬過(guò)程中“像不像”的問(wèn)題，為航空兵裝備是否能模擬映射藍(lán)軍找到了依據(jù)，并為構(gòu)建藍(lán)軍的思路奠定了基礎(chǔ)。