炮兵战场目标态势分析研究

张继春，徐从东

（解放军陆军军官学院，合肥230031）

炮兵战场目标态势分析研究

张继春，徐从东

（解放军陆军军官学院，合肥230031）

提出了炮兵战场目标态势的概念，分析了炮兵战场目标态势分析在炮兵战场目标情报处理过程中的位置，研究了炮兵战场目标态势分析的基本结构、主要内容及表示方式，构建了炮兵战场目标态势分析的理论框架。

炮兵，战场目标态势分析，情报处理

0　引言

炮兵战场目标情报处理及其态势生成是指挥信息系统的重要功能。在现有炮兵指挥信息系统中，炮兵战场目标情报处理内容很少，且主要是目标情报信息的前端获取与预处理（如各型炮兵侦察雷达、侦察车等），没有炮兵战场目标态势分析内容。理论研究也主要集中于信息采集前端的原始信号层次和目标状态属性层次［1-2］，少数涉及到目标态势分析内容也仅局限于某种具体的目标分类、价值计算和威胁度计算等范畴［3-5］，还没有炮兵战场目标态势分析的系统理论研究成果。本文从炮兵战场目标态势分析的定义出发，分析了炮兵战场目标态势分析在整个炮兵情报处理中的位置，研究了炮兵战场目标态势分析的主要内容、层次结构，提出了炮兵战场目标态势分层显示方法，建立了炮兵战场目标态势分析的理论框架。

1　炮兵战场目标态势分析的基本概念

战场态势是指战场中兵力、环境等战场要素的当前状态和发展变化趋势；其中的态势要素是指构成战场态势的兵力、环境、事件和估计等诸类要素［6］。炮兵战场目标态势则是指炮兵所关心的战场目标的当前状态及其发展变化趋势，它主要包括已获取的炮兵战场目标信息、可能出现的目标信息、目标的可能变化趋势。炮兵战场目标态势分析就是要综合已获取的炮兵战场目标信息以及影响目标状态和变化的其他战场要素，充分理解已有的炮兵战场目标，合理推算战场可能出现的目标以及变化趋势。在炮兵战场目标态势分析过程中，不仅要研究炮兵战场目标的性质、位置、状态及其相互关系等本身的状态和变化，还要研究影响目标状态和变化的其他如战场地理环境、气象条件等战场态势要素。

2　炮兵战场目标态势分析在炮兵目标情报处理中的位置

炮兵战场目标态势分析属于炮兵战场目标情报处理研究范畴。炮兵战场目标情报处理就是对来源于多个传感器的炮兵战场目标数据、信息加以联合、相关和合并等处理，以获得对炮兵战场目标的位置和性质等状态的精确估计，以及对炮兵战场目标态势的完整和适时的评估。

按照处理信息的抽象程度由低到高，可将炮兵战场目标情报处理分为3个不同级别的处理功能，分别是目标信号层的原始数据预处理、状态及属性层的炮兵战场目标提取、战场态势层的炮兵战场目标态势分析，如图1给出了炮兵战场目标情报处理的功能模型。

图1　炮兵战场目标情报处理功能模型

炮兵战场目标情报处理功能模型是一个层次化模型，为进行炮兵战场目标情报处理研究提供了一个框架和共同参考。

2.1原始数据预处理

原始数据预处理就是对各炮兵侦察传感器的原始数据或信号进行物理采集，并依据信号级或像素级的数据关联和目标特征，来估计和预测目标的存在性和可探测性。它是经典信号检测理论的应用和推广。

2.2战场目标提取

炮兵战场目标提取，即以某种准则和算法，对各炮兵侦察传感器采集的目标位置、状态、特征参数和身份属性信息进行联合、相关、合并等处理，以获取单个实体目标的精确表示。它包括数据对准、数据联合求精、数据关联与点迹/航迹指派。即识别炮兵战场目标的属性和身份、估计目标位置与速度。

2.3战场目标态势分析

炮兵战场目标态势分析包括聚合单个实体目标为有意义的炮兵战场目标实体、分析已知的目标价值、推算战场可能出现的目标以及变化趋势。

3　炮兵战场目标态势分析结构模型

炮兵战场目标态势分析是高度动态变化环境下的炮兵战场目标态势信息处理过程，目标信息在不同层次上以适当的形式被多角度处理。这一过程可解释为决策者对当前炮兵战场目标态势的认知模式。真实环境下炮兵战场目标态势分析的对象是炮兵关心的作战区域中随时间推移而不断动作并变化着的可能打击的目标，炮兵战场目标态势分析就是对这样一个动态变化的对象认识、理解和预测的处理过程。

从炮兵战场目标态势分析的过程来说，炮兵战场目标态势分析可以理解为是一个多层次、多对象的模式识别问题，对结果的求解需要根据历史数据及不断到来的更新数据逐步求得最优结果，同时需要根据用户的需求，建立不同视图的目标态势描述。根据对炮兵战场目标态势分析过程的描述，可将炮兵战场目标态势分析分解为目标态势理解和目标态势预测两个层次，如图2所示。

图2　炮兵战场目标态势分析结构模型

目标态势理解是指根据已有的目标信息进行目标聚合、关联，确定有意义的炮兵可打击的目标实体；结合作战样式和作战阶段，确定我炮兵的重点目标区域，进一步对重点区域目标分析；通过对目标属性、位置等分析，计算炮兵可打击目标的价值。目标态势理解可分为目标聚类分析、目标价值计算、重点区域分析3个方面。目标态势预测是根据目标信息和敌战术原则等信息推测可能的目标及位置、目标状态变化趋势，供指挥员进行决策。目标态势预测可分为可能目标及位置推测和目标状态变化趋势推测两个方面。

3.1目标聚类分析

目标聚类分析的最终目的是确定态势实体，此外就是炮兵战场目标实体。为便于分析，将目标实体分为单一目标实体和体系目标实体，单一目标实体是指我侦察终端获取的、具有某一地理位置和属性的敌作战单元，如敌某类型火炮、敌某雷达站等。体系目标实体是指在空间或通信连接或功能依赖上相关的一组单一目标实体构成的敌作战单元。如敌攻击群、敌掩护群、敌某通信网。目标聚类分析就是对战场目标提取阶段提取的所有单一目标进行聚合，合并重复单一目标、去除冗余和虚假目标，确定战场所有单一目标实体的位置、性质、幅员、状态等属性。在此基础上，建立并分析各单一目标实体之间的相互关系，包括空间关系、通信连接状况、功能依赖关系等，构建多个体系目标实体。炮兵战场目标聚类分析流程如图3所示。首先确定聚类目标，选取战场目标提取阶段获取的各单个目标信息，依据目标可信度优先准则或目标精度优先准则，采用最小生成树法、DS证据理论等对目标进行位置融合和性质融合，合并重复单一目标、去除冗余和虚假目标，得到可信的、精确的单一目标实体。以上过程称为单一目标聚类。再对单一目标聚类后的所有单一目标实体采用信度关联融合，得到多个体系目标实体。该过程称为体系目标聚类。

图3　炮兵战场目标聚类分析流程图

3.2重点区域分析

重点区域分析主要包括选择我方重点关心区域和重点打击区域。重点关心区域是我侦察单位重点侦察的战场区域，将有限的侦察力量用在重要的侦察区域内，及时发现该重要区域的敌人活动情况和炮兵战场目标的状态变化情况。重点打击区域是我炮兵火力优先打击的区域，处于该区域内的目标，我炮兵优先计划或打击。当我炮兵部队用于支援步坦作战时，重点关心区域和重点打击区域一般由被支援单元指定。在被支援单位没有指定或进行独立火力作战时，根据被支援单位首长的作战意图，结合当前的敌作战原则和战场目标态势实体的分布及价值，确定我炮兵重点关心区域和重点打击区域。在一次战斗过程中，重点关心区域和重点打击区域随着作战时节、作战任务的变化而变化，在炮兵群、集团军（师）炮兵层次上，同一时刻可能存在多个重点关心区域和重点打击区域。重点区域分析流程如图5所示。根据已知的目标信息、敌战斗队形配置原则、我方作战意图，确定我方重点关心区域和重点打击区域。

图4　重点区域分析流程图

3.3目标价值计算

目标价值计算是指根据我方作战意图、我炮兵部队在不同作战样式和作战阶段的作战任务、战场目标的性质、配置位置等指标进行战术重要性计算，为炮兵指挥员提供当前目标火力打击顺序建议。目标价值计算包括单一目标实体的价值计算和体系目标的价值计算。单一目标的价值主要由各作战阶段不同类型目标的重要性决定，考虑我方作战意图，同时兼顾目标来源（如上级通报、下级上报、本级侦察终端获取）。体系目标价值是在单一目标价值计算的基础上，综合该体系目标所包含的所有单一目标价值计算得到。计算过程中，要考虑各单个目标之间的通信关联、功能依赖等关系，考虑各单一目标的空间关系，确定各单一目标在体系目标中的重要性，综合得到体系目标的总体价值。目标价值计算与排序流程如图4所示。首先取出用于价值计算与排序的目标，再根据目标性质确定通用目标价值、根据作战意图和当前所处的作战阶段确定重点目标价值、结合目标情报来源、重点火力打击区域，计算目标价值并排序，排序结果可为炮兵指挥员提供当前目标火力打击顺序建议。在此基础上，可根据各单一目标在相应的体系目标中的相关性比重，综合各体系目标中的单一目标价值，得到体系目标价值。

图5　目标价值计算与排序流程图

3.4可能目标及位置推测

可能目标及位置推测主要是根据敌战斗队形配置原则、战术原则和已知目标信息，推测出可能存在的目标及位置。尽管现代战场中侦察技术和侦察手段不断提高，但隐形、伪装等反侦察技术和手段也在同步提高。相对来说，现代战场并不比以前更加透明，战场上仍然存在着大量我侦察终端没有捕获到的敌目标，这些目标可能具有重要的战场价值，对我军的生存或完成作战意图构成重大威胁。因此，对可能目标及其位置进行推测是炮兵战场目标态势分析的重要组成部分，是炮兵指挥员分析战场进行指挥决策的重要内容。可能目标及位置推测一般采用专家推理的方法，依据敌战斗队形配置原则和战术原则构建作战对象知识库，利用已知的战场目标信息，推理当前敌兵力序列和部署，进而推测出可能存在的目标及其位置。可能目标及位置推测流程如图6所示。在进行推测之前，系统应建立以敌战斗队形配置、战术原则为主要内容的作战对象知识库，并对所用到的作战对象知识量化，以便于推理与计算，结合地理信息系统进行数字地图匹配处理，推测出当前可能的敌兵力序列和兵力部署，再根据当前已知的目标信息，确定可能存在的目标及其位置。

图6　可能目标及位置推测流程图

3.5目标状态变化趋势推测

目标状态变化趋势推测是对已知的目标或预测的目标进行状态变化趋势的推测，是根据当前敌作战行动、战术原则和当前目标状态推测出目标可能的下一步行动或状态。目标状态趋势推测是炮兵战场目标态势分析最高级别的内容，其结果表现为下一时刻或作战阶段当前目标存在的可能位置、状态。通过目标状态趋势推测，可得到当面之敌的作战意图和行动计划。目标状态趋势推测一般通过假设检验的方法。根据对当前目标状态的描述，对可能的状态变化进行假设，形成合适的目标状态变化趋势假设集。在这一系列备选的假设内对当前目标态势进行模型识别，得到理论上给出的各种假设的条件概率，并最终确认某一假设，形成目标状态变化趋势。图7为目标状态趋势推测流程图。根据敌战术原则、当前敌作战意图与作战行动，构建某一战场目标的变化趋势集，形成该目标多种可能的运动变化趋势。依次检验各种变化趋势，得到最大概率的假设即为推测得到该目标变化趋势。

图7　目标状态趋势推测流程图

4　炮兵战场目标态势表示

炮兵战场目标态势分析得到的结果除了以目标列表的形成表现出来之外，还要以态势图的形成显示出现。根据对炮兵战场目标态势分析研究，结合我军的一体化平台研究成果，可将炮兵战场目标态势分层显示，分别为原始层、推测层和趋势层目标态势图。

原始目标态势图层是对目标态势理解得到的结果的显示，主要将根据目标聚类分析得到的各单一目标实体的性质、位置等属性显示在该层，并标识出单一目标实体构成的体系目标实体，一般以蓝色实线表示。根据需要显示出各单一目标实体或体系目标实体的战场价值，以分界线标识出重点关心区域和重点打击区域。下页图8为用一体化平台构建的某炮兵战场目标态势显示系统的原始目标态势图层。

推测目标态势图层是可能目标及位置推测得到的结果的显示，该图层一般在原始目标态势图层之下，以蓝色虚线标识可能的目标实体及其位置。原始目标态势图层和推测目标态势图层共同构成完整的敌兵力部署和配系。下页图9为某炮兵战场目标态势显示系统的推测目标态势图层。

趋势目标态势图层是目标状态趋势推测得到的结果的显示，该图层一般在原始层和推测层之下，以蓝色虚线和蓝色实线相结合标识出目标的可能的进攻方向、地点等意图。与原始层目标态势图、推测层目标态势图相结合构成炮兵战场目标综合态势图。下页图10为某炮兵战场目标态势显示系统的趋势目标态势图层。

图8　原始目标态势图层

图9　推测目标态势图层

5　结论

炮兵战场目标态势分析是炮兵战场目标情报处理的重要内容和难点，当前还没有成熟的理论体系。本文从炮兵战场目标态势分析在整个炮兵目标情报处理中的位置入手，研究了炮兵战场目标态势分析的层次结构、主要内容及其表示方式，建立了炮兵战场目标态势分析的理论框架。随着信息、计算机等技术的发展和新理论的不断出现，炮兵战场目标态势分析的内容将得到不断细化和升华，理论体系也将更加充实和完善。

图10　趋势目标态势图层

［1］史德琴，李俊山，耿志，等.多模序列图像目标跟踪的特征融合粒子滤波实现［J］.空军工程大学学报（自然科学版），2011，12（5）：61-66.

［2］周共健，于长军，权太范，等.双频地波雷达分区混合式融合跟踪方法［J］.哈尔滨工业大学学报，2011，43（11）：25-29.

［3］周松，卢晓勇，张晓南，等.基于双重模糊决策的炮兵战场目标价值排序［J］.兵工自动化，2014，33（5）：35-37.

［4］王守礼，刘彦艳.炮兵指挥系统一体化目标分类方法［J］.火力与指挥控制，2009，34（8）：160-162.

［5］潘保国，王伦夫，王磊.炮兵目标威胁度评估及决策规则挖掘［J］.兵工自动化，2011，31（10）：17-20.

［6］赵宗贵，李君灵，王珂.战场态势评估概念、结构与效能［J］.中国电子科学研究院学报，2010（3）：226-230.

Study on Artillery Battlefield Target Situation Analysis

ZHANG Ji-chun，XU Cong-dong
（Army Officer Academy of PLA，Hefei 230031，China）

The concept of artillery battlefield target situation is proposed.The position of artillery battlefield target situation analysis in the artillery battlefield target information process is analyzed.And it’s basic structure，main contents and express style is studied.The theoretical framework of artillery battlefield target situation analysis theory is founded.

artillery，battlefieldtargetsituationanalysis，informationprocess

TP391

A

1002-0640（2016）10-0103-06

2015-08-13

2015-09-16

张继春（1969-），男，安徽含山人，军事学博士，副教授。研究方向：指挥信息系统。