基于云模型的坦克射击目标选择研究

尹光辉，路鑫鑫

（1.装甲兵学院，安徽蚌埠233050；2.北方自动控制技术研究所，太原030006）

基于云模型的坦克射击目标选择研究

尹光辉1，路鑫鑫2

（1.装甲兵学院，安徽蚌埠233050；2.北方自动控制技术研究所，太原030006）

由于现代战斗中大量使用各种先进的武器系统和技术装备，我坦克在战场上面临多种不同种类、不同价值、不同威胁程度的射击目标。然而，战场情形瞬息万变，需要考虑的因素错综复杂，因此，需要一种能够应用于指挥控制系统的射击目标选择方法来辅助坦克乘员进行射击目标选择。尝试应用构建云模型的方法对坦克射击目标的特点进行分析，从而得出备选目标的一组排序。

坦克射击，目标选择，云模型

0　引言

由于现代战争中大量使用各种先进的武器系统和技术装备，我坦克在战场上面临多种不同种类、不同价值、不同威胁程度的射击目标。如何能在诸多的待射击目标中找到合理的优先射击目标是摆在坦克兵面前的首要问题。然而，战场情形瞬息万变，需要考虑的因素错综复杂，因此，需要一种能够应用于指挥控制系统的射击目标选择方法来辅助坦克乘员进行射击目标选择。但战场中又存在很多重要的非数字化的、模糊的信息，如何将这些重要信息融入坦克指控系统，是当前指控系统研究的一个难点。文中尝试应用构建云模型的方法对坦克射击目标的特点进行分析，从而得出备选目标的一组排序。

1　云模型基本理论

1.1云模型概念

针对不确定性问题，在1995年，李德毅院士提出了云模型，为不确定性的问题提供了一套新的理论方法。李院士从模糊数学和概率论来研究，提出了隶属云模型，隶属云模型是通过正态分布建立的，具有稳定倾向性和随机性，能够较真实表现模糊数学中的数据关系。

1.2云模型基本定义

云模型作为自然语言的原子模型，可以反映自然语言中概念的随机性、模糊性及其关联性。云模型所表达概念的整体特性可用云的数字特征来反映，云用期望Ex（Expected value）、熵En（Entropy）和超熵He（Hyperentropy）这3个数字特征来整体表征一个概念，多维云模型的整体特征可由多组数字特征表示。其中Ex是云的重心位置，标定了相应模糊概念的中心值。En是概念模糊度的度量，它的大小反映了在论域中可被模糊概念接受的元素，即亦此亦彼性的裕度。He是云厚度的度量，是整个云厚度的最大值，反映了云的离散程度。

1.3逆向云发生器

正态云发生器分为两种，分别是正向云发生器和逆向云发生器。逆向云发生器是将云团转化为定性概念的一种云转化模型，这种模型具有较强的转化能力，通过云模型的3个数字特征（Ex，En，He）来表示。逆向云发生器的是通过概率统计的相关理论实现的，首先根据数据特征求出估计值，实际上每种估计都会存在误差，如果样本数据越少，可能误差越大，随着云滴数的增加，估计值的误差也逐渐变小。本文采用不确定度信息逆向正态云发生器。

图1　逆向云发生器模型

算法描述如下：

已知，云团的每个云滴的信息：（xi，μi）i=1，2，…，N，其中μ为x在云团中的隶属度。算法步骤：

2　影响坦克射击目标选择的主要因素

影响坦克射击目标选择的主要因素有许多，以下列举5条最重要的因素：

①目标的重要程度（p1）。目标的重要程度是指目标对当前任务的影响或者对后续任务的影响。对不同重要程度的目标射击会产生不同的效果。比较而言，击毁一辆指挥车比击毁一辆战斗车辆对敌方战斗体系的消弱更大。②目标的火力强弱（p2）。目标的火力强弱是指目标的武器系统对我坦克的毁伤能力大小。目标的火力强弱决定了其对我威胁的大小，目标火力越强，对我方的威胁越大。③目标的防护性能（p3）。目标防护性能是指目标的各种防护措施对我坦克射击效果的抵抗和削弱能力。目标防护性能的好坏影响我坦克的射击效果，目标的防护性能越弱，越容易被我击毁。④目标隐蔽程度（p4）。目标的隐蔽程度是目标隐藏在遮蔽物中的程度。目标隐蔽程度影响我坦克对该目标射击的命中概率，隐蔽程度低的目标容易被命中。⑤与我坦克的距离（p5）。目标距离的远近影响我坦克对该目标射击的命中概率，距离近的目标更容易被击中。⑥目标的运动速度（p6）。目标的速度大小影响我坦克对该目标射击的命中概率，目标的速度越小越容易被命中。⑦目标的毁伤状态（p7）。目标的毁伤状态是指目标是否已经被射击命中并毁伤过，已经被毁伤过的目标战斗性能会降低，并且更容易被摧毁。

3　目标选择方法

步骤1：明确评价指标体系。根据影响坦克射击目标选择的因素，选出评价指标。所选评价指标要具有代表性，能够描述目标的重要特征。用列表方式列出各目标所选的评价指标。根据第2节的分析，坦克射击目标选择的评价指标应包含：目标的重要程度、目标的火力强弱、目标的防护性能、目标隐蔽程度、目标与我坦克的距离、目标的运动速度、目标的毁伤状态等方面。

步骤2：对评价指标的数据进行归一化处理。不同评价指标的量纲和数量级不同，影响评价结果的产生。因此，需要对评价指标的原始数据进行处理。本文中采用如下的方式进行数据的归一化处理：

假设有m个待选目标，每个目标有n个评价指标，目标Ai=（i=1,2,3，…，m）的第j个评价指标Bj=（j=1,2,3，…，n）的数值为dij；设矩阵D=（dij）m×n，选取第j个指标因素Bj的数据，最大值rjmax=max{dij}（1≤i≤m），最小值rjmin=min{dij}（1≤i≤m）。

①若指标因素Bj越大越好，则采用效用函数：kij=dij/rjmax；

②若指标因素Bj越小越好，则采用效用函数：kij=（rjmax-（dij-rjmin））/rjmax；

因此，可得到m个待选目标的归一化处理后的数据矩阵K=（kij）m×n。

步骤3：构造云模型。设定数值kij的隶属度为uij，对于每个待选目标，构造由评价指标构成的云滴集合Ci={ci1，ci2，…，cij}（i=1,2,3，…，m），其中cij为云滴（kij，uij）；

步骤4：目标排序。使用逆向云发生器，得到每个Ci所在的云（Ex，En，He），通过对各组Ex、En、He的考察比较，对其进行排序，从而得到目标的排序序列，进行目标选择。

4　实例分析

下面利用云模型的算法实现单坦克对多战场目标的选择。

情况如下：我一台某型坦克在作战过程中的某一时刻发现前方的战场上存在多个敌方目标：前方1 000 m处有携带“陶Ⅱ”式反坦克导弹的M2A3步战车一辆，速度约35 km/h；600 m处有携带“龙”式反坦克导弹发射架的步兵；1500 m处有敌M1A2坦克一辆，速度约为30km/h，并且车体已被击中冒烟；800 m处有敌“M-136”反坦克火箭筒一具；1 200 m处敌地堡内有敌M1坦克一辆；1800 m处有敌装甲指挥车1辆，停止不动。

对以上目标进行选择的过程如下：

步骤1：根据第2节的分析，确定对目标进行评价的指标，建立评价体系。其中数据性指标的取值为其实际值，非数据性布尔型指标的取值按照表1的对应关系打分，非数据性其他指标的取值由专家打分给出“强、比较强、中等、弱、非常弱”的五级制得分，然后分别按照表2的对应关系转化为数值。

表1　布尔型数据与数值得分对应关系表

表2　五级制得分与数值得分对应关系表

通过查阅资料和征求专家意见，得到表3所示的各目标的基本情况。

步骤2：对评价指标的数据归一化处理。按照之前叙述的算法，对表2的数据进行归一化处理，得到表3。

步骤3：构造云。根据不同评价指标的数据精确性，确定每个评价指标的隶属度。数据的精确性越高，隶属度越大，数据的离散性越大，隶属度越小。通过反复征求专家意见，得出各评价指标的隶属度数值。

表3　各目标的基本情况

表4　各目标指标归一化处理结果

表5　各评价指标的隶属度

构造各待选目标的云滴集合：

通过逆向云发生器，得到表5所示的各目标的云模型情况。

表6　待选目标的云模型参数（Ex，En，He）

通过以上计算得到结论：Ex-M2＞Ex-M3＞Ex-M4＞Ex-M1＞Ex-M6＞Ex-M5，从而得到待选目标的选择顺序，即先选择携带“龙”式反坦克导弹发射架的步兵，而后依次选择M1A2坦克、“M-136”反坦克火箭筒、携带“陶Ⅱ”式反坦克导弹的M2A3步战车、装甲指挥车，最后选择地堡内M1坦克。

5　结论

逆向云发生器是将云团转化为定性概念的一种云转化模型，使用这种方法将待选目标的指标数据综合处理，得出目标的云模型的特征值。逆向云发生器是通过概率统计的相关理论实现的，根据数据特征求出估计值。实际计算中，每种估计都会存在误差，并且样本数据太少，必然会导致误差的增大。

［1］李德毅，孟海军，史雪梅.隶属云和隶属云发生器［J］.计算机研究与发展，1995，32（6）：15-20.

［2］吕辉军，王晔，李德毅.逆向云在定性评价中的应用［J］.计算机学报，2003，26（8）：1009-1014.

［3］王海春.基于灰色关联分析法的坦克目标选择研究［J］.计算机技术与发展，2008，19（12）：56-58.

Tank Firing Target Selection Based on Cloud Model

YINGuang-hui1，LU Xin-xin2
（1.Armored Corps Institute，Bengbu 233050，China；2.North Automatic Control Technology Institute，Taiyuan 030006，China）

From the main factors which affect the tank target choice，using the cloud model theory analytical method establishes tank target choice model and combining the qualitative，quantitative methods carries on the valuation，the paper changes it into the row of many targets decision.So it could make up for the limitation in the subjective judgment for commanders，and have some certain realistic meaning.

tank shooting，targetschoice，cloudmodel

E923.1

A

1002-0640（2016）10-0126-04

2015-08-20

2015-09-20

尹光辉（1972-），男，安徽砀山人，讲师。研究方向：装甲兵火力运用。