复杂目标毁伤效果评估关键问题分析

肖海，刘新学，李亚雄，武健

（火箭军工程大学，西安710025）

复杂目标毁伤效果评估关键问题分析

肖海，刘新学，李亚雄，武健

（火箭军工程大学，西安710025）

复杂目标毁伤效果评估一直是毁伤效果评估中的重难点问题，作为作战指挥决策的重要依据，对其关键问题进行分析和研究具有重要现实意义。首先总结和梳理复杂目标毁伤效果评估的基本思路，在此基础上归纳出复杂目标毁伤效果评估的一般步骤，并构建毁伤效果评估的基本框架，明确其中的关键环节和问题，并基于现有复杂目标毁伤效果评估的方法和模型对其进行详细的论述和分析，最后指明未来发展的方向。

复杂目标，毁伤效果评估，作战指挥决策，物理毁伤，功能毁伤

0 引言

毁伤效果评估是对武器作用于目标后造成的实际毁伤效果进行综合分析和评定，其作用是提供一个科学合理的评估结论，为作战指挥员判断作战任务是否完成提供依据，同时还能够最大限度地优化火力资源配置，提高资源利用效率。复杂目标是指构件材料特殊、结构体系与功能作用发挥均较为复杂的目标［1］，如建筑物、港口、城市等。由于复杂目标的特性，对其毁伤效果的评估不能像简单目标的毁伤效果评估一样处理，同时毁伤概率、毁伤面积等指标已经不能完全满足对其毁伤效果的衡量。

关于复杂毁伤效果评估的相关研究文献很多，见文献［2-7］。综合这些研究成果可以看出目前针对目标毁伤效果评估的研究可以分为两大类：第1类是在打击前建立毁伤评估模型或系统，通过仿真模拟对毁伤效果进行预测；第2类是在打击后根据侦察到的毁伤信息对毁伤效果进行评估，借助分析方法或模型得出结论。本文主要针对第1类研究进行分析，梳理和归纳毁伤效果评估的基本思路及一般步骤，依据对事物的认知过程，构建毁伤效果评估的框架结构，提出当前毁伤效果评估要解决的一些关键问题，并据此指出现有方法的不足之处及发展方向。

1 复杂目标毁伤效果评估的思路

复杂目标毁伤效果评估的前提是进行目标的分析，复杂目标主要是指系统目标、体系目标或其他结构复杂的目标，对其进行分析主要是明确目标的结构和功能之间的映射关系以及目标结构破坏对功能的影响。

其次是选取评估的指标。对于单个目标而言常用的指标有毁伤概率、毁伤面积等。复杂目标则根据其发挥的功能确定其具体指标，例如机场目标选取的指标为跑道失效率，港口目标为货物吞吐量等［8］。

再次是指标值的获取和计算。单个目标的毁伤效果一般可通过理论公式进行解析计算或者进行仿真模拟。对于系统目标和体系目标，分析武器打击系统目标或体系目标后，其功能的下降程度即为目标的毁伤效果指标值。设系统目标或者体系目标由子目标Ti，i=1，2，…，n构成，子目标之间的组合使系统目标或者体系目标具有某项功能，被打击前目标功能表示为：

被打击后功能表示为：

则毁伤效果指标值可由下式表示

得出复杂目标的毁伤效果指标值后，根据毁伤标准就可确定毁伤的等级，最后得到复杂目标毁伤效果的评估结论。

2 复杂目标毁伤效果评估的基本步骤

根据上述思路，可得出毁伤效果评估的一般步骤为：

（1）对目标进行分析，若为单目标，则分析目标的特性、易损性等，确定指标，转（2）；若为系统目标或体系目标，则分析其结构和功能组成，确定指标，转（4）；

（2）分析战斗部杀伤机理和毁伤效应，转（3）；

（3）分析战斗部作用于目标时的攻击方向，以及目标的攻击部位，进行运算或者模拟仿真，得到毁伤效果；

（4）根据目标的结构分析各个组成部分的功能，并自顶向下分解至单个的子目标，分析各个层级的目标之间以及同一层级的目标之间的关系，建立单个目标的功能下降对整体功能之间的映射关系。

（5）利用（1）～（3）得到单个目标的毁伤效果，自底向上聚合得到整个系统或体系目标的功能下降程度，即为目标的毁伤效果指标值。

（6）根据毁伤标准确定毁伤效果的等级，得到复杂目标毁伤效果的评估结论。

3 复杂目标毁伤效果评估的关键问题

3.1 框架结构

复杂目标的毁伤效果评估的发展符合事物的认知规律，从武器与目标的相互作用映射到物理毁伤，再由目标的物理毁伤映射到目标的功能毁伤，再到整体功能的毁伤，这就是评估的整个过程。借鉴演绎、分析、综合的方法，构建目标毁伤效果评估的框架如图1所示。

图1 目标毁伤效果评估框架

图1指明了目标毁伤效果评估的基本流程，同时也给出了评估过程的关键环节为图中的K1～K3、K3&K4～K5、K5～K6、K6～K7，毁伤效果评估能否顺利完成取决于以下几个方面能否很好地解决：①目标分析，包括易损性分析、结构特性分析等，简称目标分析；②弹目交会后的物理毁伤效果分析，简称物理毁伤效果分析；③物理毁伤效果到功能毁伤的转换和映射，简称映射关系分析；④由单个目标的功能毁伤到复杂目标整体功能毁伤的聚合分析，简称功能毁伤效果聚合分析。

上述问题的解决目前已有许多尝试，但仍稍显不足，下面基于现有方法对问题的解决进行分析。

3.2 关键问题分析

3.2.1 目标分析

目标分析是毁伤效果评估的基础，它是为后续物理毁伤和功能毁伤提供数据支撑的，主要是分析目标的结构和特性，以及由此结构特性所表现出来的功能。例如，对于复杂目标，由于其由许多的子目标组成，各子目标的结构和功能或者相同或者不同，但其相互组合在一起，构成一个完整的整体，并具有这样或那样的功能，那么对于子目标而言，它起着什么样的作用，对上一层次的目标及同一层次的其他子目标有什么样的贡献和影响，上一层次的目标又对更上一层的目标有什么样的贡献和影响，最后得到子目标对目标整体功能的贡献和影响。分析的思路是清晰的，但是这种贡献和影响关系还无法十分准确地衡量，至少现在还不行，只能是通过专家经验给出各子目标的权重或者定性分析自顶向下描述各个组成部分的影响，目前典型的方法有故障树法、毁伤树法、聚类分析法、串并联结构分解法、CSG几何建模技术等［9-10］。

3.2.2 物理毁伤效果分析

物理毁伤效果分析是指从物理意义上评价目标的毁伤情况，需要综合考虑战场环境、火力力量、目标特性等因素。此外，还需要进一步分析武器的作用机理以及目标的易损性和结构特性，最后得出目标的物理毁伤效果，物理毁伤效果可通过靶场试验及替代等效试验进行分析。

替代等效试验有缩比试验、地面静爆试验、等效靶试验和仿真模拟试验等［11］，考虑到成本和效益，通常采用仿真模拟试验，典型的方法有蒙特卡洛方法、概率网格法等。这些方法物理毁伤效果的分析是较为合理的，能将误差控制在一个可信的范围。

3.2.3 映射关系分析

物理毁伤到功能毁伤的映射关系是评估过程中最难的一个问题，举个简单的例子，一栋建筑物的正门被打击后，对整栋楼的功能有什么影响？这里要综合考虑物理毁伤程度、战场环境、建筑物的结构，建筑物内人员组成、心理素质等，任何一种偏颇的论断在此时都是不合适的，只能根据具体的情况明确建筑物在某段时间内所担负的功能，并将物理毁伤而造成的功能上的削弱或者丧失即为功能毁伤，这里的映射关系其实是一个量化的过程，但要给出一个合理的表达式是极其困难的，因为不确定的因素太多，用模糊数学的理论勉强能描述其中的关系，但仍无法得出精确的结论。

3.2.4 功能毁伤效果聚合分析

功能毁伤效果聚合分析是在目标分析的基础上，将单个目标的功能毁伤向上聚合最后得到整体功能的下降程度。向上聚合的解决方法一种是分析各子目标的权重，在单个目标功能毁伤效果的基础上，通过权重求积或求和进行聚合，典型的方法有层次分析法、指数法、模糊综合评判法、投入产出法、故障树法等。另一种是利用网络的特性描述目标之间的级联关系和逻辑关系，并通过网络的运算分析目标整体的功能下降程度，典型的方法有贝叶斯网络模型、Petri网模型、神经网络分析法等［12-13］。上述方法都是定性分析和定量分析相结合的产物，可以较为准确地描述复杂系统目标的子目标之间的级联关系和逻辑关系，并通过关系的聚合得到复杂目标的毁伤效果，但大多存在着权重获取粗糙，关系处理简单、效果聚合粗略等问题，无法合理地量化和评估复杂目标的毁伤效果，评估的有效性大同小异。

综上，可以得到目标毁伤效果评估的关键环节及方法如图2所示。

图2 目标毁伤效果评估关键环节及方法

4 发展方向

随着现代战争战场不断扩大、目标机动性增强、反侦察手段多样化、目标复杂性增强等因素的出现，目标毁伤效果评估及武器效能的评估难度不断增大，主要体现在信息获取不能实时准确，方法不够准确和快速，同时缺乏一个统一的评价标准。然战机稍纵即逝，快速有效的毁伤效果评估是快速决策的基础，更是信息化条件下作战的必然要求。

下面从以下3个方面来分析毁伤效果评估的发展方向。

4.1 提高信息获取、处理能力

目标分析依赖于目标的关键信息获取，尤其是结构数据及运行机制等方面的信息，而由传感器获取的毁伤信息存在着大量的不确定因素。因此，信息获取、处理能力的提高主要是指保证所获取信息的准确性和实时性，尽可能地降低信息的不确定性带来的负面影响，为此，首先要提高卫星的侦察能力、监视能力及其他方式的情报收集能力，在未来作战过程中，信息优势意味着作战的主动权，同样，准确完全的目标信息将使得对目标的掌控能力大大增强，从而有效提高对其评估的准确性。其次是提高信息的处理能力，特别是提高实时状态下的信息处理能力，使得实现快速评估提供可能。

4.2 提高方法的实时性和准确性

目前的毁伤效果评估方法主要是采用数学关系或者网络运行的规律近似描述目标之间的级联关系和逻辑关系，并基于评估方法将这种描述抽象为评估模型，上述方法普遍存在目标的物理毁伤到功能毁伤之间的映射关系不够准确、权重主要靠经验数据给出等情况，而正是这些情况极大地影响了毁伤效果的准确性，同时，还存在方法的准确性与实时性之间的矛盾，故此应对现有方法和模型加以改进，建立更为准确的“物理毁伤——功能毁伤”映射关系，提高人的认知能力并将其加入评估过程，建立更加智能的评估系统，使其准确并更加快速地表达物理毁伤到功能毁伤量化关系以及准确的描述评估中的不确定关系。

4.3 不断提高模拟仿真的水平

随着计算机技术的发展，采用模拟仿真进行毁伤效果评估已成为一种十分经济有效的方式，此方式可模拟作战过程中会出现的许多随机因素，并根据对环境的逼真程度，有效地实现毁伤效果评估，因此，有效提高模拟仿真的水平，使其能尽可能地模拟真实环境下的作战态势，并借助于以网络为中心的先进手段，在毁伤效果评估过程中纳入人的主观能动作用，构建人在回路的毁伤评估数字仿真平台，将对毁伤效果的评估产生重大影响。

5 结论

复杂目标毁伤效果的评估问题，其核心是对目标的物理毁伤与功能毁伤程度两者间的映射关系进行量化研究。围绕此问题梳理了毁伤效果评估的思路，归纳总结了毁伤效果评估的步骤，并构建了毁伤效果评估的框架，指出了其中的关键环节和需要解决的问题，最后指明了未来目标毁伤效果评估的发展方向。文中的分析总结对于后续复杂目标毁伤效果评估的研究具有很好的指导作用。

［1］任伟龙，谭守林，王立安.复杂目标毁伤效果评估的模糊专家系统框架研究［J］.指挥控制与仿真，2011，33（6）：16-19.

［2］费智婷，周朝阳，岑小锋.机场跑道毁伤效果评估系统研究［J］.指挥控制与仿真，2012，34（1）：66-69.

［3］刘瑞朝，周朝阳，任新见.精确制导武器打击典型地面建筑的毁伤效果评估研究［C］//第三届全国工程安全与防护学术会议，2012.

［4］张成，石全，刘铁林.云重心评判法在目标毁伤效果评估中的应用［J］.计算机仿真，2012，29（9）：28-31.

［5］曾雅文.基于贝叶斯网络的目标毁伤效果评估研究［D］.武汉：武汉数字工程研究所，2014.

［6］李文章，王瀛.战场体系目标毁伤效果评估研究［J］.舰船电子工程，2011，31（3）：9-11.

［7］刘家琦.基于功能特性分析的目标毁伤评估算法研究与实现［D］.北京：北京工业大学，2013.

［8］李蔚，陈麒.基于遥感图像的舰船毁伤效果评估方法研究［J］.舰船电子工程，2014，34（12）：50-52.

［9］雷霆，朱承，张维明.基于动态毁伤树的关键打击目标选择方法［J］.火力与指挥控制，2014，39（4）：19-23.

［10］张成，石全，赵湘.美军目标毁伤效果评估发展状况探析［J］.国防科技，2013（6）：63-68.

［11］黄寒砚，王正明.武器毁伤效能评估综述及系统目标毁伤效能评估框架研究［J］.宇航学报，2009，30（3）：827-836.

［12］杨伟斌，刘颖，刘健，等.基于加权网络的系统目标毁伤效果评估［J］.火力与指挥控制，2012，38（2）：141-149.

［13］杨凯达，赵文杰，李成.目标毁伤效果评估技术研究进展［J］.国防科技，2014，35（1）：29-35.

Key Problems of Complex Targets Damage Effect Assessment

XIAO Hai，LIU Xin-xue，LI Ya-xiong，WU Jian
（Rocket Force University of Engineering，Xi’an 710025，China）

Complex targets damage effect assessment is always the important and difficult problem of damage effect evaluation，as the important basis of combat command and decision making，it has great practical significance to research on the key problems of complex targets damage effect assessment.First the basic idea of complex targets damage effect assessment is summarized，on this basis the general steps are summed up，then the basic framework of damage effect evaluation is built，the key links and problems are cleared and are analyzed based on the existing methods and models in detail，finally the direction of future development is pointed out.

complex targets，damage effect assessment，combat command and decision making，physical damage，function damage

TJ910

A

1002-0640（2016）12-0005-04

2015-10-26

2015-12-18

肖海（1987-），男，湖南娄底人，博士研究生。研究方向：作战效能评估及火力运用。