基于作战环的单目标毁伤概率分析*

孟俊勇，张明梅，沈 超

（国防科技大学信息系统与管理学院，长沙 410073）

基于作战环的单目标毁伤概率分析*

孟俊勇，张明梅，沈 超

（国防科技大学信息系统与管理学院，长沙 410073）

针对现代化战争的特点，基于作战环的思想，将整个作战环分成几个不同的环节进行分析，并提出了一种求解武器装备对于单目标毁伤概率的计算方法。该方法考虑了不同环节对于目标毁伤的影响，定量计算了武器装备对敌方目标的毁伤概率，既从宏观层面上考虑了武器装备的涌现性，又从底层分析了影响目标毁伤的参数。最后通过示例分析验证了方法的可行性和有效性。

作战环，环节，单目标，毁伤概率

0 引言

随着科技的发展和军事的变革，武器装备之间的耦合关系变得更加紧密。现代化战争条件下，军事对抗的胜负不仅取决于某一种或者几种参战武器，更取决于所有参战武器装备所决定的整体作战能力［1］。在实施毁伤敌方目标的作战任务中，需要不同类型武器装备的协同配合，完成从发现目标到毁伤目标的过程。因此，在评估毁伤概率时要系统考虑武器装备对于目标毁伤的独立和综合影响［2-4］。

传统的目标毁伤概率主要依据火力打击类武器的性能参数进行分析评估，没有系统考虑其他类型武器装备的协作影响。而基于作战环的目标毁伤概率分析方法，把作战过程抽象描述为从侦查设备发现目标，到将目标信息传递给指挥控制中心，指控中心发送指令至打击武器，最终由打击武器对目标实施火力打击的循环过程［5］。这种方法能够更好地反映装备之间的配合关系，体现出武器装备体系的涌现性和整体性［6-8］。因而，本文基于作战环的思想，分析环上各装备之间的协同关系及过程，将作战环分为不同的环节，并研究各环节对目标毁伤的作用及影响，给出武器装备作战环对于单目标（本文仅考虑作战环对单个敌方目标的毁伤概率）毁伤概率的计算方法，最后进行了案例分析。

图1 作战环示意图

1 作战环描述

随着现代战争的发展，武器装备种类日益增多，不同的武器装备在作战活动中所起到的作用也有所差别。在武器装备体系中，基于不同装备在作战活动中的地位和作用，武器装备可以抽象为：传感实体 S（Sensor）、指控实体 D（Decision）、打击实体I（Influence）以及敌方目标实体T（Target）等4类。

①侦察实体（S）：对作战空间进行侦查探测，为其他环节提供情报信息的装备实体，例如白光望远镜、无人侦查机、雷达等。

②指控实体（D）：各级指挥决策中心。它一方面接收来自侦查实体的战场情报信息，对战场态势进行分析处理，另一方面对打击实体发布作战命令。

③打击实体（I）：在执行作战任务中，对目标实施毁伤打击的作战实体，例如步战车、坦克、战斗机、导弹等。

④目标实体（T）：我方实施毁伤打击的敌方目标，例如敌方人员或者任何类型的武器装备。

基于武器装备在作战活动中的不同地位和作用，谭跃进等人提出了作战环的思想，并将作战环定义为：为了完成某项作战任务，武器装备中的侦查类、指控类、打击类武器装备实体与敌方目标实体构成的有作战关系的闭合回路［9］。

图1中，左图表示一次完整的目标打击作战环，右图为抽象的标准作战环示意图。在整个作战周期中，由作战环上的不同作战实体协同配合完成对敌方目标的毁伤。在实际作战中，由于作战活动的复杂性，一次完整的作战任务会经过多个侦查实体和指控实体，每一个武器装备实体也都有其独特的属性，因而作战环也会更加复杂。

2 基于作战环的单目标毁伤概率

基于作战环理论，一个执行目标毁伤任务的作战环需要经过目标侦查、信息传输处理、目标毁伤等环节。任何一个环节上武器装备的性能、连接关系发生变化，都会对整个作战环造成影响，最终使得目标的毁伤概率发生变化。设目标侦查环节对于作战环影响的评估指标为侦查概率P1，信息传输处理环节的评估指标为环路信息正确率P2，目标毁伤环节的评估指标为毁伤概率P3。

2.1 目标侦查环节侦查概率

目标侦查环节是侦查实体通过望远镜、雷达探测仪等侦查设备对目标进行探测，并向下一环节反馈有关目标的类型、地理位置、速度等信息的过程。通常我们用目标发现概率来描述侦查的效果。目标的发现概率P1与侦查设备的性能、敌目标大小以及侦查距离等因素密切相关。由于信号强度随着信号源之间距离的增大而迅速下降，因此，物理距离是发现目标的首要条件［10］。依据文献［10］，在已知侦查装备的最大探测距离（m）为Rm，在探测距离为R时，侦查概率可以表示为

2.2 信息传输处理环节信息正确概率

作战任务完成需要依托作战实体之间的信息联通，实现情报共享与功能协同。信息传输与处理环节表示从侦查实体一直到打击实体之间的信息联通过程，其中包括相邻实体之间的信息传输和武器装备实体对于信息的处理。

信息传输存在失真，研究表明当可信度小于0.9时［11］，信息基本不可信。因此，假设在通讯电台的最大传输可信距离为dm时，信息传输可信度为0.9，即当传输距离小于dm时，信息传输可信度大于0.9。根据无线电传播理论［12］，信号接受功率随距离平方的增大而衰减。当信号接受功率降低时，信噪比减小，信息误码率（影响信息传输可信度的关键因素）随之上升，从而使得信息可信度降低。因此，在传输距离小于最大距离时，信息传输可信度P2cs可以表示为

另外，武器装备实体在信息处理过程中存在读取、判断误差以及装备系统误差。假设一个作战环需要经过n（n为大于等于2的正整数）次信息传递，则会有n+1次信息处理过程（单链中节点数量比边多一个）。假设第i次信息传输可信度为P2csi，以及第j次信息处理无误概率为P2clj，那么整个环路信息正确概率P2为：

2.3 目标毁伤环节毁伤概率

目标毁伤环节表示为打击实体对目标进行打击的过程。目标的毁伤概率不仅依赖弹着点的分布函数f（x，y），而且与毁伤函数d（x，y）、目标毁伤系数r密切相关。令f（x，y）服从正态分布，表示武器弹着点位置相对于目标位置的二维密度函数。d（x，y）表示当弹着点位于（x，y）时，炮弹毁伤目标的概率大小。研究发现，随着与弹着点的距离增大，目标的毁伤概率迅速降低，当距离增大到一定程度后，杀伤目标的概率接近于零，因而本文用扩散高斯毁伤函数［10］描述这种毁伤规律。目标毁伤系数则表示目标的易毁性，是一个依赖敌方目标的装甲防护能力和我方炮弹的杀伤威力的常数。

设敌方目标位于坐标原点，则目标毁伤概率为

进一步推导［13］可得

2.4 基于作战环的评估指标聚合

作战环对单目标的毁伤需要经过目标侦查、信息传输处理和目标打击3个环节，通过对不同环节的运行机理进行分析，可以更好地描述整个目标毁伤任务的执行过程。作战环的环节具有“遗传性”，即前一环节可以将造成的影响传递给后续环节。例如，侦查环节的侦查概率较低时，敌方目标的具体方位信息误差将会增大，最终对目标毁伤环节的毁伤概率造成影响。假设不同环节协作完成对单目标的毁伤任务，得到彻底毁伤目标的概率为P，则基于作战环的单目标毁伤概率的公式可以表示为

其中，0＜w1，w2≤1，w1、w2分别为侦查概率、环路信息正确率对于目标毁伤概率影响的折合系数。在信息化战争中，当侦查装备出现故障或者作战环的信息传输处理途径被阻断时，打击类武器无法获知目标信息，基本失去了作战能力。随着侦查概率与环路信息正确率的提高，目标毁伤概率P不断提升，并呈现出边际递减效应。式（6）也可以理解为，作战环通过目标侦查环节和信息传输处理环节的协同，使得打击类武器的打击功能得到更好的发挥，进而提高武器装备摧毁敌方目标的概率。

3 示例分析

假设在一次作战任务中，由敌方一辆坦克，以及我方一辆侦察车、一辆指挥车和一辆反坦克火箭装甲车构成一个作战环，具体空间分布如图2所示。

图2 作战环空间分布示意图

以坐标形式来表示每个武器装备的具体位置，将敌方坦克的坐标设为（0，0），反坦克火箭装甲车的位置为（0，-800），侦察车的位置为（-1 000，-1 000），指挥车的位置为（-500，-2 000）。敌方坦克被侦查的横截面积At=10 m2，侦察车传感器搜索（扫描）的路径宽度W=200 m，最大探测距离Rm=5 000 m，常数K=1×104。电台通讯的最大可信距离dm=20 km，发射天线增益Gt=1，接受天线增益Gr=2，地形影响因子kd=1。假定一辆坦克被彻底摧毁需要被精确命中3发反坦克火箭，每个武器装备实体处理信息正确率为P2cl=0.95，w1=w2=0.9。弹着点散布误差分别为：σx=10 m，σy=5 m，σk=6 m，误差分布中心。

通过计算得到侦查概率P1=0.596 7；环路信息正确率P2=0.857 4；反坦克火箭对于敌方坦克的单发毁伤概率P3=0.198 4；从而求出这个作战环对与敌方坦克的毁伤概率P=0.108 5。因此，在实战中，为了提高毁伤概率，需要进行持续多发打击，并且由多个作战环共同协作，才能对敌方大型目标造成彻底毁伤。

4 结论

现代高技术条件下的现代战争，具有信息化、作战一体化等特点，使得战争不仅依赖于单项武器的性能，还取决于不同装备之间的协同配合能力。本文针对现代化战争的特点，依据作战环的思想，通过对作战环的不同作战环节展开讨论，分析每个作战环节的影响因素，给出了武器装备对于单目标毁伤概率的计算方法。该方法既考虑了武器装备性能的重要性，也探讨了装备系统协作配合的影响力，定量计算了单目标的毁伤概率，为战争模拟推演、武器装备体系效能评估分析提供理论和方法支持。但是本文暂时只考虑在单个作战环的情形下单目标的毁伤概率，而一场作战中会有多个作战环同时执行作战任务，在下一步的研究中，将在此基础上重点分析不同作战环之间的协同配合关系，评估和优化面向多目标的武器装备体系作战效能。

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［4］张春华，张小可，邓宏钟.一种基于作战环的作战体系效能评估方法［J］.电子设计工程，2012，20（21）：62-64.

［5］胡晓峰，张昱，李仁见，等.网络化体系能力评估问题［J］.系统工程理论与实践，2015，35（5）：1317-1323.

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［13］舒建生，王运吉，骆浥.常规导弹破片毁伤效果的一种计算方法研究［C］//军事系统工程学研究发展20年报告会，1998.

Analysis of Kill Probability of Single Target Based on Operation Loop

MENG Jun-yong，ZHANG Ming-mei，SHEN Chao
（School of Information System and management，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China）

According to the characteristics of modern warfare，the entire operation loop is divided into several different links of the analysis based on the idea of operation loop.The method is proposed to calculate kill probability for a single target.Not only has it thought about the effect of different links for the target damage，but also calculate the kill probability about enemy targets.The way takes into account both the emergence properties of weapons and equipment from the macro level and the influence of target damage from the underlying parameters.The result proved that the method is proper and valid finally.

operation loop，link，single target，kill probability

E917

A

10.3969/j.issn.1002-0640.2017.08.011

1002-0640（2017）08-0048-04

2016-06-16

2016-08-12

国家自然科学基金资助项目（71171195，71371185）

孟俊勇（1991- ），男，湖北襄阳人，硕士研究生。研究方向：系统优化与综合集成技术。