目标体系效能分析及关键目标打击决策方法*

杜正军，张国辉，李庆震，雷 宇，杨晓江

（1.解放军61683部队，北京 100094；2.西部战区联合参谋部，成都 610000）

0 引言

信息时代基于信息系统的体系作战已成为战争的主要样式，战场上对敌方体系的准确认识和分析是指挥员正确决策的基础。特别是对于战役战术层次的指挥员而言，如何准确、快速选定敌方体系中的关键节点进行打击以降低其体系效能是克敌制胜的核心。现代战争由于参战要素多，要素之间关系复杂，使得对战场目标体系的效能评估以及关键节点的打击决策变得非常困难。以师旅级的联合战斗为例，需要对各级指挥所、通信枢纽、弹药补给点以及各级部队等各类共几百个目标进行排序打击，这些目标之间关系复杂，难以直接从中找出敌方体系中的关键节点，更难以制定出对敌方目标体系进行打击的合理策略。因此，战场目标体系效能分析以及对体系中关键节点进行打击决策方法受到许多研究人员关注。目前国内外的学者对体系相关的研究包括很多方面［1-2］，这里主要关注体系效能分析以及关键节点打击决策两个方面。

1 作战目标体系建模与效能分析

目标体系效能分析首先是对体系进行建模以便能更加真实地刻画目标体系网络，在此基础上建立体系效能模型。目前目标体系网络建模及效能分析的方法有很多，概括起来大致有以下几类。

1）基于复杂网络的研究方法。将复杂网络理论用于对军事体系的研究迄今为止已有十余年，最早应该起于2002年Dekker［3］将社会网络方法进行作战体系的研究。目前，运用复杂网络理论进行作战体系建模的研究主要包括：①作战体系网络复杂性实证分析［4］，表明作战体系也可被看作是一种复杂网络；②构建反映真实作战体系特性的网络描述模型［5］；③作战体系网络演化模型［6-7］，揭示作战体系动态演化过程中的网络动力学机制；④作战体系优化评估［8-9］，评估体系效能并对其进行优化。

2）基于概率网络的研究方法。这种方法使用贝叶斯网络、影响网等概率网络模型对具备复杂关联的目标体系结构和状态进行建模。如Lucia Falzon［10］使用贝叶斯网络对体系对抗双方的物理目标和目标系统之间的状态概率影响关系进行了描述，从而构建了目标体系模型。Jouni Pousi［11］应用影响图（influence diagrams）和多属性决策的方法构建了描述目标层次的模型。

3）基于AI的研究方法。AI是近年来一种常用的研究目标网络特性的方法，该方法将目标建模为网络中的节点，目标之间的影响关系看成是节点之间的关联，将结点和关联描述为独立的智能体（A-gent），通过多智能体仿真（Multi-Agent Simulation）的方法对目标之间的关联关系进行分析。Rinaldi［12］通过构建基础设施网络中各对象的智能体模型，分析它们之间的各种依赖关系，给出了确定重要节点的方法。

4）基于兰切斯特方程改进模型的研究方法。在多元兰切斯特方程的基础上，沙基昌教授定义了规范交战模式［13］，在规范交战模式中给出了对多个作战单元双方总体作战效能进行度量的方法，这对于评估体系效能具有重要的借鉴意义。考虑信息化战争的特点，谭东风教授将多元兰切斯特方程与网络理论相结合，扩展了兰切斯特的假设，提出一种体系对抗演化网络模型，表示体系对抗中交战行为与网络行为的模型新范例，并用以对体系效能的度量。Harrison等针对兰切斯特方程难以反映信息化战争特点的不足，建立了符合体系作战特点的模型［14-15］，并用于目标体系效能评估。

2 目标体系中关键节点打击决策方法

在体系对抗中如何打击敌方的关键节点，从而快速瓦解敌方体系是基于信息系统体系作战的核心。这方面的研究已有不少的成果，主要包括以下几个方面：

1）基于解析模型的研究方法。应用解析模型对目标打击决策问题进行研究，通常用到的模型包括规划模型以及兰切斯特方程等。武器打击目标分配（Weapon Target Assignment，WTA）是利用解析模型分析目标打击决策比较典型的问题，WTA问题最早起源于防空作战中防空导弹如何分配［16］。后来扩展到一般性的WTA问题［17］，并且还建立了静态WTA与动态WTA［18］的概念。目前对WTA问题的研究大多还是针对特定领域武器目标分配问题。如Koleszar［19］针对轰炸机的武器优化以及资源需求问题建立了一个基于线形规划的武器优化与资源需求模型（Weapon Optimization and Resource Requirements Model，WORRDM），考虑了武器的费用以及不同武器组合对目标打击情况。Davi［20］针对海军航空兵的火力突击问题，建立了火力分配和规划模型。国内的研究人员在这方面也有相关的研究成果，如郑泽席研究了防空武器的目标分配问题［21］，苏英振等研究了空中突击兵力使用方案的优化问题［22］。基于解析模型方法的优点是能针对某些具体问题建立精确的数学模型并给出相应的解，但在现代联合作战条件下，参战要素多并且要素之间的相互关系复杂，作战过程中还存在随机不确定因素，要建立精确的数学模型难度很大。

2）基于目标排序理论的研究方法。这类方法根据目标的属性，给出某些可计算的指标，对目标价值进行重要度综合计算和排序，适用于目标之间没有关联时的目标打击选择问题。美军2003年［23］提出的目标价值包含4个方面指标：关键性、脆弱性、修复性以及对己方的威胁。将这4个指标进行综合计算得到目标总的价值，在此基础上对目标进行选择打击。文献［24］针对目标价值排序问题，应用层次分析法（AHP）原理分析了不同目标不同因素的影响，在确定指标权重的基础上提出了目标价值排序的递阶层次结构模型，并进一步运用灰色聚类方法构造评价函数，综合决策目标价值排序。文献［25］运用灰色理论中灰靶决策和灰关联分析等方法，结合层次分析法建立了联合火力打击目标分级排序模型。这些方法比较成熟，并且得到了广泛的应用，这也与传统战争中的以火力尽量摧毁敌方有生力量的军事需求相适应，但没有考虑体系节点之间的关系，难以适应反映基于信息系统体系作战的要求。

3）基于概率网的分析方法。这种方法使用贝叶斯网络、影响网等因果网络模型对具备复杂关联的目标体系的结构和状态进行建模，并依据体系模型研究目标打击决策，分析摧毁目标对整个目标体系状态与效能的影响，从而构建合适的目标打击策略。Ugur Kuter等人［26］使用影响网对摧毁物理目标和摧毁目标系统之间的概率关联关系进行了描述，在此基础上给出针对敌方目标打击行动成功概率的上下边界，通过人机交互的方法辅助目标打击计划生成；国防科技大学的朱延广等人［27］针对打击目标选择问题的解决方法缺乏物理目标毁伤效果对作战目的达成之间因果影响关系分析的不足，提出基于影响网络的联合火力打击目标选择方法。国防大学张剑锋等人［28-29］在对目标价值进行分解表示的基础上，提出了作战目标网络价值的概念，并分别给出了节点型目标、节点组目标和链路型目标网络价值的计算模型。

4）基于复杂网络理论的研究方法。基于复杂网络方法研究作战体系对抗问题已成为一个热点。Albert等人［30］在复杂网络的研究中，发现多数的网络对于随机的结点删除都表现出抗毁性，而对于最大度结点的删除却表现的十分脆弱。国防科技大学吴俊等人［31］给出了复杂网络连通性的新测度—连通系数，针对复杂网络面临的两种不同损伤，定义了复杂网络抗毁性的容错度和抗攻击度。文献［32］为研究复杂网络结构对复杂网络抗毁性的影响，建立了复杂系统的复杂网络抗毁性模型。李茂林等［33］在复杂网络的基础上，构建了评价指标对作战体系中关键节点的重要性进行分析。

5）基于AI的研究方法。Cox等［34］研究辅助用户探索己方目标打击行动的可行性，开发了Trans/prodigy系统，系统根据给出的目标判断是否能够生成可行的行动方案，用户根据反馈对目标进行调整，直至得到最终可行的目标和方案。对于不确定条件下的目标打击决策问题，研究人员利用马尔科夫决策过程来对此分析，如Aberdeen［35］使用基于决策理论的计算方法研究目标打击决策问题，将其形式化描述为MDP，并且使用LRTDP算法来解决该问题。

3 结论

综上分析可知，当前目标体系效能分析及关键目标打击决策研究中还存在以下3点不足：

1）当前对于体系效能方面的研究或者偏重于节点属性对体系效能的影响（如解析模型的方法），或者偏重于节点之间关系对于体系效能的影响（如基于网络的方法），同时考虑节点和关系属性时也主要从单方面去评估体系的效能，对敌我双方体系效能之间的相互影响进行分析的研究还比较薄弱。双方的体系效能之间具有相对性并且体系效能评估与目标选择打击策略相互依赖。一方体系的效能只有针对敌方特定的体系来进行评估，脱离了对抗背景的体系效能评估是没有意义的。

2）关键目标打击决策的相关研究主要还是从单方面去考虑如何打击决策，很少考虑到双方的打击策略相互影响。而实际情况中体系效能的评估与目标打击选择策略相互依赖，体系效能是制定目标选择打击策略的依据，而目标选择打击策略影响最终的体系对抗结果，这个结果又是对体系效能进行度量的依据。因此，对体系效能的评估需将敌我双方的体系放到对抗框架中进行分析，同时还需将体系的效能评估与打击策略选择结合起来考虑。

3）目前对于体系对抗过程目标打击决策中考虑战前计划的比较多，对于作战过程中的敌方打击策略动态变化后，如何优化调整己方打击策略的研究比较少。由于战场情况动态变化，战场目标体系处于动态变化的过程中，构成体系目标节点的位置及其属性处于动态变化之中，同时体系中的节点被摧毁以及新的节点加入体系使得体系中目标节点之间的关系处于变化之中。不论战前制定的打击策略多完善，实际对抗过程中还是会出现战前难以预料的情况，需要根据敌方的实时策略来调整我方的打击策略。

由于面临着对抗性、不确定性以及动态性等挑战，使得战场目标体系效能评估以及对体系中关键目标的打击决策既是一个理论难题，又是军事斗争准备中亟需解决的实际困难。体系的对抗性决定了参战双方的体系效能相互影响，对体系中关键节点的打击效果难以从单方去评估，需要从双方体系的交互作用来评估。这也导致了双方可行的打击策略是相互影响的，在战前需要对敌我双方所有可能的策略进行分析，在作战过程中则需要根据敌方实际的打击策略动态调整我方的打击决策。

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