進(jìn)行空戰(zhàn)態(tài)勢評估是進(jìn)行威脅評估、目標(biāo)分配和機(jī)動決策的前提條件。由于現(xiàn)代空戰(zhàn)中目標(biāo)機(jī)動性的增強(qiáng)和戰(zhàn)術(shù)意圖的不確定性增大，如何在復(fù)雜空戰(zhàn)環(huán)境下準(zhǔn)確進(jìn)行態(tài)勢評估，幫助飛行員做出正確決策，成為目前研究的熱點(diǎn)。

隨著新型武器裝備的快速裝備運(yùn)用，以及理論戰(zhàn)法的創(chuàng)新使用，空戰(zhàn)環(huán)境日趨復(fù)雜，發(fā)展智能態(tài)勢評估系統(tǒng)，滿足飛行員對空戰(zhàn)態(tài)勢評估的質(zhì)量和可靠性的要求，已經(jīng)成為共識。特別是在分布式空戰(zhàn)中，智能態(tài)勢評估系統(tǒng)收集和處理的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)級增長，并且不同飛行員對態(tài)勢的需求是不一致的，特別是受到敵方干擾等影響，態(tài)勢評估趨于復(fù)雜，對系統(tǒng)的要求也越來越高。現(xiàn)有的態(tài)勢評估系統(tǒng)在計算能力、準(zhǔn)確性、可靠性、可視化等方面難以滿足現(xiàn)有空戰(zhàn)發(fā)展需求。構(gòu)建一個高效的智能態(tài)勢評估系統(tǒng)，增強(qiáng)對空戰(zhàn)復(fù)雜環(huán)境的態(tài)勢感知能力已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。通過態(tài)勢感知，可以獲得對整個戰(zhàn)場態(tài)勢的準(zhǔn)確把握，并根據(jù)態(tài)勢評估結(jié)果進(jìn)行態(tài)勢運(yùn)用，為提高空戰(zhàn)的智能化調(diào)整和控制水平提供支撐。

空戰(zhàn)智能態(tài)勢評估技術(shù)研究與展望

智能態(tài)勢評估的內(nèi)涵

態(tài)勢評估作為數(shù)據(jù)融合領(lǐng)域的一種新概念，目前并沒有形成統(tǒng)一的定義，各種文獻(xiàn)針對不同的空戰(zhàn)環(huán)境，給出的概念也不盡相同。但被大多數(shù)人所接受的一種理解是：態(tài)勢評估是指在特定時空環(huán)境中的要素感知，并給予要素理解，估計態(tài)勢在未來一段時間內(nèi)的發(fā)展趨勢。

為了適應(yīng)復(fù)雜空戰(zhàn)環(huán)境下態(tài)勢評估的要求，使空戰(zhàn)態(tài)勢評估從單獨(dú)評估當(dāng)前時刻靜止態(tài)勢，割裂個體和群體之間的態(tài)勢關(guān)系，逐步向群體之間態(tài)勢評估，并且能夠根據(jù)當(dāng)前空戰(zhàn)態(tài)勢預(yù)測未來一段時間的空戰(zhàn)態(tài)勢，為飛行員決策提供支撐?？諔?zhàn)智能態(tài)勢評估技術(shù)需要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：對空戰(zhàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時態(tài)勢評估，準(zhǔn)確快速判斷己方當(dāng)前所處態(tài)勢，并基于己方態(tài)勢的歷史狀態(tài)記錄，為己方飛行員或指揮員提供較為準(zhǔn)確的空戰(zhàn)態(tài)勢發(fā)展趨勢；具備超前預(yù)測功能。即在某一個重大態(tài)勢轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生之前，能夠給飛行員提前預(yù)測，為飛行員制定合理的攻擊策略和防御措施提供依據(jù)，做到提前防范和應(yīng)對；通過采用先進(jìn)智能算法，如監(jiān)督學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、遺傳模糊樹算法等，使態(tài)勢評估系統(tǒng)能夠具備自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，而且可以智能評估空戰(zhàn)態(tài)勢，實(shí)現(xiàn)空戰(zhàn)態(tài)勢評估的智能化；能夠根據(jù)態(tài)勢評估結(jié)果，動態(tài)靈活的產(chǎn)生各種指令，讓飛行員進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和控制，使空戰(zhàn)態(tài)勢朝著有利于己方方向發(fā)展。

智能態(tài)勢評估關(guān)鍵技術(shù)

在復(fù)雜空戰(zhàn)環(huán)境中，飛行員要根據(jù)當(dāng)前空戰(zhàn)態(tài)勢的變化情況，準(zhǔn)確的進(jìn)行決策，這就需要創(chuàng)立一個系統(tǒng)化、層次化、集成化的態(tài)勢評估模型，對來自各個方面的多源信息進(jìn)行融合，以實(shí)現(xiàn)對空戰(zhàn)環(huán)境的態(tài)勢評估、實(shí)現(xiàn)對于未來的態(tài)勢發(fā)展的超前預(yù)測，并進(jìn)行態(tài)勢表達(dá)，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)態(tài)勢運(yùn)用。

態(tài)勢感知技術(shù)是根據(jù)己方合理配置信息探測工具，以獲取所需要的數(shù)據(jù)。態(tài)勢感知技術(shù)主要包括：探測設(shè)備優(yōu)化配置技術(shù)、數(shù)據(jù)分級管理技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境下探測系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)。

空戰(zhàn)實(shí)際數(shù)據(jù)是智能態(tài)勢評估系統(tǒng)進(jìn)行態(tài)勢感知的基礎(chǔ)，通過機(jī)載探測設(shè)備和數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)完成多源信息的采集，通過某種規(guī)則進(jìn)行組合，為態(tài)勢理解、預(yù)測、表達(dá)、運(yùn)用提供支撐。

但是，現(xiàn)有的復(fù)雜空戰(zhàn)環(huán)境下，各種探測設(shè)備難以對整個空戰(zhàn)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，即并不能保證態(tài)勢感知的完整性。因此，對于空戰(zhàn)雙方而言，如何利用有限的探測資源，得到盡可能多的、有效的空戰(zhàn)數(shù)據(jù)，以提高態(tài)勢感知的實(shí)時性和準(zhǔn)確性，為空戰(zhàn)態(tài)勢評估打下堅實(shí)基礎(chǔ)。所以，空戰(zhàn)態(tài)勢感知技術(shù)的核心就是考慮實(shí)際探測系統(tǒng)性能，綜合考慮信息獲取精度、可靠性、魯棒性和數(shù)據(jù)安全等多個方面，實(shí)現(xiàn)對探測資源的合理分配和使用，通過各種探測設(shè)備混合配置，增強(qiáng)探測系統(tǒng)的魯棒性。

態(tài)勢理解是對空戰(zhàn)環(huán)境的等能力進(jìn)行評估，獲取所收集數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的潛在信息。態(tài)勢理解技術(shù)主要包括：分布式的多源信息融合技術(shù)、分布式的多源信息預(yù)測技術(shù)、態(tài)勢評估系統(tǒng)的生存能力和靈活性技術(shù)、態(tài)勢評估系統(tǒng)的云計算技術(shù)。其中，分布式的多源信息融合和預(yù)測技術(shù)是態(tài)勢評估系統(tǒng)的基礎(chǔ)工具。

為了處理海量數(shù)據(jù)，需要開發(fā)計算速度快和數(shù)值穩(wěn)定的高性能算法，也需要考慮以下方面的內(nèi)容：高精度的狀態(tài)估計、探測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈所得信息的不確定性、空戰(zhàn)態(tài)勢模式識別和戰(zhàn)機(jī)參數(shù)辨識。

態(tài)勢評估系統(tǒng)的生存能力，主要是指面對突發(fā)自然氣象條件、己方探測設(shè)備降低效能和敵方進(jìn)行電子干擾時對空戰(zhàn)態(tài)勢的負(fù)荷處理能力和恢復(fù)能力，可以理解為態(tài)勢評估系統(tǒng)主動采取措施保證系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，恢復(fù)系統(tǒng)的負(fù)荷計算能力。

態(tài)勢評估系統(tǒng)的靈活性，是指在性能約束和時間約束條件下，態(tài)勢評估系統(tǒng)快速有效的調(diào)用現(xiàn)有資源，快速響應(yīng)空戰(zhàn)態(tài)勢變化，調(diào)整空戰(zhàn)關(guān)鍵影響因素的能力。靈活性可以充分考慮到戰(zhàn)場態(tài)勢的變化情況，無論態(tài)勢評估系統(tǒng)負(fù)荷多少，都可以在規(guī)定時間內(nèi)得到需要的結(jié)果。

可視化技術(shù)能提高飛行員決策的效率和準(zhǔn)確度

隨著空戰(zhàn)環(huán)境日趨復(fù)雜和作戰(zhàn)模式的變化，空戰(zhàn)態(tài)勢評估系統(tǒng)需要收集大量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時處理，而分布式作戰(zhàn)理論的發(fā)展，數(shù)據(jù)鏈的接入，必然會為空戰(zhàn)態(tài)勢評估系統(tǒng)提供更多數(shù)據(jù)。在如此復(fù)雜的數(shù)據(jù)中，如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，整理、分選、融合、挖掘，從中獲得實(shí)時精準(zhǔn)的態(tài)勢信息，并且深入挖掘內(nèi)在的潛在內(nèi)容，是態(tài)勢理解技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容。

態(tài)勢估計技術(shù)，也叫態(tài)勢預(yù)測技術(shù)，就是對空戰(zhàn)環(huán)境中各種態(tài)勢因素，如角度、距離、高度、軌跡、作戰(zhàn)意圖的變化進(jìn)行預(yù)測，對空戰(zhàn)態(tài)勢的風(fēng)險等級進(jìn)行評估和預(yù)警，并進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，最終形成空戰(zhàn)戰(zhàn)場綜合態(tài)勢圖。態(tài)勢估計技術(shù)主要包括：態(tài)勢因素分級預(yù)測技術(shù)、不確定性因素影響預(yù)測技術(shù)、隨機(jī)性因素影響預(yù)測技術(shù)、空戰(zhàn)戰(zhàn)場態(tài)勢分析和風(fēng)險預(yù)警技術(shù)。

在進(jìn)行態(tài)勢估計時，需要充分考慮空戰(zhàn)態(tài)勢評估系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理和時空相關(guān)性，各作戰(zhàn)單元的建模和辨識，并估計不確定性因素對態(tài)勢評估的影響。

實(shí)際空戰(zhàn)過程中，由于受探測設(shè)備能力限制，數(shù)據(jù)鏈傳輸限制、復(fù)雜自然條件限制和敵方采取的各種欺騙、干擾措施的限制，實(shí)時獲取完備的空戰(zhàn)態(tài)勢信息是不現(xiàn)實(shí)的。加強(qiáng)各作戰(zhàn)單元之間的信息共享，提高探測設(shè)備的探測能力和抗干擾能力，有助于及時準(zhǔn)確把握空戰(zhàn)戰(zhàn)場態(tài)勢，為飛行員及時發(fā)現(xiàn)威脅，作出相應(yīng)機(jī)動決策，提高戰(zhàn)場生存能力，贏得空戰(zhàn)勝利提供必要條件。

態(tài)勢表達(dá)，也稱態(tài)勢可視化，是態(tài)勢評估發(fā)展的高級階段?？諔?zhàn)態(tài)勢的可視化是一個從單純數(shù)據(jù)到抽象信息，再到獲取認(rèn)知的過程。在作戰(zhàn)過程中，飛行員對圖形的敏感程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對數(shù)據(jù)的敏感程度，采取傳統(tǒng)的文本方式，無法給飛行員提供一個直觀的空戰(zhàn)態(tài)勢，而態(tài)勢表達(dá)技術(shù)可以將大量抽象的數(shù)據(jù)變成圖形，形成態(tài)勢分析建議并制作態(tài)勢圖，采用不同表現(xiàn)形式，使得飛行員可以直觀了解當(dāng)前空戰(zhàn)態(tài)勢和未來發(fā)展趨勢，提高飛行員的決策效率和準(zhǔn)確度。因此，研究融合多源信息的空戰(zhàn)態(tài)勢可視化技術(shù)，具有十分重大的意義。

目前，各國在態(tài)勢可視化方面都取得了一定成果。著名的如美國海軍研究所管理的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗室開發(fā)的“龍”戰(zhàn)場可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用三維的方式來顯示戰(zhàn)場信息，這些信息可以在指揮官和參謀人員之間進(jìn)行信息共享。該系統(tǒng)可以接受相應(yīng)的情報信息，并且可以定期更新戰(zhàn)場可視化信息，用戶可以通過代入場景來獲得更好的戰(zhàn)場態(tài)勢體驗，并查詢相關(guān)信息。

與傳統(tǒng)空戰(zhàn)相比，隨著第四代空空導(dǎo)彈、智能無人機(jī)和隱身飛機(jī)的大量使用，電子戰(zhàn)能力的廣泛運(yùn)用，以及體系化、一體化空戰(zhàn)的發(fā)展，戰(zhàn)場態(tài)勢更加復(fù)雜，這對態(tài)勢可視化技術(shù)又提出了更高的要求?？諔?zhàn)不再遵循統(tǒng)一的框架，態(tài)勢圖不再是戰(zhàn)斗機(jī)之間簡單的靜態(tài)對抗，如何借助計算機(jī)技術(shù)，形成能夠快速識別和感知的動態(tài)態(tài)勢結(jié)構(gòu)是未來的研究方向。此外，如何將多源數(shù)據(jù)的顯示有機(jī)結(jié)合起來，確定態(tài)勢顯示的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，提高顯示的互操作性和準(zhǔn)確度，增強(qiáng)人機(jī)交互能力，這都是態(tài)勢可視化技術(shù)下一步需要著重關(guān)注的問題。

態(tài)勢運(yùn)用是在態(tài)勢評估的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對空戰(zhàn)態(tài)勢朝著有利方向進(jìn)行的動態(tài)調(diào)整和控制?？諔?zhàn)智能態(tài)勢運(yùn)用技術(shù)的關(guān)鍵是如何現(xiàn)實(shí)飛行員、態(tài)勢評估系統(tǒng)、作戰(zhàn)飛機(jī)和多元用戶之間的協(xié)同配合，明確各自在態(tài)勢運(yùn)用中的作用以及相互配合。智能態(tài)勢運(yùn)用技術(shù)主要包括：智能目標(biāo)分配技術(shù)、智能路徑規(guī)劃技術(shù)、智能戰(zhàn)術(shù)選擇技術(shù)。

目標(biāo)分配，即在滿足技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)、作戰(zhàn)任務(wù)要求、武器性能約束和戰(zhàn)機(jī)戰(zhàn)術(shù)使用等前提下，將不同位置、價值和威脅的目標(biāo)合理的分配給編隊中的戰(zhàn)機(jī)，使得整體作戰(zhàn)效能最優(yōu)，損失最小。

隱形戰(zhàn)機(jī)、無人機(jī)、新一代導(dǎo)彈的應(yīng)用將增大態(tài)勢評估的復(fù)雜性

但是，現(xiàn)有的目標(biāo)分配算法存在以下缺陷。一是不考慮信息傳輸延遲和信息的正確性。實(shí)際上任何通信系統(tǒng)必然存在延時，而且隨著電子戰(zhàn)的運(yùn)用以及通信設(shè)備的能力限制，所得的信息不一定是完整的，甚至不一定是正確的。二是全局信息依賴大?，F(xiàn)有的目標(biāo)分配系統(tǒng)過分依賴全局態(tài)勢信息，一旦態(tài)勢信息出現(xiàn)延遲和錯誤，所得的目標(biāo)分配結(jié)果必將和實(shí)際戰(zhàn)場態(tài)勢產(chǎn)生誤差。三是限制條件大。為了提高目標(biāo)分配的實(shí)時性和準(zhǔn)確性，現(xiàn)有算法都會有比較多的假設(shè)條件，這嚴(yán)重降低了算法的通用性，不適合空戰(zhàn)的復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境。

從空戰(zhàn)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢出發(fā)，當(dāng)前應(yīng)著重聚焦小規(guī)模機(jī)群編隊間的目標(biāo)分配，重點(diǎn)在于威脅評估的準(zhǔn)確度和區(qū)分度，協(xié)同攻擊時的戰(zhàn)術(shù)使用問題和多目標(biāo)攻擊時的體系兼容問題。從長遠(yuǎn)來看，分布式目標(biāo)分配算法是趨勢，通過采用各種群智能算法，解決目標(biāo)規(guī)模和態(tài)勢變化的影響，提高目標(biāo)分配的實(shí)時性和準(zhǔn)確度。

傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法包括遺傳算法、人工勢場法、粒子群算法、蟻群算法和A*算法等，但是均存在相應(yīng)不足，如遺傳算法實(shí)時性不夠好，需要占據(jù)很大的存儲空間；人工勢場法容易陷入局部最優(yōu)而不能達(dá)到最佳的規(guī)劃效果；粒子群算法由于搜索空間有限，容易陷入局部最優(yōu)等。

智能路徑規(guī)劃技術(shù)的目的就是基于某一指標(biāo)函數(shù)，為己方飛行員規(guī)劃路徑提供參考，使作戰(zhàn)飛機(jī)按照該路徑執(zhí)行，將機(jī)動決策產(chǎn)生的結(jié)果變成飛機(jī)的飛控系統(tǒng)能夠理解的軌跡指令或者導(dǎo)航指令，從而實(shí)現(xiàn)決策目標(biāo)。

國外學(xué)者很早就對空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)決策理論進(jìn)行了研究，并提出許多方法，如矩陣對策法、專家系統(tǒng)法、影像圖法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和微分對策法等。

戰(zhàn)術(shù)選擇本質(zhì)上是空戰(zhàn)決策，而智能戰(zhàn)術(shù)選擇系統(tǒng)就是通過人工智能，構(gòu)造一個模擬飛行員決策思維的系統(tǒng)，能夠根據(jù)最終實(shí)現(xiàn)智能決策和輔助決策。隨著人工智能的飛速發(fā)展和相應(yīng)算法的飛速發(fā)展，面對各種與空戰(zhàn)態(tài)勢相關(guān)的參數(shù)，經(jīng)歷態(tài)勢感知、態(tài)勢理解、態(tài)勢預(yù)測和態(tài)勢可視化過程，智能態(tài)勢評估系統(tǒng)能夠給飛行員提供戰(zhàn)術(shù)選擇決策支持，減輕飛行員的反應(yīng)時間和思維負(fù)擔(dān)。

結(jié)語

到目前為止，態(tài)勢評估技術(shù)的智能化程度還不夠高，其核心技術(shù)，如多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、模式識別技術(shù)等尚未取得實(shí)質(zhì)性突破，尤其是針對態(tài)勢估計技術(shù)的研究，由于缺乏對空戰(zhàn)決策機(jī)理的研究，估計結(jié)果的準(zhǔn)確度難以得到保證。如何將態(tài)勢評估的各種技術(shù)進(jìn)行融合，并與態(tài)勢運(yùn)用技術(shù)相互配合，實(shí)現(xiàn)功能一體化是未來空戰(zhàn)的關(guān)鍵。

版權(quán)聲明：本文刊載于《軍事文摘》雜志，作者：胡 濤、王棟、姜龍亭、王超。
編輯：hfy