南建設(shè) ,張 芹

(中國(guó)西南電子技術(shù)研究所,成都610036)

1 引 言

“目標(biāo)”可以指一個(gè)實(shí)體,例如一座橋梁,也可以指一個(gè)虛擬的概念,例如“四個(gè)現(xiàn)代化”。本文所指的目標(biāo)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,它可以是一個(gè)用幾何尺寸、質(zhì)量來(lái)描述的物理存在,例如飛機(jī),也可以是一個(gè)僅能用時(shí)域、空域、頻域描述的輻射源;可以是單一實(shí)體如單兵、橋梁,也可以是一個(gè)組合的集群如航母編隊(duì)(“目標(biāo)”中還有“目標(biāo)”),等等。由于目標(biāo)的復(fù)雜程度不一、類型繁多,再加之對(duì)目標(biāo)的不同觀察角度所導(dǎo)致的認(rèn)知差異,因此對(duì)“目標(biāo)”的定義會(huì)產(chǎn)生不同的描述,而當(dāng)它們匯聚在一起的時(shí)候,就可能產(chǎn)生沖突和歧義。由于缺失相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,目標(biāo)的定義、目標(biāo)的識(shí)別要素、目標(biāo)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式等沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范,使得目標(biāo)數(shù)據(jù)采集不全、目標(biāo)識(shí)別率低、目標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)用困難,因此,迫切需要加強(qiáng)對(duì)目標(biāo)的研究,以支撐相應(yīng)信息系統(tǒng)的建設(shè)。

本文通過(guò)研究目標(biāo)固有的能力及在各類傳感器中顯示的特征參數(shù)集,分析目標(biāo)外溢的特征參數(shù)與內(nèi)斂的威懾能力之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,構(gòu)建統(tǒng)一的目標(biāo)特征體系,使不同部門(mén)、不同偵察傳感器對(duì)同一目標(biāo)的屬性和目標(biāo)的威脅程度具有同一判決認(rèn)知準(zhǔn)則,為目標(biāo)數(shù)據(jù)的有效采集、比對(duì)、應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

2 國(guó)內(nèi)外對(duì)目標(biāo)的研究

2.1 國(guó)外研究情況

美國(guó)國(guó)防部軍事術(shù)語(yǔ)詞典關(guān)于“目標(biāo)”的定義為[1]:

(1)進(jìn)行交戰(zhàn)或者采取行動(dòng)時(shí)需要考慮的實(shí)體(或者物體);

(2)遂行情報(bào)活動(dòng)時(shí),一個(gè)國(guó)家、區(qū)域、設(shè)施、機(jī)構(gòu)或者人員;

(3)為未來(lái)射擊所指示并標(biāo)有編號(hào)的區(qū)域;

(4)在支援火力打擊時(shí),擊中目標(biāo)的彈著點(diǎn)。

2007年4月13日,美軍參聯(lián)會(huì)主席修訂發(fā)布的《聯(lián)合目標(biāo)選定》關(guān)于“目標(biāo)”的定義為[2]:進(jìn)行交戰(zhàn)或者采取行動(dòng)時(shí)需要考慮的一個(gè)實(shí)體或者一個(gè)物體。它可以是為支持指揮員作戰(zhàn)目標(biāo)與作戰(zhàn)意圖所采取行動(dòng)而識(shí)別出的地區(qū)、復(fù)合體、設(shè)施、部隊(duì)、裝備、能力、功能、個(gè)人、人群、系統(tǒng)、實(shí)體或者行為。

1998年2月1日,美空軍部部長(zhǎng)授權(quán)發(fā)布的《美空軍情報(bào)目標(biāo)選定指南》中確定“目標(biāo)特征”的定義[3]有“固有特征”、“被獲取到的特征”、“功能特征”、“物理特征”、“環(huán)境特征”和“機(jī)動(dòng)性特征”等6類。2006年6月8日,其修訂的條令文件給出了4類目標(biāo)特征,即“物理特征”、“環(huán)境特征”、“功能特征”和“認(rèn)知特征”。

2007年4月,美軍參聯(lián)會(huì)修訂《聯(lián)合目標(biāo)選定》關(guān)于“目標(biāo)特征”的定義:每一目標(biāo)都有不同的固有特征或者被采集到的特征。

總結(jié)美軍目標(biāo)特征的描述和發(fā)展不難看出:時(shí)代變遷使美軍的認(rèn)識(shí)水平不斷變化,對(duì)目標(biāo)的描述基本分為三部分:一是目標(biāo)本身固有的,二是可探測(cè)/偵測(cè)/監(jiān)測(cè)/觀測(cè)的,三是和環(huán)境有關(guān)的。這些目標(biāo)特征構(gòu)成了開(kāi)展目標(biāo)偵察、探測(cè)、定位、識(shí)別、行為預(yù)測(cè)、威脅評(píng)估等活動(dòng)進(jìn)行分離、聚類等分析的基礎(chǔ)。

2.2 國(guó)內(nèi)研究情況

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)[4-5]中相關(guān)定義:所謂“目標(biāo)”是指一個(gè)待探測(cè)、定位、識(shí)別和確認(rèn)的物體。

目標(biāo)特征是把目標(biāo)從背景中區(qū)別出來(lái)的空間、光譜和強(qiáng)度的形貌。

“目標(biāo)特征”就是目標(biāo)特點(diǎn)的征象和標(biāo)志等,它是區(qū)分目標(biāo)類別的獨(dú)特信號(hào)表征集。具體來(lái)說(shuō),目標(biāo)所產(chǎn)生的聲、光、電、磁、熱、力等信號(hào)中含有目標(biāo)的特征信息,根據(jù)特征的差異就可以區(qū)分目標(biāo)了。

國(guó)內(nèi)對(duì)目標(biāo)特征的分類存在許多值得商榷的地方:大部分研究都局限在對(duì)傳感器特征的研究上,其目的也局限在對(duì)目標(biāo)的身份、個(gè)體識(shí)別上,而為什么要研究目標(biāo)、目標(biāo)對(duì)我們構(gòu)成了什么威脅、如何判斷這些威脅往往被忽視。

3 目標(biāo)特征模型

我們之所以對(duì)目標(biāo)感興趣,要開(kāi)展研究,是因?yàn)檫@個(gè)目標(biāo)可能對(duì)我們構(gòu)成了威脅,這種威脅可以用該目標(biāo)所具備的某些能力來(lái)描述,這些能力又可由目標(biāo)所具備的某些特征參數(shù)來(lái)衡量,這些能力在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的使用就形成了威脅。

目標(biāo)威脅由目標(biāo)的基本戰(zhàn)技性能和入役后的編成及協(xié)同關(guān)系等形成。目標(biāo)的部分性能特征和狀態(tài)散布在戰(zhàn)場(chǎng)空間中,被偵察傳感器捕獲,并通過(guò)分離聚類、推理融合、外延內(nèi)插、關(guān)聯(lián)比對(duì)等技術(shù)處理方法進(jìn)行反演?；謴?fù)目標(biāo)的屬性及威脅,與其固有特征、動(dòng)態(tài)特征以及偵察傳感器特征集之間存在著密切的關(guān)系。

本文定義目標(biāo)特征為:一組可用以表征目標(biāo)屬性和能力的特征量(一種或者多種),由目標(biāo)自身所固有的內(nèi)部性能(包括“固有特征”和“動(dòng)態(tài)特征”)以及由偵察監(jiān)視傳感器所獲取的目標(biāo)外部特征參數(shù)所構(gòu)成。

和美軍比較,我們?cè)黾恿藙?dòng)態(tài)特征,這樣的模式更準(zhǔn)確、更全面、更實(shí)用。

(1)固有特征

目標(biāo)固有特征是目標(biāo)在研制生產(chǎn)定型后所具有的技術(shù)性能和狀態(tài),是目標(biāo)自身固化、捆綁的特性,它不會(huì)因偵察監(jiān)視傳感器性能的差異而改變。其要素主要包括功能、物理表征、機(jī)動(dòng)性能和武器裝備性能等。目標(biāo)具有的獨(dú)特固有特征量構(gòu)成了“固態(tài)特征集”,它描述目標(biāo)固有屬性,可據(jù)此分析判斷目標(biāo)的類型、用途等。目標(biāo)固有特征集的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 目標(biāo)固有特征集構(gòu)成圖Fig.1 Block diagram of target′s intrinsic feature

(2)動(dòng)態(tài)特征

目標(biāo)動(dòng)態(tài)特征是指目標(biāo)投入使用并形成戰(zhàn)斗力后所具有的與集群和作戰(zhàn)相關(guān)聯(lián)的特征,其要素主要包括行為狀態(tài)、指揮協(xié)同、隸屬關(guān)系、作戰(zhàn)環(huán)境等。

目標(biāo)進(jìn)入作戰(zhàn)序列后即有了隸屬指揮關(guān)系,其行為遵循戰(zhàn)術(shù)條例的各種操作使用規(guī)程。在具體的作戰(zhàn)行動(dòng)中,目標(biāo)還會(huì)與友鄰部隊(duì)形成協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)系,且會(huì)針對(duì)不同的作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)對(duì)象和作戰(zhàn)進(jìn)程臨時(shí)改變操作、使用規(guī)程,這些動(dòng)態(tài)特征量構(gòu)成了“動(dòng)態(tài)特征集”,它描述目標(biāo)當(dāng)前的行為狀態(tài),可據(jù)此分析判斷目標(biāo)的集群屬性和威脅程度等。目標(biāo)動(dòng)態(tài)特征集構(gòu)成如圖2所示。

圖2 目標(biāo)動(dòng)態(tài)特征集構(gòu)成圖Fig.2 Block diagram of target′s dynamic feature

(3)傳感器特征

傳感器特征是可由多種探測(cè)、偵測(cè)、監(jiān)測(cè)、觀測(cè)傳感器獲得的可表征目標(biāo)特性的參數(shù),其要素會(huì)根據(jù)探測(cè)、偵測(cè)、監(jiān)測(cè)、觀測(cè)傳感器的不同而不同。

由于目標(biāo)在多維空間的存在,使其具有多種可探測(cè)、偵測(cè)、監(jiān)測(cè)、觀測(cè)的特征參數(shù),這些被傳感器獲得用于檢測(cè)、驗(yàn)證目標(biāo)的特征量構(gòu)成了“傳感器特征集”,它描述判證目標(biāo)屬性的基本特征,可據(jù)此分析判斷目標(biāo)的屬性及當(dāng)前狀態(tài)。目標(biāo)傳感器特征集構(gòu)成如圖3所示。

圖3 目標(biāo)傳感器特征集構(gòu)成圖Fig.3 Block diagram of target′s sensor feature

集合目標(biāo)的各種特征集即可建立目標(biāo)特征概念模型,如圖4所示。

圖4 目標(biāo)特征概念模型圖Fig.4 Conceptual model of target feature

4 目標(biāo)特征的應(yīng)用

4.1 目標(biāo)識(shí)別

利用同源、異源偵察傳感器獲取的目標(biāo)傳感器特征參數(shù),可以構(gòu)建一體化的聯(lián)合識(shí)別模板,從而提高識(shí)別概率,縮短識(shí)別時(shí)間。應(yīng)用工作頻率、調(diào)制樣式、傳輸協(xié)議、細(xì)微特征、信息內(nèi)涵等傳感器特征建立的某目標(biāo)識(shí)別模板示意如圖5所示。

圖5 目標(biāo)識(shí)別模板示意圖Fig.5 Sketch map of target identification′s template

如果一類傳感器要完成對(duì)目標(biāo)的屬性識(shí)別需要非常高昂的代價(jià)的話(時(shí)間、設(shè)備、人員的占用及可能獲得的效果比較),聯(lián)合識(shí)別模板或許會(huì)用較少的資源完成同樣的任務(wù)。

4.2 目標(biāo)行為規(guī)則提取

利用偵察傳感器所獲取的準(zhǔn)確、真實(shí)、完備的信息,通過(guò)統(tǒng)計(jì)、聚類、分離 、排序、關(guān)聯(lián)、印證等步驟,提取目標(biāo)行為習(xí)慣及活動(dòng)規(guī)律,利用其他偵察手段進(jìn)行驗(yàn)證,得到目標(biāo)行為規(guī)則。例如利用信號(hào)偵察獲得的信號(hào)群電磁態(tài)勢(shì)和工作模式情報(bào),加上雷達(dá)和圖像偵察獲得的位置、屬性、行為、動(dòng)向等信息,相互關(guān)聯(lián)印證后,提取作戰(zhàn)規(guī)則,預(yù)測(cè)下一步的威脅。

4.3 目標(biāo)威脅能力預(yù)測(cè)

辨識(shí)和預(yù)測(cè)目標(biāo)威脅是開(kāi)展目標(biāo)研究的目的。

利用積累的目標(biāo)固有特征參量以及當(dāng)前獲取的目標(biāo)動(dòng)態(tài)特征參量及戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境參量等,可以組合形成目標(biāo)能力描述模型。例如:固有特征與動(dòng)態(tài)特征的某些特征量結(jié)合可以描述或表征目標(biāo)的“機(jī)動(dòng)投送能力”、“信息支援能力”、“打擊毀傷能力”、“自衛(wèi)生存能力”、“后勤保障能力”等,從而形成對(duì)目標(biāo)威懾的認(rèn)知模型。目標(biāo)威脅能力建模如圖6所示。

圖6 目標(biāo)威脅能力模型Fig.6Model of target threat capacity estimation

例如,一架飛機(jī)有運(yùn)載能力,該能力可以用來(lái)載油,使飛機(jī)的航程產(chǎn)生變化,而一旦載油量確定,其升空后的實(shí)際航程會(huì)隨著時(shí)間的推移而縮短。這個(gè)運(yùn)載能力也可以用來(lái)載物,這就是它的投送能力,如果“物”是彈藥,會(huì)演變成打擊毀傷能力,如果是貨物就是其運(yùn)輸能力,但運(yùn)輸能力又和貨物的裝卸及場(chǎng)站準(zhǔn)備工作有關(guān),這超出了我們的討論范圍。載機(jī)對(duì)貨物品類運(yùn)載量的分配使該飛機(jī)的作戰(zhàn)效能發(fā)生變化,這就是以色列企圖利用F-16轟炸伊朗核設(shè)施,但受飛機(jī)投放能力影響而糾結(jié)的原因。掌握這個(gè)變化對(duì)評(píng)估該機(jī)的威脅意義重大。

又例如:信息支援能力,既包含信息傳輸能力(指揮鏈、情報(bào)鏈、保障鏈、武協(xié)鏈等),也包含信息獲取及處理能力(雷達(dá)、信號(hào)、圖像、電子、聲磁等)、航行安全保障(導(dǎo)航、氣象等)能力等,它們之間相互補(bǔ)充、驗(yàn)證,使該平臺(tái)在外部和自身構(gòu)建的透明戰(zhàn)場(chǎng)上的安全球保護(hù)中遂行作戰(zhàn)任務(wù)。

其他如打擊毀傷能力、自衛(wèi)生存能力、后勤保障能力、指揮控制能力等都是戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)的重要能力,具體到某目標(biāo),允許有能力缺省。在大部分目標(biāo)研究中,涉及到的這些能力基本夠用。

將該目標(biāo)威脅能力與特征參數(shù)具體關(guān)聯(lián)起來(lái),并用數(shù)學(xué)模型固化下來(lái)形成模板,逐步完善、驗(yàn)證,其預(yù)測(cè)結(jié)果可供指揮決策參考。威脅能力與特征參數(shù)具體關(guān)聯(lián)如表1所示。

表1 威脅能力與特征參數(shù)關(guān)聯(lián)表Table 1 Relation form of threat capacity to feature parameter

5 結(jié)束語(yǔ)

本文研究的目標(biāo)對(duì)象僅僅適用于軍事目的,如對(duì)我們構(gòu)成威脅的作戰(zhàn)平臺(tái)或作戰(zhàn)單元。廣義的目標(biāo)也可以具備類似的目標(biāo)特征,但需要作映射對(duì)應(yīng)。

國(guó)內(nèi)外有眾多單位在開(kāi)展對(duì)目標(biāo)的研究,但由于缺乏統(tǒng)一的認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn),也沒(méi)有可供參考的共同語(yǔ)言,使我們對(duì)目標(biāo)的認(rèn)識(shí)難以統(tǒng)一。通過(guò)研究目標(biāo)的基本能力,我們認(rèn)為可以從這個(gè)角度完成對(duì)目標(biāo)的描述,且可以開(kāi)展目標(biāo)的威脅能力預(yù)測(cè)與評(píng)估,這無(wú)疑是情報(bào)領(lǐng)域值得做但還沒(méi)有做好的工作,期待引起國(guó)內(nèi)同行專家們的重視,使我們對(duì)目標(biāo)的研究更加透徹,使目標(biāo)保障工作更加準(zhǔn)確。

[1]US Department of Defense.JP 1-02 Department of Defense Dictionary of Military andAssociated Terms[M].Washington:DoD,2001.

[2]US Department of Defense.JP 3-60 Joint Targeting[M].Washington:DoD,2007.

[3]US Air Force.US.Air Force Pampphlet 14-210 Intelligence[M].Washington:Air Force,1998.

[4]周立偉.目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2008.ZHOU Li-wei.Object Detection and Identification[M].Beijing:Beijing University of Technology Press,2008.(in Chinese)

[5]雷厲.偵察與監(jiān)視[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008.LEI Li.Reconnaissance and surveillance[M].Beijing:National Defense Industry Press,2008.(in Chinese)