唐 克 吳繁華

（陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031）

城市進(jìn)攻作戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題研究＊

唐 克 吳繁華

（陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031）

就城市進(jìn)攻作戰(zhàn)中目標(biāo)偵察識(shí)別的問(wèn)題，提出模糊模式識(shí)別的方法。該方法在知道模式特性指標(biāo)和得到目標(biāo)特性值的前提下，建立隸屬函數(shù)求出相應(yīng)隸屬度，然后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別判斷。通過(guò)實(shí)例分析證明了該方法較為簡(jiǎn)便、易于實(shí)現(xiàn)且具有一定的科學(xué)合理性。

城市；進(jìn)攻作戰(zhàn)；模糊模式識(shí)別；隸屬函數(shù)

Class NumberE83

1 問(wèn)題的提出

城市作戰(zhàn)是無(wú)法回避的一個(gè)問(wèn)題。城市作為各個(gè)國(guó)家和地區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)和文化的中心［1］。在作戰(zhàn)中，較好地控制住城市對(duì)于實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)都至關(guān)重要。而高技術(shù)條件下的城市作戰(zhàn)，將是信息對(duì)抗的作戰(zhàn)，信息的主導(dǎo)權(quán)在一定意義上決定了戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)［2］。城市進(jìn)攻作戰(zhàn)中，對(duì)目標(biāo)的偵察識(shí)別即是掌握敵情信息的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但是隨著各種偽裝技術(shù)的發(fā)展和偽裝手段的改進(jìn)以及戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的瞬息萬(wàn)變，對(duì)敵城市中目標(biāo)偵察識(shí)別的難度也日益加大。所以，要贏得城市進(jìn)攻作戰(zhàn)必須在戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別上下功夫，深入研究城市進(jìn)攻作戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題也就具有現(xiàn)實(shí)而重要的意義。

2 模糊識(shí)別的數(shù)學(xué)模型

2.1 模糊模式識(shí)別

設(shè)U是一個(gè)待識(shí)別對(duì)象的全體集合，集合U中的每一個(gè)對(duì)象u有p個(gè)特性指標(biāo)u1，u2，…，up。每個(gè)特性指標(biāo)即對(duì)象u的某個(gè)具體的特征，于是把p個(gè)特性指標(biāo)表示的每一個(gè)對(duì)象u，記成u＝（u1，u2，…，up），稱為特性向量或因素集［3］。

設(shè)待識(shí)別對(duì)象集合U分成n個(gè)類別，并且每一個(gè)類別均是U的一個(gè)模糊集，記作稱之為模糊模式。

模糊模式識(shí)別的目的是把待識(shí)別對(duì)象u＝（u1， u2，…，up）劃歸到一個(gè)與其相近相似的模式類別中。

當(dāng)通過(guò)一定的算法和規(guī)則，建立模糊模式的隸屬函數(shù)，求取待識(shí)別對(duì)象u與模糊模式之間存在的關(guān)聯(lián)度，即得到一組隸屬度（u），然后按照某種隸屬原則對(duì)對(duì)象u判斷其隸屬于類別的程度，就可以得知它應(yīng)歸屬哪一類別。

2.2 直接方法的一般應(yīng)用步驟

通過(guò)2.1所述，此類模糊模式識(shí)別的方法可分為三步。

1）通過(guò)偵察獲取識(shí)別對(duì)象的特性指標(biāo)

識(shí)別一個(gè)對(duì)象，它受多種因素的影響，在偵察的過(guò)程中從各因素中抽選一些與模式識(shí)別問(wèn)題相關(guān)度較大關(guān)系的特性指標(biāo)，并通過(guò)一定的規(guī)則給對(duì)象u的特性指標(biāo)賦予相應(yīng)具體的數(shù)據(jù)，得到對(duì)象u的特性指標(biāo)向量u＝（u1，u2，…，up）［4］。

在這一步中，主要涉及的問(wèn)題是偵察的可信度，還有對(duì)于一些實(shí)際問(wèn)題的內(nèi)容和背景以及識(shí)別人員的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技巧，這些是識(shí)別的基礎(chǔ)，也將影響識(shí)別的效果，所以識(shí)別因素的確定和因素?cái)?shù)據(jù)的賦予也因不同的識(shí)別對(duì)象而會(huì)有所差別。

2）確定模糊模式的隸屬函數(shù)

這一步是識(shí)別工作的關(guān)鍵，對(duì)于不同的識(shí)別問(wèn)題需要構(gòu)建不同的隸屬函數(shù)。

在模糊模式識(shí)別中，建立隸屬函數(shù)的方法經(jīng)常采用的是樣本法。用樣本法構(gòu)建隸屬函數(shù)的方法如下：

設(shè)U是待識(shí)別對(duì)象全體的集合，而U上n個(gè)模糊子集（即模糊模式每一個(gè)對(duì)象（u∈U）的特性向量為：u＝（u1，u2，…，up）［5］。

計(jì)算對(duì)象u＝（u1，u2，…，up）與均值祥本ai之間的普通距離［6］：

在研究具體問(wèn)題時(shí)，選擇樣本還可以適當(dāng)添加一些可變的指標(biāo)（或參數(shù)），從而適應(yīng)更復(fù)雜的情況，也從某種程度上保證識(shí)別的準(zhǔn)確性。

3）識(shí)別判斷目標(biāo)

在計(jì)算得出隸屬函數(shù)的值后，按照某種隸屬的原則對(duì)待識(shí)別對(duì)象u進(jìn)行判斷，指出其應(yīng)歸屬于哪一模糊模式，即屬于哪一類別［8］。

2.3 模糊模式識(shí)別的隸屬原則1）最大隸屬度原則

2）最大隸屬原則

設(shè)Ai∈F（U）（i＝1，2，…，n），u0∈U，若存在j∈｛1，2，…，n｝，使得則稱元素u。相對(duì)屬于

3 計(jì)算示例

在某次城市進(jìn)攻作戰(zhàn)中，我偵察分隊(duì)在城市中心一街區(qū)發(fā)現(xiàn)敵一火力目標(biāo)，該火力目標(biāo)威脅到我方下一步的進(jìn)攻行動(dòng)，現(xiàn)在需要我方判明該目標(biāo)的屬性類別，以便我指揮員適時(shí)組織相應(yīng)力量對(duì)其進(jìn)行打擊。

按照目標(biāo)識(shí)別的方法和步驟，本文以擇近原則為基礎(chǔ)對(duì)該例進(jìn)行分析識(shí)別。

3.1 確定識(shí)別對(duì)象特征指標(biāo)

1）目標(biāo)形狀大小。描述目標(biāo)的幅員和體積等方面的特征量，這里用1.0～5.0之間的數(shù)表示。

2）目標(biāo)中包含人員數(shù)量。

3）目標(biāo)在陣地的停留時(shí)間（s）。

4）目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的速度（km／h）。

5）目標(biāo)發(fā)射景況。目標(biāo)在發(fā)射時(shí)的火光亮度、聲音和彈道軌跡等情況的綜合評(píng)價(jià)，用0～1.0之間的數(shù)表示。

3.2 確定模糊模式特征指標(biāo)均值

目標(biāo)類別的標(biāo)準(zhǔn)特征指標(biāo)，是我軍在平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)所采集到的敵方目標(biāo)信息技術(shù)數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣的一些標(biāo)準(zhǔn)特征指標(biāo)為戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)識(shí)別提供便利。在目標(biāo)識(shí)別過(guò)程中，可根據(jù)所選取的每個(gè)特征指標(biāo)的重要程度，賦予一個(gè)權(quán)重系數(shù)，這些權(quán)重系數(shù)可由經(jīng)驗(yàn)、專家打分或者通過(guò)一定的數(shù)學(xué)方法計(jì)算然后統(tǒng)一進(jìn)行歸一化處理得到，這樣的權(quán)重系數(shù)具有一定的科學(xué)性。本例中的目標(biāo)識(shí)別類別分別設(shè)有敵坦克、單兵便攜式反坦克導(dǎo)彈、自行火炮、迫擊炮和敵火箭筒，它們的標(biāo)準(zhǔn)特征指標(biāo)如表1所示。

3.3 待識(shí)別目標(biāo)偵測(cè)特征量

在偵察監(jiān)測(cè)過(guò)程中，得到要識(shí)別目標(biāo)的特征量分別為

U＝4.6／形狀大?。?／人員數(shù)量＋22／停留時(shí)間＋43／運(yùn)動(dòng)速度＋0.7／發(fā)射景況即：U＝（4.6，4，22，43，0.7）

表1 目標(biāo)類別標(biāo)準(zhǔn)特征指標(biāo)表（均值表）

3.4 計(jì)算目標(biāo)偵察值與標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值之間的距離

同理

3.5 求取隸屬函數(shù)值

3.6 判斷目標(biāo)類別

從求取的隸屬函數(shù)值中，得知

依據(jù)最大隸屬原則，可以判斷，所偵察的目標(biāo)為敵坦克。

4 結(jié)語(yǔ)

該方法從偵察觀測(cè)所獲得的信息出發(fā)，對(duì)城市進(jìn)攻作戰(zhàn)目標(biāo)類別進(jìn)行識(shí)別，具有簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、可靠的優(yōu)點(diǎn)。這一目標(biāo)識(shí)別方法主要困難在于因素集的選取和因素特性值的確定，而確定其隸屬函數(shù)和對(duì)模糊集的處理也是關(guān)鍵的步驟［11］。對(duì)于特性指標(biāo)，必須選取最能反映目標(biāo)信號(hào)特征，并且可以進(jìn)行量化的信息表現(xiàn)出來(lái)。這個(gè)工作要求對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全面分析，并對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)于隸屬函數(shù)的構(gòu)建，就是對(duì)樣本數(shù)值的分析。綜合來(lái)說(shuō)我們依據(jù)的是大量的戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和軍事專家、指揮員的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)特性指標(biāo)值確定后，通過(guò)正確地構(gòu)建隸屬函數(shù)，就可以用模糊識(shí)別的方法進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，而且同其他的識(shí)別方法相比，更簡(jiǎn)單、更容易實(shí)現(xiàn)，也更科學(xué)。

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Battlefeld Target Identification of CityOffensive Operations

TANG Ke WU Fanhua
（Army Officer Academy，Hefei 230031）

The paper proposes the method of fuzzy pattern recognition to solve the target detection recognition problem in the city offensive operations.Using this method，knowing the mode characteristics index and target properties value，membership function is established，then the degree of membership is calculated，then the target recognition is judged.The example analysis proves that this method is simple and convenient，easy to realize，and has scientific rationality.

city，offensive operations，fuzzy pattern identification，subordinate function

E83DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.011

2015年5月3日，

2015年6月27日

唐克，男，碩士，副教授，研究方向：武器系統(tǒng)運(yùn)用工程。吳繁華，男，碩士研究生，研究方向：兵種戰(zhàn)術(shù)學(xué)。