劉祥雨 朱坤 王剛 郭相科 付強(qiáng) 李騰達(dá)

摘 要：????? 目標(biāo)分配是指揮控制流程中的核心環(huán)節(jié)， 分配模式的優(yōu)化對(duì)于提升防空反導(dǎo)作戰(zhàn)能力具有重要意義。 為提高防空反導(dǎo)目標(biāo)分配的魯棒性、? 適用性以及博弈對(duì)抗性等作戰(zhàn)性能， 以應(yīng)對(duì)當(dāng)前復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境， 本文提出建立多模式融合的目標(biāo)分配體系結(jié)構(gòu)， 對(duì)商用訂單式的服務(wù)模式進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)， 將“派單” “搶單” “搶派單融合”三種模型改進(jìn)定義為軍事模型； 通過(guò)使用美國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架（Department of Defense Architecture Framework， DoDAF）建立“他分配” “自分配” “他分配與自分配結(jié)合”的新型目標(biāo)分配體系結(jié)構(gòu)； 引入Perti網(wǎng)模型， 構(gòu)建并分析Petri網(wǎng)模型的可達(dá)圖， 通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)， 構(gòu)建復(fù)雜作戰(zhàn)場(chǎng)景， 驗(yàn)證了分配策略機(jī)制的可行性。 結(jié)果表明三種策略各具優(yōu)勢(shì)， 本文設(shè)計(jì)的多策略結(jié)合在匹配時(shí)間、? 成功率以及效用值方面相較傳統(tǒng)的單一策略具有較大優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：???? 目標(biāo)分配; 美國(guó)國(guó)防部體系架構(gòu)框架; Petri網(wǎng); 他分配; 自分配; 指揮控制; 模型設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：??? ???TJ760

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：??? A

文章編號(hào)：??? ?1673-5048（2024）01-0045-13

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2023.0086

0 引? 言

隨著網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)、? 馬賽克戰(zhàn)、? 多域戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)概念的提出， 以及高性能無(wú)人機(jī)、? 攻擊機(jī)、? 彈道導(dǎo)彈等空地武器和遠(yuǎn)距離探測(cè)雷達(dá)、? 高精度雷達(dá)、? 天基衛(wèi)星等預(yù)警探測(cè)裝備的不斷發(fā)展［1］， 美軍完成打擊鏈閉環(huán)時(shí)間從海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中的80～101 min已縮短為如今的20 s， 這對(duì)防空殺傷網(wǎng)的構(gòu)建和發(fā)展提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［2］。

傳統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃耗時(shí)長(zhǎng)， 是加速殺傷過(guò)程需要重點(diǎn)補(bǔ)齊的短板， 尤其是面對(duì)以秒級(jí)進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃的空襲打擊， 有效合理地進(jìn)行武器-目標(biāo)分配， 能夠有效縮短任務(wù)規(guī)劃時(shí)間。 在防空反導(dǎo)作戰(zhàn)中， 武器-目標(biāo)分配是指揮控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、? 數(shù)量和地空導(dǎo)彈火力單元數(shù)量、? 性能、? 彈藥資源等， 將目標(biāo)高效分配給不同火力單元攔截， 自動(dòng)完成目標(biāo)和火力單元的配對(duì)過(guò)程。 因此武器-目標(biāo)分配作為防空任務(wù)規(guī)劃的核心環(huán)節(jié)， 應(yīng)作為重點(diǎn)問(wèn)題開(kāi)展研究［3］。

自Manne于1957年提出武器-目標(biāo)分配（Weapon- Target Assignment， WTA）問(wèn)題以來(lái)， 國(guó)內(nèi)外對(duì)于WTA的研究較為豐富， 如在李夢(mèng)杰等梳理的國(guó)內(nèi)外目標(biāo)分配模型和算法中， 對(duì)國(guó)內(nèi)外目標(biāo)分配模型、? 算法及應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)梳理分析［4］， 但是大部分模型和算法偏向“數(shù)學(xué)化”研究， 缺少分配模式的系統(tǒng)化構(gòu)建， 模型和算法無(wú)法針對(duì)作戰(zhàn)場(chǎng)景發(fā)揮作用。 張維明等針對(duì)不確定性突出的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)， 提出邊緣指揮控制新范式及其新型特征［5］；? 趙國(guó)宏提出了構(gòu)建作戰(zhàn)管理系統(tǒng)的需求與構(gòu)想， 指出其主要功能由服務(wù)層、? 網(wǎng)絡(luò)層、? 用戶端共同實(shí)現(xiàn)， 論述了發(fā)展作戰(zhàn)管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)［1］。 以上文獻(xiàn)主要從理論層面分析任務(wù)規(guī)劃模式的特點(diǎn)、? 技術(shù)需求等， 但未建立具體模型， 因此構(gòu)建新型目標(biāo)分配模式具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。 而正在發(fā)展演進(jìn)的依托軍事物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的作戰(zhàn)管理模式， 是實(shí)現(xiàn)全域作戰(zhàn)指揮控制的技術(shù)方法， 其核心仍是作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃。 在國(guó)外的研究中， 如美軍在領(lǐng)域?qū)Ｓ玫男「拍钭鲬?zhàn)管理系統(tǒng)： 反導(dǎo)作戰(zhàn)管理指揮控制通信系統(tǒng)（Battle Management， Command， Control and Communications， BMC3）， 用于在“殺傷網(wǎng)”中選擇合適的作戰(zhàn)資源， 構(gòu)成閉合殺傷鏈； 在俄烏沖突中呈現(xiàn)的訂單式打擊仍然依靠的是新型指揮控制系統(tǒng)，? 烏克蘭開(kāi)發(fā)的“電子敵人（e—Enemy）”情報(bào)眾籌應(yīng)用程序， 為烏克蘭軍方提供了一種自下而上的訂單打擊模式， 烏克蘭民眾可通過(guò)該平臺(tái)提交俄軍信息（下單）， 烏軍通過(guò)平臺(tái)接受訂單之后進(jìn)行打擊（服務(wù)）， 隨后進(jìn)行作戰(zhàn)情況的反饋（結(jié)算）； 烏克蘭炮兵作戰(zhàn)管理系統(tǒng)GIS Arta（GIS Art for Artillery）類似“優(yōu)步（Uber）”， 其早期被稱為“目標(biāo)分配網(wǎng)絡(luò)”， 采用服務(wù)器-微型計(jì)算機(jī)-終端架構(gòu)， 和優(yōu)步等打車軟件的訂單式技術(shù)類似， 原理是通過(guò)識(shí)別并跟蹤定位俄軍目標(biāo)， 選擇射程內(nèi)合適的火炮、? 導(dǎo)彈等打擊力量摧毀作戰(zhàn)目標(biāo)［6］。 新型的作戰(zhàn)管理系統(tǒng)在實(shí)戰(zhàn)中表現(xiàn)不俗， 已然成為作戰(zhàn)的核心樞紐， 尤其是軍用訂單式的打擊模式， 可以為構(gòu)建多種分配模式的目標(biāo)分配系統(tǒng)架構(gòu)提供思路。

針對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀， 分析未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)高對(duì)抗性、? 高不確定性和高復(fù)雜性的特點(diǎn)， 研究適應(yīng)性高的目標(biāo)分配方法具有較大的研究需求， 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1） 現(xiàn)有指揮控制系統(tǒng)在目標(biāo)分配環(huán)節(jié)缺少上下級(jí)的交互反饋， 導(dǎo)致分配結(jié)果不符合下級(jí)作戰(zhàn)單元的實(shí)際作戰(zhàn)情況， 影響最終的作戰(zhàn)效能。

（2） 現(xiàn)有目標(biāo)分配模式固化單一， 不同的場(chǎng)景輸入產(chǎn)生同樣的結(jié)果輸出， 顯然不符合非線性作戰(zhàn)特點(diǎn)， 確定性的分配方法在不確定性突出的現(xiàn)代作戰(zhàn)中將會(huì)導(dǎo)致模型失配甚至崩潰的發(fā)生。 需要研究設(shè)計(jì)能夠針對(duì)不同場(chǎng)景、? 不同目標(biāo)適應(yīng)性地選擇不同分配模式的目標(biāo)分配方法， 以提高針對(duì)性和適應(yīng)性。

（3） 雖然國(guó)外的作戰(zhàn)管理系統(tǒng)已有類似研究， 但其分配機(jī)制仍然單一， 無(wú)法適應(yīng)多種作戰(zhàn)場(chǎng)景。 針對(duì)空襲方進(jìn)行逆梯度非線性攻擊的作戰(zhàn)特點(diǎn)， 構(gòu)建混合多樣的分配策略非常關(guān)鍵。

針對(duì)上述研究需求及目前存在的問(wèn)題， 本文從概念邏輯出發(fā)， 分析商用訂單匹配的內(nèi)涵機(jī)理， 將商用訂單式的服務(wù)模式機(jī)制（搶單、? 派單、? 搶派單結(jié)合）引入到武器-目標(biāo)分配問(wèn)題中， 構(gòu)建適應(yīng)復(fù)雜性、? 不確定性突出的作戰(zhàn)場(chǎng)景的“他分配” “自分配” “他分配與自分配結(jié)合”的新型目標(biāo)分配模式［7］； 通過(guò)使用美國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架（Department of Defence Architecture Framework， DoDAF）建模方法， 設(shè)計(jì)建模步驟， 構(gòu)建多模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)架構(gòu)， 為模型和算法運(yùn)行求解提供系統(tǒng)支撐［8］； 最后使用Petri網(wǎng)模型建立相應(yīng)的可達(dá)圖并進(jìn)行分析， 驗(yàn)證構(gòu)建模型的合理性和正確性。

1 機(jī)理分析

指揮與控制的定義為“指揮員及指揮機(jī)關(guān)對(duì)部隊(duì)作戰(zhàn)或其他行動(dòng)進(jìn)行掌握和制約的活動(dòng)”。 在防空反導(dǎo)作戰(zhàn)過(guò)程中， 指揮與控制的核心任務(wù)是進(jìn)行目標(biāo)分配， 商用訂單式的任務(wù)分配模式也是一種“指揮控制”形式。 其借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的提高而迅速發(fā)展， O2O商業(yè)模式充分利用互聯(lián)網(wǎng)跨地域、? 無(wú)邊界、? 信息融合等優(yōu)勢(shì)， 使訂單式服務(wù)快捷方便。 商用訂單式服務(wù)模式， 能夠?yàn)檐娪糜唵问侥繕?biāo)分配模式提供方法思路， 軍事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展， 為軍用訂單式目標(biāo)分配模式提供了技術(shù)支撐［9］。

商用訂單式任務(wù)分配工作機(jī)理［10］與防空反導(dǎo)目標(biāo)分配模式相類似， 在構(gòu)建本系統(tǒng)架構(gòu)之前， 首先對(duì)打車訂單模式的“任務(wù)”“工人” “請(qǐng)求者”“平臺(tái)”進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化， 使之適用于軍用訂單模式。 以網(wǎng)約車（如滴滴打車、? Uber）為例， 其任務(wù)分配包括： （1）任務(wù)（Tasks）， 具有時(shí)空約束的任務(wù)（如乘客發(fā)出的具有位置和期限要求的訂單請(qǐng)求）被提交給平臺(tái)， 為了完成任務(wù)， 工人（司機(jī)）必須移動(dòng)到任務(wù)要求的位置。 （2）請(qǐng)求者（request）， 向平臺(tái)提交任務(wù)需求， 在打車軟件中的請(qǐng)求者則為乘客。 （3）工人（Workers）， 工人（司機(jī)）向平臺(tái)提交時(shí)空信息， 根據(jù)具體的應(yīng)用程序， 司機(jī)被分配具體訂單（派單）， 也可以自己選擇訂單（搶單）。 （4）平臺(tái)（Platform）， 平臺(tái)是將乘客訂單與司機(jī)聯(lián)系起來(lái)的橋梁， 其核心是根據(jù)算法將乘客訂單分配給合適的司機(jī)、? 匯總司機(jī)訂單執(zhí)行結(jié)果， 為司機(jī)設(shè)置獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等［11］。 在目標(biāo)分配模式中， 對(duì)這四部分進(jìn)行定義： （1）“任務(wù)”， 表現(xiàn)為攔截空襲目標(biāo)， 保護(hù)我方重要資源及重要地域的安全， 或者配合空中力量攔截?cái)撤娇罩心繕?biāo)以達(dá)成作戰(zhàn)目的。 （2）“請(qǐng)求者”， 預(yù)警探測(cè)裝備偵察獲取空襲目標(biāo)信息之后， 上傳至指揮控制中心的目標(biāo)分配模塊。 將預(yù)警探測(cè)裝備作為任務(wù)的“擬請(qǐng)求者”， 真正的請(qǐng)求者則為“空襲目標(biāo)”， 但是“空襲目標(biāo)”具備非合作的性質(zhì)， 因此將預(yù)警探測(cè)裝備作為此系統(tǒng)架構(gòu)的“請(qǐng)求者”便于分析和理解， 但是不能忽視真正的“請(qǐng)求者”和任務(wù)整體具備非一致性的必然屬性。 （3）“工人”， 表現(xiàn)為火力單元或具備攔截能力的武器系統(tǒng)。 其向“平臺(tái)”上傳時(shí)空信息， 反饋本級(jí)武器裝備、? 作戰(zhàn)環(huán)境及人員情況， 接受“平臺(tái)”派單， 或者根據(jù)自身情況參與“搶單”。 （4）“平臺(tái)”， 不同于傳統(tǒng)的指揮控制信息系統(tǒng)， 本平臺(tái)基于軍事資源物聯(lián)網(wǎng)， 構(gòu)建平臺(tái)模式的指揮控制平臺(tái)， 其以模型和算法為核心， 內(nèi)含作戰(zhàn)原則及準(zhǔn)則， 將目標(biāo)和武器進(jìn)行適應(yīng)性匹配， 并對(duì)作戰(zhàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估分析。

雖然打車訂單匹配問(wèn)題和武器目標(biāo)分配問(wèn)題具有諸多共同特征， 最為突出的是兩者“任務(wù)”的不確定性都尤為突出［12］， 前者中乘客發(fā)出訂單請(qǐng)求的時(shí)間和空間均具備較強(qiáng)的不確定性， 后者中空襲兵器的來(lái)襲方向、? 來(lái)襲時(shí)間和來(lái)襲目標(biāo)類型、? 襲擊目標(biāo)等因素均未知， 在分配過(guò)程中需要處理各種時(shí)空沖突。 但是兩者的差異仍然存在且明顯， 一是網(wǎng)約車訂單模式中“乘客”發(fā)出訂單后的一段時(shí)間內(nèi)， 位置不會(huì)有較大變動(dòng)， 而武器-目標(biāo)分配問(wèn)題中， 目標(biāo)位置不斷發(fā)生變化， 具備高實(shí)時(shí)性特點(diǎn)， 在分配過(guò)程中會(huì)造成時(shí)空沖突， 給任務(wù)分配造成困難， 對(duì)分配模式的敏捷性和實(shí)時(shí)性提出更高的要求； 二是網(wǎng)約車訂單匹配模式中的各個(gè)主體是為完成任務(wù)達(dá)成一致性的合作者， 而武器目標(biāo)分配模式中， 來(lái)襲目標(biāo)會(huì)通過(guò)各種技戰(zhàn)術(shù)手段擺脫防守者的偵獲， “請(qǐng)求者”和“工人”是未達(dá)成一致性的非合作者， 因此將預(yù)警探測(cè)裝備作為“擬請(qǐng)求者”， 但是探測(cè)跟蹤能力需不斷提高， 才能削弱“非一致性”特點(diǎn)； 三是在網(wǎng)約車訂單模式中， 司機(jī)的位置信息不斷變化， 匹配的實(shí)時(shí)性和全局的資源調(diào)配能力需要達(dá)到一定要求［13］， 而在作戰(zhàn)目標(biāo)分配模式中， 火力單元的位置信息在有限時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化， 但是其彈藥資源有限， 在分配過(guò)程中應(yīng)考慮彈藥資源的消耗。

打車訂單系統(tǒng)中針對(duì)大區(qū)域內(nèi)的各種客戶需求， 為客戶提供適應(yīng)性的乘車服務(wù)， 其針對(duì)大區(qū)域場(chǎng)景的適應(yīng)性和針對(duì)性值得借鑒， 因此本文構(gòu)建區(qū)域大場(chǎng)景聯(lián)合防空作戰(zhàn)的問(wèn)題背景， 在場(chǎng)景構(gòu)建中來(lái)襲目標(biāo)復(fù)雜多樣： （1）威脅度低但是數(shù)量極大， 占用指揮控制及探測(cè)資源的無(wú)人機(jī)蜂群； （2）一定數(shù)量的巡航導(dǎo)彈以及高性能戰(zhàn)斗機(jī)； （3）起到體系核心作用的預(yù)警機(jī)以及電子偵察機(jī)。 同時(shí)設(shè)置多種功能防空武器以及傳感器： （1）地面近程、? 中近程、? 中程和遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈； （2）空中各型攔截武器； （3）天基預(yù)警平臺(tái)、? 空中預(yù)警平臺(tái)、? 地面預(yù)警雷達(dá)。 敵方從多方向來(lái)襲， 各個(gè)防空武器系統(tǒng)在關(guān)鍵保衛(wèi)目標(biāo)部署。

指揮與控制可以分為三種模式， 分別為任務(wù)式（他組織）、? 事件式（自組織）和自組織與他組織相結(jié)合的指揮控制模式［14］， 本文首先將搶單、? 派單和搶派單融合的匹配思路引入到指揮控制模式之中， 隨后將三者指揮控制模式有機(jī)融合。

1.1 基于任務(wù)式指揮的目標(biāo)分配模式

在Uber的派單模式中， 一個(gè)訂單只發(fā)送給一個(gè)司機(jī)， 司機(jī)在響應(yīng)時(shí)間之后如果拒絕接單， 則再發(fā)送給另一個(gè)司機(jī)， 直到司機(jī)接單為止。 此模式在全局進(jìn)行分單， 能夠在整體上考慮三方利益， 有利于達(dá)到全局最優(yōu)［15］。 其派單模式的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

“任務(wù)式”的指揮控制方式類似于搶單的任務(wù)分配模式。 任務(wù)式指揮是指揮控制的方式之一， 是一種自上而下的指揮控制模式， 如圖2所示。 在“任務(wù)式”指揮控制模式中， 下級(jí)根據(jù)“任務(wù)”隨即自主作戰(zhàn)， 不需要“步步聽(tīng)令”， 避免“無(wú)令難行”， 減少了作戰(zhàn)過(guò)程中的冗余指揮控制行為， 賦予下級(jí)指揮員極大的自主性， 在實(shí)施過(guò)程中， 表現(xiàn)為上級(jí)通過(guò)“命令”向下級(jí)明確作戰(zhàn)任務(wù)， 而完成任務(wù)的具體方法， 由下級(jí)指揮員根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)自行實(shí)施。

根據(jù)打車派單模式的匹配機(jī)制， 構(gòu)建防空反導(dǎo)指揮控制系統(tǒng)的“任務(wù)式”目標(biāo)分配模式， 如圖3所示。 在網(wǎng)約車派單系統(tǒng)中， 乘客根據(jù)需求在平臺(tái)發(fā)出訂單請(qǐng)求，

而在防空作戰(zhàn)中， 將預(yù)警資源作為“訂單”請(qǐng)求方， 向區(qū)域級(jí)指揮控制平臺(tái)發(fā)送任務(wù)請(qǐng)求， 指揮控制中心與網(wǎng)約車派單平臺(tái)的功能相似， 是整個(gè)派單系統(tǒng)的“大腦”， 通過(guò)核心算法， 將作戰(zhàn)任務(wù)和戰(zhàn)術(shù)單元進(jìn)行匹配， 將司機(jī)的“工作范圍”表征為戰(zhàn)術(shù)單元的“作戰(zhàn)責(zé)任范圍”， 戰(zhàn)術(shù)單元指揮控制其火力單位， 完成分配任務(wù)。

此分配模式主要針對(duì)大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景下， 作戰(zhàn)對(duì)象較多， 戰(zhàn)場(chǎng)信息量巨大， 區(qū)域級(jí)平臺(tái)對(duì)來(lái)襲目標(biāo)進(jìn)行分類， 由于目標(biāo)數(shù)量巨大且類型多樣， 對(duì)大部分目標(biāo)， 區(qū)域級(jí)指揮控制平臺(tái)無(wú)法逐一下達(dá)精細(xì)化任務(wù)， 可通過(guò)下達(dá)粗粒度指揮命令給戰(zhàn)術(shù)級(jí)單元、? 前線指揮所、? 空中預(yù)警平臺(tái)等， 戰(zhàn)術(shù)單元、? 預(yù)警機(jī)等中間指揮控制節(jié)點(diǎn)將作戰(zhàn)任務(wù)逐步分解， 進(jìn)而控制所屬武器抗擊目標(biāo)； 對(duì)于高時(shí)敏目標(biāo)、? 高威脅目標(biāo)等， 也可直接控制相應(yīng)的火力節(jié)點(diǎn)， 通過(guò)穿越式的指揮控制模式， 下達(dá)精細(xì)的目標(biāo)分配任務(wù)。

1.2 基于事件式指揮的目標(biāo)分配模式

事件式指揮與任務(wù)式指揮相反， 是一種自下而上的指揮控制方式， 由于上級(jí)指揮員和一線指揮員所處的層級(jí)不同， 即便通信技術(shù)不斷更新， 兩者之間仍存在必然的時(shí)空差異， 在作戰(zhàn)過(guò)程中， 戰(zhàn)爭(zhēng)迷霧對(duì)上級(jí)的指揮控制造成較大干擾， 突發(fā)事件需要一線指揮員現(xiàn)場(chǎng)緊急決策， 如果繼續(xù)通過(guò)“任務(wù)式”的指揮方式， 往往錯(cuò)過(guò)戰(zhàn)機(jī)， 增加不必要的指揮控制流程， 因此事件式的指揮方式在信息量紛繁復(fù)雜、? 戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)瞬息萬(wàn)變的現(xiàn)代化作戰(zhàn)中， 也是一種重要的指揮控制模式。 其原理如圖4所示。

在防空作戰(zhàn)中， 面對(duì)隱身目標(biāo)、? 超低空目標(biāo)等空襲武器， 往往需要一線指揮員現(xiàn)場(chǎng)決策， 特別是在一線火力節(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)任務(wù)中， 事件式指揮也成為處理戰(zhàn)爭(zhēng)不確定性的重要方式。 通過(guò)圖5流程圖對(duì)比分析， 可以看出事件式指揮方式在處理突現(xiàn)高時(shí)敏目標(biāo)中的重要作用。

通過(guò)流程圖分析， 當(dāng)遇到突現(xiàn)高時(shí)敏實(shí)時(shí)性目標(biāo)時(shí)， 如果選擇任務(wù)式指揮模式（等待上級(jí)分配任務(wù)目標(biāo)）， 要比事件式指揮模式多兩到三個(gè)處理步驟， 往往會(huì)延誤射擊窗口， 因此在目標(biāo)分配模式的構(gòu)建中， 自下而上的事件式指揮模式也是重要手段。

此分配模式主要針對(duì)作戰(zhàn)對(duì)象數(shù)量以及類型存在諸多不確定性因素、? 戰(zhàn)爭(zhēng)迷霧較多的作戰(zhàn)場(chǎng)景， 在空防協(xié)同作戰(zhàn)中， 空中力量發(fā)現(xiàn)超低空等空襲目標(biāo)時(shí)， 可將目標(biāo)信息傳至同級(jí)的地面火力單元進(jìn)行火力協(xié)同； 地面防空力量發(fā)現(xiàn)突現(xiàn)的超低空突防目標(biāo)時(shí)， 也可在有限時(shí)間內(nèi)引導(dǎo)空中力量探測(cè)攔截目標(biāo)， 通過(guò)空地協(xié)同或自主發(fā)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)行制導(dǎo)攔截； 也可針對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)數(shù)量較多， 如無(wú)人機(jī)蜂群攻擊， 飽和巡航導(dǎo)彈攻擊等， 指揮控制系統(tǒng)無(wú)法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行逐個(gè)分配， 可將目標(biāo)清單下達(dá)給合適的多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)， 執(zhí)行節(jié)點(diǎn)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)情況自主搶單進(jìn)行攔截。

1.3 結(jié)合式的目標(biāo)分配模式

面對(duì)空天進(jìn)攻力量的體系化以及進(jìn)攻手段的多維化， 防空反導(dǎo)指揮控制系統(tǒng)目標(biāo)分配模式也隨之不斷豐富， 以應(yīng)對(duì)各種作戰(zhàn)場(chǎng)景。 目標(biāo)分配模式的多類型融合， 不是將“任務(wù)式”指揮模式和“事件式”指揮模式進(jìn)行簡(jiǎn)單的堆砌， 而是將兩者進(jìn)行有機(jī)融合， 并且能夠根據(jù)不同的作戰(zhàn)場(chǎng)景進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換， 充分發(fā)揮他組織和自組織指揮模式的優(yōu)勢(shì)。

在目前網(wǎng)約車的派單模式中， 以Uber為代表的派單和以滴滴為代表的搶單成為主要的訂單分配模式。 在滴滴的搶單模式中， 一個(gè)訂單被分給多個(gè)司機(jī)， 司機(jī)可以根據(jù)自己的喜好和當(dāng)前的自身情況接受訂單或者拒絕訂單， 多個(gè)司機(jī)去搶一個(gè)訂單， 提高了訂單的匹配效率， 但是搶單的這種匹配模式， 將司機(jī)、? 平臺(tái)和乘客三者的利益平衡向司機(jī)傾斜， 不利于整體最優(yōu)。 Uber的派單模式進(jìn)行全局派單， 但是增大了二次派單的風(fēng)險(xiǎn)， 一旦司機(jī)拒絕接單， 需要進(jìn)行重新派單， 降低了匹配效率， 因此可以通過(guò)設(shè)置拒單懲罰， 來(lái)降低司機(jī)的拒單概率［16］。

搶單和派單各有優(yōu)劣， 派單有利于平臺(tái)對(duì)全局進(jìn)行整體調(diào)配， 搶單有利于司機(jī)結(jié)合自身當(dāng)前情況考慮是否接受訂單。 在防空作戰(zhàn)的目標(biāo)分配中， 將搶派單模式進(jìn)行改進(jìn)， 既充分發(fā)揮各火力節(jié)點(diǎn)的主動(dòng)性， 也兼顧了上級(jí)的作戰(zhàn)意圖， 避免了上下層級(jí)由于時(shí)空壁壘而帶來(lái)的影響。 通過(guò)將搶派單結(jié)合的方式可以構(gòu)建“他組織與自組織結(jié)合”的目標(biāo)分配模式， 如圖6所示。

此分配模式既考慮了上下級(jí)的信息交互反饋， 又兼顧了分配結(jié)果的局部最優(yōu)和全局最優(yōu)， 是較為穩(wěn)健的分配策略。 不同于“搶單”和“派單”兩種分配機(jī)制的強(qiáng)針對(duì)性， 結(jié)合式的分配方式適用于大部分非極端作戰(zhàn)場(chǎng)景， 即來(lái)襲目標(biāo)數(shù)量非極端、? 目標(biāo)威脅度非極端， 能夠起到較為穩(wěn)健的分配效果。

2 多模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

2.1 模型設(shè)計(jì)步驟

基于美國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架（DoDAF）的建模方法在軍事領(lǐng)域已有諸多研究， 結(jié)合文獻(xiàn)［17-24］， 以及呂衛(wèi)民等［25］對(duì)國(guó)內(nèi)外基于DoDAF建模的相關(guān)技術(shù)和研究成果進(jìn)行的梳理概括， 本文主要通過(guò)作戰(zhàn)視點(diǎn)構(gòu)建目標(biāo)分配系統(tǒng)模型， 具體開(kāi)發(fā)步驟如下。

步驟一： 首先通過(guò)總體描述， 在頂層角度分析復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境下防空反導(dǎo)多模式融合的目標(biāo)分配模式機(jī)理和功能需求， 以圖形為載體制作高層作戰(zhàn)概念模型， 構(gòu)建OV-1；

步驟二： 細(xì)化防空反導(dǎo)目標(biāo)分配系統(tǒng)的功能， 從而結(jié)合部隊(duì)的實(shí)際情況建立組織關(guān)系圖， 以說(shuō)明指揮關(guān)系， 構(gòu)建OV-4；

步驟三： 根據(jù)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)中多模式融合的目標(biāo)分配流程， 構(gòu)建OV-5；

步驟四： 在OV-5的基礎(chǔ)上， 詳細(xì)描述作戰(zhàn)過(guò)程中信息動(dòng)態(tài)的時(shí)序邏輯， 構(gòu)建OV-6c；

步驟五： 根據(jù)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)狀態(tài)變化情況， 構(gòu)建OV-6b， 對(duì)OV-5進(jìn)行補(bǔ)充［26］。

2.2 多模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

基于對(duì)“任務(wù)式”“事件式” “任務(wù)式和事件式結(jié)合”的目標(biāo)分配模式的機(jī)理分析， 發(fā)現(xiàn)三種分配模式各有針對(duì)性， 該系統(tǒng)模型將從上述的五個(gè)開(kāi)發(fā)步驟， 設(shè)計(jì)出能將三種模式有機(jī)融合的多模式目標(biāo)分配系統(tǒng)， 以應(yīng)對(duì)不同的作戰(zhàn)環(huán)境， 從而提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。

2.2.1 高級(jí)作戰(zhàn)概念圖

OV-1描述了系統(tǒng)架構(gòu)與環(huán)境之間的交互關(guān)系， 以及架構(gòu)與外部系統(tǒng)之間的交互， 其目的是在頂層快速描述體系結(jié)構(gòu)的背景及功能。 在本模型中， OV-1是對(duì)多模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)應(yīng)對(duì)復(fù)雜空襲環(huán)境下的一種頂層圖形描述。 宏觀描述了多種分配模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)在防空作戰(zhàn)中的作戰(zhàn)過(guò)程以及分配流程。 其高層作戰(zhàn)概念圖如圖7所示。

2.2.2 組織關(guān)系圖OV-4

組織關(guān)系圖顯示了組織結(jié)構(gòu)以及組織互動(dòng)， 從而明確各個(gè)組織之間的指揮控制關(guān)系、? 協(xié)作關(guān)系、? 監(jiān)督關(guān)系等。 在本模型中， 指揮控制節(jié)點(diǎn)作為目標(biāo)分配的核心樞紐， 將傳感器節(jié)點(diǎn)的預(yù)警、? 監(jiān)視及探測(cè)跟蹤信息進(jìn)行綜合處理， 為火力節(jié)點(diǎn)提供任務(wù)清單攔截?cái)?shù)據(jù)， 同時(shí)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出引導(dǎo)指令， 各火力節(jié)點(diǎn)互相協(xié)作， 進(jìn)行組網(wǎng)作戰(zhàn)。 各組織在作戰(zhàn)活動(dòng)中的順序和資源交互用OV-4描述， 如圖8所示。

2.2.3 作戰(zhàn)活動(dòng)模型（OV-5b）

作戰(zhàn)活動(dòng)描述了作戰(zhàn)活動(dòng)之間的交互關(guān)系， 以及模型與所建模型范圍之外的交互活動(dòng)。 根據(jù)目標(biāo)分配各個(gè)作戰(zhàn)活動(dòng)之間的信息輸入輸出關(guān)系， 構(gòu)建作戰(zhàn)活動(dòng)模型（OV-5b）， 如圖9所示。 可以看出， 對(duì)于特定訂單可直接對(duì)火力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指派， 對(duì)于部分訂單則下達(dá)至戰(zhàn)術(shù)級(jí)目標(biāo)分配模塊進(jìn)行精細(xì)指揮控制； 戰(zhàn)術(shù)級(jí)目標(biāo)分配模塊有普單推薦和急單指派兩種處理方式， 具體分配活動(dòng)將在OV-6中描述； 除了預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的來(lái)襲目標(biāo)外， 對(duì)于隱身目標(biāo)、? 超低空目標(biāo)等突現(xiàn)目標(biāo)， 火力節(jié)點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行直接打擊， 進(jìn)行“自組織”作戰(zhàn)。

2.2.4 作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換描述（OV-6b）

OV-6b是描述作戰(zhàn)活動(dòng)中各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)改變狀態(tài)來(lái)響應(yīng)各種事件的圖形方法， 用以補(bǔ)充OV-5b無(wú)法充分描述的作戰(zhàn)活動(dòng)的關(guān)鍵順序和時(shí)間安排。 本模型通過(guò)劃分區(qū)域級(jí)、? 戰(zhàn)術(shù)級(jí)和火力節(jié)點(diǎn)三個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)， 將多模式的目標(biāo)分配活動(dòng)進(jìn)行清晰描述， 如圖10所示。

2.2.5 作戰(zhàn)事件跟蹤模型（OV-6c）

OV-6c提供特定場(chǎng)景下資源流的時(shí)間序列， 本模型通過(guò)序列圖描述復(fù)雜防空作戰(zhàn)場(chǎng)景下多模式的目標(biāo)分配所要完成的作戰(zhàn)活動(dòng)及時(shí)間順序， 如圖11所示。

通過(guò)完成上述具體建模步驟， “他組織”“自組織”“自組織和他組織融合”的三種指揮范式較好融入該目標(biāo)分配模型中， 從區(qū)域級(jí)平臺(tái)到戰(zhàn)術(shù)級(jí)平臺(tái)， 主要是任務(wù)責(zé)任的區(qū)分， 區(qū)域級(jí)平臺(tái)接收到預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)的訂單請(qǐng)求， 此時(shí)的任務(wù)時(shí)敏特征并不突出， 主要進(jìn)行群目標(biāo)的粗粒度指揮控制， 如遇到高價(jià)值目標(biāo)， 如彈道導(dǎo)彈、? 高性能隱身轟炸機(jī)等， 需要直接精細(xì)指派相應(yīng)的火力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行攔截； 戰(zhàn)術(shù)級(jí)平臺(tái)將訂單分類， 由于此階段目標(biāo)的時(shí)敏特征更加突出， 戰(zhàn)術(shù)級(jí)平臺(tái)與火力節(jié)點(diǎn)的通信鏈路中間環(huán)節(jié)少， 能夠滿足信息傳輸和態(tài)勢(shì)反饋要求， 此時(shí)以直接派單為主， 進(jìn)行精細(xì)化指揮控制。 以上分配活動(dòng)表現(xiàn)“他組織”的指揮方式。

對(duì)于突現(xiàn)的來(lái)襲目標(biāo)， 上級(jí)并未獲得預(yù)警組織提供的預(yù)警信息， 火力節(jié)點(diǎn)首先組織進(jìn)行跟蹤攔截， 同時(shí)上報(bào)上級(jí)， 體現(xiàn)“自組織”的指揮方式。

區(qū)域級(jí)平臺(tái)對(duì)訂單進(jìn)行批量匹配， 并預(yù)測(cè)后續(xù)有無(wú)共同匹配的目標(biāo)， 之后根據(jù)目標(biāo)函數(shù)設(shè)置閾值， 將訂單推薦符合閾值條件的多個(gè)戰(zhàn)術(shù)級(jí)平臺(tái)， 這種分配模式體現(xiàn)了“任務(wù)式”指揮的思想。 戰(zhàn)術(shù)級(jí)平臺(tái)在有限時(shí)間內(nèi)根據(jù)訂單參數(shù)的實(shí)時(shí)更新， 結(jié)合本級(jí)具體情況， 給出執(zhí)行意愿度， 并且每單位時(shí)間內(nèi)更新一次意愿度， 最終形成匹配清單， 體現(xiàn)“事件式”指揮的思想。 在戰(zhàn)術(shù)級(jí)平臺(tái)處理任務(wù)清單中， 如遇到復(fù)雜場(chǎng)景， 戰(zhàn)場(chǎng)信息量超過(guò)戰(zhàn)術(shù)級(jí)平臺(tái)的指揮控制容量， 戰(zhàn)術(shù)級(jí)平臺(tái)則將分配到的訂單清單按照訂單“重要度”的處理順序分配給符合要求的多個(gè)火力節(jié)點(diǎn)， 體現(xiàn)“他組織”的指揮方式， 多個(gè)火力節(jié)點(diǎn)根據(jù)裝備、? 人員、? 環(huán)境等自行給出執(zhí)行意愿度， 體現(xiàn)“自組織”的指揮方式， 區(qū)域級(jí)-戰(zhàn)術(shù)級(jí)-火力節(jié)點(diǎn)目標(biāo)分配活動(dòng)體現(xiàn)了“他組織和自組織融合”的指揮方式。

3 多模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)模型求解

3.1 問(wèn)題描述

基于平臺(tái)進(jìn)行訂單處理式的任務(wù)分配能夠根據(jù)目標(biāo)特性、? 各個(gè)火力單元自身情況、? 全局空情態(tài)勢(shì)等進(jìn)行沖突消解， 完成目標(biāo)分配。 本文假設(shè)共有M個(gè)火力節(jié)點(diǎn)參與作戰(zhàn)， 面對(duì)D個(gè)來(lái)襲目標(biāo)， 保護(hù)L個(gè)價(jià)值為V的要地。

3.2 問(wèn)題定義

目標(biāo)tr={T， K， U}， Ti={Stimei， Etimei}表示訂單處理耗時(shí)， {Stimei， Etimei}中Stimei表示發(fā)起者發(fā)出訂單請(qǐng)求時(shí)刻， Etimei表示執(zhí)行者開(kāi)始執(zhí)行訂單任務(wù)時(shí)刻， Stimei≤Etimei； K={Kmatchi， Krejecti}表示任務(wù)匹配及拒絕概率， 其中Kmatchi表示任務(wù)i的匹配概率， Krejecti表示任務(wù)i被拒絕概率， Ui={u1， u2， u3}表示訂單緊急程度， u1表示急單或者專單， 一般為彈道導(dǎo)彈、? 預(yù)警機(jī)、? 高性能隱身轟炸機(jī)等， u2表示普單， 一般為直升機(jī)、? 戰(zhàn)斗機(jī)、? 巡航導(dǎo)彈等， u3表示蜂群或者飽和式訂單， 一般為無(wú)人機(jī)蜂群， （超）飽和式巡航導(dǎo)彈攻擊等。

3.3 優(yōu)化函數(shù)設(shè)計(jì)

定義目標(biāo)被成功攔截概率為P， 目標(biāo)威脅值為W， J表示作戰(zhàn)收益， 該收益既考慮了任務(wù)價(jià)值， 同時(shí)考慮任務(wù)成本， 成本損耗為X， 則預(yù)期的作戰(zhàn)收益為

J∞J（W， P， X; T， i， j， k）（1）

式中： T為作戰(zhàn)時(shí)間域； i， j， k分別為任務(wù)參數(shù)標(biāo)號(hào)。

3.4 目標(biāo)攔截可行性約束

對(duì)于任意作戰(zhàn)單元w及分配給w的來(lái)襲目標(biāo)集合Tw， 將Tw的序列表示為T(mén)r（Tw）， 代表了作戰(zhàn)單元對(duì)來(lái)襲目標(biāo)實(shí)施攔截的時(shí)間順序。 作戰(zhàn)單元對(duì)每個(gè)來(lái)襲目標(biāo)完成攔截的時(shí)間t（w， tr）需滿足式（2）：

t（w， tr）≤Ft（tr）（2）

式中： Ft（tr）表示目標(biāo)tr攔截任務(wù)最遲完成時(shí)間。

有效攔截任務(wù)集（Effective Interception Task Set， ETS）。 當(dāng)且僅當(dāng)式（3）的條件成立時(shí)， 攔截任務(wù)集合Tw被稱為作戰(zhàn)單元w的有效任務(wù)集合， 即

trj∈Tw， t（w， trj）≤Ft（trj）（3）

如果有效攔截任務(wù)集合Tw的任意超集都不是有效攔截任務(wù)集合時(shí)， 則此Tw為極大有效攔截任務(wù)集（Extremely Effective Interception Task Set， EETS）。

給定作戰(zhàn)單元集合W和來(lái)襲目標(biāo)集合Tr， 攔截任務(wù)分配S由眾多〈w， ETS（w）〉構(gòu)成， 例如S={〈w1， ETS（w1）〉， 〈w2， ETS（w2）〉， …， 〈wn， ETS（wn）〉}。 定義S.Tr為分配給所有作戰(zhàn)單元的攔截任務(wù)集合， 即S.Tr=∪w∈WTw。 在模型中表示為攔截任務(wù)分配矩陣S， 其元素sij取值如式（4）所示。

sij=1 來(lái)襲目標(biāo)trj分配給作戰(zhàn)單元wi0 其他 （4）

3.5 策略選擇準(zhǔn)則

（1） 派單策略

當(dāng)遇到高價(jià)值、? 高威脅、? 高時(shí)敏目標(biāo)， 上級(jí)指揮員做出針對(duì)性處理， 具體處理為將來(lái)襲目標(biāo)直接指派給有攔截能力的執(zhí)行單元， 以達(dá)到任務(wù)的快速處理、? 快速執(zhí)行， 緩解空襲壓力， 其策略函數(shù)如下：

在滿足條件的火力單元集合中通過(guò)算法選擇最大化目標(biāo)函數(shù)的火力單元， 形成攔截任務(wù)分配矩陣S， 其中ci為作戰(zhàn)單元火力通道數(shù)目， ai為作戰(zhàn)單元剩余攔截?cái)?shù)目， t（wi， trj）為火力單元i攔截目標(biāo)j完成時(shí)間， Ft（trj）為目標(biāo)j最遲被完成攔截的時(shí)間， sij為目標(biāo)分配矩陣的元素， 其由作戰(zhàn)單元與來(lái)襲目標(biāo)計(jì)算得出， W為作戰(zhàn)單元集合， Tr為來(lái)襲目標(biāo)集合。

（2） 搶單策略

當(dāng)來(lái)襲目標(biāo)為超飽和目標(biāo)， 如果仍按照派單策略進(jìn)行處理， 將占用大量的指揮控制資源， 則可以采用搶單策略， 一方面減少上級(jí)指揮控制壓力， 將目標(biāo)分派給多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)， 執(zhí)行節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前自身情況進(jìn)行“搶單”， 另一方面可減少該單的被拒絕概率， 避免二次派單。

假設(shè)一個(gè)訂單trj發(fā)送給M個(gè)執(zhí)行單元， 那么該訂單被接受的概率為

則N個(gè)u3類型的任務(wù)訂單的匹配率可以表示為

（3） 搶派單融合策略

搶派單融合策略將派單策略與搶單策略的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行結(jié)合， 首先將待分配目標(biāo)分配給多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)， 多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)執(zhí)行意愿進(jìn)行打分， 在滿足執(zhí)行意愿度閾值dth的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)， 進(jìn)行派單處理， 一方面既滿足和考慮了執(zhí)行節(jié)點(diǎn)自身情況， 提高匹配概率， 另一方面兼顧了全局效益。 一般通過(guò)此策略對(duì)u2等級(jí)的目標(biāo)進(jìn)行處理， 因此需要考慮全局效益與訂單匹配率的關(guān)系。 定義系統(tǒng)效用函數(shù)：

L=J－λKrejectall（9）

其中： J代表平臺(tái)全局收益； Krejectall代表訂單被拒絕概率。 由于訂單被拒絕概率越大， 訂單需要重新進(jìn)行分配的概率越大， 耗用時(shí)間越長(zhǎng)， 對(duì)我方保衛(wèi)目標(biāo)的威脅也就越大， 給防守帶來(lái)較大損失。 因此認(rèn)為， 訂單被拒絕概率與系統(tǒng)效用函數(shù)成反比， 并引入系數(shù)λ調(diào)節(jié)全局與局部效益在效用函數(shù)中所占用的比重。

3.6 評(píng)估指標(biāo)

不同的分配策略具有不同的特點(diǎn)， 需要針對(duì)不同場(chǎng)景、? 空襲目標(biāo)特性等針對(duì)性地選擇訂單處理策略。 為了分析每種策略的優(yōu)勢(shì)， 設(shè)定處理時(shí)間T、? 匹配成功率Kmatch、? 全局收益L三個(gè)指標(biāo)對(duì)三種分配策略進(jìn)行評(píng)估。

首先通過(guò)T=Etime－Stime， 在簡(jiǎn)單場(chǎng)景下計(jì)算三種策略完成訂單匹配的時(shí)間， 其結(jié)果如圖12所示。

由圖可以看出， 派單策略對(duì)于目標(biāo)的處理時(shí)間最短， 搶派單結(jié)合策略其次， 搶單策略所耗費(fèi)的時(shí)間最長(zhǎng)， 這是由于搶單將目標(biāo)分配給多個(gè)執(zhí)行單元之后， 需要多個(gè)執(zhí)行單元根據(jù)人員、? 武器裝備、? 作戰(zhàn)環(huán)境等對(duì)目標(biāo)進(jìn)行評(píng)估， 進(jìn)而決定是否接受目標(biāo)， 而派單將目標(biāo)通過(guò)直通式的方式指派給對(duì)應(yīng)的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)， 節(jié)省中間環(huán)節(jié)和過(guò)程。

通過(guò)式（6）， 隨機(jī)設(shè)置執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的拒絕概率， 計(jì)算三種策略下目標(biāo)的匹配率， 其結(jié)果如圖13所示。

分析結(jié)果可以看出， 搶單策略的匹配成功率最高， 搶派單結(jié)合策略其次， 派單策略最低。 由于搶單是將目標(biāo)分配給多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)， 最終根據(jù)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的意愿程度進(jìn)行最終的分配， 其匹配率遠(yuǎn)比派單要高。

通過(guò)L=J－λKrejectall來(lái)計(jì)算三種策略的效用值， 其結(jié)果如圖14所示。

這里將λ設(shè)置為0.3。 從結(jié)果能夠看出， 搶派單結(jié)合策略兼顧了派單和搶單的優(yōu)勢(shì)， 隨著目標(biāo)的增多， 優(yōu)勢(shì)更加明顯。 在目標(biāo)數(shù)目較少時(shí)， 派單策略比搶單策略的效用值大， 但是隨著目標(biāo)數(shù)目的增多， 派單策略的優(yōu)勢(shì)逐漸減弱。

分析上述評(píng)估結(jié)果， 每種策略都各有利弊。 （1）派單策略能夠?qū)崿F(xiàn)上級(jí)指揮控制平臺(tái)將高時(shí)敏、? 高威脅目標(biāo)直接指派給執(zhí)行火力單元， 減少了下級(jí)火力單元搶單以及訂單流轉(zhuǎn)的時(shí)間， 目標(biāo)匹配的時(shí)間相對(duì)較短。 同時(shí)對(duì)高威脅目標(biāo)的執(zhí)行火力單元， 其性能較為先進(jìn)， 武器彈藥價(jià)值相對(duì)較高， 彈藥資源數(shù)量以及武器裝備情況上級(jí)相對(duì)掌握， 出現(xiàn)目標(biāo)與執(zhí)行單元失配情況的概率相對(duì)較小， 但是如果應(yīng)對(duì)一般的空襲目標(biāo)， 仍采用派單的方式， 不僅會(huì)消耗大量的指揮控制資源， 容易出現(xiàn)派單失配問(wèn)題， 二次派單的概率相對(duì)較高， 因此對(duì)于高威脅價(jià)值目標(biāo)， 需要將權(quán)力控制在上級(jí)指揮控制平臺(tái)中。 采用派單策略， 既能夠?qū)崿F(xiàn)盡遠(yuǎn)攔截， 充分利用射擊窗口， 縮短指揮控制時(shí)間， 同時(shí)相應(yīng)的執(zhí)行火力單元信息上級(jí)掌握較為清晰， 避免了目標(biāo)失配問(wèn)題的出現(xiàn)。 （2）搶單策略能夠?qū)⒛繕?biāo)預(yù)先分配給多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)， 各個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)根據(jù)一線作戰(zhàn)情況給出執(zhí)行意愿度， 并向上級(jí)反饋?zhàn)鲬?zhàn)態(tài)勢(shì)， 提高了目標(biāo)的匹配成功率， 將一定的決策權(quán)力下放給下級(jí)單位， 也減少了上級(jí)的指揮控制壓力。 但是其耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)， 如果面對(duì)高時(shí)敏、? 高威脅目標(biāo)， 一旦錯(cuò)過(guò)射擊窗口， 將對(duì)防守方造成極大的威脅。 因此針對(duì)蜂群目標(biāo)、? 飽和式巡航導(dǎo)彈等空襲目標(biāo)， 采用搶單的策略， 既能提高目標(biāo)的匹配成功率， 還能減輕上級(jí)指揮控制平臺(tái)的決策壓力。 （3）搶派單結(jié)合策略將派單和搶單的優(yōu)勢(shì)結(jié)合， 平衡了全局效益和局部效益。 雖然其匹配速度不及派單策略， 匹配成功率不及搶單策略， 但是對(duì)于射擊窗口較長(zhǎng)、? 目標(biāo)數(shù)量一般的目標(biāo)， 其將匹配時(shí)間和匹配成功率兩方面因素充分考慮， 通過(guò)系統(tǒng)效用函數(shù)分析， 采用此種策略能夠獲得較好的效果。

4 基于Petri網(wǎng)的系統(tǒng)正確性驗(yàn)證

DoDAF為系統(tǒng)建模提供了重要的方法理論， 對(duì)模型正確性及有效性分析至關(guān)重要， 直接影響作戰(zhàn)效果。 由于Petri網(wǎng)能夠?qū)?gòu)建模型進(jìn)行有效驗(yàn)證［27］， 本文采用Petri網(wǎng)對(duì)OV-6b模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 如圖15所示， 各Petri網(wǎng)模型對(duì)應(yīng)的可達(dá)圖如圖16所示， Petri網(wǎng)模型中庫(kù)所和變遷的含義如表1所示， 從而對(duì)多模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)概念模型進(jìn)行分析驗(yàn)證。 由于國(guó)內(nèi)外對(duì)于Petri網(wǎng)模型的構(gòu)建方法已有諸多研究［28-30］， 這里不做具體介紹。

從可達(dá)圖中可以分析由OV-6c轉(zhuǎn)換的Petri網(wǎng)模型的特性： （1）Petri網(wǎng)模型是有界的、? 安全的， 在可達(dá)圖中沒(méi)有出現(xiàn)n； （2）各Petri網(wǎng)模型中的標(biāo)識(shí)是可達(dá)的； （3）各Petri網(wǎng)模型不存在死鎖， 模型可達(dá)圖中出度為0的葉節(jié)點(diǎn)分別為M1-4，? M2-4，? M3-4， 且

從可達(dá)圖中也能夠分析Petri網(wǎng)模型中存在的沖突。 在區(qū)域級(jí)任務(wù)管理平臺(tái)中， M1-0標(biāo)識(shí)會(huì)同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)轉(zhuǎn)移t1-1和t1-2， 分別達(dá)到M1-3和M1-2， 由于來(lái)襲目標(biāo)的種類不同， 需要根據(jù)威脅程度、? 緊急程度及目標(biāo)價(jià)值等對(duì)來(lái)襲目標(biāo)進(jìn)行分類， 從而給予不同的處理； M1-2標(biāo)識(shí)也會(huì)同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)轉(zhuǎn)移t1-3和t1-4， 分別達(dá)到M1-2和M1-3。 在任務(wù)分配過(guò)程中， 如果逐個(gè)對(duì)來(lái)襲目標(biāo)進(jìn)行逐一分配， 將極大浪費(fèi)系統(tǒng)資源， 并且由于前期區(qū)域級(jí)任務(wù)分配中， 來(lái)襲目標(biāo)距離較遠(yuǎn)， 具體意圖尚不清晰， 因此對(duì)來(lái)襲目標(biāo)分批匹配， 如預(yù)測(cè)無(wú)后續(xù)目標(biāo)， 則進(jìn)行打包處理， 如有后續(xù)目標(biāo)則繼續(xù)進(jìn)行批量匹配。 這類沖突一方面可由相關(guān)的算法解決， 另一方面也可由指揮員根據(jù)預(yù)警探測(cè)信息憑借作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)解決。

M2-2標(biāo)識(shí)會(huì)同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)轉(zhuǎn)移t2-2和t2-3， 分別達(dá)到M2-1和M2-3。 由于目標(biāo)、? 環(huán)境以及防守方的裝備人員情況不斷變化， 來(lái)襲目標(biāo)群在未到達(dá)分配終線前， 可以進(jìn)行多次意愿度評(píng)價(jià)以及排序， 目的是到達(dá)分配終線時(shí)， 任務(wù)分配情況更符合實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。 由于在作戰(zhàn)過(guò)程中， 空襲目標(biāo)需要到達(dá)其武器火力攻擊半徑才能產(chǎn)生威脅， 因此該沖突會(huì)隨著來(lái)襲目標(biāo)的飛臨而解決。 標(biāo)識(shí)M2-3會(huì)同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)轉(zhuǎn)移t2-4和t2-5而到達(dá)M2-4。 任務(wù)配對(duì)清單完成后， 執(zhí)行相關(guān)任務(wù)的戰(zhàn)術(shù)級(jí)目標(biāo)分配模塊需要對(duì)任務(wù)進(jìn)行處理， 由于上級(jí)是以任務(wù)清單的形式下發(fā)的， 一個(gè)任務(wù)可能含有多個(gè)目標(biāo)或多個(gè)目標(biāo)群， 在戰(zhàn)術(shù)層級(jí)， 來(lái)襲目標(biāo)的實(shí)時(shí)性和意圖性更加突出， 需要對(duì)任務(wù)進(jìn)行精細(xì)分解， 根據(jù)不同目標(biāo)特性對(duì)其細(xì)粒度指揮控制， 從而有急單指派和普單推薦兩種處理方式， 這類沖突同樣可由相關(guān)的分配算法或者指揮員的作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決。

綜上分析， 由OV-6b模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到的Petri網(wǎng)模型是可達(dá)、? 有界且具有活性的網(wǎng)， 在實(shí)行過(guò)程中存在的沖突是能夠化解的， 由此也能夠判斷所構(gòu)建模型的合理性和正確性。

5 仿真驗(yàn)證

5.1 作戰(zhàn)想定設(shè)置

本文設(shè)定紅藍(lán)對(duì)抗的區(qū)域防空作戰(zhàn)場(chǎng)景， 在該場(chǎng)景下分析不同威脅程度下目標(biāo)的分類結(jié)果， 并針對(duì)結(jié)果使用不同的分配策略， 以達(dá)到最優(yōu)的分配方案。

5.1.1 藍(lán)方場(chǎng)景

（1） 藍(lán)方企圖

藍(lán)方在紅方沿海區(qū)域集結(jié)強(qiáng)大?？毡Γ?不斷挑起軍事沖突， 向紅方挑釁。 其海空軍作戰(zhàn)企圖為： 憑借局部?？哲姳?yōu)勢(shì)， 利用戰(zhàn)斗機(jī)、? 轟炸機(jī)、? 精確制導(dǎo)武器等對(duì)紅方機(jī)場(chǎng)、? 指揮控制中心、? 防空陣地等戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)施多方向、? 多批次、? 飽和式打擊， 削弱紅方作戰(zhàn)力量。

（2）? 主要兵力構(gòu)成

藍(lán)方展開(kāi)空襲時(shí)， 首先發(fā)射巡航導(dǎo)彈、? 無(wú)人機(jī)群打擊紅方機(jī)場(chǎng)與防空力量， 并消耗紅方的彈藥資源， 隨后發(fā)射彈道導(dǎo)彈打擊重要戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)， 集結(jié)戰(zhàn)斗機(jī)、? 轟炸機(jī)等在巡航導(dǎo)彈、? 無(wú)人機(jī)蜂群及預(yù)警機(jī)的掩護(hù)和支持下， 突防紅方縱深， 利用空地導(dǎo)彈等打擊紅方戰(zhàn)略目標(biāo)。 其兵力構(gòu)成如表2所示。

5.1.2 紅方場(chǎng)景

（1） 紅方企圖

紅方區(qū)域防空力量作戰(zhàn)企圖為， 集中地面、? 海基力量遏制藍(lán)方空襲， 保衛(wèi)紅方重要目標(biāo)， 粉碎藍(lán)方作戰(zhàn)企圖， 迫使其接收紅方和平談判。 紅方作戰(zhàn)兵力在區(qū)域空防基地指揮部統(tǒng)一指揮下協(xié)同展開(kāi)防空作戰(zhàn)行動(dòng)， 作戰(zhàn)企圖為， 以點(diǎn)防空、? 面防空相結(jié)合， 重點(diǎn)攔截藍(lán)方高價(jià)值、? 高威脅目標(biāo)， 各軍兵種協(xié)同配合進(jìn)行聯(lián)合防空作戰(zhàn)， 阻止藍(lán)方實(shí)施空襲。

（2） 保衛(wèi)要地?cái)?shù)據(jù)

在區(qū)域空防基地指揮部統(tǒng)一指揮下， 重點(diǎn)防御紅方戰(zhàn)略目標(biāo)， 對(duì)藍(lán)方空襲單位實(shí)施攔截。 紅方戰(zhàn)略目標(biāo)位置如表3所示。

（3） 紅方兵力編成

紅方主要以地面防空兵為主， 配屬遠(yuǎn)程、? 中遠(yuǎn)程、? 近程各型地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)， 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類型空襲兵器的攔截。 其兵力結(jié)構(gòu)如表4所示。

5.2 仿真分析

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)策略的合理性， 本文對(duì)不同威脅等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的策略處置， 分析分配結(jié)果及攔截效果。

5.2.1 態(tài)勢(shì)分析

本實(shí)驗(yàn)仿真均在一臺(tái)CPU3.50 GHz， 16G RAM計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行仿真計(jì)算。

戰(zhàn)前態(tài)勢(shì)信息如圖17所示。

推演過(guò)程中， 紅方根據(jù)目標(biāo)威脅等級(jí)信息、? 設(shè)定的作戰(zhàn)原則準(zhǔn)則等， 通過(guò)三種分配策略對(duì)目標(biāo)進(jìn)行不同的分配處理。 其中作戰(zhàn)推演過(guò)程如圖18所示。

5.2.2 推演結(jié)果分析

根據(jù)該場(chǎng)景下目標(biāo)的威脅等級(jí)、? 緊急程度、? 目標(biāo)價(jià)值等因素， 目標(biāo)等級(jí)及目標(biāo)分派策略如表5～6所示。

通過(guò)分析推演結(jié)果， 證明了邏輯概念模型的合理性以及分配機(jī)制的實(shí)用性， 解決了不同目標(biāo)適用的分配機(jī)制問(wèn)題。 但是后續(xù)需要針對(duì)不同的策略機(jī)制設(shè)計(jì)不同的目標(biāo)分配模型以及目標(biāo)分配算法， 以達(dá)到通過(guò)相應(yīng)策略實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分配的最優(yōu)化。

6 結(jié) 束 語(yǔ)

武器目標(biāo)分配是防空反導(dǎo)指揮控制系統(tǒng)的重要組成部分， 建立多模式融合的目標(biāo)分配體系結(jié)構(gòu)對(duì)于提高防空反導(dǎo)指揮控制系統(tǒng)應(yīng)對(duì)不同作戰(zhàn)場(chǎng)景的適應(yīng)性和魯棒性具有重要意義， 也為建立新型的目標(biāo)分配方式提供了新思路。 其主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1） 將傳統(tǒng)確定性的目標(biāo)分配系統(tǒng)優(yōu)化為能夠根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境調(diào)整分配策略的多策略分配系統(tǒng)， 具備一定的適應(yīng)性。

（2） 打破傳統(tǒng)分配系統(tǒng)上下級(jí)信息交互壁壘， 通過(guò)多模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)， 能夠加強(qiáng)上下級(jí)信息交互能力， 提高戰(zhàn)場(chǎng)信息的利用率。

（3） 提高組網(wǎng)作戰(zhàn)能力， 傳統(tǒng)的目標(biāo)分配系統(tǒng)僅僅依靠自身信息進(jìn)行解算， 缺乏與作戰(zhàn)單元之間的信息交互。 多模式的目標(biāo)分配通過(guò)訂單處理的方式提高各作戰(zhàn)單元的協(xié)同攔截能力。

（4） 為多域多維防空反導(dǎo)作戰(zhàn)資源的一體化運(yùn)用提供解決思路， 基于搶派單模式的訂單分配方法能夠協(xié)同多平臺(tái)作戰(zhàn)， 具備處理大場(chǎng)景時(shí)空沖突的能力。

本文將商業(yè)搶派單模式轉(zhuǎn)化為軍用訂單匹配模式， 通過(guò)對(duì)商業(yè)搶單、? 派單和搶派單三種任務(wù)分配模式分析理解， 進(jìn)而將其適應(yīng)性轉(zhuǎn)化為具有“他組織”“自組織”“他組織與自組織結(jié)合”的新型指揮控制范式思想的目標(biāo)分配模式， 使用DoDAF2.0視圖產(chǎn)品建立多模式融合的目標(biāo)分配系統(tǒng)概念模型， 結(jié)合體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 主要從作戰(zhàn)視點(diǎn)進(jìn)行描述， 建立了多模式融合的目標(biāo)分配體系結(jié)構(gòu)作戰(zhàn)視點(diǎn)模型視圖， 通過(guò)構(gòu)建由作戰(zhàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的Petri網(wǎng)模型及相應(yīng)可達(dá)圖， 驗(yàn)證本文所建模型的合理性和正確性。

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Model Design of Weapon Target Assignment System

Based on Multi-Mode Fusion

Abstract： Target assignment is the core part in the command and control process， and the optimization of the allocation mode is of great significance for improving the air defense and anti-missile combat capability. In order to improve the robustness， applicability， game antagonism and other combat performance of air defense and anti-missile target allocation， so as to cope with the current complex and changeable battlefield environment， this paper proposes the target allocation architecture establishment of multi-mode fusion， and adaptively improve the commercial order-type service mode. The improvement of three kinds of dispatching models， that are “dispatching order” “grabbing order” and “dispatching- grabbing order fusion”， are defined as military models. By using the US department of defense architecture framework （DoDAF） to establish a new target allocation architecture of “other allocation” “self-allocation”and “combination of other allocation and self-allocation”. With the introduction of Perti net model， the reachable map of Petri net model is constructed and analyzed. Through the simulation experiment platform， the complex combat scenario is constructed to verify the feasibility of the distribution strategy mechanism. The results show that each of the three strategies has its own advantages. The multi-strategy combination designed in this paper has greater advantages than the traditional single strategy in matching time， success rate and utility value.

Key words： weapon target assignment； US department of defense architecture framework； Petri net; other allocation; self-allocation; command and control; model design