编队综合集成作战指挥系统及在搜索潜艇中应用的研究
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摘要
海军战斗舰艇编队(简称编队)是由若干艘战斗舰艇,为执行共同的海上作战任务而组成的统一指挥决策的作战集体。编队指挥员为完成预定任务而进行的指挥决策是一动态决策过程,由于具有人为性、对抗性、不可预见性、艺术性等不确定性因素,使其成为战术级的实时复杂决策问题(Tactical Level Real-Time Complex Decision-Making Problem,TRCDP)。
搜索潜艇是编队的重要作战样式之一,属于搜索论中的对规避型目标搜索问题。搜索论的解决方法是将其简化为对机动型目标搜索问题,实质上是忽略目标的决策能力,将双边搜索(Two-sided)问题简化成为单边(One-sided)搜索问题。
复杂程度越来越高,并呈现体系对抗特征的现代作战指挥决策涉及面宽,并且是难以全部给予详细说明的不良结构问题,很难直接表达成传统运筹方法所要求的数学结构,因而无法完全用定量分析方法解决。相应地,作战指挥自动化系统的人与机之间关系是“人帮机”,人的作用主要体现在问题求解之初的结构化处理与决策结论的认可,决策模型、推理机制与决策流程是固化的。
造成这些问题的根本原因在于:军事运筹方法在作战指挥决策中无法处理定性因素,不能可信地建立复杂作战系统的模型,也不能有效地解决复杂军事行动的决策问题。
本论文的研究目的就是寻求解决上述问题的方法,并将其落实到作战指挥自动化系统上。在研究过程中,从编队指挥机构履行指挥职责的角度,在逻辑维(从指挥决策方法到指挥自动化系统)与时间维(从接受任务到兵力行动构成的作战指挥决策全过程)二个方面,采用“从定性到定量综合集成法”的思想路线,寻找人机一体化指挥决策的解决途径;从作战信息使用、人机协同思维的角度,充分利用已获取的信息,挖掘与发现动态作战知识,发挥信息的最大效益,从而取得信息优势,进而形成决策优势;将对问题的决策支持与决策过程的优化统一进行综合处理。为此,本论文提出了综合集成作战指挥方法(Metasynthetic Operational Command,MOC)的框架体系,构建编队综合集成作战指挥系统(Meta-synthetic Formation Operational Command System,MSFOCS),最后,在该系统中研究编队搜索潜艇作战的指挥决策问题。
(1)编队综合集成作战指挥方法(MOC)
论文提出的MOC是以TRCDP为解决对象,在作战指挥自动化条件下的人机一体化作战指挥决策方法:在研讨厅式编队作战指挥中心(FCOC_HW),以“感知战场”为主,构成反馈控制式的集成化指挥决策环境,人机分工协作、人机协同思维,定性分析与定量分析彼此交织融合为一体,通过职能不对称式研讨(AFA)将个体发散思维综合成组织统一思维,将指挥决策由基于“数据+信息”上升为基于“数据+信息+知识”,充分发挥人(指挥机构)、机(作战指挥系统)、作战信息与知识的整体优势,实现人机一体化
The warship formation (WF) is an operating unit formed by some warships under one command for the same operational mission. The command and decision-making (CDM) of WF is a dynamic decision-making process which becomes a tactical level real-time complicated decision problem (TRCDP).Searching submarine of WF is a typical search for evading targets, which is simplified a problem of searching moving targets in search theory. Today, because the complicated degree of CDM is higher, operations research meets many difficulties. And in an operational command system (C~3I), man-decision and machine-decision are separated; decision model, reasoning mechanism and decision process are fixed.The prime reason of these problems is: operations research can't solve qualitative problems in CDM; Reductionism has difficulties to deal with decision making of a complicated system.The study purpose of this dissertation is to find ways to resolve above problems: advances metasynthetic operational command (MOC), then designs metasynthetic formation operational command system (MSFOCS), at last, studies how to organize and fulfill searching submarine in MSFOCS.(1)MOCMOC is a new CDM method: In the formation operational command center of hall for workshop(FCOC_HW), collaborative work and cooperative thinking are executed between human and machine, qualitative and quantitative analysis are fused, CDM is promoted form "data + information" to "data + information + knowledge". Therefore, man-machine-integrative CDM is realized.(2)MSFOCSMSFOCS is a distributed network decision platform, in which information, knowledge and resource are shared. The system adopts the idea of "operational command = process of decision-making and control + decision-making element", "operation process = tactical action + relationship". Therefore, decision support and process optimization are synthesized.(3)studying on WF searching submarine operations by using MOC in MSFOCSThe problem is divided into situation domain and search domain. In situation domain, the model of geographical search field, the hierarchical model of intelligence comprehension and the elusion track model of submarine are built. In search field, the model of adaptable distribution of search effort based on MSFOCS, and the model of muti-attribute taxis of WF coordinated search based on GA are built.
搜索潜艇是编队的重要作战样式之一,属于搜索论中的对规避型目标搜索问题。搜索论的解决方法是将其简化为对机动型目标搜索问题,实质上是忽略目标的决策能力,将双边搜索(Two-sided)问题简化成为单边(One-sided)搜索问题。
复杂程度越来越高,并呈现体系对抗特征的现代作战指挥决策涉及面宽,并且是难以全部给予详细说明的不良结构问题,很难直接表达成传统运筹方法所要求的数学结构,因而无法完全用定量分析方法解决。相应地,作战指挥自动化系统的人与机之间关系是“人帮机”,人的作用主要体现在问题求解之初的结构化处理与决策结论的认可,决策模型、推理机制与决策流程是固化的。
造成这些问题的根本原因在于:军事运筹方法在作战指挥决策中无法处理定性因素,不能可信地建立复杂作战系统的模型,也不能有效地解决复杂军事行动的决策问题。
本论文的研究目的就是寻求解决上述问题的方法,并将其落实到作战指挥自动化系统上。在研究过程中,从编队指挥机构履行指挥职责的角度,在逻辑维(从指挥决策方法到指挥自动化系统)与时间维(从接受任务到兵力行动构成的作战指挥决策全过程)二个方面,采用“从定性到定量综合集成法”的思想路线,寻找人机一体化指挥决策的解决途径;从作战信息使用、人机协同思维的角度,充分利用已获取的信息,挖掘与发现动态作战知识,发挥信息的最大效益,从而取得信息优势,进而形成决策优势;将对问题的决策支持与决策过程的优化统一进行综合处理。为此,本论文提出了综合集成作战指挥方法(Metasynthetic Operational Command,MOC)的框架体系,构建编队综合集成作战指挥系统(Meta-synthetic Formation Operational Command System,MSFOCS),最后,在该系统中研究编队搜索潜艇作战的指挥决策问题。
(1)编队综合集成作战指挥方法(MOC)
论文提出的MOC是以TRCDP为解决对象,在作战指挥自动化条件下的人机一体化作战指挥决策方法:在研讨厅式编队作战指挥中心(FCOC_HW),以“感知战场”为主,构成反馈控制式的集成化指挥决策环境,人机分工协作、人机协同思维,定性分析与定量分析彼此交织融合为一体,通过职能不对称式研讨(AFA)将个体发散思维综合成组织统一思维,将指挥决策由基于“数据+信息”上升为基于“数据+信息+知识”,充分发挥人(指挥机构)、机(作战指挥系统)、作战信息与知识的整体优势,实现人机一体化
The warship formation (WF) is an operating unit formed by some warships under one command for the same operational mission. The command and decision-making (CDM) of WF is a dynamic decision-making process which becomes a tactical level real-time complicated decision problem (TRCDP).Searching submarine of WF is a typical search for evading targets, which is simplified a problem of searching moving targets in search theory. Today, because the complicated degree of CDM is higher, operations research meets many difficulties. And in an operational command system (C~3I), man-decision and machine-decision are separated; decision model, reasoning mechanism and decision process are fixed.The prime reason of these problems is: operations research can't solve qualitative problems in CDM; Reductionism has difficulties to deal with decision making of a complicated system.The study purpose of this dissertation is to find ways to resolve above problems: advances metasynthetic operational command (MOC), then designs metasynthetic formation operational command system (MSFOCS), at last, studies how to organize and fulfill searching submarine in MSFOCS.(1)MOCMOC is a new CDM method: In the formation operational command center of hall for workshop(FCOC_HW), collaborative work and cooperative thinking are executed between human and machine, qualitative and quantitative analysis are fused, CDM is promoted form "data + information" to "data + information + knowledge". Therefore, man-machine-integrative CDM is realized.(2)MSFOCSMSFOCS is a distributed network decision platform, in which information, knowledge and resource are shared. The system adopts the idea of "operational command = process of decision-making and control + decision-making element", "operation process = tactical action + relationship". Therefore, decision support and process optimization are synthesized.(3)studying on WF searching submarine operations by using MOC in MSFOCSThe problem is divided into situation domain and search domain. In situation domain, the model of geographical search field, the hierarchical model of intelligence comprehension and the elusion track model of submarine are built. In search field, the model of adaptable distribution of search effort based on MSFOCS, and the model of muti-attribute taxis of WF coordinated search based on GA are built.
引文
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(9) B. O. Koopman. The Theory of Search, Pt.Ⅱ.Target Detection. Opns Res, 1956,4:503-531
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