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作战实验仿真评估系统
发布时间:2022-08-05 | 来源: | 点击量:1428

 作战实验仿真是进入信息时代,科学实验与战争实践逐渐融合在一起所催生的当代作战实验,是一种革命性突破,也是一种划时代创新,使人们可以更为深刻地认识战争,更为全面地把握战争,更为自信地驾驭战争。

 北京国遥新天地信息技术股份有限公司自主研发的作战实验仿真评估系统提供实验设计、大样本仿真、仿真评估等全仿真实验周期的软件解决方案。下面通过作战实验研究单武器升级在复杂作战环境中对作战系统的作战效能,实现在两种天候环境中,典型防空火力组合(防空导弹和高炮)抗击空中两批次多目标的作战实验仿真。通过对安全率、抗击率、突防率、毁歼率、预警时间等进行指标构建与评估分析,得到新型装备对体系的贡献率,量化的评估结果为装备升级提供数据支撑依据。

一、交战双方兵力

• 红方兵力

 1个防空群,主要装备为1个高炮营XX-P(含12个火力单元、两个搜捕单元),一个XX-A(B)型地空导弹营(含4个火力单元、1个指挥单元、1个搜索单元)。

• 蓝方兵力

 2批次空袭飞机XX-16十六架,其中第一批6架,第二批10架,进攻方向相同,起飞间隔3分钟。

二、实验仿真背景设计

 作战实验仿真背景因子设计主要考虑两个方面:一是天候;二是两种型号地空导弹。

• 天候条件及影响设计

 天候作为主要影响因素,分两种实验仿真环境:一为晴天;二为雨天。以晴天交战双方的装备环境适应性为基准,雨天时蓝方飞机飞行速度下降至80%,红方所有火力单元射击精度下降至90%,转移火力时间增加至150%。

• 不同地空导弹条件及影响设计

 地空导弹分别为XX-A型和XX-B型,以XX-A型作战效能为基准,XX-B型火力拦截范围增加到120%、转移火力时间缩短至80%、命中精度增加至110%、获取高炮营目标补盲的时间增加至200%。

三、方案设计与仿真

 系统对仿真实验进行建模、设计与仿真推演,形成大样本仿真实验评估数据。

• 仿真兵力建模

 构建作战单元能力参数、兵力编成和作战行为模型,实现仿真模型的数字化构建,用于仿真想定的推演仿真。其中,兵力单元按照交战双方构建,设置蓝方兵力机动与攻击参数、RCS特性、机动特性、构建蓝方编队机动和对地攻击仿真模型;设置红方防空群编成,武器平台和侦察平台的毁伤概率、探测概率、转火时间,设置防空群战备规则、搜捕探测规则、火力分配规则、高炮抗击和弹道模型、导弹制导与打击模型等,形成仿真模型数据。

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仿真兵力模型EBI信息可视化构建

• 作战实验设计

 根据作战背景,设置实验目的、实验要求和实验因素,规划实验因子水平,通过实验因素和因子水平进行实验设计,平台采用全面实验法、正交设计法和均匀设计法进行实验构建。根据本次实验因素两种、每个因素因子值两个,可采用全面实验法进行实验设计,生成2²一共4份想定,分别为:

防空作战实验想定(1)–晴天-XX-A&XX-P

防空作战实验想定(2)–雨天-XX-A&XX-P

防空作战实验想定(3)–晴天-XX-B&XX-P

防空作战实验想定(4)–雨天-XX-B&XX-P

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因素设计与想定空间生成

• 想定大样本仿真

 根据实验设计生成的想定空间,再通过想定编辑器进行想定脚本制作,生成以上四份想定脚本,加载模型工具构建的防空作战战术模型,采用蒙特卡洛法进行仿真推演,对每份作战实验想定各进行100次仿真,形成仿真记录数据。

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仿真想定在场景中可视化构建

四、仿真实验结果分析评估

 实验仿真结束后,系统对仿真记录数据进行处理与管理,构建评估指标体系,量化分析结果,得到评估结论。

• 评估方案编制

 评估方案编制实现对大样本仿真数据的载入管理,并针对本次仿真实验构建评估指标体系,对指标进行计算算法关联。本次实验仿真中对防空旅作战效能构建基于火力攻击的二级指标体系,指标包含红方兵力安全率、红方火力抗击率、蓝方飞机毁歼率、蓝方飞机未突防率和制导雷达跟踪时间,设定各指标权重,配置评估指标树。

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评估指标体系构建

• 评估算法配置

 针对各评估指标,系统通过对仿真实体模型文件、想定文件的解析实现对属性字段的提取,采用人机交互拖拽方式实现指标计算的评估算法配置,形成自定义的指标计算公式,用于对指标评估的自动计算。此外,系统提供MATLAB脚本和python脚本接入接口,实现外部评估计算模型的载入适配。以下为本次实验中红方抗击率模型公式自定义构建的人机交互界面。

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抗击率指标计算公式构建

• 评估结果输出

 系统将按照指标树评估得到的结果进行可视化展示,包含雷达图、饼图、柱图、散点图等展示形式,并实现评估报告模板定制,自动生成word和excel格式的评估报告。

对本次实验四份想定进行(1) (2)、(3) (4)、(1) (3)、(2) (4)四种组合的两两对比,直观展现不同因素对防空旅抗击目标的结果。

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评估结果图表可视化

• 评估结论分析

 通过对以上400份想定样本的数据提取与分析,归一化指标数据后最终形成评估结果(其中,指标制导雷达跟踪时间以晴天和A型导弹总跟踪时间为基线)。采用相同的指标体系、一致的权重配比,对A、B两型导弹进行综合作战效能的评估与对比。

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A、B型导弹在晴天情况下的指标结果

 根据图表可分析出晴天情况下,B型导弹对A型导弹有整体的提升,但在抗击率方面有所下降。在辅助雨天情况进行对比校验,发现情况基本一致,综合对比数据置信度较高。

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A、B型导弹在雨天情况下的指标结果

 系统对分析结果进行指标统计并输出数字表格,计算形成B型导弹对A型导弹在弹炮结合防空体系中的贡献度,形成参考结论。

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 经本次仿真实验,得到如下结论,供用户辅助决策:

 ① A型导弹雨天较晴天综合作战效能下降5%,B型导弹下降3%,B型导弹较A型导弹更适应于环境变化;

 ② B型导弹火力拦截范围增强明显增加了红方所有装备的安全率,以攻为守的战法可能更适合于防空作战;

 ③ 更长的雷达跟踪时间,有利于迫使蓝方目标改变原有计划,不对红方进行继续突防,尤其是在雨天情况影响到蓝方飞机机动速度时,较多的蓝方飞机选择掉头返航;

 ④ B型导弹想定相较于A型导弹想定,抗击率有所下降。其原因有两种,其一为较长的雷达照射时间导致蓝方飞机有规避返航的情况;其二是B型导弹与高炮配合共享目标时(本想定高炮配置阵位较蓝方进攻方向靠前、导弹后置),由于目标补盲共享耗时较现役配置A型导弹较长,该因素可能为主要因素,后续换装时需要着重处理弹炮链路建设,降低该因素的影响;

 ⑤ B型导弹较A型导弹对弹炮结合防空体系的贡献率增加了16%,是一款优秀的改进型导弹系统。

 综上所述,通过作战实验仿真评估系统,实现了对作战过程的实验设计、仿真推演和评估分析,通过采用仿真模型算法构建、大样本离散仿真和评估指标构建与分析实现了作战实验的全周期平台构建,为武器装备在作战对抗中的作战效能评估、战术对抗评估、战术编组作战能力评估等提供有力支撑。