反导作战预案形式化建模研究

仿真验证和评估优化等环节得到 ， 以传 步方案设计、 感器任务规划和火力任务规划决策子方案为核心内 为反导作战提供决策支持的关于反导作战行动 容， 实施的具体设想。 在实时反导作战中， 作战管理系统依据来自预 警卫星和远程预警雷达等预警装备的前期预警信 息， 确定弹道目标的种类、 数量、 运动轨迹和预测落 并根据这些信息和上级任务信息 ， 在 点等目标特性， 预案库中迅速进行预案匹配。在得到最相似预案的 情况下， 通过案例修改环节得到最终的作战方案 ； 若 没有对应预案， 则通过快速实时规划和修改得到最 其具体应用流程如图 2 所示。 终作战方案，
。该策略中作战预案是问题解
决的关键和首要条件。 近年来， 针对军事领域作战 主要涉及 计划（ 或方案） 形式化建模和描述的研究， 海上编 队 作 战 划
［5 ］ ［3 ］ ［4 ］ 、 作战工程保障 、 联合作战计 ［6 ］
和空军进攻作战计划
等领域， 应用的建模方
法和 语 言 主 要 包 括 XML （ extensible markup language ） ［6］， SysML （ systems modeling language ） ［7］ 和 UML（ united modeling language） ［8］等。 但目前专门针对反导作战预案形式化建模的研 且现有文献资料都将建模和验模作为相 究还很少， 互独立的环节， 忽略了建模过程中模型验证的必要 性和实际意义。本文以反导作战预案形式化建模的 军事需求为牵引， 在分析反导作战预案关键要素的
［9 － 10 ］ ， OWL_DL 结合系统建模语言 （ SysML ） 基础上，
图1 Fig. 1
反导作战预案形式化建模流程 Antimissile preparative solution formal modeling flow
（ web ontology language _description logic ）
1
1. 1
反导作战预案形式化描述方法
现有方法问题分析 根据所研究的作战领域不同， 现有文献资料对
作战计划和案例提出了相应的形式化建模的流程及 但这些方法尚存在如下问题： 方法， （ 1 ） 均以非完全形式化语言为建模基础和描述 工具， 由于其缺乏精确的形式语义， 所建模型各视图 间容易产生不一致性和冗余性
2013 年第 41 卷第 1 期 · 2· 现代防御技术
等特性， 使得通过战前作战预案制定和战时预案应Байду номын сангаас来提高决策的实时性和准确性成为一种 用等环节， 有效的解决策略
［1 － 2 ］
案形式化建模方法， 其流程如图 1 所示， 具体包括以 下步骤：
FAN Haixiong，LIU Fuxian，ZOU Zhigang
（ AFEU， AirDefence and AntiMissile Institute， Shaanxi Xi’ an 710051 ， China）
Abstract ： Antimissile preparative solution is the key to improving the realtime and accuracy of batcomtle decision solution generating． By analyzing the using procedure of antimissile preparative solution， bining systems modeling language （ SysML ） ，web ontology language _description （ OWL _DL ） and casethe preparative solution formal modeling method with the model validabased markup language（ CBML） ， tion part is proposed． Based on this method，by analyzing the preparative solution composition element， three mapping rules between SysML block definition diagram，preparative solution key element，OWL_ DL and XML Scheme are defined． According to the mapping rules，the concept model，logic model， physics model and ontology model of preparative solution are built． Moreover，by using preparative solution ontology model，the concept model conformance is validated． Key words： antimissile preparative solution； modeling； consistency verification （ conformance validation） ； systems modeling language （ SysML） ； web ontology language_description logic（ OWL_DL） ； casebased markup language（ CBML）
范海雄， 刘付显， 邹志刚
（ 空军工程大学 防空反导学院， 陕西 西安 710051 ）
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摘要： 反导作战预案是提高作战决策方案生成实时性和准确性的关键 。 通过对反导作战预案 OWL_DL 和 CBML 等形式化建模语言， 具体应用流程的分析， 结合 SysML， 提出了一种具有模型验 分析提炼了反导作战预案构成要素， 定义了 证环节的预案形式化建模方法； 根据所提出的方法， SysML 块定义图、 OWL_DL 和 XML Scheme 元素之间的映射规则； 依据相应的转换规则， 预案要素、 分别建立了反导作战预案概念层模型 、 逻辑层模型、 物理层模型和预案本体模型， 并应用预案本体 模型对概念层模型进行了模型一致性验证 。 关键词： 反导作战预案； 建模； 一致性验证； 系统建模语言； 网络本体描述语言； 案例标记语言
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引言
弹道导弹凭借其高速运动特性， 对防御它的武
器系统在作战决策的实时性和准确性方面提出了很 大的挑战。但由于弹道导弹整个飞行过程具有相对 固定弹道， 保卫目标和防御资源部署有重点 、 有选择
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收稿日期： 2012 －01 －04 ； 修回日期： 2012 －03 －13 基金项目： 有 作者简介： 范海雄（ 1983－ ） ， 男， 浙江宁波人。博士生， 主要从事智能决策和智能决策支持系统研究 。 mail： fhx403466381@ 163． com 通信地址： 710051 陕西西安长乐东路甲字 1 号防空反导学院 E-
doi： 10． 3969 / j． issn． 1009086x． 2013． 01． 001 中图分类号： TP391. 9 文献标志码： A 086X（ 2013 ） 01000108 文章编号： 1009-
Antimissile Preparative Solution Formal Modeling Method
· 3· 范海雄， 刘付显， 邹志刚： 反导作战预案形式化建模研究
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反导作战预案分析
反导作战预案及其应用过程 定义 1 反导作战预案是指通过场景设定、 初
战预案需要完成的上级指定任务 。 （ 3 ） 来袭目标（ Attack_Objectives） 主要包括目标编号、 类型和目标特性等的描述， 其中， 目标特性涉及发射点、 预测落点、 再入角、 末速 度、 诱饵类型、 突防和干扰方式等。 （ 4 ） 作战实体（ Combat_Entities） 分为传感器 （ 制导雷达和预警雷达等 ） 和火力 单元（ 高低 2 层拦截武器系统 ） 2 个子类， 主要包括 实体的编号、 类型， 部署情况、 战备状态、 实体关系 （ 指挥、 控制和通信等） 、 组织编成和战技指标 （ 制导 精度、 杀伤概率、 高低界、 远近界、 转火时间、 发射间 隔） 等。 （ 5 ） 预期效果（ Expectant_Effect） 用于描述预案能够达到效果的期望结果， 主要 包括拦截概率和探测概率。 （ 6 ） 传感器规划（ Sensor_Programme） 是指根据作战任务、 资源条件和规划原则， 对参 与反导作战传感器实体的各任务环节进行决策优 化， 并输出最优传感器任务序列。 主要包括传感器 的部署、 协同目标探测跟踪 （ 探测时间、 空间和协同 原则） 、 协同识别（ 识别时机和融合方法 ） 、 制导引导 方式以及与其他实体的交互关系等 。 （ 7 ） 火力规划（ Firepower_Programme） 是指对反导作战火力单元实体的各任务环节进 行决策优化， 并输出最优火力拦截任务序列。 主要 拦截策略、 拦截方法 （ 如： 评估 包括火力单元部署、 后拦截、 边评估边拦截、 下放拦截等 ） 、 目标分配 （ 拦 截时机、 火力 / 目标编号等 ） 、 发射决策 （ 包括发射方 式、 干预方式等） 以及各单元之间组织交互关系等 。 （ 8 ） 最终效果（ Effectivenss_Describe） 描述作战预案结果和实际效能 （ 传感器协同效 能和火力单元拦截效能） 等。
［11 ］
和基于
based markup language， 案 例 标 记 语 言 （ caseCBML） ［12］等形式化建模语言和工具， 研究了反导作 战预案形式化建模方法和模型一致性验证环节 。
（ 1 ） 预案概念因素分析 从分析反导作战预案的应用流程出发， 研究反 提炼与反导作战预案相关 导作战预案的关键要素， 的重要军事概念， 为下一步进行反导作战预案概念 层建模奠定物质基础。 （ 2 ） 基于 SysML 的概念层建模 在定义预案概念及要素 以 SysML 为建模工具， 向 SysML 模型转化规则的基础上， 构建反导作战预 界定各要素间关系， 并确定要素 案概念的定义块图， 所涉及的数据类型。 （ 3 ） 基于 OWL_DL 本体的概念模型验证 以 OWL _ DL 为本体描述语言， 根据所给 出 的 SysML 块定义图向描述逻辑转化的映射规则， 构建 并应用本体推理机进 反导作战预案概念本体模型， 行概念一致性验证。 若模型不完善， 则返回 （ 2 ） 修 改概念模型； 若完善， 则进入下一建模环节。 （ 4 ） 基于 CBML 的预案逻辑层和物理层建模 以 CBML 为预案数据形式化表达的指导， 在定 义 SysML 向 XML Schema 转化的影射规则的基 础 上， 构建反导作战预案的 XML Schema 文件， 并以模 式文档结构为依据， 生成反导作战预案形式化内容 文档。