基于探索性分析的水声对抗方案评估

在 对抗 某一 目标 时 ，选择 何种 对抗 案 集 。如果 决策 变量或 影 响因素 为连续
装备 ，是 单独使 用还 是组 合使 用以 及发
射参 数怎 么确定 都是 有待 探索 的重要 内 容 。具 体 使用方 式要 结合 对抗态 势 、平 台机 动性 能 、对 方 探测能 力等 因素进 行
过多分辨 率 、多视 角建模实现对水 弃对抗
方案的 “ 穷举Βιβλιοθήκη 从而 能全面分析不 同方案 ，下的对抗效果 ，实现对水声对抗 方案 的合
理评 估 。
探索性分 析的计算量随着变量个数及 其 取值 的增 加而 迅 速扩 大 ，使 用 中容 易
产生维 数 灾难 和组 合爆 炸 。 层次化 的 多 分 辨率 建模 技 术 ，元模 型 技术 以及 探索 空 间优 化技 术 为减 少 问题分 析规 模 、提 高 运行 效率 提 供 了有效 的手 段 ，可极 大
Ｄ ０ ３６ ／ ． ｓ ．０ １ ８ ７ ．０ ０ １ ．１ ＯＩ１ ．９９ ｊｉ ｎ １０ － ９２ ２ １ ．６ ０ ８ ｓ
基于探 索性分 析的水声对抗 方案评 估
李本 江 ’ 陈泓 洲 １ 海军潜艇 学院作 战指挥 系；２ ． ．海军潜艇 学院 学员 ３ ２ ６ ７ 队 ６０ １
样 的 评 估 才具 有 说 服 力 。探 索 性 分析 为 水
条件对 结果 的影 响 。 最常 用的 方法 是将
机动速度过低将降低平 台驶 出对方探测或 攻 击 范 围的 可能 性 。 ２ １２机动航 向 ．． 机动航向也是影 响水声对抗成败的另
关键 因 素 ，它与 机动 速度 共 同决定 着 平 台驶出对 方探测或攻 击范 围的可能性 。
２２水声对抗装备使用方案 ． 水声对抗装备的使用问题是一个非常 复杂的 在有约 束 条件 下 的非线 性规 划 问
和防 御方是 对抗 的 两大主 体 ，它 们从模 型服 务器 获取 行为服 务 。综 合管理 台 负 责 仿真初 始设 置 ，数据 库维护 以 及实施
人工干 预 。评 估子 系统根 据不 容的 对抗
上层分析运用 ， 系统建 立了低分辨率 的原 理模型或统计模型。使用过程 中，评估者
可根据需要灵活选择合适的模型和方法 。
图 １ 水 声对 抗仿真评估系统结构图 系统 采用 ＨＬ Ａ仿真体 系结构 ，以综 ４ 结束语 探索性 分析思想为水声对抗方案评估 合数据库 为运 行基 础 ，以模 型服 务器 为 提供 了一种 新 的思路 和方 法 。将 探索性 推进 引擎 。综 合数 据库提 供 模型服 务 器 等其它邦 员所需要的相关数据并负责存储 仿真 过程 数据 。模 型服 务 器向各 个邦 员 提 供统一 的模 型管 理和应 用服 务 ，具 有 分析 方法运 用 到仿真 评估 系统 ，可 对水 声对抗 方案 进行 “ 穷举 ”仿 真 ，通 过分 析大量的仿真样本 ， 发现 决策 变量对 水 可
综合考虑 。 ’ ２２ ３平台机动措施 ．． 不论使用哪一种水声对抗装备 ， 想 欲 尽可能发挥其 对抗 效果 ， 平台正确合理的 机动措施是 必不可少的。
化 处理 。 取 值 间隔不宜 过 小 ，否则 计算 ． 量 将难 以承 受 ，如航 向的 取值 间隔可 定 为 １ 。。为减小 探索计算 的规模 ，在组 ０ 合方案之前需对决策变量和影响因素的取 值 范 围进行分 析和 优化 。 比如 ，对 抗平 台使用 声干扰 器之 后 ，平 台的 机动航 向
和 目标 强度 也会 受 机动 航 向的影 响 。 此 。 外 ，对 抗 平 台在 发 射 水 声 对 抗 器 材 以
后 ， 自身是 否处 于 器材 的有 效作 用范 围 之 内也 受机 动航 向 的影响 。 ２ １３机 动 深 度 ．．
１ 探 索性分析
探 索性 分 析 （ Ｏ ｒａｔＯｒｙ Ｅ Ｘ Ｐｌ
探索性分析的基本思路是通过考察大
量 不 确 定 条件 下 各 种 方 案 的 不 同结 果 ， 理解和发现复杂现象 背后数据变量之 间的 影 响 关 系 ， 并广 泛 试 探 各 种 可 能 的 结 果 。与 传统 的分 析 方法 不 同 ，探索 性分
２ 水声 对抗方案探 索 内容
在给 定 平台 声学 特性 、平 台机 动性
析 是 一 个 更全 面 、更 深 入 的 分析 方法 。 传统 的 分 析 往 往强 调 寻 找 一 个最 优 解 ， 而探索性分析 则强调在输入 与输 出之 间进 行 双 向探索 来 分析 解的 变化 规律 ，寻 找 满 足不 同需 求的 多种解 决方 案 。
１ ２探索性分析常用方法Ｉ ‘ ． Ｈ 根据 不 确定 性 因素 的特 点 及处 理 方 式 ，探 索 性 分 析 方 法 可 以分 为 参 数 探
自动录 入数据 库 。最后 将所 有仿 真数据 和 结果进 行分 析 ，从而 得到 评估 结论 和
方案建议 。 ３ ３评估模型选择 ． 系统采用 了多层次多分辨率探索 模型
体 系，既有基 于原理的原理性仿 真模 型也
有基于数据分析的统计模型 。针对底层过
程 ，系统建立高精度的原理性模型 。对于
Ａ ａｙ ｉ，Ｅ ｎ ｌｓｓ Ａ）是 ＲＡＮＤ公 司在二 十世
水下平台的螺旋 桨空化噪声会随航深
的 改 变 而 变 化 ， 一 般 情 况 下 ，深 度 越
地减 少 探索计算 的规 模 与计算时 间。 探索 性 分析 过程 中会产 生 大量 的数
大 ，空化噪声越小。通常 ，声纳探测范
围在 垂直面都 存 在几 何盲 区 ，因此对 抗 平台之 间的深度差也 可用来判定对抗平台
框 架 ， 说 明 了探 索过 程 ，为 水 声 对抗 方 并
分析人 员从海量的数据 中获得满意的分析
结论 。另外 ，借助 于图形化 的数据分析工
１ １探索性分析的基本思想 ．
具 ，可实现对 各种数据 的形 象化显示 ，从 而大大提 高数据分析的效率 。
案评 估提 供 了一种 新的 思路 和 方法 。 水声对抗 ； 评估； 仿真； 索性分析 探
骤 。使用探 索性 分析 方法 评估水 声对 抗
方案 ，关键 要将 水 声对抗 方案 的探索 统
一
了实施 水声对抗 的硬 件 基础 ，要 使其 真 正 发挥效 能还 必须 结合具 体 的环境 和态
转化 为参 数探 索 。首先 要确 定对 抗对 象和对 抗 内容 ，如 ：谁和 谁对 抗 ，是对
要 分析其 不 同的使 用时机 、使用 方式 及 平 台的机动措 施所产 生的对抗 效果 。 ２２ １使用 时机 ．． 各类水声对抗装备仅为对抗平 台提供
可视化 的数据 分 析功 能 ，将分 析结 果以
文字 、图表 及 图 像等 形式 输 出。
３ ２水声对抗方案探索过程 ． 探索性分析 只是一种分析解决 问题的 思想 ，实施 起来 并没 有固 定的 模式 和步
不必 ３ ０ ６ 。全部遍 历，可缩 小至声干扰器 水 平作 用扇面 之 内。然 后将 每个 方案进
行 仿真 ，仿真 过程 中的 关键数 据和 结果
３ 基于探索性分析 的水声对抗 仿 真评估 系统
３ １系统框 架 ． 基 于 探索 性 分 析 的 水 声对 抗 方 案 仿 真 评 估 系统 的 结 构 如 图 ｌ所 示 。
影 响对 抗效 果 的重 要 因素 。对 抗平 台不 同的战术机动措施具体表现为其采用的机 动 速度 、机 动 航 向以及 机动 深 度 （ 水下 平 台 ）的 不 同组 合 。
２ １１机 动速 度 ．． 机动速度决定 平台的辐射噪声和 自噪
索 、概 率 探 索 和 混 合 探索 。 参数探索是将各种 合理 的参数或研究 者 所 关 心 的参 量 定 义 为 离 散 化 的变 量 ， 并 将各 变量 的 各种 取值 进行 组 合 ， 多次 运 行模 型 ，从 而对 结果 进行 综 合分 析 的 方 法 。通过 参数 探 索 ，可 以 了解哪 些 变
霸誊蔫甍 一 ≮
巍黥 ‘ ｊ 纪 ９ 年 代开发的系统分析方 法Ｉ，目前 已 据 ，需 要对 探 索 数 据 进 行 有效 的 管 理 、 囊 ｊ Ｏ
广 泛应 用于 军事 研 究领 域 ，进 行作 战 结 果分 析 、作战效能评 估和武 器装备论证 ， 表现 出分析大 型复 杂不确定性 问题 的能力
Ｉ Ｉ ２】 ３ｊ
。
介绍 了 索性 分析 的基本思想 ， 探 常用分析
方 法 以 及应 用 中 的 难 点 问题 和 关键 技 术 。
处理及分 析 ，故一般采 用大 型数据库、数 据挖 掘、数据分析 、知识发现等方法帮助
分析 了水声对抗 方案的主要探 索 内容 ， 给 出 了基于探 索性分析的水声对抗仿真评 估
一
声对抗方案评估提供 了很好 的思路 。采用 探索性分析方法评估水声 对抗 方案 ，可通
前 面的两 种方 法相结 合进 行混 合探索 。
１ ３探索性分析的难点及关键技术【 ｌ ． ３ Ｊ
【１ ５
同时 ，对抗 双 方的 相对 舷 角也和 机动 航 向密切 相关 ，因此 平 台 自身的 探测 能力
各对 抗平 台的 机动 仿真能 力 、武 器弹 道 仿真 以及 命 中效果 分析能 力等 。 攻击 方
声对抗 效果 的影 响规律 ，从而 获得 有价
值 的评 估 结 论 。
是 否处于对方声纳垂直 搜索盲 区的依据 。 此外 ，水下 平台对 水 声环境 的利 用也 主 要体现 在其深 度的选 择上 。
作为参 数 探索 的补 充 ，概 率探 索将 输 入 水声对抗器材性能 、对抗环境 、对抗 目标 参 数表 示 为具 有特 定分 布规 律 的随 机变 等多种因素的影响 。 要科学合 理地评 估水 量 ，运 用解 析 方法 或蒙 特卡 洛 方法 来计 声对抗方案 ，必须结合战术 背景 和对抗环 境 ，综合分析 各种 不确 定因素的影响 ，这 算 结果 ，主要 分析 各种 输 入的 不确 定性