第六講多傳感器信息學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第六講多傳感器信息第六講多傳感器信息(xnx)第一頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估和威脅(wixi)估計(jì)是信息融合中的高層次部分。在最為常用的的數(shù)據(jù)融合處理模型JDL中，態(tài)勢(shì)評(píng)估被定義為信息融合的第二級(jí)，威脅(wixi)估計(jì)為信息融合的第三級(jí)。第1頁(yè)/共63頁(yè)第二頁(yè)，共63頁(yè)。數(shù)據(jù)(shj)預(yù)處理一級(jí)處理(chl)目標(biāo)評(píng)估二級(jí)處理(chl)態(tài)勢(shì)估計(jì)三級(jí)處理威脅估計(jì)人機(jī)接口數(shù)據(jù)源四級(jí)處理過(guò)程評(píng)估支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)融合數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)圖1-6 JDL模型結(jié)構(gòu)圖第2頁(yè)/共63頁(yè)第三頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)(tish)評(píng)估和威脅估計(jì)都屬于決策級(jí)融合，與一級(jí)融合中的數(shù)據(jù)級(jí)融合和特征級(jí)融合的根本區(qū)別在于它們需要采

2、用符號(hào)推理方法。 該節(jié)主要介紹態(tài)勢(shì)評(píng)估(pn )的概念、功能、處理過(guò)程以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。第3頁(yè)/共63頁(yè)第四頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估(pn )的英文縮寫(xiě)為SASituation Assessment。6.1 態(tài)勢(shì)(tish)評(píng)估概述6.1.1 態(tài)勢(shì)評(píng)估(pn )的概念 Lambert對(duì)態(tài)勢(shì)的抽象定義是:態(tài)勢(shì)從本質(zhì)上是相關(guān)時(shí)間-空間事實(shí)的集合，這些事實(shí)由目標(biāo)間的相互關(guān)系組成。第4頁(yè)/共63頁(yè)第五頁(yè)，共63頁(yè)。 構(gòu)成態(tài)勢(shì)(tish)的基本元素如圖6.1所示。環(huán)境行動(dòng)組事件實(shí)體 由圖6.1可知，態(tài)勢(shì)的基本元素包括環(huán)境、實(shí)體(sht)、事件、組和行動(dòng)。圖6.1 態(tài)勢(shì)組成(z chn)元素第5頁(yè)/共63頁(yè)第

3、六頁(yè)，共63頁(yè)。環(huán)境行動(dòng)組事件實(shí)體圖6.1 態(tài)勢(shì)組成(z chn)元素 態(tài)勢(shì)可以理解為在一定時(shí)間和空間構(gòu)成的環(huán)境中存在(cnzi)某些實(shí)體（事物），當(dāng)它們的性質(zhì)或狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些事件。特定環(huán)境中存在(cnzi)的實(shí)體之間按照某種關(guān)系可能組合在一起形成組（單個(gè)實(shí)體及其事件可以認(rèn)為自己構(gòu)成一組），這些組可能產(chǎn)生某種行動(dòng)。第6頁(yè)/共63頁(yè)第七頁(yè)，共63頁(yè)。環(huán)境行動(dòng)組事件實(shí)體圖6.1 態(tài)勢(shì)組成(z chn)元素 態(tài)勢(shì)評(píng)估就是對(duì)一定的時(shí)間和空間環(huán)境元素含義(hny)的理解，以及對(duì)它們未來(lái)狀態(tài)改變進(jìn)行預(yù)測(cè)的過(guò)程。第7頁(yè)/共63頁(yè)第八頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估不僅在軍事領(lǐng)域，而且在機(jī)器人智能系統(tǒng)、天氣

4、預(yù)報(bào)、故障診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷、交通狀況監(jiān)測(cè)、商業(yè)決策支持、農(nóng)作物病害監(jiān)測(cè)等方面有著(yu zhe)廣泛應(yīng)用。而且針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，以及它所輔助決策的不同抽象層次，態(tài)勢(shì)評(píng)估有著(yu zhe)不同的定義。 由于態(tài)勢(shì)評(píng)估在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用比較(bjio)成熟，所以該節(jié)主要討論軍事領(lǐng)域的態(tài)勢(shì)評(píng)估。第8頁(yè)/共63頁(yè)第九頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估在軍事上的定義(dngy)是對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上戰(zhàn)斗力量分配情況的評(píng)價(jià)過(guò)程，把獲得的敵我雙方兵力部署、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、地理、氣象條件、活動(dòng)及意圖、指揮員特點(diǎn)，甚至包括政治、經(jīng)濟(jì)因素在內(nèi)的與戰(zhàn)爭(zhēng)有關(guān)的全部信息進(jìn)行綜合分析、評(píng)估，最終形成包括紅色視圖我方態(tài)勢(shì)，藍(lán)色視圖敵方態(tài)勢(shì)，白

5、色視圖天氣、地理及第三方等戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)在內(nèi)的綜合態(tài)勢(shì)圖。態(tài)勢(shì)(tish)評(píng)估需要考慮的因素如圖11.2所示。第9頁(yè)/共63頁(yè)第十頁(yè)，共63頁(yè)。態(tài)勢(shì)評(píng)估(pn )元素對(duì)抗(dukng)措施元素兵力布局/使用(shyng)/定位環(huán)境元素社會(huì)政治元素?cái)?我/友地形放射性污染水文氣象政治經(jīng)濟(jì)士氣、心理狀態(tài)、訓(xùn)練水平、石揮員特點(diǎn)、民族特點(diǎn)、穩(wěn)定性、意志和力量圖6.2 態(tài)勢(shì)估計(jì)需要考慮的因素第10頁(yè)/共63頁(yè)第十一頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估處理的是正在發(fā)生，或者(huzh)以前發(fā)生而現(xiàn)在正在繼續(xù)進(jìn)行的事件或活動(dòng)，其重點(diǎn)是關(guān)心區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的行為方式。第11頁(yè)/共63頁(yè)第十二頁(yè)，共63頁(yè)。 真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下態(tài)勢(shì)評(píng)估的對(duì)

6、象是作戰(zhàn)區(qū)域中隨時(shí)間推移而不斷動(dòng)作且變化(binhu)著的作戰(zhàn)目標(biāo)。6.1.2 態(tài)勢(shì)(tish)評(píng)估的功能模型 態(tài)勢(shì)評(píng)估就是對(duì)這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的對(duì)象及其態(tài)勢(shì)元素(yun s)進(jìn)行覺(jué)察、認(rèn)識(shí)、理解和預(yù)測(cè)的處理過(guò)程。因此，一般將態(tài)勢(shì)評(píng)估分為態(tài)勢(shì)覺(jué)察、態(tài)勢(shì)理解和態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)三級(jí)功能模型，如圖6.3所示。第12頁(yè)/共63頁(yè)第十三頁(yè)，共63頁(yè)。 圖6.3 態(tài)勢(shì)評(píng)估的功能(gngnng)模型態(tài)勢(shì)(tish)預(yù)測(cè)態(tài)勢(shì)(tish)理解態(tài)勢(shì)覺(jué)察態(tài)勢(shì)分析知識(shí)庫(kù)態(tài)勢(shì)分析過(guò)程敵方作戰(zhàn)計(jì)劃預(yù)測(cè)目標(biāo)識(shí)別與狀態(tài)估計(jì)敵方作戰(zhàn)意圖預(yù)測(cè)敵方元素兵力組成第13頁(yè)/共63頁(yè)第十四頁(yè)，共63頁(yè)。 真實(shí)覺(jué)察的主要任務(wù)是提取態(tài)勢(shì)元素，估計(jì)兵力

7、隸屬(lsh)關(guān)系，并將其輸出作為更高階段態(tài)勢(shì)評(píng)估的輸入，態(tài)勢(shì)覺(jué)察的實(shí)現(xiàn)性能對(duì)于整個(gè)態(tài)勢(shì)評(píng)估問(wèn)題的求解都有重要的影響。1 態(tài)勢(shì)(tish)覺(jué)察 事件檢測(cè)和目標(biāo)分群是態(tài)勢(shì)覺(jué)察需要實(shí)現(xiàn)(shxin)的兩個(gè)重要功能。第14頁(yè)/共63頁(yè)第十五頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)(tish)事件是指目標(biāo)在一定態(tài)勢(shì)(tish)空間和時(shí)間下發(fā)生的具有一定意義的行為。（1） 事件(shjin)檢測(cè) 事件檢測(cè)(jin c)是對(duì)這種行為的感知。 態(tài)勢(shì)評(píng)估中目標(biāo)的事件一般分為輻射源事件、目標(biāo)機(jī)動(dòng)事件及與目標(biāo)群結(jié)構(gòu)相關(guān)的事件。第15頁(yè)/共63頁(yè)第十六頁(yè)，共63頁(yè)。輻射源事件主要包括(boku)目標(biāo)上的各類輻射源（如雷達(dá)、電臺(tái)、干擾機(jī)

8、等）的開(kāi)/關(guān)機(jī)事件。 在軍事對(duì)抗中，各種類型的輻射源開(kāi)機(jī)一般代表著某種行動(dòng)即將展開(kāi)；輻射源關(guān)機(jī)事件一般代表著某個(gè)行動(dòng)已經(jīng)完成。輻射源事件可以根據(jù)一級(jí)融合(rngh)的輸入直接做出判斷。第16頁(yè)/共63頁(yè)第十七頁(yè)，共63頁(yè)。 目標(biāo)機(jī)動(dòng)事件包括目標(biāo)做勻速/加速/減速(jin s)、拐彎和水平/爬高/俯沖運(yùn)動(dòng)等。 目標(biāo)機(jī)動(dòng)事件檢測(cè)需要根據(jù)一級(jí)融合得到的目標(biāo)狀態(tài)信息，對(duì)不同(b tn)的機(jī)動(dòng)事件設(shè)定相應(yīng)的發(fā)生條件進(jìn)行判斷。 與目標(biāo)群結(jié)構(gòu)相關(guān)的事件主要包括發(fā)現(xiàn)(fxin)新目標(biāo)、目標(biāo)消失等，它需要一定的知識(shí)檢測(cè)。第17頁(yè)/共63頁(yè)第十八頁(yè)，共63頁(yè)。 目標(biāo)(mbio)分群的目的是揭示目標(biāo)(mbio)之間

9、的相互聯(lián)系，確定相互合作關(guān)系，從而解釋問(wèn)題領(lǐng)域的各種行為。（2） 目標(biāo)(mbio)分群 目標(biāo)分群是根據(jù)目標(biāo)的可用數(shù)據(jù)按空間、相互關(guān)系等屬性逐級(jí)分群的過(guò)程，分群按低級(jí)到高級(jí)順序(shnx)可分為目標(biāo)對(duì)象、空間群、功能群以及敵方/我方/中立方群四個(gè)層次，如圖6.4所示。第18頁(yè)/共63頁(yè)第十九頁(yè)，共63頁(yè)。敵/我/中立(zhngl)群功能(gngnng)群空間(kngjin)群戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)圖6.4 目標(biāo)分群層次圖 戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)是戰(zhàn)場(chǎng)上的各個(gè)威脅單元?？臻g群是在空間位置和行為上具有一定相似特性的目標(biāo)集合。功能群是具有相同戰(zhàn)略目標(biāo)的多個(gè)相關(guān)空間群組成的集合，在一個(gè)功能群中，各個(gè)空間群可能有不同的攻擊或防御目標(biāo)

10、，但多個(gè)空間群相互協(xié)同作戰(zhàn)以實(shí)現(xiàn)共同的戰(zhàn)略目標(biāo)。第19頁(yè)/共63頁(yè)第二十頁(yè)，共63頁(yè)。敵/我/中立(zhngl)群功能(gngnng)群空間(kngjin)群戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)圖6.4 目標(biāo)分群層次圖 敵/我/中立群是將所有功能群按照敵方、我方和中立方進(jìn)行劃分，形成戰(zhàn)場(chǎng)的三大陣營(yíng)。第20頁(yè)/共63頁(yè)第二十一頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)理解是根據(jù)態(tài)勢(shì)覺(jué)察生成的態(tài)勢(shì)特征，結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜业能娛轮R(shí)對(duì)當(dāng)前態(tài)勢(shì)進(jìn)行(jnxng)解釋，用于判斷敵方意圖和作戰(zhàn)計(jì)劃的識(shí)別。在態(tài)勢(shì)理解過(guò)程中，軍事領(lǐng)域知識(shí)起著決定作用。2 態(tài)勢(shì)(tish)理解第21頁(yè)/共63頁(yè)第二十二頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)(tish)預(yù)測(cè)是根據(jù)態(tài)勢(shì)(tish)理解的

11、結(jié)果對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的態(tài)勢(shì)(tish)進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于態(tài)勢(shì)(tish)實(shí)體，可利用其位置預(yù)測(cè)、活動(dòng)的可能范圍、事件的可能演變、慣用戰(zhàn)術(shù)，進(jìn)行綜合分析和判定而得到未來(lái)態(tài)勢(shì)(tish)。3 態(tài)勢(shì)(tish)預(yù)測(cè) 態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)包含對(duì)態(tài)勢(shì)實(shí)體運(yùn)動(dòng)參數(shù)的預(yù)測(cè)，因此可以(ky)稱為態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)融合。同時(shí)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)也是對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)未來(lái)態(tài)勢(shì)的推斷，因此也涉及了態(tài)勢(shì)理解中態(tài)勢(shì)抽象和分析的內(nèi)容，在處理方法上態(tài)勢(shì)理解和態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)是類似的。第22頁(yè)/共63頁(yè)第二十三頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)(yc)是一個(gè)不斷進(jìn)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程，對(duì)態(tài)勢(shì)的預(yù)測(cè)(yc)也是下一階段態(tài)勢(shì)理解需要進(jìn)行的工作，因此態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)(yc)和態(tài)勢(shì)理解也可以認(rèn)為是統(tǒng)一的。 綜上所述，

12、態(tài)勢(shì)評(píng)估的各級(jí)處理根據(jù)問(wèn)題的不同實(shí)現(xiàn)不同的功能，各級(jí)共同完成對(duì)態(tài)勢(shì)的評(píng)估，其結(jié)果作為威脅估計(jì)(gj)及傳感器管理的輸入。一級(jí)態(tài)勢(shì)覺(jué)察直接與外界的數(shù)據(jù)輸入相連，數(shù)據(jù)來(lái)源通過(guò)一級(jí)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)產(chǎn)生。每一級(jí)均可以輸出不同抽象層次的態(tài)勢(shì)評(píng)估結(jié)果。第23頁(yè)/共63頁(yè)第二十四頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估是戰(zhàn)場(chǎng)信息的高層次處理過(guò)程，主要依據(jù)認(rèn)識(shí)性知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解決特定領(lǐng)域的問(wèn)題。目前，態(tài)勢(shì)評(píng)估的主要實(shí)現(xiàn)方法有期望模板、品質(zhì)因素、專家系統(tǒng)、規(guī)劃識(shí)別(shbi)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、模糊推理和智能體模型等。6.1.3 態(tài)勢(shì)(tish)評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù) 態(tài)勢(shì)評(píng)估作為一種高層次的信息處理過(guò)程，對(duì)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)的依賴性很強(qiáng)。態(tài)勢(shì)評(píng)估實(shí)際上

13、是基于知識(shí)的推理過(guò)程，主要涉及(shj)知識(shí)表示、知識(shí)發(fā)現(xiàn)和不確定性推理等關(guān)鍵技術(shù)。第24頁(yè)/共63頁(yè)第二十五頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估實(shí)際上是基于知識(shí)的推理過(guò)程，其性能很大程度上取決于知識(shí)的數(shù)量及其可利用的程度，可利用的知識(shí)越多，其智能性就可能越高。要想利用領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)，就必須把所需要的知識(shí)用適當(dāng)?shù)男问奖硎竞痛鎯?chǔ)起來(lái)，合理的知識(shí)表示，可以使問(wèn)題求解變得更加容易、高效；反之，則會(huì)導(dǎo)致(dozh)問(wèn)題求解的麻煩和低效。1 知識(shí)表示(biosh)技術(shù)第25頁(yè)/共63頁(yè)第二十六頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估中的專家知識(shí)多種多樣，抽象層次也不止一個(gè)，適合(shh)各種類型、抽象層次的知識(shí)表示形式是不同的，因

14、此，將多種知識(shí)表示形式結(jié)合是態(tài)勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)知識(shí)表示的必然趨勢(shì)。第26頁(yè)/共63頁(yè)第二十七頁(yè)，共63頁(yè)。 軍事領(lǐng)域知識(shí)包括軍事原則、敵人軍事行為等。因?yàn)樵跀澄译p方的不斷對(duì)抗過(guò)程中，敵方會(huì)逐漸總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并調(diào)整戰(zhàn)術(shù)和策略，因此軍事領(lǐng)域知識(shí)具有多變性，這就要求態(tài)勢(shì)評(píng)估具有知識(shí)發(fā)現(xiàn)能力，能夠根據(jù)(gnj)大量的已有案例獲得新知識(shí)。2 知識(shí)(zh shi)發(fā)現(xiàn)技術(shù)第27頁(yè)/共63頁(yè)第二十八頁(yè)，共63頁(yè)。 態(tài)勢(shì)評(píng)估的過(guò)程是基于(jy)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)的推理過(guò)程，涉及到時(shí)間推理、空間推理和因果推理等方面。時(shí)間推理和空間推理主要是對(duì)事件發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)及相應(yīng)時(shí)間模式和空間模式進(jìn)行推理；因果推理主要是對(duì)發(fā)生什么事件及其

15、事件模式進(jìn)行推理的過(guò)程。通過(guò)上述推理可以得到什么時(shí)間什么地方有可能發(fā)生什么事件的結(jié)果。3 不確定性推理(tul)技術(shù)第28頁(yè)/共63頁(yè)第二十九頁(yè)，共63頁(yè)。 在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下獲得的戰(zhàn)場(chǎng)信息，由于傳感器性能及敵方干擾、欺騙等行為，使得信息具有高度(god)的不確定性。同時(shí)，由于作戰(zhàn)的復(fù)雜性，而使得用于推理的軍事知識(shí)也存在著不確定性。因此態(tài)勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)必須處理這種不確定性，實(shí)現(xiàn)有效推理。第29頁(yè)/共63頁(yè)第三十頁(yè)，共63頁(yè)。6.2 模板匹配(ppi)方法 知識(shí)的表示決定了態(tài)勢(shì)評(píng)估(pn )系統(tǒng)的推理機(jī)制，知識(shí)表示方式的選擇不僅與知識(shí)的有效存儲(chǔ)有關(guān)，也直接影響著系統(tǒng)的知識(shí)獲取能力和知識(shí)的運(yùn)用效率。在基于模

16、板的態(tài)勢(shì)評(píng)估(pn )方法中，態(tài)勢(shì)知識(shí)采用模板的方式存儲(chǔ)，態(tài)勢(shì)推理采用模式識(shí)別中的模板匹配的思想。第30頁(yè)/共63頁(yè)第三十一頁(yè)，共63頁(yè)。6.2.1 模板(mbn)表示 應(yīng)用于軍事態(tài)勢(shì)評(píng)估的模板主要包括作戰(zhàn)目的、作戰(zhàn)計(jì)劃、作戰(zhàn)任務(wù)(rn wu)和事件四個(gè)層次。作戰(zhàn)(zu zhn)計(jì)劃描述的是作戰(zhàn)(zu zhn)各編隊(duì)如何協(xié)同完成目標(biāo)的過(guò)程。作戰(zhàn)任務(wù)描述的是編隊(duì)內(nèi)部各平臺(tái)如何協(xié)同完成編隊(duì)子目標(biāo)的過(guò)程。事件描述的是各平臺(tái)為了完成編隊(duì)子目標(biāo)而采取的各項(xiàng)行動(dòng)。第31頁(yè)/共63頁(yè)第三十二頁(yè)，共63頁(yè)。 模板可以用槽、約束(yush)關(guān)系以及與其他模板的層次性相互關(guān)系構(gòu)成。槽用于填充作戰(zhàn)參與者、事件、作戰(zhàn)

17、任務(wù)(rn wu)、作戰(zhàn)計(jì)劃和作戰(zhàn)目的等信息。約束關(guān)系是與各個(gè)槽相關(guān)的，它限制了填入槽中的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，如數(shù)據(jù)取值的典型(dinxng)范圍和允許范圍。 由于軍事計(jì)劃（參與者的高度靈活機(jī)動(dòng)性）在實(shí)施過(guò)程中的高度不確定性，在模板中各參與者的行動(dòng)步驟允許引入子計(jì)劃，以增強(qiáng)模板的通用性。第32頁(yè)/共63頁(yè)第三十三頁(yè)，共63頁(yè)。Example：圖6.5 是美軍對(duì)敵方水面(shu min)戰(zhàn)斗群實(shí)施空中打擊的作戰(zhàn)計(jì)劃的模板表示方法。后面的兩頁(yè)圖就是圖6.5。第33頁(yè)/共63頁(yè)第三十四頁(yè)，共63頁(yè)。壓制(yzh)水面戰(zhàn)斗群監(jiān)視(jinsh)/偵查打擊(dj)力量發(fā)現(xiàn)敵方水面戰(zhàn)斗群轟炸效果評(píng)估攻擊復(fù)原再次攻擊

18、攻擊打擊力量裝載彈藥起飛出發(fā)巡航打擊打擊（1架E2預(yù)警機(jī)）打擊（2架E2預(yù)警機(jī)）第34頁(yè)/共63頁(yè)第三十五頁(yè)，共63頁(yè)。打擊(dj)（2架E2預(yù)警機(jī)）空中(kngzhng)駐扎空中(kngzhng)監(jiān)視E2預(yù)警機(jī)2 架干擾EA-6B電子戰(zhàn)飛機(jī)2 架欺騙A-6攻擊機(jī)2 架、S-3反潛機(jī)2架抑制A-7攻擊機(jī)4 架攻擊B-52轟炸機(jī)4架、A-6攻擊機(jī)4架空中巡邏F-14戰(zhàn)斗機(jī)4架指揮控制脫離釋放干擾發(fā)射Harm反輻射導(dǎo)彈釋放誘餌發(fā)射Harpoon反艦導(dǎo)彈空中戰(zhàn)斗巡邏支援脫離脫離脫離脫離脫離第35頁(yè)/共63頁(yè)第三十六頁(yè)，共63頁(yè)。圖6.5 是一種(y zhn)層次嵌入式模板表示形式，各個(gè)模板的名稱顯示

19、在模板的頂部，橫向表示時(shí)間的推衍，縱向?qū)?yīng)于參與者。事件以方框表示，按照計(jì)劃里最典型的時(shí)間順序排列在每一行上。事件(shjin)之間存在四種關(guān)系：導(dǎo)致（Causes）：表示前一事件是后一事件發(fā)生的原因。比如：因?yàn)椤鞍l(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo)(mbio)”所以才會(huì)“發(fā)起進(jìn)攻”。第36頁(yè)/共63頁(yè)第三十七頁(yè)，共63頁(yè)。使能（Enables）：表示前一事件是后一事件發(fā)生的條件。比如：只有“裝載(zhungzi)彈藥”才有“發(fā)起進(jìn)攻”的能力。領(lǐng)先（Precedes）：表示(biosh)事件的發(fā)生必須按照一定的時(shí)間順序。伴隨（Accompanies）：表示事件(shjin)是同時(shí)發(fā)生的。第37頁(yè)/共63頁(yè)第三十八頁(yè)，

20、共63頁(yè)。 以模板表示的作戰(zhàn)計(jì)劃只能反應(yīng)作戰(zhàn)過(guò)程的典型情況，但在實(shí)際作戰(zhàn)過(guò)程中，戰(zhàn)場(chǎng)中所觀測(cè)的各個(gè)事件并不是精確地與模板一致(yzh)，為了解決這種問(wèn)題，將模板中的事件分為必然事件和可選事件兩種，可選事件在模板匹配時(shí)，可以發(fā)生，也可以不發(fā)生；而必須事件在匹配中必須存在。此外，事件之間發(fā)生的事件間隔、執(zhí)行任務(wù)的平臺(tái)類型和數(shù)量也可能是變化的，在設(shè)計(jì)典型作戰(zhàn)計(jì)劃模板時(shí)，可以通過(guò)允許的最大、最小值和典型的最大、最小值來(lái)適應(yīng)現(xiàn)實(shí)中的可變性。第38頁(yè)/共63頁(yè)第三十九頁(yè)，共63頁(yè)。6.2.2 模板(mbn)匹配 建立了基于模板的態(tài)勢(shì)知識(shí)庫(kù)后，就可以采用(ciyng)模板匹配的思想進(jìn)行態(tài)勢(shì)推理，基于模板匹配

21、的態(tài)勢(shì)推理算法流程如圖6.6所示。戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)模板知識(shí)庫(kù)選擇態(tài)勢(shì)模板計(jì)算匹配度事件槽填充態(tài)勢(shì)假設(shè)選定目標(biāo)行動(dòng)序列圖6.6 基于模板匹配(ppi)的態(tài)勢(shì)推理算法流程第39頁(yè)/共63頁(yè)第四十頁(yè)，共63頁(yè)。Nobel給出的一種模板匹配算法(sun f)如下：（1）根據(jù)觀測(cè)到的敵方行動(dòng)，綜合系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)中的軍事態(tài)勢(shì)模板進(jìn)行(jnxng)診斷，建立特定態(tài)勢(shì)假設(shè)模板結(jié)構(gòu)。（2）計(jì)算觀測(cè)到的敵方行動(dòng)與特定態(tài)勢(shì)模板結(jié)構(gòu)的匹配程度，測(cè)試這個(gè)模板結(jié)構(gòu)是否能夠充分解釋已被觀測(cè)到的敵方行動(dòng)。由于戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)生的事件/行為是逐步發(fā)生的，是一個(gè)(y )序列，因此在進(jìn)行模板匹配時(shí)，對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的事件/行動(dòng)序列a和模板中的事件序列A的

22、匹配度可分為以下三種情況進(jìn)行計(jì)算：第40頁(yè)/共63頁(yè)第四十一頁(yè)，共63頁(yè)。 表示某類型的事件既在軍事計(jì)劃中，也在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下發(fā)生。這時(shí)將觀測(cè)到的態(tài)勢(shì)(tish)特征與模板結(jié)構(gòu)中的約束關(guān)系槽定義的范圍（典型的和允許的）進(jìn)行比較，設(shè)典型值區(qū)間為 ，允許值區(qū)間為 ，且 ，則匹配度DOM（Degree of Match）為 ,iiaaaA,ttL G,ppL G,ttppL GL G0()()()()1()()()()0()pptpptttppttPpxLxLLLLxLLxGDOMGx GGGxGxG(6.1)第41頁(yè)/共63頁(yè)第四十二頁(yè)，共63頁(yè)。 如果(rgu)態(tài)勢(shì)特征很好地符合了這些范圍的要求（達(dá)

23、到一定的匹配度），則對(duì)該槽進(jìn)行填充。每填充一個(gè)槽將增加觀測(cè)到的行動(dòng)對(duì)于模板的支持度，設(shè)行動(dòng)對(duì)模板中軍事計(jì)劃的影響度為 ，則發(fā)生的n個(gè)行動(dòng)對(duì)模板的支持度MB（Measure of Belief）為i1niiiMBDOM(6.2)第42頁(yè)/共63頁(yè)第四十三頁(yè)，共63頁(yè)。 表示某類型的事件不在軍事計(jì)劃中，但在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境(hunjng)下發(fā)生了該事件。在這種情況下，主要計(jì)算 的出現(xiàn)對(duì)于模板的否定度MD1（Measure of Disbelief）。 ,iiaaaAia 表示某類型的事件在軍事計(jì)劃中，但在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下沒(méi)有發(fā)生該事件。在這種情況下，主要計(jì)算(j sun) 的出現(xiàn)對(duì)于模板的否定度MD2（Meas

24、ure of Disbelief）。 ,iiaaaAia第43頁(yè)/共63頁(yè)第四十四頁(yè)，共63頁(yè)。（3）計(jì)算事件對(duì)模板(mbn)的總的支持度或否定度。如果行動(dòng)序列對(duì)特定態(tài)勢(shì)模板(mbn)結(jié)構(gòu)的不支持度達(dá)到一定閾值，則拋棄該假設(shè)模板(mbn)結(jié)構(gòu)；如果觀測(cè)到的行動(dòng)序列與特定態(tài)勢(shì)模板(mbn)結(jié)構(gòu)足夠匹配，這個(gè)特定態(tài)勢(shì)模板(mbn)就可以用來(lái)解釋當(dāng)前的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。第44頁(yè)/共63頁(yè)第四十五頁(yè)，共63頁(yè)。6.3 專家系統(tǒng)(zhun ji x tn)方法 專家系統(tǒng)(xtng)是采用人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)根據(jù)領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過(guò)程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問(wèn)題

25、。在基于專家系統(tǒng)(xtng)的態(tài)勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)(xtng)中，軍事專家系統(tǒng)(xtng)知識(shí)以產(chǎn)生式規(guī)則表述方法居多，控制結(jié)構(gòu)常采用黑板模型。第45頁(yè)/共63頁(yè)第四十六頁(yè)，共63頁(yè)。6.3.1 產(chǎn)生(chnshng)式規(guī)則 產(chǎn)生式規(guī)則把知識(shí)表示成“模式-動(dòng)作”對(duì)，表示方式自然、簡(jiǎn)潔。它的推理機(jī)制是以演繹推理(yn y tu l)為基礎(chǔ)的，推理系統(tǒng)也稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。產(chǎn)生式系統(tǒng)最初是由Post于1943年提出的，1965年由Simon和Newell引入到基于知識(shí)的系統(tǒng)中，目前已是專家系統(tǒng)中使用最廣泛的表示方法之一。第46頁(yè)/共63頁(yè)第四十七頁(yè)，共63頁(yè)。產(chǎn)生式規(guī)則(guz)的基本形式為 其中，IF為條件

26、部分，THEN為結(jié)果或操作部分。在系統(tǒng)執(zhí)行過(guò)程(guchng)中，如果某個(gè)規(guī)則的條件部分滿足了，則要使用這條規(guī)則。IF 前提(qint) THEN 結(jié)論第47頁(yè)/共63頁(yè)第四十八頁(yè)，共63頁(yè)。6.3.2 黑板(hibn)模型 應(yīng)用領(lǐng)域知識(shí)來(lái)組織推理步驟以求解問(wèn)題的模型稱為問(wèn)題求解模型。問(wèn)題求解模型的基本要素是選擇什么樣的知識(shí)來(lái)求解問(wèn)題，什么時(shí)候使用這些知識(shí)以及怎樣使用這些知識(shí)。黑板模型是一種高度(god)結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題求解模型。它的主要特點(diǎn)是在問(wèn)題求解的每一步，根據(jù)當(dāng)時(shí)的求解狀態(tài)及其變化情況，選擇最適宜的知識(shí)和問(wèn)題求解方法，不斷逼近問(wèn)題的最終解。第48頁(yè)/共63頁(yè)第四十九頁(yè)，共63頁(yè)。 在黑板(

27、hibn)模型中，問(wèn)題常常按層次劃分為若干個(gè)子問(wèn)題，解空間被分解為部分解、中間解和最終解的層次結(jié)構(gòu)；領(lǐng)域知識(shí)被劃分為相互獨(dú)立的知識(shí)源，每個(gè)知識(shí)源代表一個(gè)獨(dú)立的知識(shí)模塊，該模塊對(duì)應(yīng)于求解某個(gè)子問(wèn)題的特定知識(shí)；黑板(hibn)是問(wèn)題求解中的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，存放層次組織的解空間，包括相應(yīng)的解元及其狀態(tài)信息。第49頁(yè)/共63頁(yè)第五十頁(yè)，共63頁(yè)。 黑板(hibn)模型的工作過(guò)程如圖6.7所示。知識(shí)(zh shi)源1知識(shí)(zh shi)源2知識(shí)源n監(jiān)控程序調(diào)度隊(duì)列控制數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)度程序黑板第50頁(yè)/共63頁(yè)第五十一頁(yè)，共63頁(yè)。 黑板是實(shí)現(xiàn)知識(shí)源之間通信的唯一場(chǎng)所。在每一步的推理中，黑板狀態(tài)的變化將激活相應(yīng)的

28、知識(shí)源，從中選出最適宜的知識(shí)源，運(yùn)用一定的推理方法，對(duì)黑板上的同層或不同層內(nèi)容進(jìn)行修改。推理步驟不斷反復(fù)，逐層展開(kāi)，最終求得問(wèn)題(wnt)的解。黑板模型采用黑板結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，黑板結(jié)構(gòu)由知識(shí)源、黑板數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制三部分組成。第51頁(yè)/共63頁(yè)第五十二頁(yè)，共63頁(yè)。 知識(shí)源是求解某個(gè)(mu )子問(wèn)題的獨(dú)立知識(shí)模塊，它可以表示成過(guò)程、規(guī)則集或邏輯斷言的形式。知識(shí)源可以視為一個(gè)大規(guī)則，這個(gè)大規(guī)則由條件部分和動(dòng)作部分組成。只要知識(shí)源的條件部分與黑板狀態(tài)匹配，該知識(shí)源就會(huì)被激活，相應(yīng)動(dòng)作部分被執(zhí)行，這將導(dǎo)致黑板狀態(tài)的變化。第52頁(yè)/共63頁(yè)第五十三頁(yè)，共63頁(yè)。 黑板是系統(tǒng)中的全局工作區(qū)，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)(dng

29、ti)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存放數(shù)據(jù)、傳遞信息和處理方法。整個(gè)黑板分成若干個(gè)信息層，每一層用于描述領(lǐng)域問(wèn)題的某一類信息。黑板上的內(nèi)容稱為假說(shuō)，是在特定的信息層上對(duì)問(wèn)題的某一個(gè)側(cè)面的一種解釋。知識(shí)源改變黑板的內(nèi)容，從而逐步導(dǎo)出問(wèn)題的解。在問(wèn)題求解過(guò)程中所產(chǎn)生的部分解全部記錄在黑板上。黑板是公共可訪問(wèn)的，各知識(shí)源之間的通信和交互只能通過(guò)黑板進(jìn)行。第53頁(yè)/共63頁(yè)第五十四頁(yè)，共63頁(yè)。 控制機(jī)制主要由監(jiān)控模塊和調(diào)度模塊組成，監(jiān)控模塊根據(jù)黑板的狀態(tài)變化激活有關(guān)知識(shí)源；調(diào)度模塊包括(boku)調(diào)度序列和調(diào)度程序，調(diào)度序列記錄著等待執(zhí)行的知識(shí)源，調(diào)度程序通過(guò)一定的優(yōu)先原則從中選擇注意焦點(diǎn)進(jìn)行執(zhí)行。第54頁(yè)/共63頁(yè)第五十五頁(yè)，共63頁(yè)?？刂七^(guò)程具體分為(fn wi)以下3個(gè)步驟：（1）執(zhí)行一個(gè)知識(shí)源的動(dòng)作部分，黑板(hibn)上的實(shí)體被修改。修改完畢后，一個(gè)記錄存入用于監(jiān)控黑板(hibn)變化的控制數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）根據(jù)控制數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容及黑板有關(guān)信息(xnx)激活知識(shí)源，計(jì)算優(yōu)先級(jí)，選擇注意焦點(diǎn)。第55頁(yè)/共63頁(yè)第五十六頁(yè)，共63頁(yè)。（3）按照下列原則執(zhí)行注意焦點(diǎn)。如果注意焦點(diǎn)是一個(gè)知