C4KISR系统决策专家系统
现代防御技术Oct. 2005
第33卷 第5期Vol. 33 No. 5MODERN DEFENCE TECHNOLOGY
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2005年10月
C KISR 系统决策专家系统
白剑林1，张平定1，体卫群2，刘 鹏1
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（1. 空军工程大学导弹学院，陕西三原 713800；2. 西北工业大学，陕西西安 710072）
摘 要：随着人工智能技术的不断发展，为了将基于人工智能的专家系统引入到C 4KISR 系统，增强系统的决策支持能力，对C 4KISR 系统决策专家系统进行了研究，并建立了专家系统决策模型。专家系统的建立将提高C 4KISR 系统的作战能力。
C 4KISR 系统；人工智能；专家系统；模型库关键词：
中图分类号：TP18；C934 文献标识码：A 文章编号：1009-086X （2005）05-0030-03
Expert system of C 4KISR system decision
BAI Jian-lin 1，ZHANG Ping-ding 1，TI Wei-qun 2，LIU Peng 1
（1. The Missile Institute of AFEU ，Shaanxi Sanyuan 713800，China ；2. Northwestern Polytechnical University ，Shaanxi Xi'an 710072，China ）
Abstract ：With development of artificial intelligence ，in order to introduce expert system into C 4KISR system based on artificial intelligence ，C 4KISR system decision expert system is discussed ，the capability of decision support is enhanced and build expert system decision model. Building of expert sys-tem will improve fight ability of C 4KISR system.
Key words ：C 4KISR ；Artificial intelligence ；Expert system ；Model base
所谓的“杀伤链”。指挥引导是C 4KISR 核心，其情报的正确传送在系统中具有十分重要的作用。它既是指挥员做出正确决策的保证，也是指挥员的决策
2］
被及时准确执行的保证［1，。因此对不确定情报的
1 引 言
随着科学技术的不断进步，部队的武器系统有了很大的发展，同时大大推动了战略、战术和指挥控制手段的变革，指挥自动化系统（C 4ISR ）越来越展现出其举足轻重的地位。C 4ISR 是一个军事信息处理系统，它的主要功能是信息获取、处理、决策和对部队实施指挥与战场管理等。将C 4ISR 过程和杀伤（Kill ）过程紧密地结合起来，作为有机统一的C 4KISR 过程，形成新的作战能力。其功能有：搜索并发现目标、跟踪与监视目标、识别目标、决策、持续识别、打击目标、战斗损伤评估，这些功能形成一条
快速、准确处理是保证C 4KISR 系统充分发挥战斗力的因素。
2 C 4KISR 决策专家系统模型
专家系统是人工智能（AI ）应用研究最活跃和最广泛的课题之一。专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用AI 技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经
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收稿日期：2004-07-12；修回日期：2004-09-20
作者简介：白剑林（1980-），男，陕西子洲人，硕士生，主要从事指挥自动化系统研究。
通信地址：713800 陕西三原25号信箱研究生二队 电话：（029）86838002 E-mail ：baijianlin-2004@163. com
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白剑林，张平定，体卫群，等：C 4KISR 系统决策专家系统
验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。专家系统主要由知识库和推理机组成。由系统经过学习得出，最后经人工确认。推理机制有2种推理方法：正向推理机和反向推理机。正向推理机也称数据驱动法，主要根据用户提供的信息，在逻辑网络上正向移动推理。反向推理机也称客体驱动，从结果开始，进行假设，根据知识库提供的信息，对该假定加以肯定或否定，来逐步推进。
空兵作战指挥引导原则，通过对带有大量不确定性、不完整的战场感知信息，如敌机机型、编队以及数量的模糊识别信息，敌机火控雷达工作和武器攻击信息等，进行分析和判断，提出我机实施接敌或机动的最佳决策。决策的做出同时依赖于特定的时间和空间，即和当前的战场环境信息和上级赋予的作战任务有关，决策的质量很大程度上受到指挥引导人员在压力条件下进行决策能力的影响。2. 2 专家系统决策模型
2. 1 C 4KISR 领域知识的描述
以机载指挥引导过程为例，指挥引导决策过程如图1所示。
图1 指挥引导决策过程
Fig. 1 Process of command and guide decision
指挥引导涉及的因素包括：上级指挥员的命令；指挥引导原则；战场环境信息；战场感知信息；指挥引导人员的经验知识和压力条件下决策能力。
上级指挥员的命令：上级的指挥命令，具有最高优先级，主要是涉及航空兵与地面防空部队的协同。
指挥引导原则：包括指挥引导的规则和不同条件下的引导原则，其核心是指挥引导的战术知识。
战场态势信息：主要是战场气象信息、地理信息以及各种航空武器的参数信息。
战场感知信息：包括敌机识别信息、敌我机的运动学信息。
指挥引导决策形成的过程：指挥引导人员除接受上级指挥人员的直接作战命令外，其主要任务是利用先前形成的关于指挥引导的经验知识，结合航
专家系统［2］是利用领域知识和推理，来解决具有一定难度、需要丰富专家知识才能解决的问题的智能软件系统。由于专家系统具有持久性、可靠性、稳定性以及决策可理解性等优点，已经广泛应用到军事领域，为战场指挥员提供科学、准确、高效的决策支持。同时根据专家系统计算能力较弱，而指挥引导的最终目的是提供指挥引导方案和实时的指挥引导数据的特点，加入指挥引导模型库，增强系统的决策支持能力。根据指挥引导领域知识的描述，建立指挥引导空战决策专家系统的模型如图2所示。
图2 指挥引导专家系统模型
Fig. 2 Model of command and guide expert system
知识库及知识获取程序：专家系统性能与系统所拥有知识的数量和质量成正比。为了使系统能够为指挥引导人员提供有效的决策支持能力，必须有大量的有关指挥引导的战术知识输入到专家系统知识库中去。知识库通过知识获取程序，将格式化的指挥引导人员的经验知识以及指挥引导规则，输入到知识库中。
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数据库及其接口程序：数据库信息包括静态信息和实时信息。静态信息一般不需经常改变，主要包括有关各类航空武器如飞机的飞行性能、火控系统、空对空武器、电子对抗能力等的数据信息；动态信息主要是指由各种传感器获取的战场感知信息和环境信息，战时实时录入。数据库信息通过数据库接口存入数据库。
推理过程：按照确定的推理策略，根据知识库中的规则、数据库中的事实以及由指挥人员通过界面延迟。
（3）系统使用性能
系统使用性能包括知识库的容量和用户的使用性能。尽管构造的是专家系统原型，但由于采用产生式规则表示指挥引导领域知识，因此便于战术专家表达和总结指挥引导经验知识，并通过知识库的丰富，逐渐实现指挥引导专家经验的传递和积累。用户的使用性能涉及适合用户的人机界面，符合引导人员的思维习惯，随着作战指挥引导人员的参与，输入的人工命令或假设，进行推理，得到与战场环境和态势相一致的最优或较优的指挥控制策略。决策结果输出至指挥引导综合决策模块。
指挥引导综合决策模块：根据推理结果，选择、执行相应的指挥引导模型，获取指挥引导数据，最终的决策方案以及该方案的引导数据输出至人机界面，提供给指挥员。
3 模型验证和评价
对指挥引导专家系统原型的验证和评价主要包括［3］：决策方案的准确性，决策生成时间，以及潜在的系统使用性能。
（1）决策方案的准确性
首先通过对知识库的维护和优化，保证知识的一致性和无冲突性。然后通过静态信息的输入，如给系统提供各种战场环境信息、敌机的机型和编队信息，验证由专家系统模型所提供的决策和方案的准确性。
（2）决策生成时间
决策生成时间是专家系统最重要的性能之一，它体现了该系统指挥控制和推理策略的效率和效果，决定着该系统能否走向实用阶段。对指挥引导专家系统而言，采用了前后推规则表的知识表示方法以及混合推理策略，能够满足实时性的决策要求，但反向推理中的人工输入和选择造成了一定的时间
这方面将逐渐得到加强。
4 结论与展望
本文将基于人工智能的专家系统引入到C 4KISR 系统，虽然只涉及了系统的模型开发过程，但却显示了专家系统在C 4KISR 系统指挥引导领域应用的可行性和潜在的应用价值。随着知识库的不断完善和丰富，既可以用于平时的指挥引导训练，提高指挥引导人员的指挥能力，又可以通过作为地面指挥引导自动化系统的一部分或嵌入到机载指挥引导模块中去，为实时的C 4KISR 过程提供可信、稳定的决策支持能力。专家系统则赋予兵力系统具有生命系统特征的进化能力，具有进化特征的兵力系统将更加灵活和更具适应性，采用自组织、自学习、自修复的运作方式，以满足系统与系统对抗、体系与体系对抗的需求为构建目标。参考文献：
［1］ 罗石麟，唐小兵. 知识表示与不精确推理［M ］. 三原：
空军工程大学导弹学院. 1998.
［2］ Joseph Giarratano ，Gary Riley. Expert Systems Principles
and Programming ［M ］. 北京：机械工业出版社，1998.
［3］ 胡桐清. 人工智能军事应用教程［M ］. 北京：军事科学
出版社，1999.