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用贝叶斯网络方法进行战损评估

战斗损伤评估(Battle Damage Assessment)也称战伤评估是指装备保障人员或作战指挥人员,综合以往的经验与战场信息对敌我双方装备的损伤情况做出及时恰当的评估分析。一方面,通过对已方装备损伤情况的评估,可以指导装备保障人员进行快捷高效的装备保障工作;另一方面,通过对敌我双方装备损伤情况的评估、力量对比,可为作战指挥人员提供决策依据,作战指挥人员可以根据敌我双方装备的损伤情况,做出下一步战斗决策,或是继续进攻或是转入防御。随着武器的高科技化、战场环境的复杂化、战斗节奏的加快,战斗损伤评估系统在现代战争中占有越来越重要的地位。
随科学技术的迅猛发展,越来越多的高新技术武器不断应用于战争,使战场环境变得日益复杂多变,同时也对战斗损伤评估系统提出了更高的要求。在“沙漠风暴”行动中,由于复杂的战场环境,美军及其盟军的战斗损伤评估系统暴露出了明显缺陷:决断速度慢、不确定性大。特别是由于精确制导炸弹的出现,导致了精确定点打击的产生,它在目标上留下很少的损伤痕迹,使得损伤评估工作更加困难,致使盟军很难判断对伊军的打击情况,不知道是否需要近一步的打击,或打击的时间需要多长。另外,伊军方面,由于缺乏高效快捷的战斗损伤评估系统,不能对已方的损伤情况做出及时恰当的分析,而使其作战指挥与后勤保障陷入混乱,几十万大军由于缺乏有力的后勤保障而不战自败。基于海湾战争的教训,战后各国都开始探求新的战损评估方法。
美空军提出了应用贝叶斯网络方法进行战损评估,建立了基于贝叶斯网络的战斗损伤评估模型,我军也有人在这方面有所研究,不知道谁能提供这方面的一些研究资料.最好是具体的结合例子进行运用研究的.
谢谢!

转贴文章一篇。。。贝叶斯网络在战斗损伤评估中的应用
       摘  要:本文简述了战斗损伤评估在现代战争中所占的重要地位及作用,阐明了将贝叶斯网络用于战斗损伤评估的原因,并对基于贝叶斯网络的战斗损伤评估模型建立和贝叶斯网络的更新进行了简要概述。关键词:战斗损伤评估  贝叶斯网络    一、引言战斗损伤评估(Battle Damage Assessment)也称战伤评估是指装备保障人员或作战指挥人员,综合以往的经验与战场信息对敌我双方装备的损伤情况做出及时恰当的评估分析。一方面,通过对已方装备损伤情况的评估,可以指导装备保障人员进行快捷高效的装备保障工作;另一方面,通过对敌我双方装备损伤情况的评估、力量对比,可为作战指挥人员提供决策依据,作战指挥人员可以根据敌我双方装备的损伤情况,做出下一步战斗决策,或是继续进攻或是转入防御。随着武器的高科技化、战场环境的复杂化、战斗节奏的加快,战斗损伤评估系统在现代战争中占有越来越重要的地位。二、战斗损伤评估决策模型1、问题描述一场战斗的评估过程事实上应包括内在联系的三个过程:战斗损伤评估(BDA),武器系统效力评估,和再次打击建议。武器系统效力评估的目的是评价武器系统的效力和确定在武器系统运行过程中或战斗策略中可能存在的问题。通过评估所选武器系统是否达到预期的运行效果,并能否适应它所在的环境,指挥人员可以对武器和战术策略做出更好的选择。另一方面,战斗损伤评估可以评价已方装备及人员的损伤情况,以及对目标打击的效果,即此次任务是否达到预期的目的。使用战斗损伤评估和武器系统效力评估两方面的信息,在再次打击建议中决定针对特定的目标,下一步应该做些什么。在传统的战斗决策中,一般是由侦察员搜集情报,依靠指挥员和装备保障人员的经验进行决策,因而评估结果具有明显的主观性、不确定性,而且决策速度慢、效率低。随着高新技术武器系统的广泛应用,战斗节奏加快,战场环境变得更加复杂,单依靠人脑进行决策无论决策的准确性还是速度都明显不能满足现代战争要求。作为辅助工具,计算机辅助决策系统在许多国家都已应用于战斗损伤评估中。但随科学技术的迅猛发展,越来越多的高新技术武器不断应用于战争,使战场环境变得日益复杂多变,同时也对战斗损伤评估系统提出了更高的要求。在“沙漠风暴”行动中,由于复杂的战场环境,美军及其盟军的战斗损伤评估系统暴露出了明显缺陷:决断速度慢、不确定性大。特别是由于精确制导炸弹的出现,导致了精确定点打击的产生,它在目标上留下很少的损伤痕迹,使得损伤评估工作更加困难,致使盟军很难判断对伊军的打击情况,不知道是否需要近一步的打击,或打击的时间需要多长。另外,伊军方面,由于缺乏高效快捷的战斗损伤评估系统,不能对已方的损伤情况做出及时恰当的分析,而使其作战指挥与后勤保障陷入混乱,几十万大军由于缺乏有力的后勤保障而不战自败。基于海湾战争的教训,战后各国都开始探求新的战损评估方法。本文就贝叶斯网络方法在战损评估中的应用进行了初步的探讨,希望能在此基础上,建立起一个高效、快捷、实时、动态的战斗损伤评估决断系统。2、基于贝叶斯网络的战斗损伤评估模型(1)贝叶斯网络及其特点贝叶斯网络(Bayesian Network)是一种有向无环图(有向图模型), 其中结点代表我们关心的变量,结点间的有向弧代表了变量间的因果关系,变量之间的影响强度由结点与其父结点之间的条件概率来表示,它提供了一种自然地表示因果信息的方法。基于贝叶斯网络的战斗损伤评估模型有以下几个方面的优点:l      贝叶斯网络可以综合先验信息与后验信息进行评估,即它可以综合战前的各种信息与指挥人员的经验等信息与战场上观测收集到的各种信息进行判断,从信息论的角度看,它充分利用了所有可以利用的信息,因而是合理的、完备的;l      贝叶斯网络可以进行定性判断与定量计算相结合,它可以将专家的定性判断与战场收集到的各种数据信息相结合,通过贝叶斯网络的推理功能更新先验信息,即战前指挥人员做出的最初估计分析。l      贝叶斯网络的决断速度快。贝叶斯网络是一种特殊的神经网络,它具有神经网络的快速决断的优点,它是人工智能领域最新发展起来的一种新型决策分析工具。所以,以贝叶斯网络理论作为战斗损伤评估决断的理论基础,必将推动战损评估及战损规律研究的更快发展与广泛应用。(2)基于贝叶斯网络的战斗损伤评估模型的建立贝叶斯网络的建立是一项比较复杂的、困难的工作,它没有现成的规矩,只能根据实际问题,依靠相关领域专家的经验建立。对于战斗损伤评估模型的建立,我们必需综合考虑战场上各种信息源及其之间的相互作用关系,建立相应的网络模型,并根据以往战斗中各种信息源之间相互影响程度的大小,确定网络中各结点的条件概率(即在父结点处于某种损伤模式时子结点发生某种损伤模式的条件概率)。作为一个实用的贝叶斯网络,我们必须明确定义每一个结点,决定它所有可能的状态。另外,对每一个结点需要为每一种可能的状态确定一个条件概率。整个网络包括所有的结点及其条件概率分布。图1为一次空袭对敌方装备的战前战斗损伤评估贝叶斯网络图[2],图中各结点代表了各种信息源及评估结点,其中JAWS为联合武器系统效力手册和空对地武器控制软件,它用于确定被打击目标的客观损伤水平,和选择的武器平台,武器系统,和所使用的武器及策略。JAWS允许决策者调整不同的参数以达到可能的损伤水平,或PD。JAWS  PD,表示为一个0-1之间的数,它为决策者提供一个关于这次打击对特定目标损伤水平的粗略估计,指挥员综合JAWS  PD值和已知的有关目标的信息形成一个关于这次打击最有可能造成的损伤水平的粗略估计。
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后面的贴不出来,这是网址,有心的可以自己去看。。。http://210.79.226.16/cetin2/QRMS/ztzsbz1.htm实际上,贝叶斯网络模型就是一种有向图,可以表示出许多因素之间得因果关系。。。还可借助连接各个变量之间有向弧的权,来进行定量分析。。。所以说,贝叶斯网络模型是一种可以表示复杂关系并且可以进行定量定性分析的模型。。。其应用十分广泛,其中寨军事上的战损评估不过是冰山一角罢了。。。大家可以看看图例,就可看出贝叶斯网络模型的优势。。。比如说,我们要想对某一目标进行毁伤,那么到底需要多少条件呢???武器平台,选择的弹药,瞄准点,战术,策略,而天气状况,预警机,电子战飞机,制空战斗机,甚至加油机的支援,GPS系统,卫星情报的支援也是必不可少。。。任何一个环节的缺陷都可能引起行动的失败。。。即使进行一次小规模的打击,也是一个相当复杂的系统工程。。。所以,引入多因素网络模型,进行定性定量相结合的分析也是必不可少的。。。这就是战损评估引入贝叶斯网络模型的初衷。。。
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当然了,后面的计算,如果用不到,大家不看也罢。。。这种计算看起来十分繁复,但是这主要是计算机的算法,贝叶斯网络模型不过是建立这种算法的策略罢了。。。贝叶斯网络模型应用于战损评估是需要借助于计算机而实现。。。其中实现将是一套战损评估软件而实际应用中,我们只要根据实际上情况,对各种因素进行评估,得出权值,然后在计算机的提示下,输入计算机,就可得出相应的结果。。。
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想问个比较苯的问题:对于使用贝叶斯网络评估战损,它的网络末端节点信息是如何被上传和汇总的呢?这一过程与其他评估系统比,是否有时间上的优势?另外,感觉这个系统有点过于复杂,是否这一系统可以做一些因素上的改变呢?
1955年中国的人均收入是韩国的3.2倍,日本的1.1倍。但经过50多年“翻天覆地”的增长,2008年中国的人均收入是日本的3%,韩国7%

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    其实一点也不复杂,蜘蛛织网就懂得把能量耗散估计与网络拓扑结构有机结合起来。但现在我们讨论的这个网络已不是简单意义上的平面型蜘蛛网,而是延伸至多维空间的动态变化着的战争复杂巨系统网络。一根网络链条折断了,整个网络系统会自组织地瞬间修复好。一些藤本植物的藤条密密匝匝地缠绕在多个树枝上,攀缘交错,形成层层交织的藤网,农民用镰刀砍断其中的一条,但这根藤条很快就又生出多根小藤条来。看来,研究评估战损还有比贝叶斯网络更为先进的方法。至于网络末端节点信息的瞬间上传和汇总,类似香农在论文《通信的数学理论》中所说:通信能在某一点精确地或者近似地复制在另一点选取的讯息。实际上即是《易经》“象数”方法---所象的那些蕴涵着情感与观念的自然物质,联系着遥远深沉的历史的那一端,并在时间上具有无可比拟的优势,寂而遂通天下---顿悟---在极短的时间内发生思维的爆炸式飞跃!至于“数”,沈括《梦溪笔谈》有“棋局都数”一节,棋局上可能布置出千变万化的局面,但无论如何变化其总数都不会超过这个数目,沈括关于计算棋局总数的方法可以借鉴。
    我的看法:贝叶斯网络模型评估战损是一种科学有效的方法,但还不是最好的最适用的方法。我总在考虑运用“大脑思维聚变”的方法。

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为方便大家学习,我又找了几篇与之有关的文章。设备智能故障诊断与维修支持技术研究1 引言

  随着电子工业和先进制造技术的发展,设备的结构越来越复杂、功能越来越强大、维修保障难度越来越高。研究设备的智能故障诊断和维修支持技术将大大降低生产者和使用者的设备维修保障的费用。

  目前设备故障诊断与维修决策方法主要是基于故障树推理的方法,缺乏表达和推理的灵活性,不易将维修、观测等操作纳入到模型之中。本文提出用贝哈斯网络(Bayesian Network)模型表达设备的故障诊断与维修问题,结合基于决策理论分析方法,研究设备智能故障诊断与维修策略的优化方法。

2 贝叶斯网络

  贝叶斯网络是一种基于网络结构的有向图解描述,适用于表达和分析不确定和概率性事物,可从不完全或不确定的知识或信息中作出推理。目前贝叶斯网络在故障诊断领域已有成功应用。

  一个贝叶斯网络是一个有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG),由代表变量节点及连接这些节点有向边构成。节点代表随机变量,节点间的有向边代表了节点间的相互关系(由父节点指向其后代节点),用条件概率进行表达关系强度,没有父节点的用先验概率进行信息表达。节点变量可以是任何问题的抽象,如测试值、观测现象、意见征询等。

  2.1 贝叶斯网络的建造和概率估计

  建造贝叶斯网络模型是一个复杂的任务,需要知识工程师和领域专家的参与。在实际中可能是反复交叉进行而不断完善的。面向设备故障诊断应用的贝叶斯网络的建造所需要的信息来自多种渠道,如设备手册、生产过程、测试过程、维修资料以及专家经验等。

  为模型建造的简便起见,应首先将设备故障分为各个相互独立且完全包含的类别(各故障类别至少应该具有可以区分的界限),然后对各个故障类别分别建造贝叶斯网络模型,需要注意的是诊断模型只在发生故障时启动,因此无须对设备正常状态建模。通常设备故障由一个或几个原因(通常是部件或元件的故障)造成,这些原因又可能由一个或几个更低层次的原因造成。以下没有特别说明时,均假设变量取值为二态(Yes和No)。

  建立起网络的节点之间的关系后,还需要进行概率估计。具体方法是假设在某故障原因出现的情况下,估计该故障原因的各个子节点的条件概率Pi,注意Pi求和为1。这种局部化概率估计的方法可以大大提高效率。

  2.2操作节点

  为诊断问题的完整,贝叶斯网络将诊断与维修过程中涉及的测试操作和修理操作引入模型,并作为网络节点变量。测试操作通常是为了证实某故障是否存在或是否已经消除,它会增加网络的信息来源,从而改变网络中各节点的概率信息。修理操作可以解决具体的某个故障,采用的方式可能是修理或替换,修理操作完成后我们一般会观测设备是否已经恢复正常。

  2.3贝叶斯网络的概率推理

  贝叶斯网络用变量来表示故障征兆和故障原因,则故障诊断决策可以表述为:希望通过一些变量的信息来获得其他变量的信息(概率),这叫做概率推理。当收集到新的信息时,网络将对所有节点概率信息进行更新。目前常用的更新算法是团树传播算法。

3 故障诊断决策算法

  仅仅获得节点的概率信息并不能保证诊断的步骤是最优的,因为诊断和维修要考虑的一个重要问题是代价问题。在故障诊断过程中通常要考虑代价的因素主要有:时间T、风险R、金钱M、其它影响I。

  通常,可以将上述4个因素合并表达为代价函数:

      C=αT+βR+γM+δI      (1)

  首先讨论单故障情况,并假设代价独立。假设网络模型中有故障原因节点Fi,Fj,其故障概率分别为Pi,Pj,都可以通过测试操作确定故障原因是否存在的代价为Ci,cj,修理排除故障原因的代价为ci,cj。如果故障原因无法通过测试确定,则认为以维修的代价进行观测,故障总是存在,并以0代价修理之。则选择先排除故障Fi的条件由下式确定:

  也就是说,总是选择比率Pi/Ci最高的操作。

  因此,诊断与维修步骤的优化决策算法如下:

   (1)收集当前信息,应用贝叶斯网络计算各个故障原因及操作节点的概率信息;
   (2)选择没有进行的且Pi/Ci最高的测试操作进行测试,判定故障原因是否存在;
   (3)如果确定故障原因存在,执行修理操作(修理或替换),终止诊断与维修;
   (4)如果故障原因不存在,则转(1)。

  在多故障情况下,算法的(3)步更改为:如果确定故障原因存在,执行修理操作,然后观测设备是否正常。若正常,终止诊断与维修;否则转(1)。

4 结束语

  在某型飞机机载设备——变流机的故障诊断系统中应用贝叶斯网络实现了诊断与维修步骤的优化,效果良好。实践表明,应用这种智能故障诊断与维修支持系统可以大大降低厂家和用户为设备的维护保障花费的时间和金钱开支,提高设备完好率。
   文:李俭川 陶利民 胡茑庆 温熙森(国防科技大学机电工程与自动化学院机电工程研究所342室)  
谁粘上我都甩不掉~~~~~~~~~

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songyu99 姐姐是不是写的太夸张了,沈括都来了....[em06] 我的意思的是末端节点信息上传是不是有以下问题1:现在已经有专门的末端平台受损评估软件了?(如果还是按传统的方法,我看这也不见得好的那里)2末端节点信息上传是,上层处理器是如何区分的并归总的?(难道类似于计算机上的序列号方法?)至于复杂性,我想,这个系统考虑的因素太多了,很多因素相互影响进而可以忽略一些因素的如我们计算一个防区外打击效果,我想只要考虑武器平台,环境并计算出合理弹道,我想就可以包含了战术,策略,预警机,电子战飞机,制空战斗机,甚至加油机的支援,GPS系统,卫星情报这些因素了.所以这个系统能不能在具体处理上做一些优化?
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    我是从战略模拟角度来说的,而你是从战术模拟角度进行分析。现在,美国已经有了专门的末端平台受损评估软件,中国的清华大学、国防科技大学某重点实验室也有这样的软件。上层处理器以安全的高宽带为传输媒介,嵌入神经网络和遗传算法,高效地汇总和上传。关键是建立一个分布式的建模与仿真资源库MSRR,不仅能提供准确可靠的数据、元数据、算法、模型、仿真与工具,还能提供相关的背景信息,如模型的假设、数据的来源、类别、算法的可靠性范围,VV&A或VV&C的历史记录。
    但应注意,用贝叶斯网络方法进行战斗损伤评估不仅要描述硬损耗,还要描述软损耗;既评估武器装备损伤,又评估人的士气损伤。要从描述部队的战斗能力、效能和损耗,扩展到描述指挥体系、战争潜力、国家意志,考虑体系对抗条件下关于战争控制、战争损耗等整体性效果问题。还应注意,在敌强我弱的环境中,一对二作战、一对多交战的特殊情况,认真分析目标选择、优先排序、交战、战损评估及部队脱离战斗的算法和过程,以及直描和间描武器系统命中或杀伤的概率物理过程、对抗行动、目标跟踪与指示、飞行弹道及弹药消耗等问题。
    我要提醒的是:只考虑武器平台、环境并计算出合理弹道,并不说明包含了战术、策略等问题。就像一吨木材和一吨钢铁的重量并不相等一样,虽然数目上相等,但没有考虑空气浮力、地形、气压、湿度等多种因素。在实际战斗中,每方都会根据已发现的敌方行动而改变策略,使得敌方意图尽可能的无法实现。如果只相信表面现象,就可能中敌方的圈套。客观上可能是某种意义上的“最佳”,但也可能是冒险的。这从主观上就导致了系统朝不稳定的方向发展,表面上是在简单化,实际上导致系统更复杂。
[em05]

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分析的不错!
不要拿头来碰我噢~~~~~~~~~~~~~~

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大概了解了,不过关于贝叶斯网络方法还能描述软损耗的说法我确实不敢认同,原因很简单:软损耗并不是简单的可以用几个或者几十个因素著作个模型就可以算出来的.(本质上来说我觉得军事和艺术是一致的,你能想象出用计算机程序画出和凡高一样的意境吗?)而且,现阶段关于影响战争过程的软因素本身研究就不够......每方都会根据已发现的敌方行动而改变策略,使得敌方意图尽可能的无法实现。-----------但是你忽视了一个问题,现在有几个国家有能力把侦察系统,传感系统,评估系统细化到这个程度,连美国都不行,我想我们也没必要把系统搞的那么复杂吧.
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对侦察系统、传感系统、评估系统既要具体细化又要宏观整合。美国不行,不见得我们不行;美军不能做的,不见得我军就不能做。必须发挥战争复杂巨系统的巨大优势,贝叶斯网络只有与侦察、传感、评估等诸系统有机整合起来,在人的大脑智慧的正确使用与指挥下,才能既描述硬损耗,又描述软损耗。对于美军的先进技术和作战理念,我们要大胆引进和学习。但最重要的,必须取法乎上,即站在比它更高的境界来俯视它,研究它,这样才能超过它。

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话怎么说都可以,但如何去做呢?我们目前战场侦测手段都不完善,从而导致了远程打击范围有限,攻击手段有限,从而导致打击目标的选择性上要比美国小的多.美国每个士兵都配有GPS和战术联络系统设备,我们有吗?F-22可以做超视距空战,但起码他要知道目标是否存在,大概位置在那吧...信息战要打,但信息战也是要有物质基础的.以为的忽视物质基础去搞一些....的东西,我看,第1,能不能搞出来是一个问题,第2,搞出来能不能用又是问题.而且,一个过于臃肿的系统本身在处理速度,信息传递速度上都是相对较慢的.
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你没真正体会“捕捉和造成敌人的弱点和劣势”这句话的深刻含义。美军在武器装备上确实占总体的绝对优势,但总体系统中仍然存在局部劣势;信息化武器有优点,但也有缺点,甚至在特定环境中还不如原始人使用的石块、木棒。大雁飞的高,古人就用弓箭把它射下来;F-22、F-35、苏-30高空快速攻击,但失去翅膀也是一堆废铁,高能激光穿透机翼,飞机立刻玩完;雄鹰厉害,兔子软弱,但兔子蹬鹰也是有的。在最近的科索沃战争、伊拉克战争中,美军就充分利用了交战国空中力量相对薄弱的特点和劣势,发动大规模空袭,使这些国家的地面力量优势无法发挥出来, “避实击虚”战术又使武器杀伤力倍速倍增。中国要寻找和捕捉美军先进作战系统的弱点,还要人为地制造美军的弱点。我军发展信息化武器系统,虽然暂时达不到每个士兵都配备GPS和战术联络系统设备,但杀手锏式的武器还是有的。1950年代中国发展核武器,制造出来原子弹也没使用啊,可中国必须造出原子弹!虽数量不多,也不用,但必须有,因为原子弹能产生震慑作用。中国发展超越美军的信息化武器,也应如此。同时,大的超前型的系统框架也必须建立起来,犹如根治海河,河流的上游、中游、下游都要综合统一治理,不能因为河流系统庞杂、费时费力就不去根治。

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回到老话题了,又是"核威慑"说句实在话,要是核武器那么好用,我们还搞那么多常规武器建设干什么啊?干脆像赫鲁晓夫一样"像生产火腿一样生产核弹"好了.常规战争要打,要打赢,绝对不是光靠说“捕捉和造成敌人的弱点和劣势”这种"放之四海而皆准"的废话就可以赢的,要有可行的方案.对,治理河流要上,中,下一起治,而且不能因为费力就不治,发展信息化装备也是系统问题,但目前我们有系统的规划吗?没有...那就更谈上可行的计划了回到题目,事实证明一切,起码现在没有任何贝叶斯网络正确评估出软损耗的例子吧......
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《孙子兵法》诞生至今有2000多年了,人们还在不断注解、引用、学习,连美国这样发达的军事大国也都学习《孙子兵法》。难道《孙子兵法》十三篇也都是废话吗?可行的方案也好,贝叶斯网络正确评估软损耗也好,都是人设计研制出来的。今天没有,不见得明天就没有。如果他偷懒研制不出来,只能说明他无能。古代中国有“四大发明”,科技居于世界前列,从这点来看,中国人就非常聪明。相信聪明的中国人在信息化战争的今天,也能搞出像“四大发明”那样的影响世界发展的科技成果和先进武器来!

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用贝叶斯网络方法进行战损评估

谢谢大家!最近由于出差较多,贴子发出后就没有好好来看过,没有想到songyu99和白色流星也对这问题有兴趣,希望以后有机会多多交流.其实我的本意是想知道能不能利用一些目标的状态信息,如根据侦察得到的目标状态,利用贝叶斯网络来对目标的真实毁伤情况作出评估,感觉贝叶斯网络是利用影响毁伤效果的因素,如装备性能,气象,训练水平等因素来对战斗的毁伤情况做出评估,由于在这方面没有投入更多的研究,可能理解上有些问题.不过我觉得这是一个有趣的问题,希望能有更多的人来研究这一个问题.再次谢谢大家!

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真的很专业,不知是不是能够管用。

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好专业啊,有些深奥……
[img]http://image2.sina.com.cn/dy/w/2002-12-09/1_1-1-1394-295_2002120911044.jpg[/img] 飞!

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你是高手啊,绝对额

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