不确定性下任务规划方法探究

不确定性下任务规划方法探究

孙静 王昕钰 杨栋

北方自动控制技术研究所，山西 太原 030006

摘要：在信息化时代的发展背景下，科学化的任务规划，不仅能够进一步优化作战资源，同时也是未来信息化战场发展的主要技术支撑。因此，在未来信息化战场不确定性因素较多的前提条件下，如何实现任务规划显然已经成为信息化作战的重点难题。对此，本文基于任务规划的发展历程，针对任务规划所面对的不确定性概述进行探讨，重点阐述不确定性的概念以及分类，同时对预测式和反应式任务归纳法进行了总结整理。

关键字：任务规划方法；不确定性；预测式方法
前言：众所周知，任务规划发展的本质即是根据实际的战场作战任务，综合考虑在战场上可能会利用到的战场资源以及战场环境等方面的约束条件，并运用科学规划的合理方式形成作战自动序列，达成最终的作战目标。这是由于在信息时代的背景下，当前的作战方式以及作战规模十分多样化，尤其是在面对十分多样化的战场环境下，如何有效应对未来战场上的不确定因素，更是当前任务规划需要解决的首要难题。

1. 任务规划的发展历程

长期以来，我国军队在任务规划上的发展主要集中理论算法层面，且由于任务规划在研究上的工程化工具起步较晚，导致我国军队当前对于实际正常当中的任务规划系统十分匮乏。从目前的发展来看，我国当前在任务规划系统上具有战术及以及战役级的系统规划，且均具备战场计划生成评估能力。但值得注意的是，这两项任务规划系统当中只能解决类似于无人机或机器人的运行轨迹在其余的升级战场任务规划上却仍然不完善。同时这几类任务规划统均为独立的系统模块，系统之间不存在互通性，对于完善的任务规划体系发展还拥有较远的差距。

基于此背景下，当前我国军队在任务规划体系建设上掀起了新的狂潮，为了进一步加快建设脚步，当前我国在任务规划体系的建设上越来越注重与创新技术的融合，同时在智能态势感知以及智能辅助决策等领域都展开了对应的任务规划体系。但总的来说，任规划体系的建设与现场的实际作战需求息息相关，在未来信息化作战正常上可能更加适合兼容性、灵敏性具备的规划系统，进而实现在未来战场上的不确定性因素规划、适应动态的战场需求。

二、任务规划面对的不确定性

（一）不确定性的概念

 众所周知，无论是人类社会还是自然界的发展，都会具备着很多不确定性因素，也可以说不确定性因素是当前世界存在所具备的固有性质。当前关于不确定性的概念研究涉及到了物理、经济等不同的学术领域，俨然已经成为国内外的研究热点内容。尤其是在国际军事领域当中，战场当中的不确定性因素发展十分多样化，而正是因为不确定性因素的存在，令很多军事战场指挥员无法做出正确决策。因此可以说所谓战场的不确定性，就是在战场上存在许多不稳定且难以被明确的因素，可将直接影响军事战场的最终结果。但总的来说，任务规划所面对的不确定性也可以看作为在任务执行的过程当中，可能会遇到的突发事件，增加任务的难度^【1】。

2. 不确定性的分类

当前针对任务规划不确定性的分类可分为，行动序列中所生成的不确定性以及行动序列执行中所产生的不确定性两种类型。首先在行动序列中所生成的不确定性，是由于不完全的信息所带来的不确定性。这是由于军事战场上双方的对抗过程，每一个参战方都在减轻自身在战场当中的不确定性因素，进而增加敌方的不确定性，但都无法掌握战争的全部走向。其次在行动动序列执行中所产生的不确定性，主要是在战场任务执行过程当中所遭受到的突发事件干扰，例如增加作战任务、武器设备故障或天气原因等等。

三、不确定性下任务规划方法

（一）预测式方法应对行动序列生成不确定性

不确定性下的预测式规划方法，主要针对在行动序列中所产生的不确定性因素，进而对在任务规划中所产生的不确定性因素进行覆盖，并利用现有的信息数据做好对应的作战决策，提高任务规划的可实现性。当前针对预测式方法主要可分为以下两种策略:第一种是采用强化学习方式，利用有限的信息数据做出最终的决策规划。例如如果是根据神经网络下的学习方法对战场机器人进行任务分配后，首先可要求机器人探索在战场范围内的环境信息，然后重新对战场效应值进行计算。最后利用修改神经网络参数的形式进行下一轮的探索，实现有效信息的规划。而第二种方式则是采取博弈论的思路^【2】，尽可能通过覆盖战场不确定性因素来增强战场任务规划方案的安全性。例如如果以战场当中的防空火力单元以及战场攻击飞机作为博弈双方，那么博弈的最终目的就是对双矩阵博弈中的那时均衡点进行求解，进而将其转换为二次战场规划问题，以此来将最终的博弈对抗思路同任务规划进行结合，制定最优的规划方案。但值得注意的是，这种方法所考虑的不确定性因素变化极多，在难度上也十分复杂。

（二）反应式方法应对行动序列执行不确定性

不确定性下的反应式规划方法主要针对在行动序列执行过程中所产生的不确定性因素，进而对任务规划方案进行实时动态调整。当前反应式方法下的任务规划调整策略主要可分为以下两种:第一种方法为即时调整，主要针对军事战场当中所产生的不确定性因素局部调控方式。且这项调整策略在当前的战场应用上十分广泛，对于一些突发性的不确定性因素，在应对效果上也十分可靠。第二种调整策略为滚动调整，这种方法在实现上首先需要通过建设滚动窗口，并将每个滚动窗口进行初始化设置，按照全新的战场任务进行规划。但这种方式需要十分注重在滚动窗口上的任务规划选择，一旦选择不当将会直接导致资源浪费。

结论：

综上所述，通过实现不确定性下的任务化方法，对于在我国未来战场上的重要指挥决策具有现实意义。对此，本文基于我国军事团队在任务规划上的发展历程，通过确定用户规划所面对的不确定性概念，重点阐述预测式方法以及反应式方法对行动序列生成不确定性之间的差异。可以得出的是，快速且精准的处置好任务规划所面对的不确定性，是当前在任务规划方法实现上需要创新突破的一大发现优势，对我国未来在信息化战场上的发展具有重大的军事价值。

参考文献：

［1］姚桐，王越，董岩，等.深度强化学习在作战任务规划中的应用［J］.飞航导弹，2020(4):16－21．

［2］马悦，吴琳,许霄，等.智能化作战任务规划需求分析［J］.指挥控制与仿真，2021，43(4):61－67．