战场态势认知理论与方法

本书主要涵盖了战场态势认知概念、基本原理、组成要素等理论研究成果，以及技术方法和实践案例，可供指挥与控制理论与系统研发人员借鉴，还可以作为指挥与控制相关专业军事人员、研究人员和学生的参考书。

纵观人类战争史，从冷兵器时代到热兵器时代，再到机械时代和当下的信息时代，战争形态的演变无不伴随着科学技术的进步和发展，科学技术在战争中的主导作用不断加强。在步入信息时代的今天，人工智能技术已由感知智能阶段发展到认知智能阶段，各种智能化装备更新换代，新型作战样式层出不穷。可以预见，智能化将成为未来战争的重要特征之一。从近年来的几场局部战争中可以看出，作战空间已由传统的物理域拓展到认知域，带动指挥信息系统的能力从数据与信息处理层面，延伸到“认知”层面。

战场态势认知在整个作战指挥中起着不可或缺的作用，它通过将战场上的各类信息进行关联、整合，形成对战场状态与形势的综合判断结论，为作战指挥人员进行决策和采取行动提供依据。在未来的智能化作战中，认知优势的地位或将更加凸显，认知的速度、广度、精度的优势会在决策和行动中得到放大，并深刻影响战争走向。然而，实现智能化战场态势认知并非易事，该领域不仅是人类智能与机器智能的融合，更是科学与艺术的融合，涉及心理学、认知科学、计算机科学、系统工程等多个学科，是十分复杂的领域。

《战场态势认知理论与方法》的出版，高度契合了时代的发展，是一本成体系论述战场态势认知的著作，充分体现出作者对该领域的需求把控力和技术敏感性，以及深厚的学术造诣，是其团队近十年研究成果和实践的凝练总结。该书的特点之一是具有全面性，内容涵盖了战场态势认知概念、基本原理、要素体系、面向群组和体系的态势要素认知方法、战略形势研判方法、态势要素组织运用和可视化方法等，给读者以全面的介绍；特点之二是具有创新性，书中引经据典，对战场态势认知概念进行溯源，厘清了态势认知、态势感知、态势理解等概念，并结合指挥人员思维方式和认知行为建模原理，创新性地提出战场态势认知机制；特点之三是具有实践性，书中结合战场态势认知的应用需求，从具有代表性的问题切入，对战场态势认知特点进行剖析，给出了具体的方法、途径和有益的实践案例，可供相关领域的研究人员参考借鉴。

战场态势认知是复杂的智能活动，该领域的研究尚处于起步阶段，距离实战化应用还有很长的路要走，迫切需要相应理论和方法的指导。该书作为战场态势认知领域的前沿专著，可以预见，将受到相关领域读者的高度关注，并将推动战场态势认知理论和方法的进一步发展，为指挥与控制理论研究和系统建设提供重要启示和宝贵经验。

中国工程院院士 蓝羽石

前言

战场态势认知（Situation Awareness）并不是一个新事物，从冷兵器战争到热兵器战争，从机械化战争到信息化战争，对战场态势的认知一直以不同的形态存在于作战指挥流程中，并发挥着不可或缺的重要作用。早在两千多年前，《孙子兵法·谋攻篇》里就提出“知彼知己，百战不殆”，阐述了战场态势认知的重要性。以往的“战场态势认知”更多地作为动词使用，指的是作战指挥人员根据对战场形势的理解和判断，形成战场态势研判结论的过程。这种过程主要存在于人脑之中，是作战指挥人员的大局观、作战谋略与指挥艺术发挥作用的隐形战场。随着“分布式作战”“多域战”等一系列作战概念的提出，特别是近几年“联合全域作战”“马赛克战”等新型作战概念的兴起，战场态势的复杂性、动态性、不确定性骤然提高，颠覆传统以人为主的认知模式迫在眉睫。以人工智能、认知科学为代表的新一代信息技术的深度应用，特别是人工智能已发展到认知智能阶段，认知科学也使得对人脑和人类心智的研究成为前沿性尖端学科，为揭开心智秘密提供了条件。因此，在作战需求和技术赋能的双重驱动下，“战场态势认知”一词在指挥控制领域逐步演化为“利用机器进行科学化、智能化态势研判”的代名词。战场态势认知已经成为指挥控制智能化领域的热门研究方向，为揭示战争制胜机理、高效认知决策提供重要的支撑。

我们是国内最早一批从事战场态势认知研究的团队。2011年，我们开始了赛博空间（Cyberspace）安全领域的态势认知理论方法研究。当时，赛博空间被认为是人类自由的新领域，赛博空间安全开始受到世界各国的高度关注，赛博态势认知（Cyberspace Situation Awareness）也迅速成为学术界、工业界的研究热点。我们通过坚持不懈地攻关，探索形成了面向赛博空间的态势表征、态势要素综合辨识、态势关联分析、态势可视化等一系列研究成果，为后来开展战场态势认知研究打下了坚实的基础。2014年，我们开始探索大数据事件智能认知，通过全球开源新闻大数据感知全球媒体，捕捉新闻事件，认知全球态势，评估风险，预测趋势。那时恰逢大数据概念与技术兴起，团队基于自然语言处理、情感分析、知识图谱等技术开展攻关，并取得了一定成果，实现了全球200多个国家之间关系的量化分析、全球各国（地区）恐怖袭击事件的分析预测，可以说开展了认知域对抗的前瞻性探索，吹响了向认知域进军的号角。

2016年，AlphaGo战胜了围棋世界冠军李世石，全球掀起了研究人工智能的热潮，促使人工智能技术快速向军事领域渗透。同年，美国辛辛那提大学开发的“Alpha AI”机器飞行员完胜人类飞行员；美国陆军启动了指挥官虚拟参谋（Commander’s Virtual Staff，CVS）项目，着力打造未来态势预测等能力，以实现决策支持工具自动化，帮助减轻指挥人员的认知负担。那一年，军民科技领域的这些人工智能热点事件，以及智能化战争、智能化指挥控制等概念的兴起并引起广泛关注，加快了我们对战场态势认知研究的步伐。

时至今日，战场态势认知成为一个热门研究方向不过七八年时间，我们通过十余年在该领域的深耕，在概念、机理、方法、系统研制等方面取得了一定研究成果。纵观国内，学者们尽管针对各专业领域的战场态势认知问题开展了广泛的研究，但对概念的理解还缺少共识，对技术方法的系统性探讨较少，鲜见全面阐述战场态势认知基本概念与方法的科技类图书，我们因此产生了编写本书的想法。本书的出版，一是对团队近些年研究成果的总结，以便更好地前行；二是抛出我们的认识，供同行探讨、批判，以促使战场态势认知技术更好地向前发展。在撰写本书的过程中，团队始终在不断地自我推翻与重新认识，数易其稿。尽管如此，本书也只是刚刚显示了战场态势认知领域的“冰山一角”。由于我们的认知有限，本书提出的观点难免有所偏颇，恳请广大读者朋友给予意见和建议。

本书内容共9章，第1章为引言，介绍了战场态势认知的演化与本书的研究背景；第2章对战场态势认知的概念进行了辨析；第3章阐述了战场态势认知基本原理；第4章分析了战场态势认知要素体系；第5、6、7章分别针对群组、体系和战略形势研判的典型态势认知问题，给出了相关实现方法；第8章讨论了战场态势要素组织运用方法和可视化方法；第9章对战场态势认知发展趋势和技术挑战进行了展望。

最后，感谢为本书的出版做出巨大贡献的团队成员。感谢毛少杰研究员、梁维泰研究员、易侃研究员、闫晶晶研究员，他们为本书提出了很多宝贵的思路和建议。感谢团队成员孟祥夏、饶佳人、刁联旺、谢策、王晓璇、姜晓夏、方玉杰、谢科、金欣、李子恒，他们为本书重要章节提供了技术思路和试验分析。感谢贺成龙、吴姗姗、罗子娟、王羽、刘亚军等为探索大数据事件智能认知做出的贡献。

特别要感谢蓝羽石院士一直以来对我们的悉心指导和鼓励，他不仅带领我们探索赛博态势认知、事件认知等理论方法，而且对本书进行了审阅并作序。国防科技大学张维明教授对本书的撰写思路给予了悉心的指导，在此深表感谢！

本书中引用了大量国内外参考文献，由衷感谢给予我们启发的相关作者，以及由于篇幅原因未在参考文献中一一列出的作者，正是基于有益的思想碰撞，我们的认识才得以不断深入。

对战场态势认知的研究一直在路上，道阻且长，行则将至，行而不辍，未来可期！

作 者

2023年1月

第1章 引言 1

1.1 战场态势认知是作战指挥决策的基础 2

1.1.1 掌握战场态势的重要性 3

1.1.2 战场态势认知的发展历程 4

1.2 战场态势认知是信息化战争高效指挥的重要抓手 5

1.2.1 战场信息过载要求信息处理能力更强 5

1.2.2 作战节奏加快要求认知占比时间更短 6

1.2.3 作战空间广阔要求认知思维广度更宽 7

1.3 战场态势认知是影响未来战争胜败的关键因素 7

1.3.1 体系化要求更连续的认知能力 8

1.3.2 智能化呼唤更精准的认知能力 8

1.3.3 无人化追求更快速的认知能力 9

1.4 本书研究背景 10

1.5 本书内容组织架构 11

本章参考文献 12

第2章 战场态势认知概念 14

2.1 “态”与“势” 14

2.1.1 “态”的概念 14

2.1.2 “势”的概念 15

2.1.3 “态”与“势”的关系 17

2.1.4 “势”的相关概念辨析 18

2.2 战场态势认知 19

2.2.1 认知的概念 19

2.2.2 基本概念 22

2.2.3 定位与作用 25

2.2.4 相关模型 29

2.3 战场态势相关概念辨析 33

2.3.1 态势感知与态势认知 33

2.3.2 态势理解与态势认知 36

2.3.3 态势估计与态势认知 37

2.4 外军战场态势认知发展情况 39

2.4.1 美军发展情况 39

2.4.2 俄军发展情况 48

2.4.3 北约发展情况 49

2.4.4 外军发展趋势 50

2.5 本章小结 50

本章参考文献 51

第3章 战场态势认知基本原理 53

3.1 指挥人员的思维方式与思维特征 53

3.1.1 指挥人员的思维方式 53

3.1.2 指挥人员的思维特征 59

3.2 认知行为基本原理 61

3.2.1 认知行为模型 62

3.2.2 认知系统运作机制 64

3.3 战场态势认知机制 68

3.3.1 典型战场态势认知思维流程 68

3.3.2 战场态势认知机制分析 70

3.3.3 战场态势认知应用举例 76

3.4 本章小结 78

本章参考文献 78

第4章 战场态势要素分析 80

4.1 海陆空域战场态势要素 81

4.1.1 军用装备、设施及其运用 81

4.1.2 作战部队 82

4.1.3 作战部署与行动 83

4.1.4 后勤保障部署与行动 88

4.2 太空域战场态势要素 89

4.3 赛博域战场态势要素 91

4.4 电磁域战场态势要素 92

4.5 战场环境要素 93

4.5.1 战场自然环境 93

4.5.2 战场信息环境 96

4.5.3 战场社会环境 97

4.6 认知对象视角下的战场态势要素及特征 98

4.6.1 目标认知要素及特征 98

4.6.2 群组认知要素及特征 101

4.6.3 体系认知要素及特征 104

4.7 本章小结 109

本章参考文献 109

第5章 面向群组的战场态势要素认知方法 111

5.1 群组识别方法 111

5.1.1 群组识别过程 111

5.1.2 几何位置聚类方法 113

5.1.3 动态轨迹聚类方法 115

5.2 群组行为意图识别方法 123

5.2.1 意图的分类与层次 124

5.2.2 战法样式匹配方法 128

5.2.3 贝叶斯网络推理方法 136

5.3 群组作战能力量化方法 141

5.3.1 概念与方法 141

5.3.2 水面舰艇群组作战能力量化方法 144

5.3.3 作战飞机群组作战能力量化方法 147

5.4 群组威胁估计方法 158

5.4.1 威胁估计过程 158

5.4.2 群组威胁因子分析 159

5.4.3 模糊多属性决策方法 161

5.4.4 梯度提升决策树方法 168

5.5 本章小结 171

本章参考文献 171

第6章 面向体系的战场态势要素认知方法 174

6.1 体系关键节点评估 174

6.1.1 体系关键节点评估过程 174

6.1.2 基于拓扑结构的评估方法 178

6.1.3 基于体系效能的评估方法 184

6.2 战场局势综合评估 189

6.2.1 战场局势量化评估方法 190

6.2.2 战场局势发展趋势预测方法 194

6.3 本章小结 203

本章参考文献 203

第7章 战略形势研判方法 205

7.1 战略形势研判概述 205

7.1.1 概念内涵 205

7.1.2 技术框架 206

7.2 事件库构建方法 208

7.2.1 事件建模方法 208

7.2.2 事件抽取方法 213

7.2.3 事件要素编码与规范化方法 218

7.3 重大事件的分析、预测方法 221

7.3.1 重大事件的全维画像分析方法 221

7.3.2 危机事件预测方法 226

7.4 战略形势量化分析方法 230

7.4.1 各国稳定性分析方法 231

7.4.2 国家关系分析方法 233

7.5 本章小结 240

本章参考文献 240

第8章 战场态势要素组织运用方法和可视化方法 242

8.1 战场态势要素组织运用方法 242

8.1.1 组织运用现状 242

8.1.2 组织运用过程 245

8.1.3 基于情境感知的方法 246

8.1.4 基于注意力机制的方法 251

8.2 战场态势要素可视化方法 257

8.2.1 可视化概念与现状 257

8.2.2 可视化原则与方法 259

8.2.3 战场态势要素可视化方法 262

8.3 本章小结 268

本章参考文献 268

第9章 战场态势认知发展趋势和技术挑战 270

9.1 战场态势认知发展趋势 270

9.2 战场态势认知技术挑战 271

9.3 本章小结 274

附录A 外军战场态势认知大事记 275