水面艦艇平臺防空作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系與評估＊

陸 欣 譚樂祖 高傳斌

（1.海軍航空工程學(xué)院研究生管理大隊 煙臺 264001）（2.海軍航空工程學(xué)院指揮系 煙臺 264001）

1 引言

作戰(zhàn)平臺能力評估是裝備論證的一項重要環(huán)節(jié)。平臺評估指標(biāo)體系是為平臺的論證和研制、綜合能力評估、優(yōu)選系統(tǒng)參數(shù)而確定的層次化的準(zhǔn)則和與方案相聯(lián)系的屬性集的總稱。

水面艦艇的平臺中心戰(zhàn)中，全艦武器系統(tǒng)在艦載探測雷達(dá)的預(yù)警探測信息下，由作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)統(tǒng)籌全艦資源與來襲目標(biāo)的關(guān)系，實施單平臺作戰(zhàn)。

2 艦艇單平臺防空作戰(zhàn)過程

艦艇單平臺防空作戰(zhàn)是利用艦艇對空預(yù)警探測系統(tǒng)實施對空情報搜集，再將搜集到的信息傳送到艦艇指控中心后，經(jīng)過信息處理、信息融合形成戰(zhàn)場態(tài)勢，并制定作戰(zhàn)方案，最后形成作戰(zhàn)命令指揮控制艦載武器系統(tǒng)完成對空作戰(zhàn)任務(wù)。

根據(jù)艦艇平臺作戰(zhàn)過程知，艦艇平臺作戰(zhàn)體系由預(yù)警探測系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、火力打擊系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)和其他保障單元組成的龐大的系統(tǒng)。

圖1 艦艇單平臺防空作戰(zhàn)流程圖

按照艦艇單平臺防空作戰(zhàn)過程的描述，把功能相似的單元放在一起，可把系統(tǒng)分為傳感器、決策者、響應(yīng)者及目標(biāo)四個節(jié)點［1］，節(jié)點間通過鏈路進(jìn)行連接形成網(wǎng)絡(luò)。傳感器接收探測信息，并把這些信息發(fā)送給決策者；艦艇單平臺對空傳感器節(jié)點主要指艦載預(yù)警探測雷達(dá)。決策者節(jié)點接收來自傳感器的信息，并就當(dāng)前及將來其他節(jié)點的部署做出決策；主要包括艦艇作戰(zhàn)人員、輔助決策支持系統(tǒng)等。響應(yīng)節(jié)點接收決策者的指令，與其他節(jié)點相互作用，并影響那些節(jié)點的狀態(tài)。響應(yīng)節(jié)點對艦艇單平臺防空系統(tǒng)來講，主要包括艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)、密集陣系統(tǒng)、艦炮系統(tǒng)等硬殺傷系統(tǒng)和電子干擾、誘騙干擾等軟殺傷系統(tǒng)等。目標(biāo)節(jié)點是所有具有軍事價值的節(jié)點，但不包括傳感器、決策者和響應(yīng)者。綜合艦艇單平臺防空作戰(zhàn)過程和節(jié)點與鏈路關(guān)系，在參考文獻(xiàn)［2～3］的基礎(chǔ)上，艦艇單平臺防空作戰(zhàn)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)可以用圖2表示。

圖2 艦艇單平臺防空作戰(zhàn)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖中所有箭頭指向是信息流向，代表節(jié)點間信息的交換傳輸，節(jié)點通過信息鏈路互相連接，形成艦艇單平臺作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。

3 艦艇單平臺防空作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系

本文按照水面艦艇防空作戰(zhàn)過程，以系統(tǒng)的傳感器節(jié)點、指揮決策節(jié)點、作戰(zhàn)武器三個節(jié)點的能力為一級指標(biāo)層，對每一方面的能力進(jìn)行剖析，建立如圖3所示的多層次結(jié)構(gòu)評價指標(biāo)體系［2］。

圖3 艦艇單平臺防空作戰(zhàn)能力評估指標(biāo)體系

3.1 傳感器節(jié)點戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力指標(biāo)體系

在信息化條件下，無論戰(zhàn)時還是平時，制信息權(quán)的爭奪是最為激烈的，在戰(zhàn)時它直接影響著戰(zhàn)爭的進(jìn)程，在平時它是維護(hù)國家主權(quán)的重要標(biāo)志。傳感器節(jié)點對空戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力主要指利用對空警戒雷達(dá)獲取空中目標(biāo)信息，盡可能早的為指控系統(tǒng)提供信息，實現(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)。因此，衡量對空戰(zhàn)場感知系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的主要立足點在于分析傳感器節(jié)點探測能力指標(biāo)，如圖4所示。

圖4 傳感器節(jié)點對空戰(zhàn)場感知能力指標(biāo)體系圖

3.2 決策節(jié)點指揮控制能力指標(biāo)體系

指揮控制能力主要描述作戰(zhàn)平臺的信息傳輸能力、武器控制能力、輔助決策能力、信息處理與融合能力以及指揮員的決策能力，建立指標(biāo)體系如圖5所示。

圖5 決策節(jié)點指揮控制能力指標(biāo)體系圖

3.3 響應(yīng)節(jié)點武器系統(tǒng)作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系

傳感器節(jié)點將目標(biāo)信息傳輸給決策節(jié)點，再由決策節(jié)點輸出指令給各種艦載武器系統(tǒng)，實施對敵火力打擊或電子對抗。武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力是反映敵我雙方裝備直接對抗的情況，因此依據(jù)作戰(zhàn)目標(biāo)和裝備的不同建立如圖6所示的指標(biāo)體系［4～6］。

圖6 響應(yīng)節(jié)點武器系統(tǒng)打擊能力指標(biāo)體系圖

4 艦艇單平臺防空作戰(zhàn)能力評估的方法模型

云重心是用語言值為某個定性概念與其定量表示間的不確定性轉(zhuǎn)換模型，云的數(shù)字特征用期望Ex、熵En、超熵He表示，把模糊性和隨機(jī)性完全集合到一起，構(gòu)成定性和定量間的映射，作為知識表示的基礎(chǔ)。所以，本文用云重心理論建立艦艇單平臺防空作戰(zhàn)能力評估模型，具體操作步驟如下［7～9，12］：

1）確定評估的指標(biāo)體系

假設(shè)評估指標(biāo)體系U，有U＝｛U1，U2，…，Um｝，其中，Ui（i∈［1，m］）是目標(biāo)U的第i個指標(biāo)；Ui＝｛Ui1，Ui2，…，Uis｝，Uij（j∈［1，s］）是Ui的第j個指標(biāo)；Uij＝｛Uij1，Uij2，…，Uijk｝，Uijt（t∈［1，k］）是Uij的第t個指標(biāo)。依次類推，確定多層指標(biāo)結(jié)構(gòu)。

2）求各指標(biāo)的云模型表示

在系統(tǒng)能力指標(biāo)體系中，既有精確數(shù)值表示，又有語言值描述。在德爾菲法基礎(chǔ)上提取n組樣品組成決策矩陣。則n個精確數(shù)值表示的指標(biāo)可用一個云模型表示。其中

同時，每個語言值的指標(biāo)也可用一個云模型表示，則n個語言值（云模型）表示一個指標(biāo)可用一維綜合云表征。其中，

3）用一個p維綜合云表示p個性能指標(biāo)的系統(tǒng)狀態(tài)。

p個性能指標(biāo)可用p個云模型來刻畫，則p個指標(biāo)所反映的系統(tǒng)狀態(tài)可用p維綜合云表示。當(dāng)p個指標(biāo)所反映的系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時，其形狀也發(fā)生變化，其重心隨之改變。該重心T用p維向量表示。即：

其中，a、b為云重心位置和高度。

當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時，其重心變化T′為

4）用加權(quán)偏離度衡量云重心的改變

系統(tǒng)理想狀態(tài)下，各指標(biāo)值為已知。設(shè)p維綜合云重心位置向量為a＝，，…，）；高度向量為b＝（b1，b2，…bp），則理想狀態(tài)下云重心向量T0＝a×bT＝（，…，）。同理，求某一狀態(tài)下系統(tǒng)的p維綜合云重心向量T＝（T1，T2，…，Tp），可用加權(quán)偏離度（θ）來衡量兩種狀態(tài)下綜合云重心的差異情況。先將此狀態(tài)下的綜合云重心向量進(jìn)行歸一化，得到一組向量：TG＝（，…，）。其中

＝，經(jīng)歸一化，表征系統(tǒng)狀態(tài)的綜合云重心向量均為有大小、有方向、無量綱的值，其向量為（0，0，…，0）。把各指標(biāo)歸一化后的向量值乘以其權(quán)重值，相加得到加權(quán)偏離度θ（－1＜θ＜0）值。

wj為第j個單項指標(biāo)的權(quán)重值。

5）用云模型實現(xiàn)評測的評語集

講各級評語置于連續(xù)的語言值標(biāo)尺上，并用云模型來實現(xiàn)，構(gòu)成一個定性評測的云發(fā)生器。如圖7所示［5］。

6）多重云的處理

對于多層次系統(tǒng)，則由底層向上遞推計算上一層指標(biāo)的評價結(jié)果，依各得分值，再向上遞推直至目標(biāo)層。

圖7 云發(fā)生器模型

5 結(jié)語

水面艦艇單平臺防空作戰(zhàn)能力涉及到很多因素，有些因素是定性的、有些因素是定量的，給評估工作帶來了困難。本文采用的云重心評估法體現(xiàn)了定性與定量之間的不確定轉(zhuǎn)化，為以后此類問題的研究提供了一定的參考價值。

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