空襲目標(biāo)威脅排序模型研究＊

彭 杰 王振華

（1.海軍91245部隊(duì) 葫蘆島 125000）（2.海軍航空工程學(xué)院研究生管理大隊(duì) 煙臺 264001）

1 引言

從近幾次局部海戰(zhàn)來看，日趨廣泛的空中打擊已成為一種獨(dú)立的作戰(zhàn)樣式，水面艦艇由于隱蔽性差等特點(diǎn)，將面臨著越來越嚴(yán)峻的空中威脅形勢。艦艇防空的目的就是對來襲目標(biāo)進(jìn)行合理的火力分配并進(jìn)行攔截打擊，挫敗敵方作戰(zhàn)意圖，保衛(wèi)我艦的安全。威脅評估是火力分配的基礎(chǔ)和依據(jù)，要想在分秒必爭的海戰(zhàn)場上迅速作出比較合理的決策，就必須對來襲目標(biāo)進(jìn)行合理的威脅評估。威脅評估的目的是為了對所有來襲目標(biāo)的威脅程度進(jìn)行排序，為發(fā)射決策提供依據(jù)。目前，常用的威脅評估方法很多，主要有：變權(quán)理論［1］、改進(jìn)灰關(guān)聯(lián)分析［2～3］、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［4］、多屬性決策法［5～6］等。這些方法各有所長，分別適應(yīng)不同的情形，它們的有機(jī)結(jié)合，可以取長補(bǔ)短，提高處理的效率和有效性，滿足一定場合的需求。本文通過規(guī)范化處理來消除不同物理量綱對評估結(jié)果的影響，采用相鄰比較法確定來襲目標(biāo)權(quán)重，進(jìn)行威脅度評估。

2 影響空中來襲目標(biāo)威脅度的主要因素

威脅度，即目標(biāo)的威脅程度，是指空襲兵力、兵器對我水面艦艇進(jìn)行侵襲成功的可能性以及侵襲成功后可能造成的破壞程度的數(shù)量表示，對目標(biāo)威脅程度的判斷和排序是水面艦艇火力組織的基本依據(jù)［7］。

影響空中來襲目標(biāo)威脅度的因素很多，根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)，目標(biāo)威脅的評判因素大致有：目標(biāo)類型、身份、數(shù)量、飛行高度、相對己方平臺距離、電子干擾能力、航路捷徑、飛臨時間、飛抵方向、飛行速度、飛行加速度等。在眾多因素當(dāng)中，既有定量分析，也有定性描述，而且相互之間的關(guān)系復(fù)雜，若要全面合理地考慮每個因素，給出一個威脅程度與各種因素的函數(shù)關(guān)系非常困難［8］。在實(shí)踐過程中，如果把所有影響威脅評估的因素都考慮進(jìn)去，得出的結(jié)果顯然準(zhǔn)確性更高，但是這樣做一方面很容易產(chǎn)生組合爆炸，使問題的處理復(fù)雜化，導(dǎo)致結(jié)果不易實(shí)現(xiàn)甚至不能實(shí)現(xiàn)，另一方面在激烈緊張、分秒必爭的戰(zhàn)場環(huán)境下必然使防空兵指揮員迅速做出指揮決策的難度增大。為了提高威脅度判斷的實(shí)時性，在不影響威脅評估排序的情況下，本文忽略了一些因素，對水面艦艇防空作戰(zhàn)而言，主要用以下四個參數(shù)來描述空中來襲目標(biāo)的威脅程度：

1）目標(biāo)類型。目標(biāo)類型不同，其用途以及雷達(dá)探測到的目標(biāo)特征、攻擊方式、攻擊威力及速度大小等都不同，威脅度相應(yīng)也不同。

2）目標(biāo)速度。對于同一類型目標(biāo)來說，速度越大，則被攔截的次數(shù)就越小，突防概率就越大，對我艦艇編隊(duì)的威脅就越大。

3）目標(biāo)距離。空襲目標(biāo)與被保衛(wèi)目標(biāo)之間的距離越小，我防御時間就越緊迫，被保衛(wèi)目標(biāo)受到的威脅就越大。

4）航路捷徑。空中目標(biāo)的航路捷徑是指艦艇到目標(biāo)航路水平投影的距離?？罩衼硪u目標(biāo)的航路捷徑越小，其攻擊意圖越明顯，威脅度也就越大；航路捷徑越大，威脅度就越小。

3 威脅評估模型

設(shè)空中來襲目標(biāo)構(gòu)成的被評估的目標(biāo)集為U＝（U1，U2，…，Um），影響目標(biāo)威脅度評估的指標(biāo)集為C＝（C1，C2，C3，C4），如前所述。

為了消除不同物理量綱對評估結(jié)果的影響，采用效益型函數(shù)和成本型函數(shù)對各評估指標(biāo)進(jìn)行處理。以上四個評估因素中，2）、3）、4）為定量指標(biāo)因素。對于指標(biāo)因素2），其評估值越大威脅度也越大，采用效用型函數(shù)進(jìn)行評估；對于指標(biāo)因素3）和4），其評估值越小威脅度越大，采用成本型函數(shù)進(jìn)行評估。設(shè)由空中各目標(biāo)威脅度評估指標(biāo)組成的評估矩陣為：X＝（xij）m×4，其中xij為被評估的空中來襲目標(biāo)Ui關(guān)于因素Cj的指標(biāo)屬性值。對評估矩陣（xij）m×4作如下處理［9］：

效益型函數(shù)：

目標(biāo)類型為定性指標(biāo)因素，在雷達(dá)屏幕上可直接顯示出目標(biāo)反射面積的大小，由于時間緊迫、情報有限，不易詳細(xì)判斷目標(biāo)類型。因此，按反射面積σ的大小將來襲目標(biāo)區(qū)分為大、中、小型三類目標(biāo)，具體區(qū)分情況如下：

表1 來襲目標(biāo)特性

從表1中可以看出，來襲目標(biāo)的反射面積越小，對我水面艦艇構(gòu)成的威脅越大。因此，可以根據(jù)來襲目標(biāo)反射面積的大小將目標(biāo)類型從定性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為定量指標(biāo)，指標(biāo)因素1）為成本型函數(shù)。

4 指標(biāo)權(quán)重的計算

屬性的權(quán)值是指各屬性對威脅程度影響的大小，合理地確定權(quán)值是非常重要的，對排序結(jié)果將產(chǎn)生較大的影響。確定權(quán)值的方法很多，AHP是獲得權(quán)值的常用方法，但采用AHP方法計算權(quán)值的計算量較大，這里采用相鄰比較法（環(huán)比評分法）［12］，通過群組決策，按各屬性對威脅程度的相對重要性，由大到小依次從上到下進(jìn)行排列，具體步驟為：

1）對影響空中來襲目標(biāo)的四個因素的重要性進(jìn)行粗糙排序。對水面艦艇防空而言，粗糙排序結(jié)果為：速度＞反射面積＞距離＞航路捷徑，為方便敘述，簡記為b1＞b2＞b3＞b4；

2）規(guī)定b1的重要性為1，讓決策者從后往前依次比較兩因素之間的重要性比率。本文中，b2相對b1的重要性為0.8，b3相對b2的重要性為0.9，b4相對b3的重要性為0.8；

3）計算所有因素相對b1的重要性。由2）得b1，b2，b3，b4的重要性分別為1，0.80，0.72，0.576；

4）歸一化處理計算權(quán)重。把3）中的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理得b1，b2，b3，b4的權(quán)重分別為：0.323，0.258，0.233，0.186。

具體情況如表2所示：

表2 各指標(biāo)因素權(quán)值的確定

5 實(shí)例分析

假設(shè)某時刻來襲目標(biāo)個數(shù)為五個，我艦測得的目標(biāo)運(yùn)動要素參數(shù)值如表3所示：

表3 敵空中來襲目標(biāo)的屬性值

則評估矩陣X為：

根據(jù)式（1）、式（2）計算得到的規(guī)范化矩陣R＝（rij）5×4為

由表2得，權(quán)重指標(biāo)向量W＝［0.323，0.258，0.233，0.186］，計算來襲目標(biāo)的威脅度為：S＝W·RT＝［0.8636，0.4837，0.5709，0.5461，0.1430］，敵空中來襲目標(biāo)規(guī)范化矩陣及評估結(jié)果一覽表如表4所示：

表4 敵空中來襲目標(biāo)規(guī)范化矩陣及評估結(jié)果

所以對來襲的5個目標(biāo)的威脅排序結(jié)果為：X1＞X3＞X4＞X2＞X5。

6 結(jié)語

在水面艦艇防空作戰(zhàn)過程中，威脅估計的主要任務(wù)是查明或預(yù)測敵兵力、兵器可能到達(dá)的時間以及各批來襲目標(biāo)威脅程度的高低，為合理分配火力提供依據(jù)，提高攔截打擊的效率。本文通過規(guī)范化處理來消除不同物理量綱對評估結(jié)果的影響，為了提高評估的實(shí)時性，把對目標(biāo)類型的威脅判斷轉(zhuǎn)化為對雷達(dá)反射面積的分析，易于在分秒必爭的戰(zhàn)場上對來襲目標(biāo)迅速進(jìn)行威脅排序，從而為指揮員提供輔助決策支持。因此，該方法具有一定的實(shí)用價值。

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