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(duì) 煙臺(tái) 264001）（2.海軍航空工程學(xué)院指揮系 煙臺(tái) 264001）

1 引言

作戰(zhàn)平臺(tái)能力評(píng)估是裝備論證的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。平臺(tái)評(píng)估指標(biāo)體系是為平臺(tái)的論證和研制、綜合能力評(píng)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(tái)中心戰(zhàn)中，全艦武器系統(tǒng)在艦載探測(cè)雷達(dá)的預(yù)警探測(cè)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(shí)施單平臺(tái)作戰(zhàn)。

2 艦艇單平臺(tái)防空作戰(zhàn)過程

艦艇單平臺(tái)防空作戰(zhàn)是利用艦艇對(duì)空預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)實(shí)施對(duì)空情報(bào)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(chǎng)態(tài)勢(shì)，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(duì)空作戰(zhàn)任務(wù)。

根據(jù)艦艇平臺(tái)作戰(zhàn)過程知，艦艇平臺(tái)作戰(zhàn)體系由預(yù)警探測(cè)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(duì)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(tái)防空作戰(zhàn)流程圖

按照艦艇單平臺(tái)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(gè)節(jié)點(diǎn)［1］，節(jié)點(diǎn)間通過鏈路進(jìn)行連接形成網(wǎng)絡(luò)。傳感器接收探測(cè)信息，并把這些信息發(fā)送給決策者；艦艇單平臺(tái)對(duì)空傳感器節(jié)點(diǎn)主要指艦載預(yù)警探測(cè)雷達(dá)。決策者節(jié)點(diǎn)接收來自傳感器的信息，并就當(dāng)前及將來其他節(jié)點(diǎn)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(diǎn)接收決策者的指令，與其他節(jié)點(diǎn)相互作用，并影響那些節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。響應(yīng)節(jié)點(diǎn)對(duì)艦艇單平臺(tái)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(diǎn)是所有具有軍事價(jià)值的節(jié)點(diǎn)，但不包括傳感器、決策者和響應(yīng)者。綜合艦艇單平臺(tái)防空作戰(zhàn)過程和節(jié)點(diǎn)與鏈路關(guān)系，在參考文獻(xiàn)［2～3］的基礎(chǔ)上，艦艇單平臺(tái)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(tái)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(diǎn)間信息的交換傳輸，節(jié)點(diǎn)通過信息鏈路互相連接，形成艦艇單平臺(tái)作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。

3 艦艇單平臺(tái)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(diǎn)、指揮決策節(jié)點(diǎn)、作戰(zhàn)武器三個(gè)節(jié)點(diǎn)的能力為一級(jí)指標(biāo)層，對(duì)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系［2］。

圖3 艦艇單平臺(tái)防空作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)體系

3.1 傳感器節(jié)點(diǎn)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力指標(biāo)體系

在信息化條件下，無論戰(zhàn)時(shí)還是平時(shí)，制信息權(quán)的爭(zhēng)奪是最為激烈的，在戰(zhàn)時(shí)它直接影響著戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程，在平時(shí)它是維護(hù)國(guó)家主權(quán)的重要標(biāo)志。傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)空戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力主要指利用對(duì)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(shí)現(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)。因此，衡量對(duì)空戰(zhàn)場(chǎng)感知系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的主要立足點(diǎn)在于分析傳感器節(jié)點(diǎn)探測(cè)能力指標(biāo)，如圖4所示。

圖4 傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)空戰(zhàn)場(chǎng)感知能力指標(biāo)體系圖

3.2 決策節(jié)點(diǎn)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(tái)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(diǎn)指揮控制能力指標(biāo)體系圖

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

傳感器節(jié)點(diǎn)將目標(biāo)信息傳輸給決策節(jié)點(diǎn)，再由決策節(jié)點(diǎn)輸出指令給各種艦載武器系統(tǒng)，實(shí)施對(duì)敵火力打擊或電子對(duì)抗。武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力是反映敵我雙方裝備直接對(duì)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(diǎn)武器系統(tǒng)打擊能力指標(biāo)體系圖

4 艦艇單平臺(tái)防空作戰(zhàn)能力評(píng)估的方法模型

云重心是用語言值為某個(gè)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(shí)表示的基礎(chǔ)。所以，本文用云重心理論建立艦艇單平臺(tái)防空作戰(zhàn)能力評(píng)估模型，具體操作步驟如下［7～9，12］：

1）確定評(píng)估的指標(biāo)體系

假設(shè)評(píng)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(gè)指標(biāo)；Ui＝｛Ui1，Ui2，…，Uis｝，Uij（j∈［1，s］）是Ui的第j個(gè)指標(biāo)；Uij＝｛Uij1，Uij2，…，Uijk｝，Uijt（t∈［1，k］）是Uij的第t個(gè)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(gè)精確數(shù)值表示的指標(biāo)可用一個(gè)云模型表示。其中

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

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

p個(gè)性能指標(biāo)可用p個(gè)云模型來刻畫，則p個(gè)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(gè)指標(biāo)所反映的系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，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(shí)，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?jī)煞N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(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值。

5）用云模型實(shí)現(xiàn)評(píng)測(cè)的評(píng)語集

講各級(jí)評(píng)語置于連續(xù)的語言值標(biāo)尺上，并用云模型來實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成一個(gè)定性評(píng)測(cè)的云發(fā)生器。如圖7所示［5］。

6）多重云的處理

對(duì)于多層次系統(tǒng)，則由底層向上遞推計(jì)算上一層指標(biāo)的評(píng)價(jià)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(tái)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(píng)估工作帶來了困難。本文采用的云重心評(píng)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(jià)值。

［1］Jeff Cares，于全［譯］.分布式網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)—網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)基礎(chǔ)［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006：65－70.

［2］楊立峰，代進(jìn)進(jìn)，李相民.艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)化反導(dǎo)作戰(zhàn)指揮體系研究［J］.海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，26（4）：457－460.

［3］陳康，羅雪山，羅愛民.CEC條件下的艦艇編隊(duì)防空問題［J］.火力與指揮控制，2006，31（4）：32－35.

［4］曹珺，王巨海，楊文林，等.云重心理論在防空C3I系統(tǒng)效能評(píng)估中的應(yīng)用［J］.兵工自動(dòng)化，2007，26（1）：16－18.

［5］甄濤，王平均，張新民.地地導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)效能評(píng)估方法［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005：246－259.

［6］羅金亮，王璽.防空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)及效能評(píng)估［J］.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2011（5）：15－17.

［7］武文軍，成洪俊，曹寧.云重心理論在防空兵作戰(zhàn)能力評(píng)估中的應(yīng)用［J］.火力與指揮控制，2005，30（4）：82－84.

［8］肖丁，趙金超，陳勇.基于云重心理論的單艦防空作戰(zhàn)能力評(píng)估［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2011，39（5）：30－34.

［9］李德毅，孟海軍，史雪梅.隸屬云和隸屬云發(fā)生器［J］.計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，1995，32（6）：15－20.

［10］姚躍亭，趙建軍，尹波波，等.艦艇編隊(duì)防空目標(biāo)分配優(yōu)化算法研究［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2011（1）.

［11］李云芳，萬曉冬.基于Agent的HLA空防對(duì)抗仿真系統(tǒng)研究［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2012（1）.

［12］陳晨，王強(qiáng)，王曉恩.基于云重心評(píng)價(jià)法的空襲目標(biāo)威脅程度評(píng)估［J］.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2009，17（2）：

354－356.