趙文婷

(北京電子工程總體研究所，北京 100854)

0 引言

隨著地空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)技術(shù)的研究，網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系在對抗干擾、隱身、超低空、反輻射導(dǎo)彈(antiradiation missile，ARM)目標(biāo)和飽和攻擊方面都有明顯的作戰(zhàn)優(yōu)勢。在地空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)中，應(yīng)用了信息支援等網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)模式，這些作戰(zhàn)模式是否適合國內(nèi)實際情況，武器系統(tǒng)抗干擾、反巡航效能可以提高多少，網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)效能可以提高多少，類似問題尚未得定量并且可信的結(jié)論。故需針對網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系效能評估需求，提出適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)效能評估的指標(biāo)體系與驗證方法［1］。

1 國外研究情況

美國在20世紀(jì)60年代提出了武器效能作為評估武器的綜合指標(biāo)，建立了多種評估模型，并且成功應(yīng)用于各種武器裝備各個研制階段的分析評估，為美國進(jìn)行武器研制、采購等決策提供了有力的依據(jù)。常用的有4種武器系統(tǒng)效能評估模型［2］。

(1)美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會(weapon system effectiveness industry advisory committee，WSEIAC)于1965年提出的系統(tǒng)效能模型為

式中:ET為系統(tǒng)效能行向量;AT為可用度行向量，是系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)時所處狀態(tài)的度量;D為可信度矩陣;C為能力矩陣，表示在執(zhí)行任務(wù)過程中系統(tǒng)所處的狀態(tài)，已知時系統(tǒng)完成規(guī)定任務(wù)能力的度量［3］。

(2)美國海軍的系統(tǒng)效能模型為

式中:E為系統(tǒng)效能;P為系統(tǒng)性能指標(biāo)，即假設(shè)在系統(tǒng)有效度和性能利用率為100%的條件下，系統(tǒng)能力的數(shù)值指標(biāo);A為系統(tǒng)的有效度指標(biāo)，即系統(tǒng)作好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備，能圓滿完成規(guī)定任務(wù)程度的數(shù)值指標(biāo);V為系統(tǒng)的利用率指標(biāo)，即在執(zhí)行任務(wù)時，系統(tǒng)性能被利用程度的數(shù)值指標(biāo)［4］。

(3)美國航空無線電研究公司(aeronautical radio INC，ARINC)的系統(tǒng)效能模型為

式中:PSE為系統(tǒng)效能;POR為當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，系統(tǒng)正常工作或作好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備的概率;PMR為在執(zhí)行任務(wù)說要求時間內(nèi)，系統(tǒng)持續(xù)正常工作的概率;POA為系統(tǒng)在設(shè)計要求范圍內(nèi)工作時，順利完成其規(guī)定任務(wù)的概率。

(4)美國陸軍導(dǎo)彈的系統(tǒng)效能模型為

式中:EFF為系統(tǒng)效能;AO為作戰(zhàn)的可用性;PDC為系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、鑒別、傳送目標(biāo)信息的概率;PKSS為單發(fā)毀傷概率。

2 防空導(dǎo)彈體系作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系

2.1 效能指標(biāo)體系構(gòu)建準(zhǔn)則

(1)客觀性

要能客觀實際反映要素實際值與評價值的對應(yīng)關(guān)系。

(2)整體性

從整體的角度考慮單項指標(biāo)與其他指標(biāo)的關(guān)系。指標(biāo)體系要能覆蓋武器裝備的整體性能，特別是影響發(fā)展趨勢的重要指標(biāo)。

(3)可行性

便于理解和統(tǒng)計。充分考慮各項指標(biāo)的數(shù)據(jù)來源，盡量采用定量方式描述，不能定量描述但確實重要的指標(biāo)不能回避定性描述，但要控制數(shù)量。

(4)動態(tài)性

設(shè)置指標(biāo)時，充分考慮完成任務(wù)中的動態(tài)變化情況。

(5)可比性

指標(biāo)體系應(yīng)能在不同時間、不同地點進(jìn)行比較和對照，以反映和判定武器裝備在不同時空條件下的運(yùn)行狀態(tài)。

(6)簡潔性

盡量采用具有代表性的指標(biāo)作為評價尺度，避免包羅萬象，繁瑣復(fù)雜。

(7)適應(yīng)性

能夠適應(yīng)單一裝備效能評價，又能夠?qū)Ψ揽阵w系進(jìn)行效能評價。

2.2 作戰(zhàn)效能評估主要影響因素分析

影響防空體系效能因素很多，需要充分考慮雙方的編成、戰(zhàn)術(shù)以及環(huán)境對體系效能的影響。在給定雙方作戰(zhàn)條件下，防空體系作戰(zhàn)效能主要包括4個指標(biāo):抗擊效能、保護(hù)效能、生存能力和體系適應(yīng)能力［2，5］。

2.2.1 抗擊效能

抗擊效能指防空體系在給定條件下?lián)魵Э罩心繕?biāo)數(shù)與其價值的均值，綜合反映了防空導(dǎo)彈體系的探測、指控、發(fā)射、制導(dǎo)和毀傷等能力以及空中目標(biāo)對保衛(wèi)目標(biāo)和防空體系的空襲價值。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)分析，影響體系抗擊效能的主要因素有探測能力、通信能力、指揮控制能力和攻擊殺傷能力［6］。

(1)探測能力

探測能力考慮的因素主要包括:

1)探測器有效概率;

2)探測器可探測概率;

3)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離;

4)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率;

5)目標(biāo)穩(wěn)定跟蹤距離和概率;

6)目標(biāo)跟蹤精度;

7)航跡融合精度;

8)航跡融合處理有效率;

9)航跡更新時間。

(2)通信能力

通信能力考慮的因素主要包括:

1)通信網(wǎng)絡(luò)連通概率;

2)信息傳輸容量;

3)通信帶寬利用率;

4)通信傳輸誤碼率;

5)通信傳輸延時。

(3)指揮控制能力

指揮控制能力考慮的因素主要包括:

1)態(tài)勢共享與處理能力;

2)資源管理能力;

3)輔助決策能力;

4)協(xié)同作戰(zhàn)能力。

(4)攻擊殺傷能力

攻擊殺傷能力主要考慮的因素包括:

1)裝備可發(fā)射制導(dǎo)導(dǎo)彈有效概率;

2)導(dǎo)彈單發(fā)殺傷概率;

3)目標(biāo)殺傷概率;

4)多目標(biāo)殺傷概率;

5)目標(biāo)殺傷有效率。

2.2.2 保護(hù)效能

保護(hù)效能指防空體系在給定條件下保衛(wèi)地(水)面目標(biāo)的完好程度，表征在防空體系抗擊下使保護(hù)目標(biāo)在空襲中免受傷害的能力，也可以稱為防空效能。影響體系保護(hù)效能的主要因素有空襲目標(biāo)突防能力、突防空襲目標(biāo)的殺傷能力、保衛(wèi)目標(biāo)重要程度及易損性［7］。

(1)空襲目標(biāo)突防能力

主要考慮的因素包括:

1)空襲目標(biāo)的不被殺傷概率;

2)空襲目標(biāo)成功投放空襲武器概率;

3)空投武器不被殺傷的概率。

(2)突防空襲目標(biāo)的殺傷能力

主要考慮的因素包括:

1)空襲目標(biāo)攜帶彈藥量;

2)發(fā)現(xiàn)保衛(wèi)目標(biāo)的概率;

3)空襲目標(biāo)攻擊精度;

4)空投武器的攻擊精度。

(3)保衛(wèi)目標(biāo)重要程度及易損性

主要考慮的因素包括:

1)保衛(wèi)目標(biāo)重要程度;

2)保衛(wèi)目標(biāo)幅員特性(點、面目標(biāo)等);

3)目標(biāo)的易損性。

2.2.3 生存能力

生存能力指防空體系在遭受攻擊后繼續(xù)作戰(zhàn)的能力。在現(xiàn)代防空作戰(zhàn)中，一次防空作戰(zhàn)時間不長，而且空襲目標(biāo)強(qiáng)度大，一般各功能單元受損后來不及維修，故在下面防空體系生存能力研究中不考慮維修問題。影響生存能力的主要因素包括防空體系各設(shè)備被毀傷概率和毀傷后對防空體系的影響［8］。

(1)空襲目標(biāo)毀傷防空裝備的概率

1)空襲目標(biāo)不被殺傷的概率;

2)空襲目標(biāo)成功投放空襲武器的概率;

3)空襲武器不被殺傷的概率;

4)有效發(fā)現(xiàn)防空裝備概率;

5)空襲武器攻擊精度。

(2)防空裝備毀傷對防空體系的影響(可用執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的比例計算)

1)發(fā)射車的影響;

2)相控陣?yán)走_(dá)的影響;

3)火力單元指控的影響;

4)戰(zhàn)術(shù)單位指控的影響;

5)地域通信節(jié)點及通信網(wǎng)絡(luò)的影響。

2.2.4 體系適應(yīng)能力

GJB 4239《裝備工程通用要求》中明確規(guī)定，裝備環(huán)境適應(yīng)能力是“裝備在其壽命期預(yù)計可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實現(xiàn)其所有預(yù)定功能、性能和不被破壞的能力，是裝備的重要質(zhì)量特性之一”。該定義重要強(qiáng)調(diào)的是裝備適應(yīng)極端自然環(huán)境的能力。防空體系適應(yīng)能力是指防空導(dǎo)彈體系對各種作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)態(tài)勢的適應(yīng)能力，反映防空導(dǎo)彈體系在不同作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)態(tài)勢條件下能夠保持較高的作戰(zhàn)效能的能力，并不包含裝備環(huán)境適應(yīng)能力。

防空體系適應(yīng)能力的作戰(zhàn)環(huán)境特指作戰(zhàn)空間中的電磁環(huán)境與自然環(huán)境，主要體現(xiàn)防空體系通過網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)提高了對電磁環(huán)境與自然環(huán)境的適應(yīng)能力，例如網(wǎng)絡(luò)化可以提高對隱身目標(biāo)、干擾目標(biāo)的探測能力，可以克服地形遮蔽對探測的影響。

體系適應(yīng)能力是一項綜合指標(biāo)，與抗擊效能、目標(biāo)特性有密切的關(guān)系，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)要求，重點可用抗干擾能力、反巡航能力、反隱身能力衡量。

2.3 作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上因素分析，可構(gòu)建防空體系作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)如圖1。

3 體系作戰(zhàn)效能評估仿真驗證方法

目前單平臺防空導(dǎo)彈效能評估是通過殺傷區(qū)與殺傷概率進(jìn)行分析，防空導(dǎo)彈體系作戰(zhàn)效能評估方法有解析法、統(tǒng)計法和仿真法。解析法是利用數(shù)學(xué)表達(dá)式反映各作戰(zhàn)要素與效能指標(biāo)之間的關(guān)系，這種方法往往有許多假設(shè)條件和依賴作戰(zhàn)試驗或作戰(zhàn)仿真結(jié)果，而且有許多作戰(zhàn)因素目前還無法建立與效能指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其可信性難以提高。統(tǒng)計法需依據(jù)實戰(zhàn)、演習(xí)、試驗獲得的大量統(tǒng)計資料評估效能指標(biāo)，因此，不適用于預(yù)研階段的體系效能評估。仿真方法可以較詳細(xì)地考慮影響作戰(zhàn)過程的諸多因素，通過仿真系統(tǒng)和仿真實驗，給出效能指標(biāo)評估值，適合于武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)方案效能指標(biāo)的預(yù)測評估。

3.1 仿真驗證總體設(shè)計

通過設(shè)計全數(shù)字仿真系統(tǒng)，采用攻防對抗仿真的方法評估防空體系網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)效能。為驗證網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)效能驗證，全數(shù)字仿真系統(tǒng)需支持傳統(tǒng)以平臺為中心作戰(zhàn)和網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)2種模式下的作戰(zhàn)效能仿真試驗，通過比較，給出作戰(zhàn)效能。為確定系統(tǒng)作戰(zhàn)效能受參數(shù)變化的影響，全數(shù)字仿真系統(tǒng)還應(yīng)支持系統(tǒng)能力指標(biāo)靈敏度分析，給出實戰(zhàn)條件要素對作戰(zhàn)能力影響的定量結(jié)果［9］。

圖1 作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)Fig.1 Effectiveness measurement indexes system hierarchical structure

全數(shù)字仿真總體工作思路見圖2。以作戰(zhàn)需求為出發(fā)點，通過體系作戰(zhàn)效能指標(biāo)分析給出作戰(zhàn)效能評估模型，通過裝備建模需求分析給出裝備模型，通過作戰(zhàn)需求分析給出仿真場景想定，在上述工作基礎(chǔ)上開展全數(shù)字仿真試驗。通過多次仿真試驗，進(jìn)行系統(tǒng)能力指標(biāo)靈敏度分析，從定量的角度給出影響作戰(zhàn)效能的因素。對效能影響因素逐一分析，確定對效能影響較大的關(guān)鍵因素，拋棄一些影響不大的次要因素，通過反復(fù)多次的仿真試驗不斷調(diào)整和修正設(shè)計方案，從而調(diào)整效能評估模型。通過多次試驗分析，分析需求與試驗方案、想定的匹配性，從而優(yōu)化調(diào)整試驗方案。

3.2 作戰(zhàn)效能試驗設(shè)計方案

針對防空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的優(yōu)勢，可將體系作戰(zhàn)效能驗證試驗分為3類:一是單一目標(biāo)單項作戰(zhàn)效能驗證試驗，重點強(qiáng)調(diào)體系對抗特殊目標(biāo)的能力;二是作戰(zhàn)效能整體驗證試驗，重點強(qiáng)調(diào)體系在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下，對抗飽和攻擊的能力、對保衛(wèi)目標(biāo)、自身武器裝備的保護(hù)能力和體系適應(yīng)能力;三是網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)效能影響因素分析試驗，分析各因素對作戰(zhàn)效能的影響，修正效能評估模型［10］。

(1)單項作戰(zhàn)效能驗證試驗

單項作戰(zhàn)效能驗證試驗主要是驗證在相同部署配置條件下，傳統(tǒng)防空體系和網(wǎng)絡(luò)化防空體系對抗特殊目標(biāo)的抗擊效能，仿真時需按照抗擊效能指標(biāo)記錄對不同參數(shù)干擾目標(biāo)的雷達(dá)發(fā)現(xiàn)距離、跟蹤距離、識別概率，目標(biāo)威脅評定和目標(biāo)分配，對目標(biāo)攔截距離、攔截次數(shù)等數(shù)據(jù)，從而計算針對干擾目標(biāo)的抗擊效能。試驗項目主要包括:

1)對干擾目標(biāo)抗擊效能驗證

重點驗證傳統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化防空體系對自衛(wèi)干擾、遠(yuǎn)距離支援干擾、隨隊干擾、箔條干擾等干擾目標(biāo)進(jìn)攻下的抗擊效能，給出網(wǎng)絡(luò)化抗干擾效能提高的倍數(shù)，同時計算網(wǎng)絡(luò)化模式下攔截干擾目標(biāo)的薄弱環(huán)節(jié)，給出進(jìn)一步提高效能的建議。

2)對低空/超低空目標(biāo)抗擊效能驗證

重點驗證傳統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化防空體系對低空突防飛機(jī)、超低空飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)攻下的抗擊效能，給出網(wǎng)絡(luò)化反巡航效能提高的倍數(shù)，同時計算網(wǎng)絡(luò)化模式下攔截超低空目標(biāo)的薄弱環(huán)節(jié)，給出進(jìn)一步提高效能的建議。

3)對隱身目標(biāo)抗擊效能驗證

重點驗證傳統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化防空體系對低空突防飛機(jī)、超低空飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)攻下的抗擊效能，給出協(xié)同跟蹤反隱身效能提高的倍數(shù)，同時計算網(wǎng)絡(luò)化模式下探測、攔截隱身目標(biāo)的薄弱環(huán)節(jié)，給出進(jìn)一步提高效能的建議。

4)對ARM目標(biāo)抗擊效能驗證

重點驗證傳統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化防空體系對抗ARM目標(biāo)的抗擊效能和自身的生存能力。

5)對普通作戰(zhàn)飛機(jī)抗擊效能驗證

驗證傳統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化防空體系對抗普通作戰(zhàn)飛機(jī)時的抗擊效能。

(2)作戰(zhàn)效能驗證試驗

作戰(zhàn)效能驗證試驗重點是驗證大規(guī)模對抗模式下和飽和攻擊下防空導(dǎo)彈體系的抗擊效能、保護(hù)效能、生存能力和體系適應(yīng)能力。

圖2 效能仿真驗證總體設(shè)計Fig.2 Effectiveness simulation system design

空襲體系可由普通戰(zhàn)斗機(jī)、隱身飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈、干擾機(jī)以及機(jī)載反輻射導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈等武器組成。普通戰(zhàn)斗機(jī)、隱身飛機(jī)、干擾機(jī)每批次可按4，8，16架設(shè)置，每架飛機(jī)攜帶4～6枚反輻射導(dǎo)彈或空地導(dǎo)彈。巡航導(dǎo)彈可按每批次6，12，24枚設(shè)置。目標(biāo)進(jìn)入方向可分采用前方正面1～2個方向進(jìn)入、全向方向進(jìn)入的方案［11-12］。

防空體系可根據(jù)保衛(wèi)目標(biāo)范圍配置6～10個火力單元，采用遠(yuǎn)、中、近攔截武器搭配的分層布防，并按照需求配置相應(yīng)的預(yù)警雷達(dá)和目標(biāo)指示雷達(dá)，分別對應(yīng)平臺中心體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)化體系結(jié)構(gòu)。

試驗時按照效能指標(biāo)記錄所有作戰(zhàn)過程數(shù)據(jù)，試驗后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計算抗擊效能、保護(hù)效能、生存能力和體系適應(yīng)能力。

(3)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)效能影響因素分析與模型修正試驗

通過上述試驗結(jié)果分析目標(biāo)變化和網(wǎng)絡(luò)化體系結(jié)構(gòu)對作戰(zhàn)效能的影響。在空襲體系固定的條件下，影響效能的因素有很多，裝備性能、裝備配置、部署、裝備間配合等。不同的作戰(zhàn)條件下，這些因素對作戰(zhàn)效能的影響并不相同。為確定哪些因素對網(wǎng)絡(luò)化條件下防空體系作戰(zhàn)效能影響最大，設(shè)計作戰(zhàn)效能影響因素分析試驗，試驗可包括:

1)防空體系部署位置影響分析

固定空襲體系和防空體系配置型號，通過設(shè)計不同的部署方案，驗證作戰(zhàn)效能。

2)防空體系裝備配置影響分析

固定空襲體系，通過設(shè)計不同的型號裝備配置方案驗證對效能的影響。例如未配置超視距攔截火力單元(含系留艇、浮空制導(dǎo)雷達(dá)裝備)和配置超視距攔截火力單元對作戰(zhàn)效能的影響分析。

3)指揮控制能力對作戰(zhàn)效能影響分析

在網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)中，各防空裝備需在統(tǒng)一指揮控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)管理下作戰(zhàn)，指揮控制的效率、正確性嚴(yán)重影響防空體系作戰(zhàn)效能。固定空襲體系和防空體系部署方案，通過設(shè)置不同的目標(biāo)融合處理能力、目標(biāo)分配方案、火力單元協(xié)同配合方案等測試指揮控制能力對作戰(zhàn)效能的影響。

4)評估模型有效性驗證試驗

通過對效能影響因素逐一分析，確定對效能影響較大的關(guān)鍵因素，拋棄一些影響不大的次要因素，通過反復(fù)多次的仿真試驗不斷調(diào)整和修正設(shè)計方案，從而調(diào)整效能評估模型。

4 結(jié)束語

針對網(wǎng)絡(luò)化體系相對傳統(tǒng)體系作戰(zhàn)效能提高的程度無法明確和量化的問題，本文提出了一套適應(yīng)于傳統(tǒng)作戰(zhàn)和網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)防空導(dǎo)彈體系作戰(zhàn)效能評估的指標(biāo)體系，并給出網(wǎng)絡(luò)化體系作戰(zhàn)效能仿真驗證的總體設(shè)計思路，給出評估想定設(shè)計要求和效能試驗項目設(shè)計方案，可為防空導(dǎo)彈體系作戰(zhàn)效能評估提供參考。但由于地空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系效能評估涉及的內(nèi)容廣泛而復(fù)雜，是個巨大的系統(tǒng)工程，許多問題有待進(jìn)一步深入研究。

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