姜進(jìn)晶 汪民樂 楊同金

（1.火箭軍工程大學(xué) 西安 710025）（2.陸軍裝甲兵學(xué)院 北京 100072）

1 引言

無人機(jī)作為陸軍新型偵察裝備，具有看得遠(yuǎn)、辨得清、效得準(zhǔn)等特點(diǎn)。運(yùn)用無人機(jī)協(xié)同遠(yuǎn)程火炮作戰(zhàn)，可以實(shí)現(xiàn)由無人機(jī)對(duì)戰(zhàn)斗地域進(jìn)行大縱深、多方位、高精度、全天候的偵察監(jiān)控，能有效解決遠(yuǎn)程火箭炮火力突擊過程中的目標(biāo)搜索定位、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)觀察、毀傷效果評(píng)估等現(xiàn)實(shí)難題。無人機(jī)協(xié)同遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)是陸軍遠(yuǎn)程火力打擊的重要作戰(zhàn)樣式，探索兩者協(xié)同下的作戰(zhàn)能力評(píng)估，對(duì)推進(jìn)炮兵新質(zhì)力量融入作戰(zhàn)體系、提高部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練水平以及完善武器裝備作戰(zhàn)能力評(píng)估理論體系都具有十分重要意義［1］。研究無人機(jī)協(xié)同條件下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能評(píng)估不是簡(jiǎn)單的各分系統(tǒng)相加的求和關(guān)系，必須建立科學(xué)合理的指標(biāo)體系，客觀反映作戰(zhàn)能力，是作戰(zhàn)效能評(píng)估的基礎(chǔ)。無人機(jī)協(xié)同下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系初步構(gòu)建時(shí)，一定程度上存在不確定性、隨機(jī)性和模糊性，這就會(huì)導(dǎo)致為了追求指標(biāo)體系的全面性、完備性，而造成指標(biāo)體系中的指標(biāo)元素過多、過雜，給評(píng)估工作帶來一定困難和負(fù)擔(dān)。目前，對(duì)于評(píng)估指標(biāo)體系優(yōu)化的方法主要以專家經(jīng)驗(yàn)為主的定性方法和以數(shù)據(jù)分析為主的定量方法，其中采用最多的就是權(quán)重判斷法［2］。針對(duì)傳統(tǒng)Delphi咨詢法專家意見起決定性的作用，導(dǎo)致建立的指標(biāo)集主觀性太強(qiáng)，降低了可靠性，必須對(duì)Delphi法的步驟和過程細(xì)化改進(jìn)，以尋求更加客觀、可靠的評(píng)價(jià)，最終建立的指標(biāo)體系要著重體現(xiàn)無人機(jī)系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能的支持。

2 指標(biāo)體系構(gòu)建原則與過程

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建的原則

一直以來，專家學(xué)者們對(duì)構(gòu)建效能評(píng)估指標(biāo)體系原則進(jìn)行不斷提煉和總結(jié)，歸納起來包括：科學(xué)性、系統(tǒng)性、客觀性、動(dòng)態(tài)性、可行性、簡(jiǎn)潔性等?；跓o人機(jī)保障條件下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)樣式，作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系建立的原則如圖1。

圖1 效能評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建原則關(guān)系

1）目的性

目的性原則對(duì)其他原則具有指導(dǎo)作用，控制著整個(gè)效能評(píng)估指標(biāo)體系建立的方向。無人機(jī)協(xié)同遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)是為了滿足炮兵打擊敵縱深內(nèi)目標(biāo)的任務(wù)需求。因此，指標(biāo)體系的構(gòu)建必須緊緊圍繞無人機(jī)協(xié)同條件下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能評(píng)估研究問題才是正確的、有效的。

2）系統(tǒng)性

系統(tǒng)性原則是指構(gòu)建效能評(píng)估指標(biāo)體系必須綜合考慮和體現(xiàn)無人機(jī)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程火箭炮系統(tǒng)之間的邏輯性、關(guān)聯(lián)性。各分系統(tǒng)通過相互作用、相互關(guān)聯(lián)形成整體效應(yīng)，這一爭(zhēng)議功能超出各分系統(tǒng)之和，即“1+1>2”。

3）科學(xué)性

科學(xué)的作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系是保證評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確、合理、可信的關(guān)鍵?？茖W(xué)性體現(xiàn)在：可行，所選取的各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)應(yīng)能較方便地進(jìn)行取樣和數(shù)據(jù)預(yù)處理；獨(dú)立，指標(biāo)間盡量相互獨(dú)立，避免指標(biāo)內(nèi)涵重疊；動(dòng)態(tài)，指標(biāo)應(yīng)能反映完成任務(wù)中的動(dòng)態(tài)變化。

4）全面性

評(píng)估指標(biāo)應(yīng)能全面反映所有武器系統(tǒng)主要的作戰(zhàn)使用性能水平。構(gòu)件無人機(jī)協(xié)同條件下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系，應(yīng)重點(diǎn)圍繞偵察監(jiān)視、指揮控制、火力打擊、效果評(píng)估等內(nèi)容，盡可能把覆蓋各系統(tǒng)性能，特別是對(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)有重大影響的指標(biāo)都納入。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建的過程

構(gòu)建無人機(jī)協(xié)同條件下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系，關(guān)鍵在于所選取的指標(biāo)對(duì)作戰(zhàn)效能評(píng)估結(jié)果的影響，即指標(biāo)的靈敏性變化。立足于無人機(jī)協(xié)同條件下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能一體化綜合評(píng)估思想，運(yùn)用定性、定量相結(jié)合的方法，從系統(tǒng)分析角度出發(fā)，客觀、全面地建立作戰(zhàn)效能的多層、多屬性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。一般情況下，作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、不斷完善的過程，需要經(jīng)過多次反饋確定，使其盡可能滿足評(píng)估要求。其具體構(gòu)建過程如圖2所示。

圖2 指標(biāo)體系構(gòu)建過程

3 指標(biāo)體系構(gòu)建的方法

影響武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的因素主要包括：系統(tǒng)性能、作戰(zhàn)適宜性、固有能力、作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)效果等。在實(shí)際效能評(píng)估中，依據(jù)評(píng)估目的不同，可選用上述因素中的幾個(gè)因素組合來表示武器系統(tǒng)效能［3］。本文考慮到全面評(píng)價(jià)武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的需求以及評(píng)估的可操作性，采取“作戰(zhàn)能力”+“作戰(zhàn)適宜性”的方法作為武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的綜合指標(biāo)。事實(shí)上，這種指標(biāo)體系構(gòu)建的方法，充分借鑒了美國(guó)工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會(huì)WSEIAC提出的 ADC（Availability，Dependability，Capabili?ty）效能評(píng)估計(jì)算模型。其中，作戰(zhàn)能力就是C，作戰(zhàn)適用性則包含了A和D。該模型綜合考慮了作戰(zhàn)系統(tǒng)的有效性、可靠性和作戰(zhàn)能力，把這三大要素組合成一個(gè)表示武器系統(tǒng)總性能的單一效能量度，將武器系統(tǒng)的效能評(píng)定與具體的作戰(zhàn)任務(wù)結(jié)合起來，能夠以定量指標(biāo)反映完成既定作戰(zhàn)任務(wù)的情況。

3.1 典型作戰(zhàn)流程分析

無人機(jī)分隊(duì)配屬給遠(yuǎn)程火箭炮分隊(duì)后，遠(yuǎn)程火箭炮分隊(duì)向其介紹有關(guān)敵我情況、偵察目標(biāo)和火力打擊任務(wù)，確定協(xié)同方式，隨后區(qū)分技術(shù)陣地和發(fā)射陣地展開戰(zhàn)斗準(zhǔn)備。作戰(zhàn)中，無人機(jī)飛抵目標(biāo)區(qū)域上空并傳輸電視圖像，當(dāng)?shù)孛婵刂普景l(fā)現(xiàn)打擊目標(biāo)后，立即向無人機(jī)發(fā)出指令，控制無人機(jī)在打擊目標(biāo)上空盤旋，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，將目標(biāo)情報(bào)數(shù)據(jù)（坐標(biāo)、特征、幅員等），通過數(shù)據(jù)傳輸上報(bào)戰(zhàn)役指揮所，戰(zhàn)役指揮所對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行分析處理，并將目標(biāo)打擊信息傳輸給遠(yuǎn)程火箭炮群指揮所，群指揮所決定目標(biāo)射擊諸元，確定彈藥消耗量及射擊方法，并向遠(yuǎn)程火箭炮陣地下達(dá)射擊命令。遠(yuǎn)程火箭炮發(fā)射后，無人機(jī)觀察炸點(diǎn)，并將目標(biāo)毀傷情況反饋給指揮所，指揮所根據(jù)無人機(jī)反饋信息，評(píng)估毀傷效果，確定是否對(duì)目標(biāo)進(jìn)行二次打擊［4］。根據(jù)無人機(jī)協(xié)同條件下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)特點(diǎn)，其作戰(zhàn)能力體現(xiàn)在實(shí)施遠(yuǎn)程火力突擊的全過程中，主要事件和時(shí)間節(jié)點(diǎn)如圖3所示。

3.2 作戰(zhàn)能力指標(biāo)分解

作戰(zhàn)能力亦稱戰(zhàn)斗力，是作戰(zhàn)兵力為執(zhí)行一定作戰(zhàn)任務(wù)所具有的能力，是自身本領(lǐng)的一種刻畫。結(jié)合對(duì)協(xié)同作戰(zhàn)方法及流程的分析，無人機(jī)保障條件下的遠(yuǎn)程火箭炮的作戰(zhàn)能力分為五個(gè)部分，即：目標(biāo)獲取能力、指揮控制能力、火力打擊能力、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力、綜合保障能力［5］。

圖3 無人機(jī)協(xié)同條件下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)過程描述

1）目標(biāo)獲取能力，指使用某種偵察手段所能達(dá)到偵察效果的程度，通常用發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力、目標(biāo)定位能力、目標(biāo)偵察的距離、目標(biāo)識(shí)別能力等指標(biāo)來描述。

2）指揮控制能力，指對(duì)部隊(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃、組織、控制、協(xié)調(diào)的能力，通常用指揮員素質(zhì)、信息處理能力、輔助決策能力、通信傳輸能力、作戰(zhàn)方案優(yōu)化程度等指標(biāo)來描述［6］。

3）火力打擊能力，指武器裝備對(duì)目標(biāo)毀傷能力是火炮裝備的核心能力，通常用火力控制范圍、火力打擊精度、火力機(jī)動(dòng)能力、毀傷效能等指標(biāo)來描述。

4）戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，指武器系統(tǒng)抵抗或避開敵有害軍事行動(dòng)或自然環(huán)境的影響連續(xù)有效完成任務(wù)的能力，通?？捎蒙娓怕蕘砻枋觯?］。本文中武器系統(tǒng)的生存概率主要包括兩個(gè)部分：一是無人機(jī)的生存概率；二是遠(yuǎn)程火箭炮的生存概率。

5）綜合保障能力，綜合保障能力包含作戰(zhàn)保障能力、裝備保障能力、后勤保障能力三個(gè)個(gè)方面。作戰(zhàn)保障包括：氣象保障、測(cè)地保障、通信保障等；裝備保障包括：維修保障、彈藥保障；后勤保障包括：衛(wèi)勤保障、飲食保障等。無人機(jī)協(xié)同時(shí)，由于作戰(zhàn)裝備種類、作戰(zhàn)人員增多，無疑將增加保障的內(nèi)容和難度。

3.3 作戰(zhàn)適宜性指標(biāo)分解

美軍對(duì)作戰(zhàn)適宜性的定義為“在考慮可用性、兼容性、運(yùn)輸性、互用性、可靠性、維修性、安全性、后勤保障性、戰(zhàn)時(shí)使用率、人員因素、自然環(huán)境效應(yīng)與影響、文件以及訓(xùn)練要求的情況下，系統(tǒng)令人滿意地投入外場(chǎng)使用并維持的程度［7］?！睂＜覍W(xué)者對(duì)作戰(zhàn)適用性的定義大多參考引用了該定義。本文將作戰(zhàn)適宜性影響因素分解：可用性、可靠性、自然環(huán)境因素以及人員操作因素。

4 評(píng)估指標(biāo)體系初建及優(yōu)化

4.1 指標(biāo)體系的初建

通過上述分析，本文采用“作戰(zhàn)能力”+“作戰(zhàn)適宜性”的方法，并通過對(duì)作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)適宜性的分解，可以初建作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系，如圖4所示。

4.2 基于改進(jìn)的Delphi法優(yōu)化指標(biāo)體系

針對(duì)傳統(tǒng)Delphi咨詢法專家意見起決定性的作用，導(dǎo)致建立的指標(biāo)集主觀性太強(qiáng)，降低了可靠性，本文對(duì)Delphi法的步驟和過程細(xì)化改進(jìn)，以尋求更加客觀、可靠的指標(biāo)體系，具體方法如下：

圖4 作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系

1）初擬指標(biāo)體系。通過無人機(jī)協(xié)同遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)的作戰(zhàn)方法、作戰(zhàn)體系、作戰(zhàn)流程以及對(duì)抗因素分析，選擇合適的模式建立初步指標(biāo)，具體過程在前面的分析中已有體現(xiàn)［8］。

2）明確咨詢?nèi)蝿?wù)。開始咨詢前，首先向?qū)＜颐鞔_任務(wù)，包括評(píng)估的目的、對(duì)象及限定條件，專家咨詢內(nèi)容和指標(biāo)篩選標(biāo)準(zhǔn)。

3）選定咨詢專家。專家的選擇是咨詢能否成功的關(guān)鍵，必須包含對(duì)咨詢問題領(lǐng)域有較深研究或豐富實(shí)踐經(jīng)歷的專家［9］。本文挑選的專家包括院校和研究所相關(guān)領(lǐng)域的專家，以及炮兵部隊(duì)機(jī)關(guān)、遠(yuǎn)程火箭炮和無人機(jī)分隊(duì)的優(yōu)秀指揮員，專家人數(shù)在10人左右。

4）設(shè)計(jì)咨詢表。傳統(tǒng)的Delphi法只給出了打分標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)的只有專家所打分?jǐn)?shù)，對(duì)專家的打分原因和參考價(jià)值缺乏關(guān)注，導(dǎo)致主觀性強(qiáng)，客觀性不足［10］。因此，本文細(xì)化了咨詢表的內(nèi)容，增加了對(duì)專家指標(biāo)選取可靠性分析，包括指標(biāo)的重要性和可行性，指標(biāo)對(duì)效能評(píng)估影響程度和分析計(jì)算的可行性，使指標(biāo)篩選具有客觀性。指標(biāo)的打分值為0.2、0.4、0.6、0.8、1，依次對(duì)應(yīng)很低、低、一般、高、很高。可靠性分析，包括專家對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的熟悉度和打分依據(jù)，由于專家來自不同的領(lǐng)域，會(huì)出現(xiàn)對(duì)個(gè)別指標(biāo)判斷模糊的問題，這類指標(biāo)打分?jǐn)?shù)據(jù)就缺乏可靠性。專家對(duì)指標(biāo)熟悉度分為5個(gè)等級(jí)，分值為0.2、0.4、0.6、0.8、1，依次對(duì)應(yīng)很不熟悉、不熟悉、熟悉、很熟悉；打分依據(jù)分為四種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、理論分析、依據(jù)資料、主觀判斷［11］。對(duì)應(yīng)的參考分值由大到小分別為：04、0.3、0.2、0.1，即實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給出的指標(biāo)分?jǐn)?shù)參考價(jià)值越，僅憑主觀判斷越小。對(duì)于遺漏指標(biāo)，可以由專家提出加入，并計(jì)入下一輪咨詢。指標(biāo)打分表如表1所示。

表1 效能評(píng)估指標(biāo)專家打分表

5）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)咨詢表內(nèi)容的細(xì)化的同時(shí)，數(shù)據(jù)的處理分析方法也做了改進(jìn)。假定共有n位專家對(duì)m個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析過程如下：

（1）計(jì)算綜合分值。指標(biāo)的綜合分值計(jì)算，是根據(jù)專家給出的重要性分值和可行性分值加權(quán)求和得到的最終排序，取重要性權(quán)重為0.7，可行性權(quán)重為0.3，綜合分值表達(dá)式如下：

式中表示專家i對(duì)指標(biāo)j的重要性打分，為可行性打分。

（2）計(jì)算專家打分的可靠性，得到專家i的打分權(quán)重。打分可靠性取專家i對(duì)指標(biāo)j打分的熟悉度和打分依據(jù)的均值，其表達(dá)式如下：

式中，為專家對(duì)指標(biāo)的熟悉度，由專家直接給出，為專家打分的打分依據(jù)的可靠度，可靠度的表達(dá)式如下所示：

（3）計(jì)算專家i對(duì)指標(biāo)j的參考分值。表達(dá)式如下：

式中Gij為專家所給綜合分值，Wij為專家可靠性分值。

（4）計(jì)算最終指標(biāo)參考分值并排序。指標(biāo)j的最終參考分值表達(dá)式如下：

將所得最終參考值按照由大至小的順序排列，若分值相同，再次采用等級(jí)和法對(duì)相同指標(biāo)進(jìn)行處理排序。具體流程如圖5所示。

6）依據(jù)臨界值篩選指標(biāo)。采用界值法篩選出指標(biāo)，臨界值λ由專家分析得到的所有指標(biāo)的最終參考值大小及排序，并經(jīng)過談?wù)摯_定。當(dāng)Τj>λ，則保留；當(dāng)Τj<λ，則刪除［12］。

7）重復(fù)進(jìn)行咨詢。在實(shí)際操作中，由于專家自身的差異性，一次咨詢很難達(dá)成統(tǒng)一意見，或者經(jīng)過反復(fù)咨詢打分出現(xiàn)跟風(fēng)打分的現(xiàn)象，降低了指標(biāo)選取的客觀性和真實(shí)性。針對(duì)這一問題，每輪咨詢完成，僅對(duì)分歧偏離大的指標(biāo)再次咨詢打分，從而使所有指標(biāo)打分意見能更快趨于一致。需要重新咨詢的指標(biāo)仍然由臨界值法確定［5］。假設(shè)一輪咨詢后留下p個(gè)指標(biāo)，專家對(duì)指標(biāo)意見分歧的計(jì)算方法為

式中，σj為指標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)差，Tj為本輪最終參考值，Dj越大，則分歧越大，相反則越統(tǒng)一。界定臨界值Q，當(dāng)Dj>Q時(shí)，則該指標(biāo)需要重新進(jìn)入下一輪咨詢。

圖5 指標(biāo)參考值相同時(shí)的排序流程

8）確定指標(biāo)集，建立指標(biāo)體系。經(jīng)過幾輪咨詢后，專家意見趨于一致，就認(rèn)為指標(biāo)集滿足所有專家的要求，然后依據(jù)指標(biāo)間的隸屬關(guān)系，重新建立優(yōu)化后的指標(biāo)體系［11］。

本文邀請(qǐng)10名專家進(jìn)行咨詢，例如：發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率指標(biāo)打分統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

經(jīng)計(jì)算，本輪該指標(biāo)最終參考值為0.822，取臨界值λ為0.6，0.822>0.6，則該指標(biāo)保留。綜上所述，得到優(yōu)化后的指標(biāo)體系如圖6所示。

對(duì)比優(yōu)化后的指標(biāo)和初級(jí)指標(biāo)可以看出，刪除了目標(biāo)識(shí)別能力、輔助決策能力、方案優(yōu)化程度、火力毀傷效能、環(huán)境適應(yīng)能力以及人員操作因素和自然環(huán)境因素等指標(biāo)，增加了毀傷評(píng)估能力、抗敵干擾能力等指標(biāo)體系，既高了評(píng)估指標(biāo)體系的可操作性、可靠性，又充分體現(xiàn)了無人機(jī)對(duì)遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能的影響。

表2 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率指標(biāo)專家打分統(tǒng)計(jì)表

圖6 優(yōu)化后的作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系

5 結(jié)語

指標(biāo)體系是評(píng)價(jià)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的基本依據(jù)，也是建立數(shù)學(xué)模型和仿真模型的基礎(chǔ)。建立科學(xué)、完善的指標(biāo)體系既需要作戰(zhàn)人員、技術(shù)人員共同協(xié)商反復(fù)推敲，也需要大量的定性、定量的分析，在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新和發(fā)展。本文提出改進(jìn)的專家咨詢的指標(biāo)優(yōu)化方法，比較客觀地優(yōu)化了無人機(jī)協(xié)同下遠(yuǎn)程火箭炮作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系，為后續(xù)評(píng)估工作奠定了基礎(chǔ)，也為解決類似指標(biāo)體系優(yōu)化問題提供了一種新的方法。