王 煒 傅學慶

(海軍大連艦艇學院 遼寧大連 116000)

0 引言

預警雷達主要使命任務為實施對空警戒偵查、保障引導和兼顧航空管制，其本質(zhì)是為了發(fā)現(xiàn)各種目標并對其坐標、高度、速度等參數(shù)進行測量的技術裝置，使用者可以從顯示終端發(fā)現(xiàn)目標，獲取目標相關信息，并基于目標特征進一步對目標進行識別、判性[1]。預警雷達的作戰(zhàn)效能集中體現(xiàn)在對目標搜索發(fā)現(xiàn)，而處于不同作戰(zhàn)環(huán)境下的雷達效能發(fā)揮也不盡相同，基于場景的武器系統(tǒng)效能評估法將預警探測過程用“場景”來描述分析，既為預警雷達效能評估提供一種分析工具，也對預警雷達武器效能評估提供了一個具有穩(wěn)健性的方法支撐。

1 基于場景的武器系統(tǒng)效能評估

1.1 場景的一般分析

對于現(xiàn)代復雜的武器系統(tǒng)往往是多功能的，擔負著多樣任務，尤其是預警探測系統(tǒng)，對于一個目標探測分析往往經(jīng)過多步驟的信號處理與融合，很難直接分析出其對戰(zhàn)斗行動的影響[2]。而引入“場景”的概念，將為系統(tǒng)整體地評價預警系統(tǒng)作戰(zhàn)應用活動提供了一個統(tǒng)一的標準，為進一步針對性地分析評估提供了關鍵技術支撐。因此用場景的概念描述分析預警探測武器系統(tǒng)效能評估問題是對其作戰(zhàn)應用場合“畫圖”式的描述，預警探測武器系統(tǒng)應用的場景就是指支持其作戰(zhàn)單元完成相應作戰(zhàn)任務的相對獨立的過程片段，這樣的片段具有以下特征[2]：

1)片段是作戰(zhàn)過程中的片段，具有典型特點的邏輯片段而不是簡單的時空片段，突出指揮、控制等相關要素與武器系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系。

2)選取的場景需要滿足直接應用目標的單一性要求，這里強調(diào)的是直接目標，比如預警雷達發(fā)現(xiàn)的入侵敵機或引導保障的我機就是單一的。

3)場景能夠直接反映出預警探測系統(tǒng)作戰(zhàn)應用的相關特征，包括其發(fā)現(xiàn)目標的模式、判性手段及其應用的效果。

對于預警雷達而言，關鍵在于分析選擇其有哪些具體應用場景。獲取場景思路的方法主要有以下兩種：一是綜合歸納法。主要的方式一是通過對戰(zhàn)勤人員、武器專家的調(diào)研明確具體背景下的場景，這樣的思維方式本質(zhì)是將零碎的數(shù)據(jù)或者經(jīng)驗通過搜集-歸納-形成的邏輯鏈條進行提煉，具體實施步驟如圖1[3]所示。

圖1 綜合歸納法流程圖

二是分析演繹法。主要的方式是從可能出現(xiàn)的作戰(zhàn)環(huán)境或者可能擔負的戰(zhàn)備任務著手，通過逐漸深入剖析對武器裝備需求，分析提煉典型的場景集合。分析演繹的思路本質(zhì)在于對“未來”的可能性，通過搜集-作戰(zhàn)分析-場景分析-形成的邏輯鏈條提煉而成的場景，具體過程如圖2所示。

圖2 分析演繹法流程圖

1.2 基于場景的效能評估框架

基于場景的武器系統(tǒng)效能評估框架是系統(tǒng)分析武器系統(tǒng)的實戰(zhàn)任務、構建指標、搜集與處理數(shù)據(jù)、綜合處理和形成評估結論的整體過程。其框架可以劃分為四個階段，分別是場景分析階段、構建指標階段、數(shù)據(jù)處理階段及分析評估階段。

場景概念的提出既為武器系統(tǒng)效能評估提供了整體性支撐的概念，也為指標體系的構建提供了理論支持。本文結合預警雷達特點，對評估的關鍵步驟-指標體系構建采用一種基于場景的規(guī)范過程，這種規(guī)范構建的指標體系具有良好的追溯性和標準化特征。指標體系構框架包括以下兩方面的內(nèi)容：過程性規(guī)范與結果性規(guī)范，其中過程性規(guī)范可細化為五個步驟，如圖3所示[5]。

圖3 過程性規(guī)范

對于每一步過程性規(guī)范框架下可得到相對應的結果規(guī)范，如表1所示。

表1 結果規(guī)范表

具體構建過程為分為5步：

1)第一步應用場景分析：分析場景中預警雷達對目標搜索的具體過程，形成相應的規(guī)范描述，在此基礎之上得到第一種規(guī)結果規(guī)范雷達預警探測概念圖，進一步對預警雷達對戰(zhàn)斗行動的影響作用進行分析，明確雷達性能發(fā)揮與各作戰(zhàn)席位之間的相互關系，得到第二種規(guī)范結果-雷達預警探測流程圖。

2)第二步提取與確定指標：在第一步的基礎之上，結合空中目標特點以及雷達作戰(zhàn)應用的特點，提煉各種戰(zhàn)斗活動的能力指標，依據(jù)雷達武器效能進行分析，確定在某一場景下雷達采用的波段、搜索模式等能力指標，形成第三種規(guī)范結果-雷達預警探測能力與目標搜索關系圖。

3)第三步分析指標間關系：以上一步關系圖為基礎，提取雷達對空探測能力指標參數(shù)、發(fā)現(xiàn)目標能力項及判性效果之間的影響，構建第四類規(guī)范結果，也是構建框架的核心-雷達預警探測評估指標體系。

4)第四步評估指標度量標準列表：根據(jù)場景下的具體運用，逐項分析各指標的度量標準與度量方法，考察評估指標體系中不同指標，將定性類指標轉化為輕量化，便于方便之后定量評估的實施，形成第五類規(guī)范結果-評估指標度量標準列表。

5)第五步評價形成指標說明：在以上四步的基礎上，通過必要的評價與其他方法形成最后一種規(guī)范結果-指標說明。對場景下雷達所有能力要素指標、能力項指標以及運用效果指標等給下定義，明確標準。

1.3 基于場景的指標權重計算

考慮到預警雷達應用的場景不同，在進行效能綜合計算時，構建一種將不同指標在不同場景下的非均一化權重的計算模型，既可以克服傳統(tǒng)評估方法如模糊綜合評估和AHP等權重難以確定，主觀性強等不足，又可以避免均一評估掩蓋各指標之間重要程度差異的缺點。

設共考慮預警雷達的N個應用場景，每一個場景之下都有一級指標，當擁有多級指標時候只需依照相應的思路進一步運用即可。

每個評估指標t1,t2,…tm,相互獨立，指標初始常權向量W=(w1,w2,…,wm)，狀態(tài)向量X=(x1,x2,…xm)。根據(jù)作戰(zhàn)實際需要將分成n組，其中各組之間無相同的指標。若第j組含有tj1,tj2…,tjqj共qj個指標，則利用指標狀態(tài)的合成將他們合成新的指標

相互獨立。再將指標Tj的狀態(tài)值yj綜合考慮作為其下層因素tj1,tj2…,tjqj的決策值，此時指標狀態(tài)向量Xj=(xj1,xj2,…xjpj)，假設常權向量Aj=(aj1,aj2…,ajqj)。構造狀態(tài)變權向量S(j)(xj1,xj2,…xjqj)=(Sj1(xj1,xj2,…,xjqj),…,Sjqj(xj1,xj2,…xjqj))采用變權綜合則有

最后對Y=(y1,y2,…yn)做變權綜合[5]。設A=(a1,a2…,an)為T1,T2,…Tn的常權向量，構建狀態(tài)變權向量。

S(y1,y2,…yn)=(S(y1,y2,…yn),…,

Sn(y1,y2,…,yn))

得綜合指標

其中變權

aj(y1,y2,…yn)=ajSj(y1,y2,…,yn)/

2 在預警雷達中的效能評估

下面以在不同作戰(zhàn)環(huán)境中的預警雷達為背景，運用場景變權評估模型，評估分析不同作戰(zhàn)平臺中預警雷達的效能發(fā)揮。

2.1 應用背景及分析

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，預警雷達能夠對特定區(qū)域進行不間斷的偵查監(jiān)視，從混雜各種干擾的信息中篩選出有用的目標信息，為我方進攻防御提供可靠的情報，其基本作戰(zhàn)場景可分為發(fā)現(xiàn)空中目標、測定空中目標、空情融合上報等幾個階段，不同作戰(zhàn)平臺雷達的作戰(zhàn)場景也表現(xiàn)出不同的特點。其中岸基雷達以高山、海島或其他遮蔽物較少的地點為平臺，戰(zhàn)場環(huán)境相對穩(wěn)定，能夠與上級及友鄰單位建立較為可靠的有線或無線聯(lián)絡，抗干擾能力強，探測范圍廣，情報實時性好；艦載雷達以艦船為平臺，戰(zhàn)場環(huán)境受海況影響較大，能夠在編隊內(nèi)部建立較為穩(wěn)定的無線聯(lián)絡，抗干擾能力較弱，探測范圍較小，情報實時性較好；機載雷達以飛機為平臺，戰(zhàn)場環(huán)境極不穩(wěn)定，受空情影響較大，在一定范圍內(nèi)與上級建立無線聯(lián)系，抗干擾能力較弱，探測范圍較大，情報實時性較差[6]。

根據(jù)預警雷達基本作戰(zhàn)過程及搭載平臺，分析對雷達信息處理過程中主要影響因素，歸納總結出不同作戰(zhàn)環(huán)境中預警雷達應用場景分類，形成常見的應用場景集合，如表2所示。

表2 預警雷達作戰(zhàn)應用場景集

2.2 不同環(huán)境下預警雷達效能評估

理論上，在上述場景分析的基礎之上明確雷達的指標結構，利用基于場景的評估框架進行效能評估，可以對不同作戰(zhàn)環(huán)境下的預警雷達探測效能發(fā)揮進行綜合計算對比。接下來分別針對不同搭載平臺，分析給定預警雷達在三個場景中不同指標的初始權重，得出相應的場景與評估指標。進一步結合不同平臺中雷達戰(zhàn)術使用特點及作戰(zhàn)環(huán)境影響，可以得出岸基雷達、艦載雷達與機載雷達能力方案。

由于無論處于種戰(zhàn)場環(huán)境中都不應該出現(xiàn)較大偏差，因此采用懲罰性變權，分別取值T1-T6,與表3中一級指標相對應，如表4所示，根據(jù)場景變權計算公式為[7]

表3 預警探測系統(tǒng)應用場景與評估指標

表4 預警雷達能力方案

將相關數(shù)據(jù)代入可得：E1(X)=0.524，E2(X)=0.458,E3(X)=0.432。

因此可見，預警雷達探測能力總體效能發(fā)揮岸基雷達最優(yōu)，其次是艦載雷達，機載雷達總體效能最低。實際作戰(zhàn)運用中，岸基雷達電磁環(huán)境相對穩(wěn)定、抗干擾手段固定，與上級和友鄰單位通信方式多樣，因此其效能發(fā)揮相對其他作戰(zhàn)環(huán)境中的雷達較好。而艦載雷達編隊內(nèi)通信聯(lián)絡穩(wěn)定，對外與機載雷達相似，距離指揮中心越遠，情報聯(lián)絡實時性、抗干擾能力逐步下降。機載雷達最大的優(yōu)勢在于機動性，在一定程度上彌補了探測距離上的劣勢，但是其探測能力受氣象環(huán)境影響明顯，效能發(fā)揮具有相當程度的不穩(wěn)定性。