羅 杰，蘇 兵，遲 銘，黃順華

（1.國防科技大學信息通信學院試驗訓(xùn)練基地，西安 710106；2.解放軍31683 部隊，蘭州 730305）

0 引言

空中無人通信平臺是指將通信載荷升空搭載到低空無人平臺，作為通信接入節(jié)點或中繼節(jié)點，與地面基站形成空地一體的綜合接入系統(tǒng)。對空中無人通信平臺的作戰(zhàn)效能評估能夠量化分析裝備運用實效，為合理作戰(zhàn)運用提供理論支撐，具有重要意義。作戰(zhàn)效能是指特定的作戰(zhàn)部隊使用一定編制體制結(jié)構(gòu)下的某一武器裝備集合構(gòu)成的作戰(zhàn)系統(tǒng)，在執(zhí)行作戰(zhàn)行動任務(wù)中所能達到的預(yù)期可能目標的程度，作戰(zhàn)效能評估的對象不僅包含武器系統(tǒng)自身，還包括戰(zhàn)場上動態(tài)變化的各個要素。我國系統(tǒng)效能研究大多以美國工業(yè)界武器系統(tǒng)咨詢委員會提出的ADC 模型為基礎(chǔ)，也有部分學者用ADC 模型直接對作戰(zhàn)效能進行評估，忽略了實際作戰(zhàn)時人與武器裝備結(jié)合的因素和對抗環(huán)境因素。本文在傳統(tǒng)ADC 模型的基礎(chǔ)上，引入了作戰(zhàn)運用因子Z 和作戰(zhàn)環(huán)境因子H 構(gòu)建改進型評估模型對空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能進行評估，旨在保證評估的完整性和嚴謹性。

1 指標體系構(gòu)建

1.1 空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能影響因素分析

從事物發(fā)展的角度分析，空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能同時受主觀內(nèi)因和客觀外因的雙重作用，既有系統(tǒng)固有能力的支撐，也有外部因素或積極或消極的影響。

系統(tǒng)固有能力是空中無人通信平臺在特定的標準和條件下，通過執(zhí)行一組任務(wù)方法和手段的集成，達到期望效果的本領(lǐng)，是影響作戰(zhàn)效能的根本因素。從部隊對空中無人通信平臺的需求出發(fā)，可以將系統(tǒng)固有能力分為信息通信能力、業(yè)務(wù)支撐能力和體系融合能力，系統(tǒng)固有能力要轉(zhuǎn)化為作戰(zhàn)效能又受到裝備可用性、可靠性的制約。外因部分包含兩個方面，一是作戰(zhàn)指揮人員、裝備操作人員、技術(shù)保障人員，分別對空中無人通信平臺的規(guī)劃協(xié)同、操作使用、技術(shù)保障等實際作戰(zhàn)運用情況是影響作戰(zhàn)效能的現(xiàn)實因素；二是特殊的作戰(zhàn)環(huán)境，包括地理、氣象、電磁等自然環(huán)境和敵方的軟硬殺傷等對抗環(huán)境，會制約作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。綜合分析，可繪制如圖1 所示的空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能影響因素關(guān)系圖。

圖1 空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能影響因素關(guān)系圖

1.2 空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能評估指標體系構(gòu)建

通過分析空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能影響因素，采取分類、聚合的方法，從系統(tǒng)固有能力、作戰(zhàn)運用、作戰(zhàn)環(huán)境3 個層面出發(fā)，層層分解得到指標體系如下頁圖2 所示。

圖2 空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能評估指標體系

1.3 指標權(quán)重確定

在作戰(zhàn)效能評估過程中，需要確定能力C、作戰(zhàn)運用因子Z、作戰(zhàn)環(huán)境因子H 下的各級指標權(quán)重，可利用層次分析法對指標體系進行層層分解編號，構(gòu)造兩級評估體系。在此基礎(chǔ)上借鑒德爾非法，向選定的多位專家征詢意見，分別構(gòu)造比較矩陣，通過一致性檢驗后，計算比較矩陣特征向量作為權(quán)重向量，將得到的權(quán)重加權(quán)平均后，反饋給專家進行第2 輪意見征詢，調(diào)整修改后最終確定各級指標的權(quán)重。

2 評估模型構(gòu)建

考慮到空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能的多維性，與運用方式、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)、操作人員以及作戰(zhàn)環(huán)境等因素密不可分，在傳統(tǒng)ADC 模型上引入作戰(zhàn)運用因子Z 和作戰(zhàn)環(huán)境因子H 加以改進，改進后的空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能評估模型為

2.1 可用性向量A

表示為

2.2 可靠性矩陣D

可靠性是一個動態(tài)過程，描述武器裝備是否具有穩(wěn)定性，是武器裝備在執(zhí)行任務(wù)過程中，是否可以持續(xù)完成任務(wù)的度量?？罩袩o人通信平臺在執(zhí)行任務(wù)過程中的某種狀態(tài)，都可以經(jīng)過系統(tǒng)自身的變化和維護修理，轉(zhuǎn)化為其他狀態(tài)。針對只有有效狀態(tài)和故障狀態(tài)的空中無人通信平臺，可靠性矩陣

2.3 能力矩陣C

根據(jù)已建立的指標體系，能力可分為信息通信能力、業(yè)務(wù)支撐能力、體系融合能力等3 個下級指標，下級指標又可分為13 個子指標。各指標的權(quán)重通過1.3 節(jié)所述的層次分析法獲得；末端指標的數(shù)值可根據(jù)日常訓(xùn)練記錄或者專門的作戰(zhàn)試驗記錄經(jīng)處理獲得。最終的能力值采用模糊綜合評判法得出。

2.3.1 確定評價因素集和評語集

評價因素集是影響評價系統(tǒng)能力的各種指標，可以確定能力的模糊綜合評價總因素集：U={U，U，U}，下級評價指標因素集：U={u，u，u，u，u}，U={u，u，u，u}，U={u，u，u，u}。

評語集是指評價者對評價因素的評定等級，也就是可能出現(xiàn)的評價結(jié)果，記為V={v，v，…，v}，其中，m 為評定等級數(shù)，一般取值為3～5。本文評價結(jié)果采用優(yōu)秀、良好、中等、差4 個等級，即評定等級數(shù)m=4，對應(yīng)評語集V={v，v，v，v，}={優(yōu)、良、中、差}。經(jīng)咨詢領(lǐng)域內(nèi)專家，各評定等級對應(yīng)的標準值和置信區(qū)間如表1 所示。

表1 評定等級對應(yīng)的標準值和置信區(qū)間

2.3.2 建立隸屬度函數(shù)

隸屬度函數(shù)f（x）表示某一因素的取值x 屬于對應(yīng)評價等級v的程度高低，取值區(qū)間為（0，1）。隸屬度f（x）越接近1，表示x 屬于v的程度越高；越接近0，表示x 屬于v的程度越低。常用的隸屬度函數(shù)有梯形、三角形、S 形、高斯型等，因本文所建指標體系中系統(tǒng)固有能力下的各指標均是定量型指標，故選取高斯形隸屬度函數(shù)。所建函數(shù)為

以上式中，σ 為常數(shù)，指正態(tài)分布的標準偏差，文中根據(jù)各評估等級的置信區(qū)間設(shè)置，取σ=2.8，隸屬度函數(shù)圖如圖3 所示。

圖3 評價等級對應(yīng)的隸屬度函數(shù)

2.3.3 生成隸屬度矩陣

首先，根據(jù)隸屬度函數(shù)計算因素U下單因素u屬于第s 類（s 取值為1，2，3，4）評價等級的隸屬度X。f為第s 類評價等級的隸屬函數(shù)，則有

2.3.4 計算模糊評價結(jié)果

首先，采用模糊計算的方式計算每個因素U的評價等級向量，其中，W為權(quán)重向量，R為該因素的隸屬度矩陣，計算結(jié)果為行向量

2.4 作戰(zhàn)運用因子Z

作戰(zhàn)運用因子主要考慮組織運用對空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能的影響，不同的使用人員、不同的使用方式對應(yīng)著不同的作戰(zhàn)效能。依據(jù)已建好的指標體系，利用層次分析法求出規(guī)劃協(xié)同、裝備操作、技術(shù)保障3 個指標及其子指標的權(quán)重；采取專項考核評定或依據(jù)日常訓(xùn)練成績評定的方式獲取末端指標的數(shù)值（百分制），最后，采取加權(quán)求和的方式求出最終值。計算模型為

式中，t為作戰(zhàn)運用因子下層指標權(quán)重；t為子指標權(quán)重；r為末端指標數(shù)值。

2.5 作戰(zhàn)環(huán)境因子H

作戰(zhàn)環(huán)境因子是地理、氣象、電磁等自然環(huán)境和敵電子偵察干擾、網(wǎng)電攻擊、實體摧毀等對抗環(huán)境對作戰(zhàn)效能的影響。各級指標權(quán)重仍用層次分析法獲得，末端指標的數(shù)值采取作戰(zhàn)指揮人員、裝備操作人員、技術(shù)保障人員、裝備開發(fā)人員等4 個層次人員打分取平均值的方式獲得，取值范圍為0～1。計算模型為

式中，v為作戰(zhàn)環(huán)境因子下層指標權(quán)重；v為子指標權(quán)重；h為末端指標數(shù)值。

3 實例驗證評估

為驗證評估模型的可行性，以某型空中無人通信平臺執(zhí)行高寒山地通信保障任務(wù)為評估實例，應(yīng)用上述所建評估模型進行作戰(zhàn)效能評估。

3.1 評估過程

3.1.1 計算可用性向量A

空中無人通信平臺的平均無故障工作時間MTBF 為72 h，平均修理時間MTTR 為1 h，執(zhí)行通信保障任務(wù)時，任務(wù)持續(xù)時間為6 h。利用式（2）計算得到

3.1.3 計算能力矩陣C

通過數(shù)據(jù)采集得到能力C'的末端指標數(shù)值如表2 所示。

表2 系統(tǒng)固有能力末端指標數(shù)值

3.1.4 計算作戰(zhàn)運用因子Z

通過專項考核，得到作戰(zhàn)運用因子Z 的末端指標數(shù)值如表3 所示。

表3 作戰(zhàn)運用因子末端指標數(shù)值

通過層次分析法得到兩級指標的權(quán)重向量分別 為t =（0.375 5，0.332 5，0.292 0），t=（0.533 3，0.466 7），t=（0.273 3，0.214 9，0.276 7，0.235 1），t=（0.368 2，0.272 0，0.359 8）。利用式（9）計算得出Z=0.917 2。

3.1.5 計算作戰(zhàn)環(huán)境因子H

通過專家打分，得到作戰(zhàn)環(huán)境因子H 末端指標數(shù)值如下頁表4 所示。

表4 作戰(zhàn)環(huán)境因子末端指標數(shù)值

通過層次分析法得到兩級指標的權(quán)重向量分別 為v=（0.445 0，0.555 0），v=（0.373 1，0.274 2，0.352 7），v=（0.410 4，0.345 5，0.244 1）。利用式（10）計算得出H=0.161 2。

3.1.6 計算評估結(jié)果

在以上計算的基礎(chǔ)上，計算得出作戰(zhàn)效能E=A·D·C·Z·（1-H）=65.87。如果利用傳統(tǒng)模型計算，則E=A·D·C=85.61。

3.2 評估結(jié)果分析

從評估結(jié)果看，因為引入作戰(zhàn)運用因子和作戰(zhàn)環(huán)境因子，改進后的模型作戰(zhàn)效能評估值低于傳統(tǒng)ADC 模型的評估值，但是，對空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能評估是將空中無人通信平臺置于作戰(zhàn)環(huán)境中，考慮作戰(zhàn)組織運用的方方面面和變化的戰(zhàn)場環(huán)境，該評估模型更加貼近實戰(zhàn)。從評估結(jié)果的數(shù)據(jù)浮動幅度看，作戰(zhàn)運用因子和作戰(zhàn)環(huán)境因子對綜合評估結(jié)果影響較大，因此，對空中無人通信平臺正確地部署規(guī)劃、合理地操作使用、精準地技術(shù)保障，以及提升其環(huán)境適應(yīng)能力和對抗能力，都能較大幅度提高作戰(zhàn)效能。

4 結(jié)論

武器裝備作戰(zhàn)效能評估對如何科學運用裝備，發(fā)揮裝備作戰(zhàn)能力有著重要意義。本文在分析空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能影響因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了作戰(zhàn)效能評估指標體系，然后在傳統(tǒng)ADC 效能評估模型的基礎(chǔ)上進行拓展，構(gòu)建了包含作戰(zhàn)運用因子和作戰(zhàn)環(huán)境因子的改進型評估模型，較好地彌補了傳統(tǒng)模型的局限性。但是在作戰(zhàn)環(huán)境因子的指標賦值上，采取人工打分的方式，存在較大的主觀性，下步要針對此部分進一步研究，提高指標賦值的準確性。本套評估模型雖為空中無人通信平臺作戰(zhàn)效能評估而建立，但對其他武器裝備作戰(zhàn)效能評估也具有一定的借鑒意義。