張 遠(yuǎn)，宋 潔

(中國人民解放軍92941部隊，遼寧 葫蘆島 125001)

0 引言

隨著當(dāng)前武器裝備信息化建設(shè)與發(fā)展，武器裝備在體系作戰(zhàn)中綜合運(yùn)用成為提升武器裝備作戰(zhàn)能力的有效途徑。艦載對空多武器協(xié)同系統(tǒng)通過集中統(tǒng)一控制，能避免多型武器獨(dú)立作戰(zhàn)帶來的沖突和綜合作戰(zhàn)效能不高問題，可顯著提升全艦對空多武器體系綜合作戰(zhàn)能力。美國海軍最新“宙斯盾”作戰(zhàn)系統(tǒng)(Baseline9C)集綜合防空和彈道導(dǎo)彈防御任務(wù)于一體，與協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)(CEC,cooperative engagement capability)等其它關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)一起，為實現(xiàn)和發(fā)展“海軍一體化火力控制-制空”系統(tǒng)(Naval Integrated Fire Control-Counter Air，NIFC-CA)提供了重要支撐[1]，提升了美國海軍最新“阿利·伯克”級宙斯盾驅(qū)逐艦綜合對空作戰(zhàn)能力。建設(shè)艦載對空多武器協(xié)同系統(tǒng)，發(fā)展類似的艦載“宙斯盾”系統(tǒng)，提升大中型艦艇對空綜合作戰(zhàn)效能，是包括我國海軍在內(nèi)的各國海軍對空作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展的必由之路。當(dāng)前艦載對空多武器綜合防空作戰(zhàn)中，不同對空武器系統(tǒng)之間獨(dú)立作戰(zhàn)能力與無人機(jī)群、隱身目標(biāo)、超音速目標(biāo)、復(fù)雜帶干擾目標(biāo)等新型目標(biāo)攻擊為代表的新質(zhì)、多域作戰(zhàn)威脅的矛盾日益突出。隨著信息化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化水平快速提升和新技術(shù)的不斷應(yīng)用，對空作戰(zhàn)武器的作戰(zhàn)空域、多目標(biāo)服務(wù)能力等作戰(zhàn)性能不斷提高，為對空多武器協(xié)同系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗提供了條件。

LVC(Live實況，Virtual虛擬，Constructive構(gòu)造)仿真在各類復(fù)雜多系統(tǒng)大型試驗中是必不可少的試驗方法和手段，根據(jù)試驗階段、目的不同，既可以單獨(dú)設(shè)計、也可以聯(lián)合實施，通過集成各類LVC仿真資源構(gòu)設(shè)逼真仿真試驗環(huán)境，能夠顯著提升試驗質(zhì)量和效益。其中，實況仿真(Live)為真實職手操作真實裝備在構(gòu)設(shè)環(huán)境中的試驗，虛擬仿真(Virtual)為真實職手操作仿真系統(tǒng)在構(gòu)設(shè)環(huán)境中試驗，構(gòu)造仿真(Constructive)為模擬職手行為操作仿真系統(tǒng)在仿真環(huán)境中試驗[2]。艦載對空多武器協(xié)同試驗是在單型武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能檢驗基礎(chǔ)上，開展多型武器裝備綜合作戰(zhàn)效能檢驗?；谌炂脚_的對空武器體系聯(lián)合試驗，采用傳統(tǒng)實裝試驗無法滿足可實施性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、全面性和逼真性等多種要求，開展LVC仿真試驗是解決上述試驗問題有效途徑，在仿真、試驗、訓(xùn)練等多領(lǐng)域形成LVC三類異構(gòu)仿真系統(tǒng)的組合與互操作[3]，能夠充分發(fā)揮仿真系統(tǒng)、實兵實裝的優(yōu)勢。目前我國包含五類艦載對空武器的典型協(xié)同系統(tǒng)試驗方法研究還基本處于探索階段，進(jìn)行LVC仿真試驗方法研究與設(shè)計，可為具體實施艦載對空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗鑒定提供借鑒。

1 對空多武器協(xié)同試驗需求及難點(diǎn)

1.1 對空多武器協(xié)同試驗需求

艦載對空武器通常包括如下五種類型：中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈、近程反導(dǎo)導(dǎo)彈、反導(dǎo)艦炮、中口徑艦炮(可對空作戰(zhàn))和電子戰(zhàn)系統(tǒng)，以往對空多武器系統(tǒng)基本上均為獨(dú)立作戰(zhàn)，對空防御作戰(zhàn)能力只從單型武器裝備角度進(jìn)行獨(dú)立的試驗與評估。隨著艦載武器裝備逐步向多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，同時裝備上述武器系統(tǒng)并進(jìn)行武器綜合控制已成為現(xiàn)實需要，并推動了艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)及信息系統(tǒng)裝備更新發(fā)展，典型對空多武器協(xié)同系統(tǒng)接口關(guān)系如圖1所示。

圖1 對空多武器協(xié)同系統(tǒng)接口關(guān)系圖

各型對空武器裝備在沒有采用協(xié)同系統(tǒng)前，使用獨(dú)立武備控制系統(tǒng)，完成初始簡單靜態(tài)武器目標(biāo)分配(Static Weapon Target Assignment，SWTA)后,主要通過人工方式進(jìn)行動態(tài)武器目標(biāo)分配(Dynatic Weapon Target Assignment，DWTA)，并利用電磁兼容和火力兼容設(shè)備進(jìn)行不考慮作戰(zhàn)態(tài)勢的基本互斥協(xié)調(diào)。而對空多武器協(xié)同系統(tǒng)為5型武器裝備共用控制系統(tǒng)，在保留原各型武器系統(tǒng)的基本作戰(zhàn)功能、性能基礎(chǔ)上，基于DWTA模型實現(xiàn)同時控制5型武器裝備完成DWTA、作戰(zhàn)時機(jī)控制、作戰(zhàn)過程準(zhǔn)備、火力兼容控制協(xié)調(diào)和射擊效果評估等綜合作戰(zhàn)控制[4]。對空多武器協(xié)同系統(tǒng)的試驗鑒定包括二方面：(1)對多型武器綜合后總體功能、性能進(jìn)行檢驗，包括：協(xié)調(diào)控制成功率、綜合殺傷概率、綜合多目標(biāo)能力、綜合反應(yīng)時間和故障處理能力等方面；(2)構(gòu)設(shè)試驗條件對其綜合作戰(zhàn)任務(wù)完成能力進(jìn)行檢驗，包括：作戰(zhàn)對手仿真模擬(敵方目標(biāo)特性仿真)、作戰(zhàn)環(huán)境仿真設(shè)置(敵方進(jìn)攻態(tài)勢仿真)和我方對空作戰(zhàn)效果綜合評估等方面。目前對空多武器協(xié)同系統(tǒng)相關(guān)試驗理論、試驗技術(shù)及試驗方法研究正處于起步探索階段，無法從大量實踐中進(jìn)行借鑒。

1.2 對空多武器協(xié)同試驗重點(diǎn)

1.2.1 綜合協(xié)調(diào)控制性能檢驗

艦載對空多武器協(xié)同系統(tǒng)通過深度融合綜合集成后，需要對整體綜合控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制成功率和協(xié)調(diào)結(jié)果科學(xué)合理性進(jìn)行檢驗。綜合協(xié)調(diào)難點(diǎn)是在效率和時間上難以統(tǒng)一兼顧：防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的時間非常有限，要求火力分配算法具有很好的實時性,為了保證最大的作戰(zhàn)效能，又要考慮分配效果的最優(yōu)性[5]。對空多武器協(xié)同系統(tǒng)在實時控制中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈、末端反導(dǎo)導(dǎo)彈、近程反導(dǎo)艦炮、中口徑艦炮和電子戰(zhàn)系統(tǒng)等五型武器裝備過程中，在如下方面對各武器裝備進(jìn)行兼容協(xié)調(diào)控制：對艦空導(dǎo)彈武器不同制導(dǎo)方式(中繼制導(dǎo)、半主動尋的、主動尋的)進(jìn)行作戰(zhàn)過程控制；對各武器裝備間相互干擾因素(時域、空域、頻域)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；針對殺傷區(qū)、殺傷概率、工作范圍、作戰(zhàn)響應(yīng)時間、作戰(zhàn)流程不同進(jìn)行作戰(zhàn)時機(jī)協(xié)調(diào)控制；根據(jù)火力資源使用情況(配彈量、發(fā)射間隔、工作時間)進(jìn)行武器選擇協(xié)調(diào)控制；根據(jù)具體目標(biāo)情況實施殺傷方式(硬殺傷、軟殺傷)協(xié)調(diào)控制等。對空協(xié)同系統(tǒng)需要控制的武器裝備在作戰(zhàn)原理、功能、性能及相互間干擾因素等方面巨大差異，為進(jìn)行多武器兼容控制性能檢驗增加了難度和復(fù)雜度，對試驗方法設(shè)計及評估方法創(chuàng)新提出了更高要求。對空作戰(zhàn)綜合協(xié)調(diào)控制問題實質(zhì)為防空火力分配WTA(Weapon Target Assignment)問題，屬于整數(shù)型非線性組合決策優(yōu)化問題，可通過建立基于人工免疫的防空WTA模型[6]等方法進(jìn)行初步分析。

1.2.2 綜合作戰(zhàn)能力檢驗

根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)對手、作戰(zhàn)環(huán)境不同，對空多武器協(xié)同系統(tǒng)實施不同的作戰(zhàn)綜合控制模式和策略，試驗中，需要針對這些模式和策略進(jìn)行綜合作戰(zhàn)效能檢驗，核心是基于先期毀傷下的防空火力分配準(zhǔn)則，對毀傷效能、先期毀傷和資源消耗等多方面進(jìn)行檢驗[7]。在武器應(yīng)用組合方面，包含如下模式：中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈/末端反導(dǎo)導(dǎo)彈、導(dǎo)彈/艦炮、艦炮/艦炮、軟武器攔截/硬武器攔截等多種作戰(zhàn)組合模式；在攔截策略方面，包括如下攔截策略：梯次攔截、混合攔截、補(bǔ)射攔截；在對空作戰(zhàn)指揮方式方面，包括如下不同作戰(zhàn)指揮方式：全艦綜合控制系統(tǒng)控制下的集中作戰(zhàn)、對空多武器協(xié)同系統(tǒng)自主作戰(zhàn)、對空分武器設(shè)備集中作戰(zhàn)和對空分武器設(shè)備自主作戰(zhàn)等。試驗中，根據(jù)真實作戰(zhàn)需要，對敵方空情態(tài)勢、進(jìn)攻目標(biāo)類型、對空多武器協(xié)同系統(tǒng)所屬各武器裝備狀態(tài)等作戰(zhàn)要素，進(jìn)行作戰(zhàn)測試用例的設(shè)計：首先，測試用例要貼近實戰(zhàn)要求，要對根據(jù)當(dāng)前潛在敵方裝備現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，根據(jù)敵方戰(zhàn)術(shù)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)攻態(tài)勢和進(jìn)攻武器仿真設(shè)置，其仿真置信度要滿足評估要求；其次，測試方法要真實可信，不論采用哪種試驗方法，被試對空多武器協(xié)同系統(tǒng)實裝或仿真測試系統(tǒng)要滿足試驗置信度要求，包括操作手、操作界面、系統(tǒng)工作狀態(tài)、作戰(zhàn)過程、反應(yīng)時間、隨機(jī)誤差疊加等方面。作戰(zhàn)模式、作戰(zhàn)方式和攔截策略上的排列組合對應(yīng)大量不同的攔截作戰(zhàn)樣式，可形成完全不同的綜合作戰(zhàn)能力，構(gòu)設(shè)相應(yīng)仿真測試作戰(zhàn)態(tài)勢必須貼近實戰(zhàn)、合理、可信、全面，才能實現(xiàn)綜合作戰(zhàn)能力全面檢驗。

1.2.3 綜合作戰(zhàn)效能評估

綜合作戰(zhàn)效能體現(xiàn)完成規(guī)定任務(wù)剖面能力大小，度量系統(tǒng)完成任務(wù)的能力，一般以完成任務(wù)剖面的概率或完成任務(wù)的程度為單位[8]。對空多武器協(xié)同系統(tǒng)作戰(zhàn)效能在單型對空武器裝備的作戰(zhàn)效能基礎(chǔ)上，形成多型武器裝備整體的攔截作戰(zhàn)效能，表現(xiàn)為對多目標(biāo)的服務(wù)處理能力和對具體某一單目標(biāo)的殺傷攔截能力。對綜合作戰(zhàn)效能進(jìn)行評估，需要根據(jù)如下多種情況進(jìn)行具體分析與評估：結(jié)合五型武器裝備自身性能進(jìn)行分析，包括殺傷區(qū)、殺傷概率、實彈發(fā)射數(shù)量、反應(yīng)時間以及相互干擾因素等方面；根據(jù)五型武器裝備作戰(zhàn)組合進(jìn)行分析,包括硬/軟、彈/彈、彈/炮、炮/炮等不同作戰(zhàn)應(yīng)用組合；根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)中采用的具體不同作戰(zhàn)指揮方式進(jìn)行分析，包括全艦集中控制、對空自主控制、對空武器裝備自主控制等。其中軟硬武器的作戰(zhàn)效能分析評估中，效能區(qū)域可分為軟硬殺傷均有效區(qū)域、僅硬殺傷有效區(qū)域、僅軟殺傷有效區(qū)域、軟硬殺傷均無效區(qū)域四個效能區(qū)域，可通過科學(xué)建立效能函數(shù)方法，從硬武器殺傷攔截和軟武器保護(hù)兩個因素進(jìn)行分析評估，效能函數(shù)E由可用性矩陣A、關(guān)聯(lián)矩陣G、能力矩陣N和權(quán)矩陣Q決定，用E=AGNQ來表征分析結(jié)果。其中，A={a1,a2,……,an}中，ai可用為1，不可用為0；G={g11,……,gnm}中,gij表示兩種行動的關(guān)聯(lián)程度；N={n11,……,nn2}中,ni1表示殺傷攔截目標(biāo)能力ni2表示軟對抗能力，例如n11表示中程導(dǎo)彈攔截目標(biāo)能力、n21表示近程防御導(dǎo)彈攔截目標(biāo)能力等；Q={q1,q2}中,qi為決策矩陣，∑qi=1,i=(1，……,n)[9]。

進(jìn)行綜合作戰(zhàn)效能分析評估，需要創(chuàng)新構(gòu)建相應(yīng)的理論分析評估模型，評估模型的可信度直接影響試驗評估結(jié)果的可信性，因此分析評估模型使用前需要解決檢核、驗證與確認(rèn)(VV&A)問題。評估模型涉及領(lǐng)域要涵蓋時域、空域、頻域和火力域等諸多方面，其中在時域上重點(diǎn)考核發(fā)射間隔、威脅等級排序等控制能力，在空域上考核防空火力彈道交叉影響控制能力[10]，在頻域上考核軟硬武器間電磁信號影響控制能力，火力域重點(diǎn)考核目標(biāo)綜合殺傷效果控制能力。評估模型參數(shù)設(shè)計包含操作手人為操作因素、消耗彈藥(導(dǎo)彈、炮彈、干擾彈)數(shù)量、目標(biāo)毀傷概率、目標(biāo)服務(wù)能力、武備協(xié)調(diào)成功概率、數(shù)據(jù)置信度和專家打分評估數(shù)據(jù)等多種參數(shù)，最終給出對單個目標(biāo)攔截任務(wù)剖面完成概率的評估值和對所有目標(biāo)攔截綜合概率的評估值。其中，多武器對單目標(biāo)的作戰(zhàn)效能為代換關(guān)系[11]，評估值為：

(1)

其中:L是武器類別，mi是武器數(shù)量，Pmi是殺傷概率，C(i)是評估模型參數(shù)。

多武器對多目標(biāo)的作戰(zhàn)效能為單目標(biāo)基礎(chǔ)上的加法關(guān)系，其評估值為：

Pk=k1P1+ … + (1-k1-…kn-1)Pn-1+

kn(1-P1-…-Pn-1)

(2)

其中:k1,…,kn是多評估模型權(quán)系數(shù)，P1,…,Pn是多目標(biāo)作戰(zhàn)中單個目標(biāo)作戰(zhàn)效能。

上述評估是理想條件下基于防空武器攔截能力的簡單效能分析，但實際防空綜合作戰(zhàn)效能評估涉及目標(biāo)探測能力、指揮控制能力、保障生存能力和打擊攔截能力等多方面的體系作戰(zhàn)效能，采集的實裝數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)來源于內(nèi)、外場各項試驗，根據(jù)數(shù)據(jù)的置信度水平和受外界因素影響程度進(jìn)行區(qū)別運(yùn)用，基于評估模型進(jìn)行對空多武器協(xié)同系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的分析評估，例如采用結(jié)構(gòu)方程模型SEM(Structural Equation Model)進(jìn)行防控體系作戰(zhàn)效能分析[12]。

2 對空多武器協(xié)同LVC仿真試驗方法

2.1 實裝試驗

對空多武器協(xié)同系統(tǒng)攔截真實空中靶標(biāo)的實兵、實裝、實彈飛行試驗中，需要參試作戰(zhàn)艦艇操作手、五型武器裝備、實彈及其它艦面設(shè)備共同參與完成，如艦載雷達(dá)系統(tǒng)、光電探測系統(tǒng)、全艦作戰(zhàn)綜合控制系統(tǒng)等。在操作手操作下，以對空多武器協(xié)同系統(tǒng)為核心，控制五型對空武器裝備實施對真實目標(biāo)的攔截作戰(zhàn)過程，適時自動完成加輻射、彈彈協(xié)調(diào)、彈炮協(xié)調(diào)、炮炮協(xié)調(diào)、軟硬協(xié)調(diào)、導(dǎo)彈發(fā)射、炮彈發(fā)射、干擾彈發(fā)射等作戰(zhàn)流程。飛行試驗中，所有參試武器裝備均處于實兵實戰(zhàn)狀態(tài)，參試操作手在實戰(zhàn)氛圍中完成真實作戰(zhàn)指揮及操作，試驗結(jié)果中除對空多武器協(xié)同系統(tǒng)自動協(xié)調(diào)控制的功能、性能因素外，也包含人操作因素、指揮因素，又包含武器設(shè)備性能因素、可靠性因素，還包含環(huán)境因素、干擾因素，因此，飛行試驗結(jié)果是檢驗對空多武器協(xié)同系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)效能的最直接、最有效、最可靠的方法和手段。在飛行試驗中，通過科學(xué)設(shè)計飛行試驗的目標(biāo)供靶方案、攔截射擊方案，在有限的飛行試驗序號中盡可能在更多方面實現(xiàn)對彈/彈、彈/炮、軟/硬等部分?jǐn)r截組合模式的綜合作戰(zhàn)效能的部分驗證。受靶標(biāo)、供靶保障能力、測控能力限制，實施攔截超音速飛機(jī)類目標(biāo)、超音速反艦導(dǎo)彈類目標(biāo)、超低空掠海目標(biāo)、復(fù)雜機(jī)動飛機(jī)/反艦導(dǎo)彈類目標(biāo)和集群攻擊目標(biāo)等飛行試驗比較困難，無法組織進(jìn)行大量試驗；同時，在進(jìn)行多目標(biāo)同時攔截、多波次連續(xù)攔截等試驗項目驗證時，需要導(dǎo)彈、炮彈、干擾彈足夠多的數(shù)量保證，受試驗費(fèi)用限制，無法通過發(fā)射大量實彈方式進(jìn)行考核；另外，受試驗安全性要求限制，試驗方案制定滿足考慮安全、可控的限制要求，一些試驗項目和內(nèi)容無法通過飛行試驗驗證。因此，雖然飛行試驗是對空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗中最科學(xué)、有效的方法，但受多種因素制約，試驗內(nèi)容存在安全控制難度大、試驗消耗大、樣本數(shù)量有限及實戰(zhàn)態(tài)勢難以構(gòu)設(shè)等不足。

2.2 仿真測試試驗

2.2.1 實裝靜態(tài)性能試驗

實裝靜態(tài)性能試驗是傳統(tǒng)試驗方法，被試設(shè)備為對空多武器協(xié)同系統(tǒng)實裝，陪試設(shè)備為五型對空武器裝備和全艦綜合控制系統(tǒng)、綜合導(dǎo)航系統(tǒng)、目標(biāo)探測系統(tǒng)等載艦共用設(shè)備，在導(dǎo)彈模擬器、火控設(shè)備模擬器等仿真模擬設(shè)備和陪試設(shè)備仿真、訓(xùn)練、回放、維護(hù)等功能配合下，執(zhí)行全部或部分協(xié)調(diào)功能進(jìn)行被試設(shè)備的基本單項功能和基本性能指標(biāo)檢查測試。靜態(tài)性能試驗中，試驗設(shè)備為實裝，試驗操作人員為艦員，試驗環(huán)境為非作戰(zhàn)環(huán)境，靜態(tài)試驗為人在回路的虛擬仿真(Virtual Simulation)試驗。靜態(tài)試驗主要實現(xiàn)對空多武器協(xié)同系統(tǒng)的基本作戰(zhàn)功能、訓(xùn)練功能和仿真模擬功能的檢查，以及對系統(tǒng)反應(yīng)時間、目標(biāo)服務(wù)能力、靜態(tài)處理精度、裝訂精度和工作范圍等主要技術(shù)指標(biāo)的檢查和測試。對空多武器協(xié)同系統(tǒng)靜態(tài)測試中，受設(shè)備安全性、試驗安全性及設(shè)備固有仿真模擬功能限制，開展五型裝備同時參加的聯(lián)合靜態(tài)性能檢查內(nèi)容受限，無法實施某些戰(zhàn)斗態(tài)下作戰(zhàn)功能的試驗測試用例，例如大批量導(dǎo)彈、炮彈發(fā)射時對空多武器協(xié)同系統(tǒng)對煙霧遮擋、紅外及電磁相互干擾的協(xié)調(diào)控制功能檢查等。靜態(tài)試驗是對空多武器協(xié)同系統(tǒng)基本功能、性能檢查的主要手段，但在貼近實戰(zhàn)要求的實戰(zhàn)化檢驗方面存在不足，無法完成全部系統(tǒng)整體作戰(zhàn)功能的全面檢查，因此必須通過其它試驗方法進(jìn)行補(bǔ)充。

2.2.2 外場實裝在線仿真測試試驗

外場實裝在線仿真測試試驗中，被試設(shè)備為艦面設(shè)備實裝，陪試的全艦綜合控制系統(tǒng)、目標(biāo)探測設(shè)備、綜合導(dǎo)航設(shè)備等外圍設(shè)備采用仿真模擬系統(tǒng)，采用導(dǎo)彈模擬器和艦炮火控仿真設(shè)備等試驗設(shè)備代替真實導(dǎo)彈、炮彈、干擾彈等火力資源。外場實裝在線仿真測試試驗通過構(gòu)造貼近實戰(zhàn)的仿真作戰(zhàn)態(tài)勢環(huán)境，由載艦操作手操作實裝完成作戰(zhàn)過程，為人在回路的實況仿真(Live Simulation)試驗。作戰(zhàn)上述陪試設(shè)備或系統(tǒng)在線接入對空多武器協(xié)同系統(tǒng)，通過實時生成并注入交戰(zhàn)目標(biāo)、命令、狀態(tài)等仿真信息，在培訓(xùn)后的載艦操作手操作下，實現(xiàn)真實艦面設(shè)備對仿真目標(biāo)的模擬攔截。在線仿真測試試驗既能解決飛行試驗中空中靶標(biāo)供靶能力、試驗成本、試驗周期以及安全性等客觀因素的限制問題，提高試驗消費(fèi)比、降低試驗安全風(fēng)險，又能通過構(gòu)設(shè)各種復(fù)雜試驗態(tài)勢和邊界條件，實施大量試驗用例獲取相應(yīng)試驗樣本，從而實現(xiàn)對空多武器協(xié)同系統(tǒng)較全面的檢查。對空多武器協(xié)同系統(tǒng)外場實裝在線仿真測試試驗對比飛行試驗具有較高置信度、安全性、效費(fèi)比，因此是試驗鑒定主要試驗方法和試驗鑒定數(shù)據(jù)來源。實裝在線仿真測試試驗核心是研制配套的實裝在線仿真測試系統(tǒng)，通過接入對空多武器協(xié)同系統(tǒng)實裝，實現(xiàn)對空多武器協(xié)同系統(tǒng)復(fù)雜作戰(zhàn)空情態(tài)勢環(huán)境構(gòu)設(shè)。對空多武器協(xié)同系統(tǒng)在線仿真測試評估系統(tǒng)邏輯設(shè)計如圖2所示。

圖2 在線仿真測試評估系統(tǒng)邏輯關(guān)系圖

相對于實施真實空中目標(biāo)動態(tài)校飛、導(dǎo)彈飛行試驗、真實艦炮射擊試驗等外場實裝、實兵、實彈試驗，基于實裝的在線仿真測試環(huán)境在保證與外場真實試驗效果基本一致前提下，在試驗費(fèi)用、試驗周期、安全性和全面性等方面，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和軍事效益，可顯著提升試驗鑒定的質(zhì)量。因此，實裝在線仿真測試試驗是對空多武器協(xié)同系統(tǒng)的主要試驗方法。

2.2.3 內(nèi)場仿真試驗

對于對空多武器協(xié)同系統(tǒng)攔截目標(biāo)綜合殺傷概率(梯次、混合)、兼容控制成功率、殺傷區(qū)、多目標(biāo)服務(wù)能力、目標(biāo)處理能力、邊界功能性能等總體功能性能指標(biāo)，采用上述實裝參與的試驗方法，會受到裝設(shè)備壽命、試驗實施周期、試驗綜合費(fèi)用和實施難度等條件限制，不能滿足上述檢查所需要的試驗用例大數(shù)量樣本要求。內(nèi)場實驗室中，被試對象為對空多武器協(xié)同系統(tǒng)實裝武控臺或移植后的作戰(zhàn)軟件，通過構(gòu)設(shè)對空多武器協(xié)同系統(tǒng)外部完整運(yùn)行環(huán)境，由試驗人員完成仿真操作，內(nèi)場仿真為人不在回路的構(gòu)造仿真(Constructive Simulating)試驗。內(nèi)場仿真試驗中，能夠通過手動、自動方式實現(xiàn)對大量測試用例的測試，具有時間少、效率高、試驗參數(shù)調(diào)整靈活、試驗成本低等優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)錄取、分析評估軟件配合下通過事后分析處理，實現(xiàn)對某些大數(shù)據(jù)量試驗項目的分析與評估。內(nèi)場仿真試驗主要依賴構(gòu)設(shè)仿真模型，仿真模型包括需求模型、邏輯功能模型、物理模型及模型轉(zhuǎn)換方法等,并可通過基于中間件交互方法實現(xiàn)LVC模型集成[13]。

3 對空多武器協(xié)同試驗鑒定關(guān)鍵技術(shù)

3.1 綜合作戰(zhàn)效能試驗及評估技術(shù)

區(qū)別于單型武器裝備自身功能及性能鑒定，對空多武器協(xié)同系統(tǒng)功能及性能鑒定核心是對五型武備整體的綜合作戰(zhàn)效能進(jìn)行評估，比如協(xié)調(diào)控制性能、多目標(biāo)處理及綜合攔截性能等。美軍在試驗鑒定研究中形成的CTM(Capability Test Methodology)能力試驗法成果中，利于LVC構(gòu)設(shè)不同的試驗環(huán)境，實現(xiàn)實兵系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)互聯(lián)，完成對被試裝備試驗與評估[14]。綜合作戰(zhàn)效能試驗關(guān)鍵技術(shù)包括：

1)對空防御綜合作戰(zhàn)效能總體指標(biāo)的試驗方法及評估模型；

2)多型武器多通道兼容控制效能、軟/硬武器綜合作戰(zhàn)效能試驗方法及評估模型；

3)大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)采集及分析方法，如基于鏡像端口、分流器的及Winpcap數(shù)據(jù)采集法[15]；

4)基于LVC試驗數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合及綜合分析評估模型；

5)多傳感器信息融合及目標(biāo)分配效果試驗方法及評估模型。

上述試驗技術(shù)均需在單型武備試驗基礎(chǔ)上重新進(jìn)行試驗方法及評估模型創(chuàng)新，例如在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上，引入加權(quán)分析法、指數(shù)分析法、圖形綜合分析法等新的方法和手段。

3.2 試驗評估結(jié)果可信性評估技術(shù)

仿真試驗結(jié)果置信度的高低直接影響試驗鑒定結(jié)果的可信性，決定試驗結(jié)果的有效性。除飛行試驗外，實裝靜態(tài)試驗、實裝在線仿真試驗和內(nèi)場仿真試驗均包含實體仿真、數(shù)據(jù)分析評估模型等仿真內(nèi)容。其中，實裝在線仿真測試系統(tǒng)包含實裝設(shè)備接口仿真、彈道仿真、殺傷效果仿真、目標(biāo)運(yùn)動特性仿真等內(nèi)容。因此，對空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗結(jié)果可信性分析評估必須包括仿真模型的檢核、驗證與確認(rèn)(VV&A)等內(nèi)容?？尚判栽u估具體包括兩個方面：作戰(zhàn)環(huán)境仿真可信性和試驗結(jié)果評估模型可信性。可信性評估貫穿于仿真測試系統(tǒng)建設(shè)和試驗結(jié)果分析的全周期過程，用于支持在仿真測試系統(tǒng)、仿真模型和結(jié)果評估模型等內(nèi)容研制、構(gòu)建、應(yīng)用和改進(jìn)。

3.3 試驗環(huán)境構(gòu)設(shè)技術(shù)

對空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗鑒定核心是檢驗系統(tǒng)能否滿足各種作戰(zhàn)環(huán)境下綜合控制功能及性能要求，因此試驗環(huán)境構(gòu)設(shè)水平直接決定試驗質(zhì)量，試驗環(huán)境的構(gòu)建是對空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗鑒定工作的主要內(nèi)容之一。試驗環(huán)境構(gòu)設(shè)包括設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和作戰(zhàn)態(tài)勢環(huán)境兩方面內(nèi)容，由實兵實裝、仿真系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，LVC試驗中需要采用相關(guān)技術(shù)解決LVC仿真資源的互通互聯(lián)，比如可采用網(wǎng)關(guān)技術(shù)[16]、基于模板的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息交互[17]等方法加以實現(xiàn)。其中，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境包括系統(tǒng)戰(zhàn)斗態(tài)、訓(xùn)練態(tài)、維護(hù)態(tài)等工作狀態(tài)下設(shè)備作戰(zhàn)過程的關(guān)鍵環(huán)境節(jié)點(diǎn)，在因安全性、功能限制等原因?qū)嵮b設(shè)備不參試的條件下，通過采用替代仿真設(shè)備實現(xiàn)，如開發(fā)研制實裝在線仿真測試系統(tǒng)等專用試驗設(shè)備，相關(guān)具體技術(shù)包含：實裝在線接入技術(shù)、信息實時交互控制技術(shù)、數(shù)字接口仿真模擬技術(shù)和HLA仿真集成技術(shù)等，其中HLA仿真集成技術(shù)是將采用不同仿真系統(tǒng)技術(shù)的仿真系統(tǒng)進(jìn)行綜合集成[18]；作戰(zhàn)態(tài)勢環(huán)境包括載艦平臺環(huán)境、目標(biāo)態(tài)勢環(huán)境、對空作戰(zhàn)綜合控制系統(tǒng)及各對空武備的設(shè)備狀態(tài)環(huán)境等，通過構(gòu)設(shè)敵我設(shè)備環(huán)境，設(shè)計敵我攻防態(tài)勢測試用例，相關(guān)技術(shù)具體包括：藍(lán)方目標(biāo)運(yùn)動等特性模擬技術(shù)、藍(lán)方戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法模擬技術(shù)、紅方戰(zhàn)法模擬技術(shù)和作戰(zhàn)態(tài)勢實時控制技術(shù)等，其中實時控制技術(shù)主要包括異構(gòu)系統(tǒng)互操作技術(shù)，例如基于發(fā)布/訂閱的LVC互操作技術(shù)，實現(xiàn)對HLA/TENA/DIS仿真系統(tǒng)和實裝的互操作[19]。

4 多武器協(xié)同試驗的實施

對空多武器協(xié)同系統(tǒng)開展鑒定試驗前，五型武器裝備已完成各自系統(tǒng)獨(dú)立的基本功能及性能試驗鑒定，對空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗鑒定的實施主要內(nèi)容包含兩方面：首先完成其對單型武器裝備的作戰(zhàn)控制功能及性能檢驗，如控制單型武器裝備對單目標(biāo)攔截功能及性能；其次完成其對五型對空武器裝備的同時綜合控制功能及性能檢驗，包括：多目標(biāo)服務(wù)能力、對空防御綜合殺傷概率、不同武器協(xié)調(diào)成功概率、殺傷區(qū)、二次攔截能力、補(bǔ)射能力、威脅分析判斷能力、綜合殺傷效果分析提示能力等，重點(diǎn)是通過運(yùn)用改進(jìn)螢火蟲算法等多種算法對火力通道組織、火力分配結(jié)果的合理性進(jìn)行檢驗[20]。單型對空武器裝備與對空多武器協(xié)同不相關(guān)、具有獨(dú)立性的功能及性能不在多武器協(xié)同試驗中進(jìn)行檢查，如：機(jī)械指標(biāo)、電氣指標(biāo)、典型單目標(biāo)毀傷概率等。協(xié)同試驗準(zhǔn)備過程中，需要完成相關(guān)試驗方法、評估方法、試驗技術(shù)研究和配套在線仿真測試系統(tǒng)研制，并開展LVC試驗系統(tǒng)互聯(lián)互通測試；另外，需要根據(jù)相關(guān)方法、技術(shù)研究成果完成協(xié)同試驗大綱的編制，明確試驗項目及實施方法，并編制測試用例集等專用技術(shù)文件為實施試驗大綱提供支撐。試驗實施過程中，實時采集試驗過程及結(jié)果試驗數(shù)據(jù)，并通過實時或事后試驗結(jié)果的分析與評估，為對空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗鑒定提供依據(jù)。

5 結(jié)束語

美國海軍“宙斯盾”防空綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)已發(fā)展了近10個版本，同時NIFC-CA系統(tǒng)也已投入應(yīng)用，這些系統(tǒng)提升了美國海軍對空武器綜合作戰(zhàn)能力。同時，美軍大量建設(shè)LVC試驗訓(xùn)練系統(tǒng)，實現(xiàn)了通過LVC仿真系統(tǒng)替代實裝完成大量試驗，并通過建設(shè)JLVC2020(Joint LVC)實現(xiàn)了多兵種、多LVC系統(tǒng)的集成[21]，為世界各國海軍對空作戰(zhàn)綜合協(xié)同控制系統(tǒng)的研制與試驗提供了借鑒思路。我國在防空任務(wù)綜合協(xié)同試驗領(lǐng)域的研究處于起步階段，在對空多武器協(xié)同系統(tǒng)的LVC試驗方法研究中，需要改變傳統(tǒng)單型武器系統(tǒng)試驗及單一試驗?zāi)Ｊ降挠^念，緊貼當(dāng)前主要作戰(zhàn)對手、作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)任務(wù)，從體系對抗、聯(lián)合作戰(zhàn)、體系貢獻(xiàn)率角度進(jìn)行試驗方法、技術(shù)和手段研究，設(shè)計LVC試驗，實現(xiàn)對空武器裝備綜合作戰(zhàn)效能的檢驗。及時開展對空多武器協(xié)同系統(tǒng)基于LVC的試驗方法研究，對高質(zhì)量完成對空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗、促進(jìn)載艦對空戰(zhàn)力提升具有重要現(xiàn)實意義。