夏長(zhǎng)俊，洪 亮，滕克難

（海軍航空大學(xué)，山東煙臺(tái) 264001）

0 引言

武器裝備假目標(biāo)是為欺騙、迷惑敵人，提高自身武器裝備系統(tǒng)的生存能力而模擬設(shè)置的目標(biāo)。它具有被模擬的同類(lèi)目標(biāo)的光學(xué)、熱紅外和雷達(dá)的反射、輻射特性，必要時(shí)還可模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性。設(shè)置假目標(biāo)的目的有：通過(guò)假目標(biāo)的逼真顯示，使敵方認(rèn)定其為真目標(biāo)或真假難辨；迷惑敵方，使敵方對(duì)己方部署情況產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷；吸引敵方火力，提高己方真目標(biāo)生存概率[1]。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，高技術(shù)偵察系統(tǒng)的飛速發(fā)展及其應(yīng)用為假目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用提供了更廣闊的舞臺(tái)。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，伊軍都曾引進(jìn)和自制了許多假導(dǎo)彈及發(fā)射架、假導(dǎo)彈基地、假?gòu)椝帋?kù)等大型設(shè)施，利用制式器材在鐵路線(xiàn)上建造部署防空導(dǎo)彈發(fā)射架假目標(biāo)，假導(dǎo)彈上還涂有雷達(dá)反射材料，內(nèi)部裝有模擬導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源，運(yùn)用照相、紅外、雷達(dá)偵察都不能辨別其真?zhèn)?。伊軍的這些假目標(biāo)不僅大量消耗了美軍精確制導(dǎo)彈藥，降低了空襲的效果，而且對(duì)保存伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)潛力起到了重要的作用[2]。

在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，面對(duì)北約軍隊(duì)先進(jìn)的預(yù)警、偵察、監(jiān)視體系，南聯(lián)盟軍隊(duì)積極采取遮障、欺騙和設(shè)置假目標(biāo)等偽裝措施，使用了效果良好的俄羅斯軍事偽裝技術(shù)，使得北約偵察監(jiān)視系統(tǒng)時(shí)常中招，他們將昂貴的精確彈藥“準(zhǔn)確”地投向假目標(biāo)，卻只摧毀了塞軍小部分的軍事設(shè)施。從而使南聯(lián)盟保存了超過(guò)一半的武器裝備和作戰(zhàn)能力。之后，維和部隊(duì)進(jìn)入科索沃，發(fā)現(xiàn)大批塞軍留下的仿制軍事設(shè)施，包括坦克和大炮，塞軍擁有的300輛坦克之中[1]，北約只擊中了13輛，而北約早前聲稱(chēng)摧毀了塞軍幾百個(gè)軍事設(shè)施，只是塞軍的偽裝目標(biāo)而已。

鑒于假目標(biāo)在作戰(zhàn)中發(fā)揮的巨大的作用，本文通過(guò)定量分析假目標(biāo)的作戰(zhàn)效能與戰(zhàn)場(chǎng)上各種因素之間的數(shù)量關(guān)系，對(duì)假目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)在現(xiàn)代防空作戰(zhàn)中運(yùn)用的效能進(jìn)行分析。

1 假目標(biāo)技術(shù)及作戰(zhàn)運(yùn)用研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)假目標(biāo)技術(shù)都有較為深入地研究，這些研究從材料、工藝及提高性能指標(biāo)方面著手展開(kāi)，有效提高了假目標(biāo)的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)效能。謝哨兵、季敬昌等[3]從假目標(biāo)戰(zhàn)場(chǎng)作用和戰(zhàn)場(chǎng)使用原則出發(fā)，介紹了外軍假目標(biāo)器材的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了其發(fā)展趨勢(shì)，為我軍假目標(biāo)的發(fā)展提供了一定的參考。楊莉、楊華[4]在給出紅外目標(biāo)的量度特征的基礎(chǔ)上，分析了紅外假目標(biāo)制造中的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)，提出了一些可用于改進(jìn)紅外假目標(biāo)性能的新技術(shù)觀點(diǎn)。呂緒良、許自力等[5]建立了假目標(biāo)用電熱涂層有效電導(dǎo)率模型，分析了電熱涂層有效電導(dǎo)率以及電導(dǎo)率滲流閾值和填料粒子形狀、尺寸和填料體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系，研究結(jié)果可用于改進(jìn)假目標(biāo)用電熱涂層的設(shè)計(jì)技術(shù)，提高假目標(biāo)的紅外特征逼真度。

與研究假目標(biāo)技術(shù)，提高假目標(biāo)作戰(zhàn)效能相似，有的學(xué)者從作戰(zhàn)運(yùn)用的角度來(lái)研究假目標(biāo)使用戰(zhàn)術(shù)，用以提高假目標(biāo)的作戰(zhàn)效能。郝強(qiáng)、湯磊和劉昕[6]給出了假目標(biāo)的設(shè)置要求、設(shè)置步驟和方法，他們的方法對(duì)提高復(fù)雜電磁環(huán)境下防空兵武器系統(tǒng)生存能力具有一定的參考價(jià)值；朱萬(wàn)紅、李詩(shī)華和李華兵[7]從戰(zhàn)術(shù)角度闡述了基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)條件下，防護(hù)工程假目標(biāo)作戰(zhàn)運(yùn)用的基本原則，分析了防護(hù)工程假目標(biāo)作戰(zhàn)運(yùn)用的實(shí)施要點(diǎn)；文獻(xiàn)[8]和[9]研究了空中假目標(biāo)的使用方法和注意事項(xiàng)，目的是提高空中作戰(zhàn)平臺(tái)的生存概率。

對(duì)假目標(biāo)性能指標(biāo)和作戰(zhàn)效能的評(píng)估方面，鄧建軍、楊建軍和高峰[10]確定了地空導(dǎo)彈假目標(biāo)逼真度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用云理論建立了各指標(biāo)的云模型，給出了基于云理論的假目標(biāo)光學(xué)逼真度評(píng)價(jià)方法；張健、趙保軍等[11]采用Harris 算子提取軍事目標(biāo)及其相應(yīng)假目標(biāo)的紅外圖像的特征點(diǎn)，然后采用Hausdorff距離計(jì)算所提取的特征點(diǎn)集之間的Hausdorff距離，通過(guò)對(duì)比，給出了1種評(píng)價(jià)假目標(biāo)紅外示假效果的方法；張品、陳亦望和戴蒙[12]解決了假目標(biāo)紅外圖像中每個(gè)面的準(zhǔn)確分解問(wèn)題，通過(guò)分解假目標(biāo)圖像綜合數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)假目標(biāo)紅外示假效果；但兵兵、朱萬(wàn)紅等[13]建立了基于多目標(biāo)決策的假目標(biāo)配置數(shù)量模型，計(jì)算出假目標(biāo)的最佳配置數(shù)量，提出了假目標(biāo)的效費(fèi)比模型并對(duì)其進(jìn)行了檢驗(yàn)；對(duì)于假目標(biāo)的作戰(zhàn)效能評(píng)估問(wèn)題，李修和、陳永光[14]建立了無(wú)人機(jī)假目標(biāo)數(shù)量計(jì)算模型、距離計(jì)算模型和速度計(jì)算模型，提出了作戰(zhàn)模擬的實(shí)現(xiàn)方法，分析了其作戰(zhàn)效能；姜玉龍、李華兵等[15]建立了假目標(biāo)作戰(zhàn)運(yùn)用效果評(píng)估指標(biāo)體系，采用模糊綜合評(píng)判的方法對(duì)假目標(biāo)作戰(zhàn)運(yùn)用進(jìn)行效果評(píng)估；文獻(xiàn)[16-18]給出了作戰(zhàn)效能評(píng)估新的方法和技術(shù)。

2 基于假目標(biāo)運(yùn)用的防空作戰(zhàn)效能評(píng)估模型

分析假目標(biāo)的作戰(zhàn)效能，要充分考慮戰(zhàn)場(chǎng)上的各種因素及作戰(zhàn)過(guò)程，特別是所投入的裝備數(shù)量。分析假目標(biāo)的作戰(zhàn)效能，我們主要關(guān)注的是假目標(biāo)對(duì)真目標(biāo)的保護(hù)效果，或者是在假目標(biāo)的保護(hù)之下，真目標(biāo)被對(duì)方命中的概率。我們假設(shè)1個(gè)藍(lán)軍攻擊有假目標(biāo)掩護(hù)的紅方防空裝備的作戰(zhàn)過(guò)程，從以下4 個(gè)方面逐次遞進(jìn)，來(lái)分析戰(zhàn)場(chǎng)上假目標(biāo)武器的作戰(zhàn)效能。

2.1 真目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)并被辨別

這是對(duì)紅方最為不利的1 種作戰(zhàn)情況，藍(lán)方會(huì)排除假目標(biāo)的干擾，只對(duì)真目標(biāo)發(fā)動(dòng)攻擊，紅方單個(gè)真目標(biāo)被命中的概率與藍(lán)方攻擊的命中概率相同。

式（1）中：P為單個(gè)真目標(biāo)被命中的概率；Pe為藍(lán)方攻擊的命中概率。Pe可以是藍(lán)方單發(fā)武器的命中概率，也可是多發(fā)武器多波次攻擊紅方單個(gè)目標(biāo)的綜合命中概率。

2.2 真目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)但未被辨別

在這種作戰(zhàn)情況下，藍(lán)方把真、假目標(biāo)皆視為真目標(biāo)，隨機(jī)選擇1個(gè)目標(biāo)進(jìn)行攻擊，紅方單個(gè)真目標(biāo)被攻擊命中的概率為：式（2）中，N為真目標(biāo)的數(shù)量，M為假目標(biāo)的數(shù)量。

2.3 真目標(biāo)有偽裝但未被辨別

比較周全的作戰(zhàn)策略是故意暴露假目標(biāo)，而對(duì)真目標(biāo)進(jìn)行偽裝隱蔽。這種情況下，分析藍(lán)方攻擊效果時(shí)就要考慮藍(lán)方對(duì)紅方真實(shí)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率，在藍(lán)方?jīng)]有辨別出真、假目標(biāo)時(shí)，紅方單個(gè)真目標(biāo)被攻擊命中的概率為：

式（3）中，C為藍(lán)方對(duì)紅方真目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率。式（2）是式（3）中發(fā)現(xiàn)概率C=1時(shí)的特例。

2.4 火力抗擊與假目標(biāo)聯(lián)合作戰(zhàn)

在作戰(zhàn)中，通常會(huì)采取火力抗擊來(lái)防御來(lái)襲兵器，這種情況下分析藍(lán)方攻擊的命中概率就要考慮紅方火力抗擊的命中概率。

式（4）中，Pm為紅方火力抗擊的命中概率。Pm可以是單發(fā)武器抗擊的命中概率，也可是多發(fā)武器多波次抗擊的綜合命中概率。

3 假目標(biāo)在防空作戰(zhàn)中的效能分析

3.1 作戰(zhàn)假設(shè)

紅方在一要地部署防空導(dǎo)彈發(fā)射車(chē)，配備一定數(shù)量的防空導(dǎo)彈發(fā)射車(chē)假目標(biāo)，藍(lán)方用對(duì)地攻擊兵器對(duì)紅方防空導(dǎo)彈發(fā)射車(chē)陣地發(fā)動(dòng)襲擊，意圖消滅紅方防空力量，戰(zhàn)場(chǎng)示意圖，如圖1所示。

圖1 假目標(biāo)與火力抗擊綜合防御示意圖Fig.1 Joint defence state of decoys and fire countermeasure

3.2 作戰(zhàn)效能計(jì)算及分析

假設(shè)參與作戰(zhàn)的裝備參數(shù)為：藍(lán)方攻擊兵器的命中概率Pe=0.85，真目標(biāo)的數(shù)量N=2 輛，假目標(biāo)的數(shù)量M=6 個(gè)，藍(lán)方對(duì)紅方真目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率C=0.5；紅方火力抗擊的命中概率Pm=0.70。

依據(jù)以上作戰(zhàn)假設(shè)和裝備參數(shù)，我們計(jì)算出了4種不同情況下的紅方單個(gè)防空導(dǎo)彈發(fā)射車(chē)真目標(biāo)被攻擊命中的概率P，如表1所示。

表1 真實(shí)目標(biāo)被攻擊命中的概率Tab.1 Probability that real target is hitted

島礁綜合防御中，紅方采用的防御方法有：假目標(biāo)、偽裝隱蔽和火力抗擊。由表1 的計(jì)算公式和計(jì)算數(shù)值可見(jiàn)，采用的防御方法越多，藍(lán)方的命中概率就越低。進(jìn)一步分析，假目標(biāo)的數(shù)量越多、偽裝隱蔽得越好、火力抗擊打得越準(zhǔn)，藍(lán)方的命中概率就越低，紅方的作戰(zhàn)效能越好。

3.3 基于仿真的假目標(biāo)作戰(zhàn)效能分析

3.2 節(jié)的計(jì)算過(guò)程是只通過(guò)藍(lán)方攻擊紅方單個(gè)目標(biāo)的情況來(lái)計(jì)算的，實(shí)際上，我們更應(yīng)關(guān)注藍(lán)方多波次攻擊多個(gè)目標(biāo)的作戰(zhàn)效能，甚至應(yīng)思考藍(lán)方進(jìn)行狂轟濫炸式的飽和攻擊的作戰(zhàn)效果，特別是藍(lán)方多波次攻擊多個(gè)目標(biāo)情況下紅方防空系統(tǒng)的生存數(shù)量，以及摧毀紅方防空系統(tǒng)藍(lán)方消耗的彈藥數(shù)量。這些數(shù)值可以采用蒙特卡洛法進(jìn)行作戰(zhàn)仿真進(jìn)行分析。

3.3.1 基于蒙特卡洛法的假目標(biāo)防空作戰(zhàn)仿真

蒙特卡洛法是描述事件過(guò)程中各種隨機(jī)現(xiàn)象的基本方法，它能夠充分展現(xiàn)隨機(jī)因素對(duì)過(guò)程的影響和作用。由于在假目標(biāo)防空作戰(zhàn)仿真中，藍(lán)方能否發(fā)現(xiàn)紅方實(shí)施偽裝隱蔽的真目標(biāo)，能否正確選擇攻擊目標(biāo)、命中目標(biāo)以及紅方的抗擊能否命中，都具有隨機(jī)因素，因此采用蒙特卡洛方法進(jìn)行作戰(zhàn)效能分析比較合適。采用蒙特卡洛法的假目標(biāo)防空作戰(zhàn)仿真流程，如圖2所示。

圖2 作戰(zhàn)仿真流程圖Fig.2 Flow chart of combat simulation

仿真中：藍(lán)方探測(cè)發(fā)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)的概率、選擇攻擊目標(biāo)的概率及攻擊命中概率皆采用均勻概率分布；探測(cè)到的真實(shí)目標(biāo)和假目標(biāo)組成攻擊目標(biāo)集合；1 次仿真以假目標(biāo)全部被摧毀為結(jié)束條件；仿真次數(shù)以能達(dá)到數(shù)據(jù)精度為根據(jù)，仿真次數(shù)越多，解算的數(shù)據(jù)精確度越高。

3.3.2 假目標(biāo)數(shù)量對(duì)作戰(zhàn)效能的影響分析

通過(guò)仿真，我們可以分析不同假目標(biāo)數(shù)量的作戰(zhàn)效能，分析假目標(biāo)對(duì)藍(lán)方攻擊彈藥的消耗數(shù)量和對(duì)紅方真實(shí)防空系統(tǒng)的防護(hù)情況。

仿真用的參數(shù)為：真目標(biāo)的數(shù)量N=2 輛，藍(lán)方攻擊兵器的命中概率Pe=0.85，藍(lán)方對(duì)紅方真目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率C=0.5；紅方火力抗擊的命中概率Pm=0，即無(wú)火力抗擊。我們分別仿真了假目標(biāo)的數(shù)量M為6個(gè)、8 個(gè)和12 個(gè)的作戰(zhàn)過(guò)程，仿真參數(shù)和結(jié)果，如表2所示。

表2 不同假目標(biāo)數(shù)量的仿真參數(shù)和結(jié)果Tab.2 Simulation parameters and results with different quantity decoys

仿真得到的消耗藍(lán)方彈藥數(shù)量，如圖3 所示。由表2 和圖3 可知：假目標(biāo)數(shù)量分別為6 個(gè)、8 個(gè)和12 個(gè)時(shí)，平均消耗藍(lán)方彈藥數(shù)量分別為8.48 枚、10.87 枚和15.77 枚，假目標(biāo)數(shù)量越多，消耗藍(lán)方的彈藥數(shù)量就越多，但因?yàn)樗{(lán)方攻擊波次增多，導(dǎo)致真實(shí)目標(biāo)被攻擊到的數(shù)量增多，平均生存下來(lái)的真實(shí)目標(biāo)數(shù)量下降，分別為0.82輛、0.73輛和0.61輛。

圖3 不同假目標(biāo)數(shù)量消耗藍(lán)方彈藥數(shù)量Fig.3 Blue's ammunition consumed by different quantity decoys

3.3.3 偽裝隱蔽真實(shí)目標(biāo)對(duì)作戰(zhàn)效能的影響分析

紅方通常采用偽裝隱蔽和假目標(biāo)綜合運(yùn)用的防空作戰(zhàn)策略，對(duì)真實(shí)目標(biāo)的偽裝隱蔽影響藍(lán)方對(duì)真實(shí)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率，通過(guò)作戰(zhàn)仿真可以分析偽裝隱蔽的防空作戰(zhàn)效能。仿真采用的參數(shù)為：真目標(biāo)的數(shù)量N=2 輛，假目標(biāo)的數(shù)量M=6 個(gè)，藍(lán)方攻擊兵器的命中概率Pe=0.85，紅方火力抗擊的命中概率Pm=0，即無(wú)火力抗擊。我們分別仿真了藍(lán)方的發(fā)現(xiàn)概率C為0.2，0.5和0.8時(shí)的作戰(zhàn)過(guò)程，仿真參數(shù)和結(jié)果，如表3所示。

表3 不同發(fā)現(xiàn)概率的仿真參數(shù)和結(jié)果Tab.3 Simulation parameter and result with different finding probability

仿真得到不同發(fā)現(xiàn)概率消耗藍(lán)方彈藥數(shù)量及仿真中真實(shí)目標(biāo)生存數(shù)量，如圖4、5所示。

圖4 不同發(fā)現(xiàn)概率消耗藍(lán)方彈藥數(shù)量Fig.4 Blue's ammunition consumed by different finding probability

仿真中假目標(biāo)數(shù)量不變，因此，平均消耗藍(lán)方的彈藥數(shù)量變化不大，分別為7.95 枚、8.48 枚和8.86 枚；偽裝隱蔽效果好的，真實(shí)目標(biāo)的平均生存數(shù)量較大，與偽裝隱蔽差的相比，平均生存數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)明顯，真實(shí)目標(biāo)平均生存數(shù)量分別為1.43輛、0.82輛和0.45輛。

圖5 仿真中真實(shí)目標(biāo)生存數(shù)量Fig.5 Living real target in simulation

3.3.4 假目標(biāo)與火力抗擊聯(lián)合防空作戰(zhàn)的效能分析

火力抗擊是防空作戰(zhàn)最直接的方式和方法，我們可以通過(guò)仿真來(lái)驗(yàn)證有假目標(biāo)配合的防空作戰(zhàn)效能。仿真采用的參數(shù)為：真目標(biāo)的數(shù)量N=2 輛，假目標(biāo)的數(shù)量M=6 個(gè)，藍(lán)方攻擊兵器的命中概率Pe=0.85，因?yàn)檎婺繕?biāo)要實(shí)施火力抗擊，藍(lán)方對(duì)紅方真目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率會(huì)增大，作戰(zhàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)概率是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的值，在不影響分析聯(lián)合火力抗擊時(shí)作戰(zhàn)效能的情況下，發(fā)現(xiàn)概率取中間定值，為C=0.5。

我們分別仿真了紅方火力抗擊命中概率Pm分別為0、0.4和0.7時(shí)的作戰(zhàn)過(guò)程，仿真參數(shù)和結(jié)果，如表4所示。

表4 不同火力抗擊的仿真參數(shù)和結(jié)果Tab.4 Simulation parameter and result with different fire countermeasures

仿真得到的消耗藍(lán)方彈藥數(shù)量，如圖6 所示。由表4和圖6可知：火力抗擊命中概率分別為0、0.4和0.7時(shí)，平均消耗藍(lán)方彈藥數(shù)量分別為8.84 枚、13.94 枚和28.4 枚。在不同火力抗擊條件下，消耗藍(lán)方的彈藥數(shù)量差異較大。但是真實(shí)目標(biāo)平均生存數(shù)量變化不大，分別為0.82輛、0.81輛和0.82輛。

圖6 不同火力抗擊時(shí)消耗藍(lán)方彈藥數(shù)量Fig.6 Blue's ammunition consumed by different fire countermeasures

4 結(jié)論

裝備假目標(biāo)防空作戰(zhàn)效能通常難以用精確的數(shù)據(jù)來(lái)描述，因?yàn)樽鲬?zhàn)過(guò)程中有多種隨機(jī)因素影響，現(xiàn)實(shí)中，又很少有戰(zhàn)例用來(lái)研究分析，故用蒙特卡洛法進(jìn)行作戰(zhàn)仿真是研究裝備假目標(biāo)防空作戰(zhàn)效能的有效方法。論文依據(jù)建立的假目標(biāo)防空作戰(zhàn)效能評(píng)估模型，應(yīng)用蒙特卡洛方法模擬作戰(zhàn)過(guò)程中的多種隨機(jī)因素，對(duì)假目標(biāo)防空作戰(zhàn)過(guò)程進(jìn)行仿真，并對(duì)假目標(biāo)的防空作戰(zhàn)效能進(jìn)行計(jì)算分析。分析表明：增加假目標(biāo)數(shù)量及聯(lián)合火力抗擊能較多地消耗藍(lán)方的彈藥數(shù)量，而給真實(shí)目標(biāo)做好偽裝隱蔽能較大地提高真目標(biāo)的生存概率。