航空兵在奪取戰役制信息權中的目標分配

李 京，李大鵬

(海軍航空工程學院 5 系，山東 煙臺 264001)

在信息化條件下，信息作戰在空中進攻作戰中不僅首當其沖和貫穿全程，而且通常作為空中進攻作戰中相對獨立的首戰階段而出現。因此，依據作戰目的、作用和運用方式的不同，以奪取戰役制信息權為目的、相對獨立進行的、所達成的效果是為整個戰役的實施創造有利戰場態勢條件的信息作戰，稱之為奪取戰役制信息權階段信息作戰。

航空兵在奪取戰役制信息權中的目標分配需要考慮目標價值、自身作戰能力以及敵方對空威脅3 個方面的內容，其目標分配與傳統的空戰目標分配和空對面打擊目標分配既有聯系又有區別。所以，本文在既有理論的基礎上，針對信息作戰目標特點和己方自身作戰能力，對在戰役制信息權階段中的航空兵信息進攻目標分配進行了詳細研究。

1 問題描述

在奪取戰役制信息權作戰中，航空兵信息進攻行動一般并不由單架飛機執行，而是由多架飛機組成編隊，協同對多個目標進行打擊。一個飛行編隊由2 架或2 架以上的飛機組成，編隊成員在上級機關或者指揮中心的統一指揮下，相互協同、互相配合完成作戰任務，以充分發揮和利用編隊內各成員的優勢，實現資源優化配置、提高作戰效能、減少攻擊代價。

在飛機編隊執行奪取制信息權任務時，由于編隊內的各成員在飛機平臺、機載武器、航電設備等各方面存在著性能上的差別，導致各架飛機攻擊同一目標時，對目標造成的信息作戰效果和付出的代價不盡相同。另外，由于目標本身存在差別，對2 個不同的目標造成相同的毀傷所產生的物理、信息和認知方面的價值效果也可能相差懸殊。因此，在實際作戰中，為了對一個重要目標造成較大毀傷，可分配多架飛機協同對該目標進行攻擊，同時，1 架飛機也可以對多個目標進行打擊，以充分發揮其信息進攻威力。

航空兵信息進攻目標分配的目的就是確定編隊內的各架飛機分別攻擊哪些目標，使目標分配結果在滿足各種約束的條件下，達到最大的作戰效果，并使作戰代價最小。

2 目標分配原則

在奪取戰役制信息權的作戰中，航空兵信息進攻目標分配應遵循的原則如下。

1)上級指定的目標優先分配;

2)目標價值大、容易攻擊的目標按“優化原則”優先分配;

3)應為已分配的作戰單元適時分配后續目標，為轉移火力做準備;

4)當作戰單元數多于待分配目標數，一個作戰單元攻擊目標成功概率達不到預期效果的前提下，有必要將一個目標分配給2 個以上的作戰單元;

5)目標分配方案可以人工干預，以達到整體作戰效果最優。

常用目標分配算法有基于優勢函數矩陣法、遺傳算法、威脅指數法［1］和均勻、順序目標分配法。其中較為成熟的是前2 種算法，并且基于優勢函數矩陣法方法簡潔，結果可靠［2］，所以本文將按照前面所提出的分配原則運用該算法進行目標分配，得到目標打擊清單。

3 目標價值分析

信息進攻作戰中的目標價值分析，應該把握“對敵有效性”這個主要特點。“對敵有效性”主要指2 個方面:①打擊敵戰場信息網絡中那些具有重要功能的組元，比如C4ISR 系統的指揮中心、戰場上空的預警指揮機等;②那些網絡連接中的重要部位，通過打擊這些目標，干擾、破壞網絡各要素之間的信息聯系，“肢解”或“扭曲”其系統結構，進而破壞系統的有序性和整體性，甚至從根本上癱瘓系統。因此，信息作戰目標在物理域中最為明顯的特征就是其網絡的重要性，目標固有能力的大小與目標在所處的作戰體系中的地位有至關重要的作用［3］。

假設v 是G = (V，E)圖的一個節點，G -v 代表G 中節點v以及與其相關聯的鏈路被刪除后所得的子圖。當某個節點在攻擊中被摧毀而失效后，該節點以及相關的鏈路將會同時失效。這樣，就會造成圖G(V，E)中的生成樹數目的下降。當該節點以及相關的鏈路從圖中刪除后，生成樹的數目下降越多，則表明該節點對于整個網絡的影響越大。通過比較生成樹的數目，可以判斷網絡中任意2 個節點的相對價值。為了使指標歸一化，只需令

式中:ri為節點vi的歸一化重要性，可以稱之為節點vi的網絡價值指數。ri數值越大，表明該節點被摧毀后對整個網絡的破壞程度越為嚴重，該節點的價值越大。當節點vi對應的生成樹數目τ(G-vi)為0 時，則表明去掉該節點以及相關聯的鏈路后，圖是不連通的。這時該節點被認為在網絡拓撲結構中具有最重要的價值，相應的網絡價值指數為1。

4 航空兵信息作戰能力分析

基于“己方作戰能力［4］”是進行目標分配的落腳點，航空兵信息作戰能力有2 種表達方式:①飛機平臺自身的性能;②機載軟硬殺傷武器的性能。其信息作戰能力指標體系如圖1所示。

圖1 航空兵信息作戰能力評估模型

一種作戰飛機或機載武器系統從研制到投入使用，以及現役飛機和機載武器的改型升級是一個漫長的過程，在某一戰役的特定時間段內，武器裝備水平可以看作是“靜止”的［5］;同時，航空兵信息作戰系統是復雜大系統，對其進行效能評估研究時，建立的評估體系中總有部分指標沒有適當的數學工具來確定準確的數值。為了利用上文建立的層次結構來分析和評估作戰能力，本文將云理論應用于航空兵信息作戰能力評估研究中，以解決評估中遇到的定性與定量轉換的問題［6-7］，其詳細計算過程可以參考相關文獻。

5 目標分配模型的建立

5.1 目標函數設計

確定目標分配需要考慮2 方面因素:①對目標的整體毀傷效果;②己方攻擊編隊的代價［8］。

5.1.1 價值效果函數

在實際作戰過程中，對攻擊目標的整體打擊所產生的價值效果是己方考慮的一個重要因素，對攻擊方來說，編隊對敵方目標攻擊所產生的價值效果總量越高越好。

假設有n 架飛機對m 個目標進行信息進攻，vTj(j=1，2，…，m)為目標的價值(該價值可以通過式(1)確定)，pij(i =1，2，…，n)為第i 架飛機對第j 個目標進行信息攻擊達到預期攻擊效果的概率，則攻擊該目標產生的期望價值可以表示為獲得預期攻擊效果的概率與該目標價值量的乘積

這里的獲得預期攻擊效果的概率pij在目標一定、戰場環境一定的情況下，主要與飛機的信息作戰能力成正比，飛機的信息作戰能力強，則實現預期效果的概率越大。因此可以利用本文提到的基于云理論的航空兵信息作戰能力評估模型，獲得飛機的靜態信息作戰能力bi，則

其中，k 為［0，1］間的權值，根據具體情況可以人為指定。所以，式(2)可以變為

5.1.2 代價函數

航空兵信息進攻目標分配的另一個重要指標是使編隊完成任務的代價最小。本文所考慮的情況處在目標區域內，完成任務的代價主要是飛機被敵方防空火力系統攻擊時所遭受的損傷，由于飛機在目標區域內的航程比較短，因此航程、油耗等因素可忽略不計。

假設第i 架飛機自身的價值量為vAi，目標j 的對空威脅度為p'j，則該飛機攻擊時的代價損失為

式中，對空威脅度p'j∈(0，1］。

5.1.3 總體目標函數

在目標分配時，應在保證攻擊編隊完成預定任務的情況下，力爭使作戰的效費比達到最大，即己方攻擊敵目標產生的價值效益與己方代價之比達到最大，因此，分配模型的總體目標函數可表示為

5.2 目標分配模型

在計算出分配的總體目標函數的基礎上，可以進一步進行目標分配。這個步驟可參考文獻［9］，建立目標效費比優勢矩陣。根據式(6)可以計算出第i 架飛機對第j 個目標攻擊時所具有的效費比優勢函數值Fij。其大小的含義為:Fij越大，表示第i架飛機攻擊目標j 的效費比越大，攻擊方所占優勢越大;同理，Fij越小，表示第i 架飛機攻擊目標j 的效費比越小，攻擊方所占優勢越小。飛機相對目標的效費比優勢矩陣F 為

式中，n 為己方參加作戰的飛機數;m 為待分配敵方目標;Fij(i=1，2，…，n;j=1，2，…，m)為己方第i 架飛機對敵方第j 個目標的效費比優勢度。

1)首對目標分配

在矩陣(式(7))的每一行上確定2 個值，他們表征己方每架作戰飛機的2 個潛在目標，分別為效費比最大的目標和效費比最小的目的。

效費比最大的目標:

效費比最小的目標:

在Fimax和Fimin基礎上形成目標分配準則:

式中，λ 是戰術的“慎重”程度或“冒險”程度系數，他表示決策人員在攻擊和規避危險問題上的權衡。λ 的取值在［0，1］范圍內，其含義如下。

1)λ=1:采取保守策略，選擇效費比最大的目標攻擊;

2)λ=0:采取冒險策略，選擇效費比最小的目標攻擊;

3)0＜λ ＜1:采用保守和冒險相結合的策略。

在確定Ji的基礎上確定己方飛機的目標分配順序。

選取Ji的絕對值最大的飛機序號i，使得

這里所選出的第i 飛機即為己方態勢最優的飛機。

對第i 架飛機進行目標分配，所選擇的攻擊目標序號為j，且j 滿足條件:

這就滿足了以優攻劣的目標分配原則。

2)后繼目標的分配過程

當一個目標被己方攻擊后，此時該目標的價值降低了，所以要對目標函數矩陣按“優勢下降準則”進行修正

式中，β 為某一目標被己方選為攻擊目標后，該目標價值下降系數。其具體含義如下。

3)分配完第1 架飛機后，可以用上述過程反復對其余飛機進行目標分配。

5.3 仿真分析

假設己方有3 種不同型號的作戰飛機掛載軟硬殺傷武器，攻擊敵方4 個目標。飛機的信息作戰能力和價值、目標的對空威脅和目標價值如表1 和表2 所示。每個目標最多允許2 架飛機攻擊，且1 架飛機最多能攻擊2 個目標。

表1 飛機信息作戰能力

表2 目標對空威脅度和目標價值

由式(11)，選出己方態勢最優飛機為1 號飛機，且J1＞0，由式(12)，得飛機1 攻擊目標3。

設β=0.5，則修正的效費比矩陣

同理，得飛機3 攻擊目標4。

同理，得飛機1 攻擊目標2。

同理，得飛機3 攻擊目標1。

顯然F23為最大值，得飛機2 攻擊目標3。目標分配結果如表3所示。

表3 中1 表示己方飛機與目標建立了分配關系，0 表示沒有建立關系。飛機1 和3 由于自身的信息作戰能力強，各被分配了2 個目標，而飛機2 的信息作戰能力偏弱，只能攻擊對空防御弱且價值偏低的目標3。從表3 中可以看出算法目標分配情況理想，既考慮了飛機自身信息作戰能力，又沒有遺漏目標。

表3 目標分配結果

6 結束語

本文對航空兵在奪取戰役制信息權作戰中的目標分配進行了建模與仿真。這是現代航空兵信息作戰理論的重要組成部分，在實戰中有重要的作用。根據“對敵有效性”確定目標價值、根據“己方作戰能力”確定航空兵信息作戰能力的基礎上，建立了目標分配模型，并設計了基于效費比優勢矩陣法的目標分配算法，最后給出了實驗結果，由實驗結果可知，該目標分配方法可行，模型正確有效。

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