水面艦艇平臺防空作戰能力指標體系與評估＊

陸 欣 譚樂祖 高傳斌

（1.海軍航空工程學院研究生管理大隊 煙臺 264001）（2.海軍航空工程學院指揮系 煙臺 264001）

1 引言

作戰平臺能力評估是裝備論證的一項重要環節。平臺評估指標體系是為平臺的論證和研制、綜合能力評估、優選系統參數而確定的層次化的準則和與方案相聯系的屬性集的總稱。

水面艦艇的平臺中心戰中，全艦武器系統在艦載探測雷達的預警探測信息下，由作戰指揮系統統籌全艦資源與來襲目標的關系，實施單平臺作戰。

2 艦艇單平臺防空作戰過程

艦艇單平臺防空作戰是利用艦艇對空預警探測系統實施對空情報搜集，再將搜集到的信息傳送到艦艇指控中心后，經過信息處理、信息融合形成戰場態勢，并制定作戰方案，最后形成作戰命令指揮控制艦載武器系統完成對空作戰任務。

根據艦艇平臺作戰過程知，艦艇平臺作戰體系由預警探測系統、信息傳輸系統、指揮控制系統、火力打擊系統、電子對抗系統和其他保障單元組成的龐大的系統。

圖1 艦艇單平臺防空作戰流程圖

按照艦艇單平臺防空作戰過程的描述，把功能相似的單元放在一起，可把系統分為傳感器、決策者、響應者及目標四個節點［1］，節點間通過鏈路進行連接形成網絡。傳感器接收探測信息，并把這些信息發送給決策者；艦艇單平臺對空傳感器節點主要指艦載預警探測雷達。決策者節點接收來自傳感器的信息，并就當前及將來其他節點的部署做出決策；主要包括艦艇作戰人員、輔助決策支持系統等。響應節點接收決策者的指令，與其他節點相互作用，并影響那些節點的狀態。響應節點對艦艇單平臺防空系統來講，主要包括艦空導彈武器系統、密集陣系統、艦炮系統等硬殺傷系統和電子干擾、誘騙干擾等軟殺傷系統等。目標節點是所有具有軍事價值的節點，但不包括傳感器、決策者和響應者。綜合艦艇單平臺防空作戰過程和節點與鏈路關系，在參考文獻［2～3］的基礎上，艦艇單平臺防空作戰系統功能結構可以用圖2表示。

圖2 艦艇單平臺防空作戰系統功能結構圖

圖中所有箭頭指向是信息流向，代表節點間信息的交換傳輸，節點通過信息鏈路互相連接，形成艦艇單平臺作戰網絡。

3 艦艇單平臺防空作戰能力指標體系

本文按照水面艦艇防空作戰過程，以系統的傳感器節點、指揮決策節點、作戰武器三個節點的能力為一級指標層，對每一方面的能力進行剖析，建立如圖3所示的多層次結構評價指標體系［2］。

圖3 艦艇單平臺防空作戰能力評估指標體系

3.1 傳感器節點戰場態勢感知能力指標體系

在信息化條件下，無論戰時還是平時，制信息權的爭奪是最為激烈的，在戰時它直接影響著戰爭的進程，在平時它是維護國家主權的重要標志。傳感器節點對空戰場態勢感知能力主要指利用對空警戒雷達獲取空中目標信息，盡可能早的為指控系統提供信息，實現先敵發現。因此，衡量對空戰場感知系統作戰效能的主要立足點在于分析傳感器節點探測能力指標，如圖4所示。

圖4 傳感器節點對空戰場感知能力指標體系圖

3.2 決策節點指揮控制能力指標體系

指揮控制能力主要描述作戰平臺的信息傳輸能力、武器控制能力、輔助決策能力、信息處理與融合能力以及指揮員的決策能力，建立指標體系如圖5所示。

圖5 決策節點指揮控制能力指標體系圖

3.3 響應節點武器系統作戰能力指標體系

傳感器節點將目標信息傳輸給決策節點，再由決策節點輸出指令給各種艦載武器系統，實施對敵火力打擊或電子對抗。武器系統的作戰能力是反映敵我雙方裝備直接對抗的情況，因此依據作戰目標和裝備的不同建立如圖6所示的指標體系［4～6］。

圖6 響應節點武器系統打擊能力指標體系圖

4 艦艇單平臺防空作戰能力評估的方法模型

云重心是用語言值為某個定性概念與其定量表示間的不確定性轉換模型，云的數字特征用期望Ex、熵En、超熵He表示，把模糊性和隨機性完全集合到一起，構成定性和定量間的映射，作為知識表示的基礎。所以，本文用云重心理論建立艦艇單平臺防空作戰能力評估模型，具體操作步驟如下［7～9，12］：

1）確定評估的指標體系

假設評估指標體系U，有U＝｛U1，U2，…，Um｝，其中，Ui（i∈［1，m］）是目標U的第i個指標；Ui＝｛Ui1，Ui2，…，Uis｝，Uij（j∈［1，s］）是Ui的第j個指標；Uij＝｛Uij1，Uij2，…，Uijk｝，Uijt（t∈［1，k］）是Uij的第t個指標。依次類推，確定多層指標結構。

2）求各指標的云模型表示

在系統能力指標體系中，既有精確數值表示，又有語言值描述。在德爾菲法基礎上提取n組樣品組成決策矩陣。則n個精確數值表示的指標可用一個云模型表示。其中

同時，每個語言值的指標也可用一個云模型表示，則n個語言值（云模型）表示一個指標可用一維綜合云表征。其中，

3）用一個p維綜合云表示p個性能指標的系統狀態。

p個性能指標可用p個云模型來刻畫，則p個指標所反映的系統狀態可用p維綜合云表示。當p個指標所反映的系統狀態發生變化時，其形狀也發生變化，其重心隨之改變。該重心T用p維向量表示。即：

其中，a、b為云重心位置和高度。

當系統狀態發生變化時，其重心變化T′為

4）用加權偏離度衡量云重心的改變

系統理想狀態下，各指標值為已知。設p維綜合云重心位置向量為a＝，，…，）；高度向量為b＝（b1，b2，…bp），則理想狀態下云重心向量T0＝a×bT＝（，…，）。同理，求某一狀態下系統的p維綜合云重心向量T＝（T1，T2，…，Tp），可用加權偏離度（θ）來衡量兩種狀態下綜合云重心的差異情況。先將此狀態下的綜合云重心向量進行歸一化，得到一組向量：TG＝（，…，）。其中

＝，經歸一化，表征系統狀態的綜合云重心向量均為有大小、有方向、無量綱的值，其向量為（0，0，…，0）。把各指標歸一化后的向量值乘以其權重值，相加得到加權偏離度θ（－1＜θ＜0）值。

wj為第j個單項指標的權重值。

5）用云模型實現評測的評語集

講各級評語置于連續的語言值標尺上，并用云模型來實現，構成一個定性評測的云發生器。如圖7所示［5］。

6）多重云的處理

對于多層次系統，則由底層向上遞推計算上一層指標的評價結果，依各得分值，再向上遞推直至目標層。

圖7 云發生器模型

5 結語

水面艦艇單平臺防空作戰能力涉及到很多因素，有些因素是定性的、有些因素是定量的，給評估工作帶來了困難。本文采用的云重心評估法體現了定性與定量之間的不確定轉化，為以后此類問題的研究提供了一定的參考價值。

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