空襲目標威脅排序模型研究＊

彭 杰 王振華

（1.海軍91245部隊 葫蘆島 125000）（2.海軍航空工程學院研究生管理大隊 煙臺 264001）

1 引言

從近幾次局部海戰來看，日趨廣泛的空中打擊已成為一種獨立的作戰樣式，水面艦艇由于隱蔽性差等特點，將面臨著越來越嚴峻的空中威脅形勢。艦艇防空的目的就是對來襲目標進行合理的火力分配并進行攔截打擊，挫敗敵方作戰意圖，保衛我艦的安全。威脅評估是火力分配的基礎和依據，要想在分秒必爭的海戰場上迅速作出比較合理的決策，就必須對來襲目標進行合理的威脅評估。威脅評估的目的是為了對所有來襲目標的威脅程度進行排序，為發射決策提供依據。目前，常用的威脅評估方法很多，主要有：變權理論［1］、改進灰關聯分析［2～3］、神經網絡［4］、多屬性決策法［5～6］等。這些方法各有所長，分別適應不同的情形，它們的有機結合，可以取長補短，提高處理的效率和有效性，滿足一定場合的需求。本文通過規范化處理來消除不同物理量綱對評估結果的影響，采用相鄰比較法確定來襲目標權重，進行威脅度評估。

2 影響空中來襲目標威脅度的主要因素

威脅度，即目標的威脅程度，是指空襲兵力、兵器對我水面艦艇進行侵襲成功的可能性以及侵襲成功后可能造成的破壞程度的數量表示，對目標威脅程度的判斷和排序是水面艦艇火力組織的基本依據［7］。

影響空中來襲目標威脅度的因素很多，根據實際作戰，目標威脅的評判因素大致有：目標類型、身份、數量、飛行高度、相對己方平臺距離、電子干擾能力、航路捷徑、飛臨時間、飛抵方向、飛行速度、飛行加速度等。在眾多因素當中，既有定量分析，也有定性描述，而且相互之間的關系復雜，若要全面合理地考慮每個因素，給出一個威脅程度與各種因素的函數關系非常困難［8］。在實踐過程中，如果把所有影響威脅評估的因素都考慮進去，得出的結果顯然準確性更高，但是這樣做一方面很容易產生組合爆炸，使問題的處理復雜化，導致結果不易實現甚至不能實現，另一方面在激烈緊張、分秒必爭的戰場環境下必然使防空兵指揮員迅速做出指揮決策的難度增大。為了提高威脅度判斷的實時性，在不影響威脅評估排序的情況下，本文忽略了一些因素，對水面艦艇防空作戰而言，主要用以下四個參數來描述空中來襲目標的威脅程度：

1）目標類型。目標類型不同，其用途以及雷達探測到的目標特征、攻擊方式、攻擊威力及速度大小等都不同，威脅度相應也不同。

2）目標速度。對于同一類型目標來說，速度越大，則被攔截的次數就越小，突防概率就越大，對我艦艇編隊的威脅就越大。

3）目標距離。空襲目標與被保衛目標之間的距離越小，我防御時間就越緊迫，被保衛目標受到的威脅就越大。

4）航路捷徑。空中目標的航路捷徑是指艦艇到目標航路水平投影的距離。空中來襲目標的航路捷徑越小，其攻擊意圖越明顯，威脅度也就越大；航路捷徑越大，威脅度就越小。

3 威脅評估模型

設空中來襲目標構成的被評估的目標集為U＝（U1，U2，…，Um），影響目標威脅度評估的指標集為C＝（C1，C2，C3，C4），如前所述。

為了消除不同物理量綱對評估結果的影響，采用效益型函數和成本型函數對各評估指標進行處理。以上四個評估因素中，2）、3）、4）為定量指標因素。對于指標因素2），其評估值越大威脅度也越大，采用效用型函數進行評估；對于指標因素3）和4），其評估值越小威脅度越大，采用成本型函數進行評估。設由空中各目標威脅度評估指標組成的評估矩陣為：X＝（xij）m×4，其中xij為被評估的空中來襲目標Ui關于因素Cj的指標屬性值。對評估矩陣（xij）m×4作如下處理［9］：

效益型函數：

目標類型為定性指標因素，在雷達屏幕上可直接顯示出目標反射面積的大小，由于時間緊迫、情報有限，不易詳細判斷目標類型。因此，按反射面積σ的大小將來襲目標區分為大、中、小型三類目標，具體區分情況如下：

表1 來襲目標特性

從表1中可以看出，來襲目標的反射面積越小，對我水面艦艇構成的威脅越大。因此，可以根據來襲目標反射面積的大小將目標類型從定性指標轉化為定量指標，指標因素1）為成本型函數。

4 指標權重的計算

屬性的權值是指各屬性對威脅程度影響的大小，合理地確定權值是非常重要的，對排序結果將產生較大的影響。確定權值的方法很多，AHP是獲得權值的常用方法，但采用AHP方法計算權值的計算量較大，這里采用相鄰比較法（環比評分法）［12］，通過群組決策，按各屬性對威脅程度的相對重要性，由大到小依次從上到下進行排列，具體步驟為：

1）對影響空中來襲目標的四個因素的重要性進行粗糙排序。對水面艦艇防空而言，粗糙排序結果為：速度＞反射面積＞距離＞航路捷徑，為方便敘述，簡記為b1＞b2＞b3＞b4；

2）規定b1的重要性為1，讓決策者從后往前依次比較兩因素之間的重要性比率。本文中，b2相對b1的重要性為0.8，b3相對b2的重要性為0.9，b4相對b3的重要性為0.8；

3）計算所有因素相對b1的重要性。由2）得b1，b2，b3，b4的重要性分別為1，0.80，0.72，0.576；

4）歸一化處理計算權重。把3）中的數據進行歸一化處理得b1，b2，b3，b4的權重分別為：0.323，0.258，0.233，0.186。

具體情況如表2所示：

表2 各指標因素權值的確定

5 實例分析

假設某時刻來襲目標個數為五個，我艦測得的目標運動要素參數值如表3所示：

表3 敵空中來襲目標的屬性值

則評估矩陣X為：

根據式（1）、式（2）計算得到的規范化矩陣R＝（rij）5×4為

由表2得，權重指標向量W＝［0.323，0.258，0.233，0.186］，計算來襲目標的威脅度為：S＝W·RT＝［0.8636，0.4837，0.5709，0.5461，0.1430］，敵空中來襲目標規范化矩陣及評估結果一覽表如表4所示：

表4 敵空中來襲目標規范化矩陣及評估結果

所以對來襲的5個目標的威脅排序結果為：X1＞X3＞X4＞X2＞X5。

6 結語

在水面艦艇防空作戰過程中，威脅估計的主要任務是查明或預測敵兵力、兵器可能到達的時間以及各批來襲目標威脅程度的高低，為合理分配火力提供依據，提高攔截打擊的效率。本文通過規范化處理來消除不同物理量綱對評估結果的影響，為了提高評估的實時性，把對目標類型的威脅判斷轉化為對雷達反射面積的分析，易于在分秒必爭的戰場上對來襲目標迅速進行威脅排序，從而為指揮員提供輔助決策支持。因此，該方法具有一定的實用價值。

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