體系作戰條件無人機作戰效能評估模型*

陳　亮

(陸軍軍官學院研究生一隊　合肥　230031)

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體系作戰條件無人機作戰效能評估模型*

陳亮

(陸軍軍官學院研究生一隊合肥230031)

摘要以經典ADC模型為基礎，在考慮了保障度和突防因素后提出了適合于體系作戰條件下偵察無人機作戰效能評估的改進模型，建立了作戰效能評估指標體系，給出了模型求解方法。

關鍵詞體系作戰; 偵察校射無人機; 作戰效能評估

Class NumberE917

1引言

當前，世界主要國家軍隊都在謀求通過深化領導指揮體制改革和新型作戰力量建設提高體系作戰能力。偵察校射無人機系統作為新型武器裝備和體系作戰力量的重要代表，其作戰使用效能問題倍受關注。以往，關于偵察校射無人機的作戰效能評估模型研究大多針對裝備本身，考慮體系因素對其影響的相對較少。而在未來基于信息系統的聯合作戰中，體系對抗[1]是其主要特征，對抗主體由信息化兵種取代傳統機械化兵種，更加注重戰場實時感知、精確打擊、信息攻防等作戰能力，傳統偵察校射無人機的效能評估方法已不能完成促進無人機戰術水平進步和武器系統性能提高的任務。因此，在體系作戰條件下考慮偵察校射無人機的作戰效能評估模型問題符合“需求牽引”的裝備需求論證原則，對于提高偵察校射無人機的體系作戰能力具有重要意義。

2體系作戰對偵察校射無人機作戰效能發揮提出的要求與挑戰

體系作戰是指以信息系統為基礎，通過廣泛的數據融合和信息實時傳輸，實時有效地融聚各類作戰資源和能力，形成具有戰斗力倍增效應的整體作戰[2]。對于偵察校射無人機而言，為滿足體系作戰的要求，傳統的實用升限、最大飛行速度等基礎性能已不再是戰場關注的重點，而高質量情報的實時獲取能力、信息互聯互通能力、有限精確打擊能力等則逐漸成為信息化戰場中更重要的作戰能力，具體體現在以下幾個方面。

一是戰場/目標偵察的更高要求與嚴峻的生存挑戰。一方面，體系作戰“寬正面、大縱深”[3]的特點大大拓展了偵察任務區域，作戰節奏的加快要求情報的時效性和實時處理性更強，打擊精確化又對情報信息的精度和準確度提出了更高要求;另一方面，透明化的戰場和更加復雜的戰場環境給偵察校

射無人機的生存帶來了巨大威脅[4]，更先進的反偵察手段又增大了情報獲取的難度。由此可見，體系作戰條件下，偵察校射無人機需要在更惡劣的環境下完成更高要求的偵察任務。

二是作戰系統的網絡化要求偵察校射無人機具備融入作戰體系的互聯互通能力。體系作戰具有融聚性、整體性和自適應性等特點，要求無人機在作戰過程中與其他作戰元素的指令、情報等信息進行共享，實現整個體系信息力、火力打擊能力、指揮控制能力等[5]作戰能力的相互促進，最終完成作戰效能的非線性倍增。因此，偵察校射無人機需要從體系視角發掘自身作戰效能增長點。

三是偵察打擊一體化要求偵察校射無人機具備一定直接打擊能力[6]。當偵察校射無人機在任務執行過程中發現敵方重要目標時，不具備直接打擊能力的無人機只能通過激光引導導彈或呼叫炮兵火力進行打擊。但是未來戰場的態勢瞬息萬變，戰機稍縱即逝，該方式未必能取得良好的打擊效果，因此偵察校射無人機也需要適當裝備機載武器，實現對小型目標的精確打擊。

3效能評估基本模型的改進

3.1基本模型存在的局限

作戰效能是指在特定條件下武器裝備被用來執行特定作戰任務所能達到預期目標的有效程度[7]。ADC模型是美國工業界武器系統效能咨詢委員會擬定的經典模型[8]，該模型能較全面地考慮武器裝備的戰術、性能指標對作戰效能的影響，被廣泛應用于作戰效能評估領域。其基本計算公式為

E=ADC其中，E為作戰效能，A為可用度，D為可信度，C為作戰能力。在具體運用時，利用平均無故障時間、平均修理時間、故障率等裝備的固有參數計算可用度A和可信度D，通過建立作戰能力指標體系來計算C。經典ADC模型雖然透明性好，便于理解與計算，但是直接應用于體系作戰條件下的偵察校射無人機作戰效能評估時，還是存在以下局限。

首先，作為一種信息化程度很高但又較為“嬌貴”的裝備，偵察校射無人機對操作人員水平、地面指揮能力等保障度因素要求較高。從局部戰爭中偵察校射無人機的應用情況來看，保障度是制約無人機發揮應有作戰效能的重要因素[9]，這在經典ADC模型沒有體現。其次，從偵察校射無人機的運用方式來看，在執行既定任務前需要突破敵方空中防區。這不僅與自身作戰能力中的機動能力等相關，還受敵指揮反應能力、敵防空能力等因素影響，在進行無人機作戰效能評估時也應當予以考慮。最后，經典ADC模型在解析計算時一般運用層次分析法來進行定權，得出的結果相對而言主觀性較高。

3.2改進的思路

根據上述經典模型的局限，本文對其進行了一些改進，增加了保障度因素和突防因素，并采用灰色關聯分析法對其進行解析，以適應體系作戰條件下偵察校射無人機的效能評估，其計算公式為

E=SPADC

(1)

式中，A、D、C的內涵并沒有太大變化。針對偵察校射無人機而言，可用度A包含無人機飛行可靠性和平均無故障率等因素;可信度D包含發射可靠性、飛行可靠性和系統穩定性等;作戰能力C需要結合未來戰場對無人機的要求建立作戰能力指標體系具體分析。

S代表裝備保障度，即偵察校射無人機執行作戰任務期間地面操作人員的指揮保障能力，本文以人員操作水平、突發應對能力和地面指揮能力三項能力作為構成要素。作為典型信息化較高的裝備，偵察校射無人機對人員操作水平要求較高，即使在裝備正常工作的情況下，官兵操作無人機實現各項預定功能也需要經過大量的訓練;而未來戰場戰況瞬時萬變，指揮員、操作人員在遇到敵情、天氣變化以及裝備故障等突發狀況時應急處置能力也顯得尤為重要;地面指揮能力主要指偵察校射無人機指揮系統指揮效率和指揮官的指揮水平等，與該部指揮信息化平臺建設相關，是發揮無人機戰斗力的關鍵。

P指無人機保持正常通信且未被敵火力毀傷的條件下執行偵察任務的能力，體現為偵察校射無人機的突防概率。本文按“基于能力”的思路考慮該模型，不針對特定假想敵，認為其與敵方指揮反應能力和防空能力有關，而偵察校射無人機自身的抗干擾能力等在作戰能力模型中討論，不納入突防概率的影響因素。

4評估步驟與方法

系統可信賴矩陣D可表示為

dij表示開始執行任務時無人機系統處于狀態i而在任務過程中轉化為狀態j的概率，并有∑dij=1。由于系統分正常狀態和故障狀態兩種，所以其狀態轉化概率共有四個。假設偵察校射無人機系統在執行任務過程中是可修復系統，若系統的故障率為λ，系統的修復率為μ，系統的任務工作時間為T，則有

d11=exp(-λT)，d12=1-exp(-λT)

d21=exp(-μT)，d22=1-exp(-μT)

通過以上關于體系作戰條件下偵察校射無人機作戰效能評估影響因素的分析，可以建立作戰效能指標體系如圖1所示。

圖1　偵察校射無人機作戰效能指標體系

作戰能力矩陣C是系統達成既定目標的能力向量，對于偵察校射無人機而言，在執行任務的過程中有正常工作和處于故障兩種狀態，表示為

c2代表系統處于故障狀態，無法執行作戰任務，故其值0。

而c1可表示為

c1=α1l1+α2l2+α3l3+α4l4+α5l5

保障度S可以表示為

s=β1s1+β2s2+β3s3

同理，突防概率p可表示為

p=γ1p1+γ2p2

綜上可得，偵察校射無人機作戰效能E可以表示為

=(β1s1+β2s2+β3s3)(γ1p1+γ2p2)(α1l1+α2l2+α3l3+α4l4+α5l5)

(2)

5實例分析

以某型號偵察校射無人機為例，現已知其工作時間T=3h，對抗條件下平均故障間隔時間MTBFS=10h，平均故障修復時間MTTRS=2h，可以得出其故障率λ=0.1，修復率μ=0.5。

采用灰色關聯分析法確定作戰能力的各項權系數。用Y1,Y2,Y3,Y4,Y5依次代表機動能力、情報獲取能力、互聯互通能力、有限打擊能力和環境適應能力，用X1,X2,…,X10,依次代表無人機的情報處理與分發能力、數碼照相識別能力、抗電子干擾能力、精確打擊能力、實用升限、紅外成像識別能力、巡航速度、電視成像識別能力、自然環境適應能力和續航時間。采取九級標度邀請六名專家對每一項指標的重要度分別進行打分，最終得出打分矩陣如下所示：

對序列Yi=(yi(1),yi(2),…,yi(n))(i=1,2,…,5)和Xj=(xj(1),xj(2),…,xj(n))(j=1,2,…,10)，進行其灰色絕對關聯度εij、灰色相對關聯度γij和灰色綜合關聯度ρij(ρij=θεij+(1-θ)γij，這里取θ=0.5)的計算，可得灰色綜合關聯矩陣ψ為

(3)

用x表示Yi在式(3)中的序號，記作Yix。若Yix優于Yi(x+1)，那么Yix的重要度權值λ=n-x+1;若Yix準優于Yi(x+1)，那么Yix的重要度權值λ=n-x+μ[10]。μ是一個分辨因子，定義域為[0，1]，μ越大時優勢程度越大，一般取μ=0.5。

可得Yi的權系數λ=(1.5，4.5，2.5，3.5，0.5)，歸一化后可得權系數(α1,α2,α3,α4,α5)=(0.12，0.36，0.20，0.28，0.04)。

專家評估能力得到能力因子(l1,l2,l3,l4,l5)=(0.9,0.8,0.8,0.7,0.9)。

同理，可以通過專家打分確定操作人員水平、突發應對能力和地面指揮能力這三項能力的權系數(β1,β2,β3)=(0.35,0.2,0.45)，通過操作考核可以確定以指令操作正確率、操作時間、任務圓滿程度等為基本評分標準的能力因子值，可得(s1,s2,s3)=(0.9,0.8,0.9)。對于突防概率可以采用類似的方法，經專家評估得到能力因子(p1,p2)=(0.9,0.8)，權系數(γ1,γ2)=(0.5,0.5)。

將這些值帶入式(2)中，可得

E=SPADC=0.88×0.85×0.79×0.65

=0.39

6結語

本文將ADC模型應用于偵察校射無人機的系統效能評估研究中，在體系作戰背景下考慮了保障度因素和突防因素，對該模型的結構和求解方法進行了改進，為偵察校射無人機的發展提供了參考。

參 考 文 獻

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收稿日期：2016年1月4日,修回日期：2016年2月21日

作者簡介：陳亮，男，碩士研究生，研究方向：裝備管理工程。

中圖分類號E917

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.07.030

UAV Operational Effectiveness Evaluation Model in System Combat

CHEN Liang

(Graduate Team 1, Army Officer Academy, Hefei230031)

AbstractBased on the classical ADC model, an improvement of scout and adjust UAV operational effectiveness evaluation model in system combat is put forward after considering guarantee degree and penetration factor, and the operational effectiveness evaluation index system is established, and the solving method of the model is given.

Key Wordssystem combat, scout and adjust UAV, operational effectiveness evaluation