基地化訓練中水面艦艇防空作戰能力評估方法?

劉宗福

（解放軍92785部隊 秦皇島 066200）

1 引言

基地化訓練具有集約高效、訓練環境逼真、訓練標準規范、訓練評估科學的特點，對推進機械化條件下軍事訓練向信息化條件下軍事訓練具有不可替代的重要作用［1］。為實現訓練的高效化、激發部隊訓練動力、提高基地化訓練的權威性，建立標準化的考評體系是必然途徑。

信息化體系作戰條件下，考評內容向以考評綜合作戰能力為主轉變。本文以作戰效能作為艦艇作戰能力評估的依據，基于訓練采集的數據，利用層次分析法，采取定量考評與定性評估相結合的考評方法，構建水面艦艇防空作戰系統的評估要素評估和數學模型，對建立基地化訓練評估體系和改善現有評估方式具有重要的借鑒意義。

2 防空反導訓練中威脅環境構設方法

在防空反導訓練中，訓練基地綜合運用多型雷達通信信號模擬器為水面艦艇電子偵察系統構設復雜電磁信號環境，警戒火控雷達等構設特定威脅信號，利用電子對抗裝備為警戒探測系統構設干擾環境，多型無人機（加裝導引頭）從電磁輻射特性、平臺運動特性等多維度上模擬反艦導彈末端攻擊過程。水面艦艇編隊依托艦載作戰系統，組織軟硬武器（硬武器模擬發射）進行綜合防空反導。

當前基地化訓練中對水面艦艇防空作戰的評估，存在以下問題：

1）在評估對象上，主要是針對探測能力、干擾效果等單科目為主，不能滿足信息化體系作戰條件下訓練考評的需求，應該向考評綜合作戰能力為主轉變。

2）在評估手段上，以考評組成員定性打分為主，未能充分利用計算機信息采集資源。應該逐步以定量評估為主，通過建立輔助考評模型，編寫考評軟件，提高考評的自動化程度和考評效率。

3 防空作戰的評估要素

影響水面艦艇防空作戰能力評估的因素很多，各因素關聯度強，需進行多層次、多層面的綜合評估，本文結合數據錄取的實際和訓練條件構設的實際情況，以軟武器抗導能力評估為主，選取主要評估要素，建立圖1所示的四層評估要素指標體系結構（指揮控制能力評估適當進行簡化），防空作戰能力為一級要素，下含預警探測能力、信息傳輸能力、指揮控制能力、電子對抗能力與硬武器攔截能力5個二級考評要素，13個三級考評要素，17個四級考評要素［2］。

1）預警探測能力。水面艦艇通過艦載多功能雷達，提供空情信息，測量來襲模擬導彈目標的準確位置信息。

2）信息傳輸能力。艦艇防空作戰體系中，編隊指揮艦可以對參訓艦進行情報支援，受訓艦各部門之間需進行實時協同通信，實現信息共享。

3）指揮控制能力。主要考核艦艇指揮員對反導訓練的指揮決策水平，主要包括訓練態勢掌控能力、組織指揮合理性、指揮決策及時性與指揮協同能力等。

4）電子對抗能力。主要考核受訓艦艇對訓練區域威脅電磁信號的偵察截獲能力，綜合運用有無源干擾系統，對主要導彈導引頭威脅目標的干擾能力。

5）硬武器攔截能力。受訓艦利用防空導彈、艦炮等武器，對來襲導彈目標進行模擬攔截的能力。

根據選取的考評要素，建立四級評估要素集，一級評估要素為E：

二級評估要素為

三級考評要素為

四級評估要素為

為方便后續計算與評估軟件編寫，將不存在下層考評要素的三級考評要素，采取復制的方式，下設一個四級考評要素。

4 基于層次分析法的評估模型

當前基地化訓練中主要采取以考評組人員計分為主的評估方式。隨著計算機采集技術的發展，訓練信息采取自動化采集、分布式錄入、多要素分析等方法，為實現評估的量化打下技術基礎。本文采取確定單元權重向量、計算層次權重矩陣、評估末級要素得分和進行綜合評判的步驟來建立考評模型，具體方法如下。

4.1 確定單元權重向量

在建立評估的要素指標體系后，上下層之間要素的關系也隨之確定，單元權重指的是該要素所對應的下層各要素之間的重要性比較。比如一級要素E的單元權重向量可描述為

其中zi(i=1...4)為第i個要素的權重。

單元權重的確定有統計法、直接給出法、層次分析法（AHP）和模糊子集法等。水面艦艇防空作戰能力評估涉及的要素較多，各要素對作戰能力的影響因子不同，采取層次分析法［3～4］分析確定各要素權重，具體步驟如下：

步驟1：根據所建立的要素體系的各級指標間的關系，按9標度法［2］對某上層要素對應的下層要素之間進行重要性對比，征求相關專家意見，構造判斷矩陣。

步驟2：計算判斷矩陣的最大特征根及對應的特征向量，歸一化處理，得到單元權重行向量。

步驟3：按文獻［5］所示的方法進行一致性檢驗，若不滿足一致性要求，需重新修改判斷矩陣。計算一致性指標的公式如下：

CI/RI＜0.1說明判斷矩陣有滿意的一致性，RI為維數修正值，詳見文獻［3］。

4.2 計算層次權重矩陣

通過3.1節計算出的單元權重，是上層元素所支配的各要素對于該上層元素的重要性權重，顯然上層要素的非支配因素對該上層元素的權重為零，如圖1中B4到B13對 A1的重要性權重為0，利用單元權重可完整的確定一層的所有要素對上一層某個要素的權重向量。

假定第i級有m個要素，第i+1級有n個要素，在第i+1級各元素對第i級m個要素的權重向量分別為，…，，皆為1×n 的行向量，則第 i級的層次權重矩陣為Li為m×n的矩陣。

4.3 評估要素得分

主要是對末級評估要素進行評分，以百分制進行衡量，末級評估要素的成績列向量為

其中，為第i層第m個評估要素對應的成績。

要素得分的計算采取專家打分和精確量化計算相結合的方法，對于指揮協同能力等難以量化的要素，采取多名考評員現場定性評估取平均值的方法；對錄取的信息全面的其他考評要素，如目標發現正確率、干擾有效率，依托訓練基地信息采集系統，采取建立數學模型的方式進行量化計算。

4.3.1 量化計算法

依托訓練信息采集系統，對所需數據進行采集，然后采取公式計算方式，給出各評估要素對應的成績，轉化為百分制。本文以預警探測能力的量化為例來說明。

1）目標發現正確率

該數值為訓練基地構設的威脅目標數與預警探測系統實際正確發現的目標的比值。

2）目標發現時效性

目標發現的及時性主要考察預警探測是否滿足指揮決策和武器使用要求，采用發現距離的歸一化表示，上限為完成指揮決策所需預警時間對應的目標距離（根據不同的艦艇類型給出不同的值），下限為受訓艦艇武器最小射程。

設定為目標發現的時效性，sd為雷達發現威脅目標距離，對sd進行歸一化處理得到目標發現及時性的評價值Tdg：

sdmax、sdmin分別為事先計算出的距離的上下限設定值。

3）目標跟蹤連續性

采用目標跟蹤的時間Tt的歸一化表示。

Ttmax為對目標在訓練時間內全程跟蹤的時間，Ttmin為對該類型目標跟蹤的最小可接受時間。

4.3.2 專家打分法

多名現場考評員或專家對難以進行量化計算的評估要素進行定性評判，評價集為｛無效，極差、很差、差、較差、一般、較好，好，很好，特好、極好｝［6］，轉化為對應的百分制評價集：

通過統計取平均的方法計算該評估要素的成績。

4.4 進行綜合評判

得到各級層次權重矩陣后，采取分層遞進的方法建立考評模型［7～8］。

第2級各元素對總目標的組合權重向量為第1級的層次權重矩陣：

第3級各元素對總目標的組合權重向量為

第i級對總目標的綜合權重向量為

設定要素指標體系共有K級，第K級的成績列向量為SK，則考評總成績為

5 評估模型的應用

結合某型號水面艦艇的基地化訓練情況，計算了該次駐訓中艦艇的防空作戰能力。考評組對評價指標的重要性進行排序，采取3.1節所示的方法計算權重向量，經一致性檢驗得到單元權重。

表1 E-A判斷矩陣

表2 A1-B判斷矩陣

表3 A3-B判斷矩陣

A4到B10、B11的權重分別為0.5500 ，0.4500。

A5到B12、B13 的權重分別為0.4500，0.5500。

表4 B10到C判斷矩陣

表5 B11到C判斷矩陣

根據4.2節的方法，可由單元權重向量構建層次權重矩陣 L1、L2、L3。

組合權重向量為

若某次訓練中，考核成績向量為S4（第四層要素的成績列向量），則帶入式（14）可求出本次防空反導訓練的考核成績。在實際應用中，利用訓練信息采集系統采集相關數據，根據該考評模型，將指標量化、能力評估等集成到現有的訓練評估系統，可支持水面艦艇防空反導作戰效能的實時評估。在特定訓練態勢下，對一個訓練階段的多次訓練成績取平均值后，可作為在該訓練態勢下，受訓艦艇防空作戰能力的參考評分。

6 結語

水面艦艇防空作戰能力評估是基地化訓練中一個極其復雜的問題，各評估要素的關聯度很強，僅僅基于裝備參數和性能來建立防空系統自身的數學模型是很難的，很容易脫離電磁環境構設的實際情況。本文基于層次分析法，對實際訓練中的部分考評要素進行簡化，利用訓練反饋數據建立評估模型，對訓練中水面艦艇的防空作戰能力進行評估，對于提高基地化訓練評估有重要的意義。

［1］宋劍，柳玉.水面艦艇防空反導作戰效能的評估方法［J］.艦船電子工程，2013，33（12）：112-113.

［2］倪志鵬，周慶軍，丁軍.基于能力需求和灰色ANP的艦艇作戰能力評估［J］. 指揮控制與仿真，2015，37（5）：57-61.

［3］李太平，陳艷，陳亮.基于層次分析法的效能評估方法研究［J］.電子技術與軟件工程，2016（11）：96-97.

［4］徐沙，張潔.一種基于層次分析法的雷達抗干擾效能評估方法［J］.2016，32（3）：13-15.

［5］陳琪鋒，孟云鶴，陸宏偉.導彈作戰應用［M］.北京：國防工業出版社，2014：82-89.

［6］淡金強，蔣勝平，黃子才等.有源雷達干擾彈干擾效能評估模型研究［J］. 指揮控制與仿真，2008，30（3）：105-107.

［7］郭予并，孫連寶，王維.基于AHP雷達抗干擾效果評估分析研究［J］.現代雷達，2009，31（9）：20-23.

［8］羅小明，何榕，朱延雷.基于不確定性的防空反導裝備體系作戰能力分析及度量［J］.裝甲兵工程學院學報，2016，30（1）：1-5.

［9］和偉，萬宜春.基于改進型AHP算法的雷達對抗效能評估與仿真［J］.航天電子對抗，2015，31（1）：51-54.

［10］馬志軍，陳志剛，李仲夷.艦艇對空作戰訓練效果評估［J］.艦船電子對抗，2015，38（5）：68-72.

［11］郭小兵.略談防空反導作戰指揮特點［J］.國防大學學報，2015，31（1）：64-65.

［12］David Adamy（王燕，朱松 譯）.電子戰原理與應用［M］.北京：電子工業出版社，2011：197-200.