基于數據鏈組織運用下導彈作戰效能評估

李大鵬,施廣慧

(中國人民解放軍96717部隊,浙江金華 321006)

自20世紀五六十年代始,數據鏈技術在導彈作戰運用上的研究就被提上日程。隨著研究的深入,彈載數據鏈技術成為一個專門的研究課題,成為促進導彈武器智能化程度不斷提高的一個重要方向。以美軍戰斧Block4[1]為代表,一系列數據鏈在導彈武器中的成功運用預示著,基于數據鏈組織運用下的導彈作戰具有廣闊的軍事應用前景。文獻[2]從技術應用角度分析了彈載數據鏈的具體功能,并指出未來該技術在中繼平臺、抗干擾、軟件無線電領域的發展趨勢。文獻[3]結合巡航導彈特點,從打擊體系的角度論述了數據鏈技術在導彈作戰運用中的地位。為適應導彈協同作戰發展需要,文獻[4]提出了基于數據鏈的導彈協同定位方法,并通過數值仿真驗證了其有效性。文獻[5]則全面回顧了美軍導彈武器數據鏈的前世今生,并分析了其在體系作戰中的應用價值。空軍航空大學劉子源[6]等人基于空天領域,研究了數據鏈傳輸技術在空地導彈武器上的運用,分析了數據鏈消息傳輸的關鍵技術,指出了導彈數據鏈系統的發展趨勢。在總結戰術武器系統中數據鏈系統的應用現狀和技術特點后,文獻[7]較系統地提出了一套數據鏈在戰術武器控制系統中的應用方案,為實現數據鏈設備在導彈武器中的實踐應用提供方案支撐。在協同數據鏈研究現狀的基礎上,文獻[8]提出了導彈協同數據鏈的技術發展趨勢,并對其中關鍵技術進行了分析。文獻[9]總結了戰術導彈數據鏈技術的特點,從人與彈、彈與彈的角度闡述其對導彈作戰體系智能化提升的前沿作用。然而,以上文獻的研究多集中在數據鏈在導彈武器組織運用的作用特點上,且多為定性分析,現有該方面的研究成果中鮮有對其作戰效能進行定量評估。本文從導彈部隊作戰運用實踐出發,以數據鏈在常規導彈部隊參與多軍種聯合作戰中的具體實施為視角,詳細論述了其具體影響，而后以常規導彈部隊作戰考評標準為依據,系統建立了作戰效能評價指標體系。最后運用模糊綜合評價法,對聯合作戰背景下基于數據鏈組織運用的常規導彈作戰效能進行了評估。

1 數據鏈對常規導彈作戰行動效能的影響

1.1 實現戰場統一態勢的實時共享

因數據鏈的多元信息共享,擴大了戰場偵察監視范圍,拓展了目標偵察種類,對于常規導彈作戰過程中的火力運用籌劃所需的目標信息類別、目標指示精度、目標的動態時效等提供了豐富的信息源。各級指揮所和指揮人員可隨時掌握導彈狀態升級測試進度,掌握發射分隊的位置、狀態以及導彈發射進程等詳細信息,依托數據鏈的統一態勢信息掌握打擊效果偵察信息,減少信息流轉環節,為進一步實施快速精確的補充打擊提供信息支撐。

1.2 實現精確指揮控制部隊行動

精確指揮控制部隊行動主要是指作戰目標選擇準確、作戰力量運用得當、作戰時間安排緊湊、作戰空間分配合理、綜合保障適時聚集,通過運用數據鏈建立可靠的指揮通信鏈路,為各級指揮所迅速、準確、保密地下達各類命令、指示,接收部隊報告、請示,以及不間斷地監控部隊行動提供信息支撐。在打擊時間敏感目標、海上大型移動目標時,加快了對目標捕捉的速度,實現對目標的持續不間斷跟蹤,提高了指揮信息在指揮所、作戰部隊、發射單元等要素之間的傳遞速度。部隊作戰不再受陌生地域點位、通信線路等戰場設施不完善等因素限制,實現火箭軍常規導彈部隊遠距離跨區機動作戰和無依托隨機發射的指揮控制要求。

1.3 實現高效的自主戰術協同

聯合作戰中,火箭軍常規導彈部隊依托數據鏈與其他軍種建立自主的戰術協同,主要包括交互打擊目標范圍、火力突擊時機、彈道安全走廊、打擊效果偵察、防衛和防空、電子對抗、網絡攻防、電子頻譜管制、無線頻譜、地方通信資源使用等信息,以及常規導彈部隊內部的氣象保障、工程保障、時空基準、防化等信息。與計劃協同不同,依托數據鏈技術的聯合作戰戰術協同擺脫了以往基層作戰單元“上報情報數據需求——聯合作戰部門審批需求——聯合作戰部門協調情報——情報機構或各軍種情偵職能單元上報情報——聯合作戰部門下發情報數據”這一固化的“由下至上,再由上至下”的繁瑣過程。情報機構或各軍種情偵職能單元依托數據鏈平臺實時共享數據,作戰單元根據自身需求直接從中摘取相應權限的情報數據,省去聯合作戰部門的審批與協調,使常規導彈力量與其他軍種在聯合作戰體系中形成一個緊密協同的有機整體,最大限度發揮聯合作戰的效能。

1.4 實現輔助武器控制能力

通過數據鏈的組織運用,實現各級指揮所對導彈射前諸元裝訂、導彈發射進程的監控,以及導彈武器飛行狀態、操控指令、偵察信息的高效傳輸。某型號巡航導彈通過人在回路控制提供彈載偵察圖像和前向指令傳輸,地面操控號手根據實時傳輸的視頻圖像,判斷目標位置及變化,進而快速、準確地進行導彈飛行修正,大幅提高導彈的打擊精度。即將裝備的某型號常規導彈通過彈載數據鏈端機將打擊目標前的最后一幀圖像回傳至指揮所,輔助指揮人員對前次打擊效果進行快速評估,對決策后續補充打擊行動、加速打擊進程、節約打擊成本發揮了重要作用。通過彈載數據鏈端機,還可實現在飛行途中改變目標或任務,支持先發射導彈、后裝訂目標信息的作戰樣式,提高應急需求的響應速度,進一步提升對動態目標的打擊能力。

2 評估模型與評價指標體系建立

對常規導彈作戰效能的評估,是在多種因素、多個指標相互作用下的綜合評判,因此采用模糊綜合評價法,參考文獻[10-12]的有關內容建立評估模型。

建立評估的指標體系是評估工作的一個重要環節。評價指標的選取應遵循科學性、可測性、獨立性、完整性等原則。下面從系統反應時間和精度等主要性能指標進行詳細分析。根據常規導彈旅作戰能力考評標準及歷次發射任務考評細則等,以常規導彈打擊海上大型移動目標為例,考慮該過程中作戰效能主要由以下能力支撐:指揮控制能力、部隊行動能力、政治工作能力、作戰保障能力、綜合保障能力。因此,我們將某型常規導彈打擊海上大型移動目標的作戰效能U分解為指揮控制能力u1、部隊行動能力u2、政治工作能力u3、作戰保障能力u4、綜合保障能力u5。評價指標體系中一級、二級指標具體如圖1所示。

將指揮控制能力u1分解為指揮人員指揮能力u11、行動控制能力u12、情報信息獲取能力u13、信息傳遞能力u14、組織協同能力u15五個二級指標。其中,是否運用數據鏈對情報信息獲取能力u13、信息傳遞能力u14、組織協同能力u15會產生較大影響,因此,將指揮控制能力u1作為變量。

將部隊行動能力u2分解為快速反應能力u21、機動投送能力u22、火力突擊能力u23三個二級指標。考慮部隊行動能力主要由部隊自身訓練水平決定,因此,將部隊行動能力u2作為定量。

將政治工作能力u3分解為組織工作能力u31、軍事人力資源能力u32、宣傳鼓動能力u33、輿論法理斗爭和心理攻防能力u34、維護戰場紀律和群眾工作能力u35五個二級指標。部隊政治工作能力完全由平時業務能力決定,是否運用數據鏈對政治工作能力不產生影響,因此,將政治工作能力u3作為定量。

將作戰保障能力u4分解為任務規劃能力u41、精導保障能力u42、通信保障能力u43、工程保障能力u44、防化保障能力u45、機要保障能力u46六個二級指標。其中,是否運用數據鏈對任務規劃能力u41、通信保障能力u43會產生影響,因此,將作戰保障能力u4作為變量。

將綜合保障能力u5分解為后勤保障能力u51、裝備保障能力u52。考慮到綜合保障能力主要取決于部隊相關人員的訓練水平和裝備編配情況,因此,將綜合保障能力u5作為定量。

圖1 某型常規導彈打擊海上大型移動目標效能評估指標體系

通過運用模糊綜合評價法對基于數據鏈組織運用下的使用某型常規導彈打擊海上大型移動目標的作戰效能進行評估,求得評估結果。而后再對不使用數據鏈條件下的作戰效能進行評估,在指揮控制能力及其有關二級指標發生變化后,求得評估結果。將兩次作戰效能評估結果進行比對,從而得出基于數據鏈組織運用下的常規導彈作戰效能是否得到提高的結論。

3 作戰行動效能評估

3.1 建立評估因素集

根據某型常規導彈打擊海上大型移動目標作戰效能評估指標體系,確立常規導彈打擊海上大型移動目標作戰效能評價因素集

U=(u1,u2,u3,u4,u5)

各子因素評價集

Uk=(uk1,uk2,…,ukn)

k表示作戰效能指標u的第k個一級指標,n表示一級指標uk的第n個二級指標。

3.2 建立因素評語集

V=(v1,v2,v3,v4)

其中，v1,v2,v3,v4分別表示強、良好、一般、弱。

表1 評價等級劃分及對應分值

3.3 確定權重集

結合歷年來有關任務和各次某常規導彈作戰能力評估標準,運用層次分析法確定評價集中各因素的權重,運用其中的分值分配關系,構造如下各次級因素判斷矩陣P,如表2所示。

表2 次級因素判斷矩陣

通過計算可求得判斷矩陣P的特征向量,經歸一化處理后得一級指標權重矩陣如下

A=[0.29,0.36,0.09,0.16,0.10]

依據上述方法,可依次確定出初級因素對其相應次級因素的權重矩陣。指揮控制能力u1、部隊行動能力u2、政治工作能力u3、作戰保障能力u4和綜合保障能力u5各自下屬二級指標間的權重矩陣分別為:

A1=[0.28,0.26,0.22,0.15,0.09]

A2=[0.12,0.15,0.73]

A3=[0.21,0.14,0.14,0.21,0.3]

A4=[0.28,0.31,0.22,0.07,0.06,0.06]

A5=[0.55,0.45]

3.4 評估

由于數據鏈的組織運用重點對指揮控制能力u1下的情報信息獲取能力u13、信息傳遞能力u14、組織協同能力u15和作戰保障能力u4下的任務規劃能力u41、通信保障能力u43產生影響,因此首先重點討論這一類子因素對應評價等級的隸屬度。

情報信息獲取能力主要由信息的獲取速度及來源種類表征,其獲取速度越快、信息來源越豐富、實時性越強,對應情報信息獲取能力就越強,反之則越弱。指令信息傳遞能力主要考慮目標信息從獲取到傳遞至發射架所需經過的指揮層級及數據是否落地,傳遞層級越少、數據傳遞過程中不落地,目標信息傳遞能力越強。在組織協同能力方面,現行保障模式只有通過計劃協同或“由下至上,再由上至下”的臨機協同,該種方式的協同仍存在較大滯后,而在組織運用數據鏈時由于其信息共享和交流機制,具備自主協同能力。通過下表將上述定性指標量化,同時規定各子因素的隸屬度確定原則:各項指標所在區間對應評語的隸屬度為100%,其余評語的隸屬度均為0。

表3 子因素評價等級表

運用數據鏈獲取目標信息時,具有目標信息來源多元準確度高、目標信息不落地傳輸可靠性強、目標數據傳遞層級減少效率提高、目標信息實時性高的特點。考慮保密工作要求,在不影響相互之間比較及評估運算、等級評定前提下,運用數學方法對引用的演習演練等時機采集的相關原始數據進行了脫密處理。

根據表4數據,目標信息獲取速度隸屬度矩陣a131=[1,0,0,0],信息來源種類隸屬度矩陣a132=[1,0,0,0],目標信息實時獲取能力隸屬度矩陣a133=[1,0,0,0],傳遞層級隸屬度矩陣a141=[1,0,0,0],協同情況隸屬度矩陣a151=[1,0,0,0]。

表4 目標信息獲取數據表

將情報信息獲取能力下的目標信息獲取速度、目標信息來源種類和目標信息實時獲取能力這三個指標的權重定為0.4、0.4、0.3。經計算可得,情報信息獲取能力u13的隸屬度矩陣為a13=[1,0,0,0]。由于信息傳遞能力僅用傳遞層級表征,故u14的隸屬度矩陣即為a14=[1,0,0,0]。同理,組織協同能力u15的隸屬度矩陣a15=[1,0,0,0]。此外,精導保障能力與通信保障能力也認為其完全隸屬于強的等級,即a42=a43=[1,0,0,0]。

除上述受數據鏈組織運用影響的各個指標外,其他設為定量的指標的隸屬度矩陣均為aki=[0.1,0.8,0.05,0.05]。因此,得到評價矩陣R1,R2,R3,R4,R5如下:

依據上述評價矩陣Ri和對應權重矩陣Ai進行初級模糊綜合評價,得到一級指標對應各評價等級的隸屬度Bi。

B1=A1·R1=[0.28,0.26,0.22,0.15,0.09]·

[0.514,0.432,0.027,0.027]

同理，可計算出其余一級指標對應各評級等級的隸屬度,依次為

B2=[0.1,0.8,0.05,0.05]

B3=[0.1,0.8,0.05,0.05]

B4=[0.577,0.376,0.0235,0.0235]

B5=[0.1,0.8,0.05,0.05]

依據上述初級模糊評價結果,可得常規導彈打擊海上大型移動目標行動效能的總評價矩陣如下

在此基礎上進行次級模糊綜合評價

B=A·R=[0.29,0.36,0.09,0.16,0.10]·

[0.29638,0.62544,0.03909,0.03909]

根據上述綜合評價矩陣可知,基于數據鏈組織運用的常規導彈打擊海上大型移動目標行動效能29.638%表現為強,62.544%表現為良好,3.909%表現為一般,3.909%表現為弱。根據最大隸屬度原則,行動效能評估中良好的評語占比最大,由此判定基于數據鏈組織運用的打擊海上大型移動目標行動效能為良好。

為使評價結果更為直觀,引入綜合評價分值T,計算公式如下

其中，m為評語集元素數量。加權作戰效能評估結果,可得綜合評價分值,T=0.29638×10+0.62544×8+0.03909×6+0.03909×4=8.35822。由于T∈[8,10),表明作戰效能評估結果在良好與強之間級別。

若按照現有通信保障模式,將有關變量指標按照評價等級重新確定后,目標信息獲取速度隸屬度矩陣a131=[0,0,0,1],目標信息來源種類隸屬度矩陣a132=[0,0,0,1],傳遞層級隸屬度矩陣a141=[0,0,0,1],協同情況隸屬度矩陣a151=[0,0,0,1]。精導保障能力及通信保障能力隸屬度矩陣a41=a42=[0,0,0,1]。按基于數據鏈組織運用的作戰效能評估過程再進行評估計算,得到現有通信保障模式下常規導彈打擊海上大型移動目標行動效能綜合評價矩陣B′=[0.07818,0.62544,0.03909,0.25729],綜合評價分值T′=0.07818×10+0.62544×8+0.03909×6+0.25729×4=7.04902。由于T′∈[6,8),表明其作戰效能評估結果在一般與良好之間級別。

在上述評判結果中還可以看到,組織運用數據鏈條件下作戰效能對于評語“強”的隸屬度是現有保障模式下作戰效能對于評語“強”的隸屬度的3.8倍,綜合評價分值T>T′,且提高一個檔次。因此,基于數據鏈組織運用下,常規導彈打擊海上大型移動目標的作戰效能將得到較大幅度提高。

4 結束語

基于數據鏈組織運用的導彈作戰模式是未來戰爭中精確打擊、先敵制勝的關鍵方式之一。聯合作戰中彈載數據鏈技術更是融合了眾多高精尖科技,其作戰效能直接反映一個國家的科技水平、軍事實力。本文以基層導彈部隊對常規導彈作戰行動考評標準為依據建立評價指標體系,綜合考慮指揮控制能力、部隊行動能力、政治工作能力、作戰保障能力和綜合保障能力的影響,對數據鏈組織運用下的某型常規導彈打擊海上大型移動目標作戰行動效能進行評估,擺脫了以往單純理論論證而缺乏數據分析的不足。運用模糊綜合評價法的作戰效能評估使得結論得以量化,從數學的角度論證了其有效性,對彈載數據鏈技術在導彈作戰應用中的研究作了進一步補充,具有重要價值。