航母編隊警戒探測體系能力評估方法研究*

張國兵

（91336部隊 秦皇島 066001）

1 引言

航母編隊作戰體系龐大復雜，具有較明顯的復雜性、涌現性和非線性，其使命任務豐富樣化，兵力編成靈活多變，活動區域比較廣，是以外海為主要活動區域的作戰群體，是國家綜合實力的象征［1］。根據軍事技術的發展趨勢，在未來信息化戰場上航母編隊將面臨更加不明的潛在對手、更加復雜多變的威脅環境，對于未經過戰爭洗滌的航母編隊，我們無法系統了解和掌握其在不同作戰環境下的真實作戰能力和實際生存空間［2］。為了有效應對日益敏感的局部區域軍事沖突和急迫的遠洋維和等任務，急需對航母編隊的作戰能力進行檢驗與評估，摸清航母編隊信息武器裝備的底數，掌握不同作戰環境下的作戰能力，形成高效的航母編隊作戰群。由于航母編隊體系龐大、系統群較多、功能項類多，宜采用“先局部、后整體，分層、分階段”的方式進行檢驗與評估，本文重點是針對航母編隊警戒雷達探測體系能力評估方法進行研究。

2 存在問題與難點

航母編隊警戒雷達探測體系主要由航母及配屬艦艦載警戒雷達，以及機載警戒雷達組成探測體系。通常情況下，航母或配屬艦上基本配置多部警戒雷達，艦載機基本配置一部警戒雷達，典型航母編隊至少有十幾部，甚至幾十部警戒雷達組成探測體系［3］。首先，航母編隊警戒雷達探測體系比較顯明特征是兵力編成不固定，導致探測體系內的雷達部數變數較大，型號不固定。其次是航母編隊內部隊形不固定，導致不同平臺雷達的陣位相對位置不確定。再者是與單部雷達有著共同的特征，受自然雜波、地理環境、目標回波特性、強敵干擾等要素影響較大。可見，航母編隊警戒雷達探測體系是一個動態、開放的體系，在不同兵力編成、不同作戰任務和不同作戰環境下，面對不同的威脅目標，其體系探測能力也是皆然不同的。另外，構建逼真全面的航母編隊警戒探測體系實兵試驗環境，所需要的人力、物力和財力耗費是驚人的，況且服役的航母編隊大部分時間以執行任務為主，很難騰出大部分時間進行全方位試驗評估。因此，如何全面有效地對航母編隊警戒探測體系能力進行評估，將是一項十分困難艱巨的任務。

3 評估思路

以現有航母編成為主要評估對象，確定航母編隊警戒探測能力指標體系，構建典型作戰環境，采用外場實兵試驗評估、內場仿真推演評估、歷史數據縱橫向綜合分析等手段分層次、分階段、逐級迭代評估航母編隊警戒探測體系能力，具體評估思路如圖1所示。

圖1 評估思路示意圖

首先在確立航母編隊警戒探測能力指標體系后，主要分為常態化檢驗評估和專項檢驗評估兩條主線進行。常態化檢驗評估主要是在航母編隊日常出航任務中采集相關數據，重在平時采集相關評估指標數據，并存入數據中心；專項檢驗評估主要是根據作戰需求，構設貼近實戰的典型作戰環境，進行實兵檢驗評估，并將采集相關評估指標數據存入數據中心。后期，兩條主線都匯聚到內場仿真進行推演和評估分析，主要利用日常采集數據和專項采集數據驅動進行仿真系統建模，并利用數據耕種技術推演檢驗評估仿真環境下的航母編隊警戒探測體系能力，內場仿真結果與外場實兵、日常出航任務能力值進行比對擬合，根據誤差分析結果修正仿真系統模型。經過長期的“外-內-外-內”循環互相驗證，仿真系統將會逐級接近實際航母編隊警戒探測能力，最終利用大數據挖掘分析技術，以及內場仿真和外場實兵的優勢，可以全面有效地評估航母編隊警戒探測體系能力。

4 警戒探測指標體系構建

4.1 建立依據

以航母編隊體系作戰能力為牽引、以實際作戰問題為導向，按照“O-O-D-A”（觀察、判斷、決策和行動）環作戰思想原則作為指標體系構建的依據。根據相關文獻介紹，“OODA 環”理論認為所有有機體、人類社會、復雜戰爭系統等都按照這個循環進行運動，尤其是作戰過程中只要己方的快于、優于對方就能破解或破壞對方，是一種共識的作戰理論［4～5］。針對航母編隊警戒探測體系能力，主要是為作戰時提供信息感知、態勢綜合和決策，涉及到“OO”兩個環節，因此必須要求體系探測信息的完備性、準確性和時效性，才能確保“OODA 環”的高效運轉。

4.2 指標體系

所謂指標體系就是能夠全面準確描述航母編隊警戒探測體系，科學有效度量探測體系能力。根據航母編隊警戒探測體系的動態性和開放性等特征，以及體系評估思路，可將指標體系分為兩大部分，一部分是航母編隊警戒探測指標體系，另一部分是典型作戰環境構建能力指標體系。后者主要是描述和度量典型作戰環境構設的逼真度、可信度，用于輔助評估前者體系的探測能力［6～7］。

根據指標建立依據，采用以上統下、以下證上、分層分級、互不干擾的原則，可將航母編隊警戒探測體系由高到低分為體系能力、類聚合能力、功能能力、性能或效能參數四個層次，其中性能參數是體系內裝備固有屬性的度量表征，效能參數是組織運用體系內裝備與具體外界環境相互作用所表現的度量表征，是技術與戰術、手段與方法、認知和思維的高度融合，性能或效能參數容易量化；功能能力是一種以上屬性緊密耦合的性能或效能參數綜合表征的集合體；則類聚合能力是一種以上屬性相關耦合的功能能力綜合表征的集合體；多個類聚合能力構成體系探測能力，各層次的能力指標很難量化，而是在具體環境下相對同類事物的相對描述。具體指標體系如圖2所示。

圖2 航母警戒探測能力評估指標體系示意圖

建立典型作戰環境構設能力指標體系的目的是為了準確摸清作戰環境構建的能力，評估環境構建的逼真度，為更有效評估裝備體系在該具體作戰環境下的實際作戰能力作支撐。主要包括目標環境構設能力、干擾環境構設能力（以強敵干擾為主）、硬摧毀環境構設能力三大類能力，具體體系指標如圖3所示。

圖3 典型作戰環境構設能力指標體系示意圖

5 實施要點與評估方法

5.1 實施要點

航母編隊警戒探測體系能力評估是一項綜合性測試評估工程，需要分層次、分階段實施，逐級積累迭代綜合性評估。實施可以分為三種類別，一是以航母編隊日常戰備、巡航、訓練等為背景，不改變航母編隊部署計劃，前推構設典型作戰環境，模擬強敵作戰樣式的常態檢驗；二是以航母編隊重大演訓任務為背景的專項檢驗；三是依托航母編隊歷史檢驗、訓練數據開展的綜合歷史數據評估。三種檢驗評估方式，前兩種在實施步驟和流程上基本相同，主要涉及到試驗準備階段、實兵檢驗階段、仿真推演階段、結果評估階段四個重要環節，而綜合歷史數據評估根據部隊需求，隨時利用以往的試訓數據、日常運維應用管理等大樣本數據，進行綜合性評估。

1）試驗準備階段

根據部隊需求分析，航母編隊實戰化部署計劃方案，性能、作戰等試驗歷史數據分析結果，確定針對性檢驗項目、檢驗方式方法等，構設相應的作戰環境，擬制定試驗總體方案、試驗大綱、試驗實施方案、數據采集實施方案等，為實兵檢驗階段做好充足準備。

2）實兵檢驗階段

根據前期準備的文書文案，以及作戰環境構設裝備前期部署，按實戰化要求展開兵力行動。在整個兵力活動過程中，從信息源頭至編指信息融合的各個重要環節均實時采集信息數據，以及與其相關的其他信息數據，主要包括環境構設裝備功能性能參數、運動位置信息、目標回波特性、干擾相關參數信息及相關戰術運用信息，雷達探測目標參數信息、視頻信息、本指融合信息、編指融合信息，人員操控與指揮信息，兵力行動方案、水文氣象和海域海況等，并將采集原始數據進行解析轉換，形成標準統一的幾種常用格式。為后期復盤分析準備完備的實測數據。

3）仿真推演階段

利用采集后的實測數據，驅動航母編隊警戒探測能力復盤分析軟件，利用可視化技術將兵力行動整個過程進行復盤，通過層次結構解析技術將體系兵力逐一進行分解與重構剖析，并結合兵力行動方案、人員操控與指揮情況，查找分析編隊警戒探測體系能力存在的問題和弱項。

對于外場實兵因客觀實踐條件無法實現檢驗的項目或邊界，必須通過與航母編隊相對等的仿真系統進行仿真模擬與仿真外推檢驗，查找問題與弱項，摸清體系裝備性能底數。利用實測數據修正航母編隊裝備模型，提升模型的逼真度和可信度，利用數據耕種技術和邏輯增生技術，通過仿真系統進行推演與外推，生成大量有效、充分的仿真數據。支撐結果評估階段形成階段性評估報告。

4）結果評估階段

該階段一是利用數據挖掘分析技術對所有實測數據和仿真數據進行深入相關分析，挖掘數據之間的弱耦合、弱相關性，尋找深層次的隱性規律和軍事價值，摸清體系裝備的在構設環境條件下的能力底數；二是利用大樣本數據挖掘分析技術對以往多階段的實測數據、仿真數據和日常部隊運維管理、人員操控等數據進行廣域深度挖掘分析，實現全方位、全要素摸清航母編隊警戒體系裝備能力底數，形成編隊警戒體系探測作戰指導手冊、體系探測特征模型等為戰服務產品，使航母編隊在未來戰場上能夠充分發揮體系探測能力。

5.2 體系評估方法

所謂體系能力評估，就是航母編隊在各種作戰模式、編隊配置、作戰背景和作戰對手等條件下體系探測效能集合的一種綜合客觀評價和表述。對于航母編隊警戒探測體系這一巨復雜系統，通過試驗得到大量模糊的、隨機的、分布也不規律的數據，為了能夠全維、全域和全壽命周期地評估其體系探測能力，需要綜合運用系統工程相關理論技術方法來指導綜合評估全程，一般采取定性定量相結合的方式進行綜合評估。所采用的評估方法主要涉及到統計分析方法、復盤分析方法、仿真外推分析方法和深度挖掘評估方法。

1）統計分析方法

統計分析方法是針對指標項的考核標準，將某一類或相關聯的幾類數據（試驗結果數據和歷史數據），在歸一化坐標系下進行統計分析，發現其分布規律或浮動范圍、出現頻率等特征，是否優于考核標準，以及摸清體系探測的邊界性能底數，以及裝備維護保養方面的統計分析結果［8～9］。例如體系探測范圍威力圖、最大發現距離的發現概率或虛警概率、目標跟蹤的距離精度和方位精度，裝備故障率、故障周期、恢復時長、易損器件等。

2）復盤分析方法

利用試驗過程數據、探測結果數據和真值數據驅動復盤分析軟件系統，對整個試驗過程進行復盤分析。主要針對試驗結果數據信息和分析專家關注的關鍵問題，通過對試驗過程進行回放，追蹤查找存在的問題，分析其產生的原因。復盤分析過程中根據需求可以將數據進行剝分類離或整體復盤，從不同角度直觀查找分析問題。例如體系雷達節點的合理性、單裝備的體系貢獻度、目標探測發現跟蹤情況等關鍵問題分析。

3）仿真外推分析方法

首先利用外場試驗結果數據對雷達探測模型和目標特征模型進行修正，通過航母編隊數字仿真系統或者半實物仿真系統進行仿真實驗，實驗外場難以實現或者還未開展的試驗項目，驗證該條件下的航母編隊警戒探測體系能力。即采用數據耕種技術進行仿真領域實驗，其理念是使用高性能計算，在航母編隊數字仿真系統或者半實物仿真系統所有模型參數的可能空間內運行，獲取確定參數下的航母編隊警戒體系探測結果數據，每次運行時改變戰場關鍵元素以及一些隨機變量的值，這樣在反復的迭代過程中“生長”數據，逐漸積累形成海量數據倉庫［10～11］。例如改變戰情想定、航母編成、編隊隊形、雷達使用策略、作戰海域、氣象水文、探測目標類型、目標運行狀態、干擾信息等參數，使其在任何可以想象到的作戰場景下進行仿真外推計算，得到相應的探測結果數據。

4）深度挖掘評估方法

數據挖掘方法主要是從大量外場試驗數據和仿真實驗外推數據中提取出可信、新穎、有價值的模式或規律等知識。對于航母編隊警戒探測體系試驗中產生的海量數據，使用傳統的統計方法和評價機制很難發現數據背后的軍事價值，需通過數據挖掘技術才能充分發現大量數據之間的弱相關性、規律性、多要素因果關系等內含軍事價值［12～13］。例如在不同航母編成和不同作戰想定下，挖掘航母編隊警戒體系探測能力變化的一般規律和特殊性，摸清不同航母編成體系的性能邊界底數，以及在確定航母編成和明確作戰對象下的最佳尋優預警探測方案等。

6 結語

航母編隊警戒探測體系能力評估是一項艱巨復雜的試驗評估任務，如果依靠外場實兵試驗，完全摸清和掌握不同航母編隊警戒探測體系在不同作戰場景下的探測能力底數，試驗周期將是十分漫長的，并且也不現實。需要內外場緊密結合，采用試驗數據和仿真數據相融合的評估機制，全面評估航母編隊警戒探測體系能力，快速形成作戰能力。