高志華 徐吉輝 魯華杰 李木易
(1.海軍航空工程學(xué)院 煙臺(tái) 264001)(2.海軍裝備部軍械保障部 北京 100841)
在要地防空作戰(zhàn)過程中,當(dāng)空襲目標(biāo)采用全空域、多方向、多層次、多批次、連續(xù)飽和攻擊的方式對(duì)要地進(jìn)行攻擊時(shí),防空指揮控制系統(tǒng)如何對(duì)來襲目標(biāo)進(jìn)行威脅評(píng)估分析,以及對(duì)目標(biāo)的威脅程度進(jìn)行排序,是防空指揮的重要環(huán)節(jié)[1]。對(duì)空襲目標(biāo)的威脅程度進(jìn)行有效排序,有利于分清主次,集中火力,重點(diǎn)攔截威脅度較大的目標(biāo)[2]。
所有的空中來襲目標(biāo),應(yīng)定量地估計(jì)來襲目標(biāo)的威脅度和威脅級(jí)別,以確定攔截順序。目標(biāo)威脅排序所應(yīng)遵循的原則:
1)上級(jí)指定的來襲目標(biāo)優(yōu)先打擊;
2)經(jīng)過威脅算法模型計(jì)算后,威脅值相對(duì)較大的目標(biāo)優(yōu)先打擊;
3)空中目標(biāo)在我防空火力的射擊遠(yuǎn)界以外不參與排序;
4)目標(biāo)遠(yuǎn)離我防區(qū),對(duì)保衛(wèi)目標(biāo)不構(gòu)成任何威脅不參與排序。
本文采用灰色關(guān)聯(lián)度排序法對(duì)空襲目標(biāo)進(jìn)行威脅度排序[3]。灰色系統(tǒng)理論提出了一種比較新的方法-關(guān)聯(lián)度分析方法。事物之間許多因素相互關(guān)系不是很清晰,該方法可以對(duì)因素之間的相似或相異程度進(jìn)行相關(guān)性分析,能針對(duì)不同類型目標(biāo),衡量各評(píng)估因素之間關(guān)聯(lián)的程度。
要地防空作戰(zhàn)條件下,威脅評(píng)估指標(biāo)體系的建立應(yīng)考慮包括敵我雙方作戰(zhàn)態(tài)勢(shì),武器裝備性能及工作狀態(tài)和我方重點(diǎn)需要保衛(wèi)的目標(biāo)等因素,根據(jù)要地防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的特征建立目標(biāo)威脅評(píng)估指標(biāo)體系,如圖1所示[4]。
圖1 目標(biāo)威脅指標(biāo)體系
根據(jù)威脅評(píng)估指標(biāo)體系,一般情況下,考慮以下指標(biāo):
1)空襲目標(biāo)類型和數(shù)目;
2)空襲目標(biāo)的來襲方向及高度;
3)空襲目標(biāo)的速度大小、隱身和機(jī)動(dòng)特性;
4)我方雷達(dá)的發(fā)現(xiàn)距離和跟蹤引導(dǎo)距離;
5)防空可用攔截火力通道數(shù)目和武器系統(tǒng)正常工作情況;
6)天氣情況和作戰(zhàn)地理環(huán)境;
7)我方保衛(wèi)目標(biāo)的重要程度。
來襲目標(biāo)的威脅分析與多種因素有關(guān),根據(jù)大多文獻(xiàn)表述,可以得到影響威脅評(píng)估的主要因素為目標(biāo)類型、目標(biāo)飛臨時(shí)間、目標(biāo)飛行速度、目標(biāo)高度、目標(biāo)航路捷徑以及目標(biāo)距離等,本文就主要因素進(jìn)行分析如下[5]:
1)目標(biāo)類型
空中目標(biāo)類型不同,攻擊能力各不相同,構(gòu)成的威脅也各都不同。根據(jù)文獻(xiàn)的一般描述,可得空襲目標(biāo)分類,威脅程度屬于效益型函數(shù),威脅值如表1所示。
表1 空中目標(biāo)的類型及威脅程度
2)目標(biāo)飛臨時(shí)間
目標(biāo)距離越近時(shí),給防空武器系統(tǒng)進(jìn)行火力打擊的時(shí)間就越不充分,目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的威脅度就越大,反之威脅度就越小??找u目標(biāo)飛臨時(shí)間威脅程度值呈半正態(tài)分布,當(dāng)飛臨時(shí)間小于零時(shí),表示目標(biāo)遠(yuǎn)離,威脅度下降。可以看出,飛臨時(shí)間威脅度屬于成本型函數(shù)。
3)目標(biāo)航路捷徑
空中目標(biāo)的航路捷徑是指要地到目標(biāo)航路水平投影的距離。航路捷徑越小,則攻擊性越強(qiáng),威脅就越大。則航路捷徑威脅度屬于成本型函數(shù)。
4)目標(biāo)高度
降低飛行高度能使空襲目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)概率明顯降低。因此,低空和超低空突防已成為現(xiàn)代突防的重要形式之一。一般來說,目標(biāo)高度越低,其突防概率就越大,對(duì)所保衛(wèi)目標(biāo)的威脅程度也越大,反之則越小。目標(biāo)高度威脅度屬于成本型函數(shù)。
5)目標(biāo)距離[6]
來襲目標(biāo)越近,防空火力對(duì)其進(jìn)行攔截的時(shí)間就越少,攔截次數(shù)也相對(duì)較少,空襲目標(biāo)的突防概率也隨之增大,對(duì)所要保衛(wèi)目標(biāo)的威脅度就越大,反之則越小,目標(biāo)距離威脅度屬于成本型函數(shù)。
6)目標(biāo)飛行速度
圖2 空襲目標(biāo)威脅度層次結(jié)構(gòu)模型
一般而言,飛行速度與威脅程度成正比,飛行速度越大,威脅程度就大,反之就越小。飛行速度屬于效益型函數(shù)。
建立空襲目標(biāo)威脅度層次結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。
灰色關(guān)聯(lián)度分析是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法。該方法以發(fā)展態(tài)勢(shì)為立足點(diǎn),以一定的目標(biāo)樣本量數(shù)據(jù)為依據(jù),不需要目標(biāo)典型的一些分布規(guī)律,用關(guān)聯(lián)度來描述因素間相關(guān)性的強(qiáng)弱。如果樣本數(shù)據(jù)反映各因素之間變化的態(tài)勢(shì)基本一致,則兩者之間的關(guān)聯(lián)度就大,反之,則越小。再就關(guān)聯(lián)度的大小做出排序,從而找出影響總指標(biāo)發(fā)展態(tài)勢(shì)的重要因素。這種方法分析計(jì)算量較小、結(jié)果比較可靠,在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,取得的分析效果也不錯(cuò)。因此本文將建立基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的模糊綜合評(píng)判模型,并結(jié)合實(shí)例作分析驗(yàn)證[7]。
灰色關(guān)聯(lián)度排序法分析步驟如下[8]:
1)選定參考數(shù)列
在樣本數(shù)據(jù)各個(gè)因素中,選取對(duì)目標(biāo)威脅度影響最大以及最小的指標(biāo)數(shù)據(jù),分別作為比較比較矩陣的理想最優(yōu)以及最劣參考數(shù)列[9]。
理想最優(yōu)參考數(shù)列為
理想最劣參考數(shù)列為
式中,j表示時(shí)刻,n表示評(píng)估指標(biāo)數(shù)。
2)對(duì)原始指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行預(yù)處理
由于各個(gè)因素?cái)?shù)據(jù)的物理意義不一樣,數(shù)據(jù)量級(jí)量綱不一樣,直接比較時(shí)難以獲得較好結(jié)果。因此為進(jìn)行綜合比較,保證建模的質(zhì)量與結(jié)果正確性,需要對(duì)收集來的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)變換和處理,使其消除量綱和具有可比性。
效益型指標(biāo):
成本型指標(biāo):
3)求關(guān)聯(lián)系數(shù)
假設(shè)有比較數(shù)列m個(gè),分別為
則比較數(shù)列xi分別與理想最優(yōu)參考數(shù)列x01及理想最劣參考數(shù)列x02,在k時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)
4)求最大關(guān)聯(lián)度ri1及最小關(guān)聯(lián)度ri2
式中ri1為比較數(shù)列xi與理想最優(yōu)參考數(shù)列x01的最大關(guān)聯(lián)度,ri2為比較數(shù)列xi與理想最劣參考數(shù)列x02的最小關(guān)聯(lián)度。按照最大關(guān)聯(lián)度,由大到小排序叫做最大關(guān)聯(lián)度法,按照最小關(guān)聯(lián)度,由小到大排序叫做最小關(guān)聯(lián)度法[11]。
5)求綜合關(guān)聯(lián)度ri
綜合關(guān)聯(lián)度的大小直接反映了目標(biāo)威脅度的相對(duì)大小,若目標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度值越大,則表示目標(biāo)的參數(shù)越接近對(duì)目標(biāo)威脅影響最大的參考值,即目標(biāo)威脅度也就越大。
對(duì)某一時(shí)刻來襲的12批空中目標(biāo)進(jìn)行威脅評(píng)估與排序,目標(biāo)特征指標(biāo)如表2所示。將數(shù)據(jù)帶入模型進(jìn)行計(jì)算,得出各目標(biāo)的關(guān)聯(lián)度值,從而得到了目標(biāo)威脅度的大小排序。
根據(jù)影響目標(biāo)威脅度的指標(biāo),得出原始數(shù)據(jù),如表2所示。
表2 目標(biāo)特征值
將表中數(shù)據(jù)代入上述模型,可得各目標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度曲線圖,如圖3所示。
綜合關(guān)聯(lián)度越大,威脅度就越大,通過相對(duì)大小的比較可以得到來襲目標(biāo)的威脅排序?yàn)椋?/p>
M9>M7>M11>M8>M12>M5>M10>M3>M4>M6>M2>M1,此排序結(jié)果比較公正客觀。
圖3 空中目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度曲線圖
在構(gòu)建了目標(biāo)的威脅評(píng)估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,采用灰色關(guān)聯(lián)度方法對(duì)空中目標(biāo)的威脅程度進(jìn)行評(píng)估與排序。結(jié)合最大關(guān)聯(lián)度以及最小關(guān)聯(lián)度值,得出綜合關(guān)聯(lián)度值,結(jié)果可信度較高,并且這種算法的計(jì)算機(jī)程序易于實(shí)現(xiàn),可以很方便地應(yīng)用于防空C4ISR系統(tǒng)中,為指揮員的目標(biāo)分配和火力攔截提供輔助決策。
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