防空導彈反臨近空間武器作戰(zhàn)能力評估*

朱 楓，韓曉明，南海陽（空軍工程大學防空反導學院，西安 710051）

防空導彈反臨近空間武器作戰(zhàn)能力評估*

朱 楓，韓曉明，南海陽
（空軍工程大學防空反導學院，西安 710051）

針對防空導彈反臨近空間武器作戰(zhàn)能力的問題，建立了多級綜合評價指標體系。結(jié)合三角模糊數(shù)的層次分析法和信息熵法對各二級指標進行綜合賦權(quán)，同時，運用灰色關(guān)聯(lián)度TOPSIS的組合評估法，構(gòu)造了一種組合貼近度，據(jù)此評價防空導彈作戰(zhàn)能力的優(yōu)劣性。通過算例分析，對各型防空導彈作戰(zhàn)能力進行優(yōu)劣排序，驗證了該組合評估模型的可行性，實現(xiàn)了對防空導彈反臨近空間武器作戰(zhàn)能力的綜合評估。

防空導彈，臨近空間武器，作戰(zhàn)能力，綜合賦權(quán)，組合評估

0 引言

臨近空間飛行器是指在臨近空間內(nèi)飛行并完成相關(guān)任務的飛行器［1］。隨著臨近空間飛行器技術(shù)的迅猛發(fā)展和空間斗爭領(lǐng)域的不斷拓展，臨近空間憑借獨特的空間優(yōu)勢和實施快速打擊的能力，在未來的空天作戰(zhàn)中提供了越來越有力的戰(zhàn)略威懾，成為越來越難對付的空天威脅［2］。因此，對防空導彈反臨近空間武器的作戰(zhàn)能力進行分析和評估具有十分重要的現(xiàn)實意義。

作戰(zhàn)效能是指武器裝備對目標的作戰(zhàn)效果和能力，而文中主要從防空導彈本身的作戰(zhàn)能力方面進行分析和評估，通過對臨近空間目標作戰(zhàn)能力需求的研究，得出影響作戰(zhàn)效果的關(guān)鍵作戰(zhàn)能力，為進一步提升防空導彈武器性能，達到較好作戰(zhàn)效果提供了理論依據(jù)與決策支持。本文分析了臨近空間飛行器的目標特性和威脅性，并結(jié)合防空導彈武器系統(tǒng)具有的特點組成和功能，建立了防空導彈反臨近空間武器作戰(zhàn)能力的評估指標體系，運用灰色關(guān)聯(lián)度TOPSIS的組合評估法，對其作戰(zhàn)能力作出綜合評估。

1 防空導彈作戰(zhàn)能力指標體系構(gòu)建

防空導彈作戰(zhàn)能力是體現(xiàn)其完成預警、制導、控制、殺傷等一系列作戰(zhàn)行動的能力。這種作戰(zhàn)能力最終體現(xiàn)在組成防空導彈武器系統(tǒng)的基本作戰(zhàn)功能的戰(zhàn)術(shù)特征和功能特性上。作戰(zhàn)能力評估指標的構(gòu)建需基于攻防雙方，即臨近空間飛行器和防空導彈兩個方面來進行綜合考慮。因此，需綜合分析臨近空間飛行器目標特性及威脅和防空導彈武器系統(tǒng)自身具有的特性、組成以及功能確定指標體系。同時要遵循評估指標體系系統(tǒng)性、獨立性、一致性、科學性、可測性、可比性等構(gòu)建原則。

1.1 臨近空間飛行器威脅特點與目標特性分析

臨近空間飛行器獨特的空間優(yōu)勢，可持續(xù)對目標地區(qū)進行連續(xù)地覆蓋，可廣泛應用于空間目標探測、武器裝備試驗、情報搜集、電子干擾與信息傳輸；可為巡航導彈、作戰(zhàn)飛機等武器裝備的攻防作戰(zhàn)提供有效的信息支持；并且，其實施快速打擊的手段尤其重要［2］。

臨近空間飛行器分為高動態(tài)和低動態(tài)兩類。高動態(tài)臨近空間飛行器的目標特性主要為高空高速，彈道形式多樣、突防能力強，紅外輻射特性強，雷達散射特性復雜等；低動態(tài)臨近空間飛行器的目標特性主要為飛行高度處于臨近空間底層，速度較慢、機動性差，雷達和光學輻射特性弱（難以被探測）等［3］。本文主要以高動態(tài)臨近空間飛行器為典型目標建立防空導彈攔截臨近空間飛行器作戰(zhàn)能力評估指標體系。

1.2 防空導彈武器系統(tǒng)的特性組成與功能分析

目前廣泛裝備部隊的是第三代防空導彈，其主要特點為:①作戰(zhàn)空域大；②多目標能力強；③抗干擾性能好；④自動化程度高；⑤殺傷效能高。其主要由目標搜索指示系統(tǒng)、跟蹤制導系統(tǒng)、導彈發(fā)射系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和支援保障系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成［4］。因此，其具有預警探測、搜索指示、目標識別、目標跟蹤、導彈發(fā)射、制導控制、殺傷目標和維修保障等功能。

1.3 評估指標體系的建立

綜合對攻防雙方性能特點的分析，可建立防空導彈針對臨近空間飛行器的作戰(zhàn)能力評估指標體系?？傮w構(gòu)建思路是先根據(jù)目標需求，明確作戰(zhàn)任務需求，進而確定能力需求，細化為能力指標，最后具體為指標需求，用具體的指標要求來衡量相應的能力。也就是將作戰(zhàn)任務需求按照“任務要求→能力需求→指標需求”的順序，逐步分解至具體作戰(zhàn)能力評估指標要求。這種指標體系的構(gòu)建方法是一個多級的自上而下的“任務→能力→性能”分析過程。指標體系構(gòu)建示意圖如圖1所示。

圖1 防空導彈攔截臨近空間武器評估指標體系構(gòu)建示意圖

臨近空間飛行器的威脅與特性可確定其目標需求，根據(jù)作戰(zhàn)任務需求，防空導彈主要有指控、攻擊、防御、保障4方面的能力需求，依據(jù)指標體系構(gòu)建的原則，綜合考慮防空導彈武器系統(tǒng)的特性、組成及功能等因素，可確定其能力指標和指標需求。建立防空導彈反臨近空間武器作戰(zhàn)能力評估指標體系如圖2所示［4］。

圖2 防空導彈攔截臨近空間武器評估指標體系

1）探測能力是指武器系統(tǒng)目標指示雷達的探測范圍和識別能力，由于臨近空間擁有多個國家的飛行器，也有各種不同用途和類型的飛行器，識別需要攻擊的指定飛行器尤為重要，可由天線轉(zhuǎn)速、探測距離、處理目標數(shù)、顯示目標數(shù)、方位掃描范圍、仰角掃描范圍6項指標衡量。

2）導引能力是指制導雷達引導攻擊目標的能力，可由跟蹤距離、同時攻擊目標數(shù)、同時跟蹤目標數(shù)及同時引導導彈數(shù)4項指標進行衡量。

3）導彈殺傷能力可由導彈單發(fā)命中率、戰(zhàn)斗部威力半徑、導彈基數(shù)3個因素表征。

4）發(fā)控能力由系統(tǒng)反應時間、系統(tǒng)全天候性能、戰(zhàn)斗準備時間和導彈發(fā)射方式幾個方面進行評估。

5）導彈能力主要由作戰(zhàn)空域、導彈最大速度和導彈最大過載描述。

6）防護能力指武器系統(tǒng)所具有的抵御毀傷和惡劣自然環(huán)境侵害的能力，一般分為防護“硬殺傷”和“軟殺傷”，主要由可視面積、抗毀傷能力和抗電子干擾能力這3個方面進行衡量。

7）機動能力是指武器系統(tǒng)為完成作戰(zhàn)任務，迅速轉(zhuǎn)移陣地及迅速地進行行軍與戰(zhàn)斗狀態(tài)轉(zhuǎn)換的能力，主要由行軍最大速度、機動方式和行軍/戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)換時間來衡量。

8）維修能力是指武器裝備為保持、恢復裝備良好技術(shù)狀態(tài)或改善裝備性能而進行維護修理活動的能力。主要由預防性維修時間、修復性維修時間和戰(zhàn)場搶修時間3項指標衡量。

9）支援能力是指支援設(shè)備為武器系統(tǒng)提供支援的能力，主要由導彈運輸能力、導彈裝填時間來決定。

其中定量指標可直接調(diào)查獲取或檢測確定，定性指標可由專家評分確定，比如1-9標度劃分表評分法。

2 基于灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS的作戰(zhàn)能力綜合評估

在建立綜合評價指標體系之后，要先對各指標進行賦權(quán)，再運用合適的評價模型與評價方法對其進行綜合評價。由于防空導彈武器系統(tǒng)的復雜性及其作戰(zhàn)使用需求的不確定性，其信息比較貧乏，原始數(shù)據(jù)較少；此外，臨近空間的飛行器種類、特點和性能等各不相同，而防空導彈也各種各樣，不同的防空導彈適合不同的飛行器，在作戰(zhàn)能力中考慮防空導彈和飛行器的適配十分關(guān)鍵。因此，單一的理想解法無法正確全面地進行評估。而灰色關(guān)聯(lián)度可以較好地分析發(fā)展態(tài)勢［5］，描述因素指標間關(guān)系的強弱、大小和次序，分析各個組成因素與整體的關(guān)聯(lián)大小，比較數(shù)據(jù)曲線形狀的相似性差異［5］，且適合于處理“小樣本，貧信息”下不確定性系統(tǒng)。因此，將灰色理論引入理想解法中，運用灰色關(guān)聯(lián)度TOPSIS的組合評估法計算出組合相對貼近度，進行優(yōu)劣評價。

2.1 指標綜合權(quán)重的確定

權(quán)重的確定方法分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法，主觀賦權(quán)法特點是能較好反應評估對象所處的背景條件和評估者意圖，但主觀隨意性較大；客觀賦權(quán)法特點是根據(jù)指標之間聯(lián)系程度以及各指標提供信息量大小、對其他指標影響程度等來衡量，客觀性強，但有時可能出現(xiàn)指標權(quán)重與實際重要度相悖的情況［6］。因此，為了減少主客觀賦權(quán)的缺陷對于評價指標的負面影響，本文綜合采用三角模糊數(shù)的層次分析法［7］和信息熵法［6］，進行組合賦權(quán)，得出相對準確合理的權(quán)重，使權(quán)系數(shù)既能體現(xiàn)評估者主觀意志，又能體現(xiàn)指標間的差異程度。

由三角模糊數(shù)的層次分析法得到權(quán)重為αj，由信息熵法得到權(quán)重為βj，引入評估者對于兩種賦權(quán)方法的主觀偏好系數(shù)γ1，γ2，γ1+γ2=1。則綜合權(quán)重為:

2.2 組合相對貼近度的確定

式中:wj為指標Nj的權(quán)重，i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

2）計算確定理想解和負理想解。

式中:J+為效益型指標集合；J-為成本型指標集合。

3）計算確定各方案到理想解和負理想解之間的距離。

各方案到理想點的距離為:

各方案到負理想點的距離為:

4）計算確定各方案到理想解和負理想解之間的灰色關(guān)聯(lián)度。

方案Mi與理想方案關(guān)于指標Nj的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)為:

式中ξ為分辨系數(shù)，0≤ξ≤1。則方案Mi與理想方案的灰色關(guān)聯(lián)度為（此處通過加權(quán)和求灰色關(guān)聯(lián)度，而并非對所有關(guān)聯(lián)系數(shù)取平均值）

wj是第j個一級指標的權(quán)重。

方案Mi與負理想方案關(guān)于指標Nj的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)為:

則方案Mi與負理想方案的灰色關(guān)聯(lián)度為

5）各方案到理想解和負理想解的距離和灰色關(guān)聯(lián)度的歸一化?，F(xiàn)在每個方案Mi都有4個評價值，即，用P（i）分別代表，其歸一化為，仍記為。此時，組合歸一化后的理想解距離和灰色關(guān)聯(lián)度為

其中η1，η2，ω1，ω2為方案到理想解和灰色關(guān)聯(lián)度組合的偏好系數(shù)，均大于等于0。η1+η2=1，ω1+ω2=1。

6）計算個方案的組合相對貼近度為

由此將方案Mi的組合相對貼近度G（i）作為防空導彈Mi作戰(zhàn)能力的綜合評價值?？梢罁?jù)G（i）的大小，對各防空導彈進行優(yōu)劣排序，G（i）值越大，則防空導彈作戰(zhàn)能力越強。

3 算例分析

3.1 原始數(shù)據(jù)及計算結(jié)果

現(xiàn)選取5種防空導彈武器系統(tǒng)，選取為響尾蛇Crotale NG、C-300пMy-2（48H6E2）、C-400、THAAD 和PAC-3，分別記為M1、M2、M3、M4和M5。原始數(shù)據(jù)參考相關(guān)文獻［9］，各指標歸一化后的值與計算所得的權(quán)重系數(shù)如表1。

表1 防空導彈武器裝備指標歸一化值與權(quán)重值

評估者對于主客觀賦權(quán)方法的偏好程度相同，則γ1=γ2=0.5

根據(jù)組合相對貼近度的計算步驟，計算得各導彈方案到理想解和負理想解距離、灰色關(guān)聯(lián)度、歸一化后的組合值以及相對貼近度（通常取ξ=0.5，方案到理想解和灰色關(guān)聯(lián)度組合的偏好系數(shù)均相等，即η1=η2=0.5，ω1=ω2=0.5）。由此可計算得到

G=（0.464 0 0.472 7 0.480 5 0.486 6 0.519 7）

3.2 結(jié)果分析

由計算結(jié)果可排序為M5＞M4＞M3＞M2＞M1，則在攔截臨近空間飛行器作戰(zhàn)中，PAC-3作戰(zhàn)能力最強，響尾蛇Crotale NG作戰(zhàn)能力最弱，與實際情況較為符合。

此外，觀察綜合權(quán)重可以得出對于導彈作戰(zhàn)能力較為重要的指標需求。同時，為了確定各能力指標對作戰(zhàn)能力的影響程度，可分別計算9項能力指標的組合相對貼近度，并對其進行優(yōu)劣排序，計算結(jié)果如表2所示。

表2 單項能力指標組合相對貼近度及排序

通過表2可以看出，各能力指標中探測能力和導彈能力的組合相對貼近度的排序與武器系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的排序相同，而其他指標都與武器系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的排序有所差異，機動能力的灰色關(guān)聯(lián)相對貼近度的排序差異性最大，說明探測能力和導彈能力對武器系統(tǒng)作戰(zhàn)能力影響最大，最為重要，而機動能力影響最小。可據(jù)此為防空導彈的研制和改進提供有益的理論依據(jù)。

4 結(jié)論

防空導彈反臨近空間飛行器的作戰(zhàn)能力越來越受到重視，本文通過綜合分析攻防雙方的性能特點，同時基于“任務→能力→性能”分析過程，較為系統(tǒng)地建立了防空導彈反臨近空間飛行器的作戰(zhàn)能力的多級評價指標體系。在組合賦權(quán)的基礎(chǔ)上，運用TOPSIS灰色關(guān)聯(lián)度組合評估方法，通過算例對5種型號的防空導彈武器系統(tǒng)進行了綜合評價。計算結(jié)果與實際情況較為符合，驗證了評估的客觀合理性與可行性，表明該評估模型對此類評估問題具有一定的實用價值。

［1］楊躍.臨近空間飛行器發(fā)展概況［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2013，20（19）:27-28.

［2］薛永江，李體方.臨近空間飛行器發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.飛航導彈，2011，41（2）:32-36.

［3］南海陽.防空反導導彈攔截臨近空間飛行器作戰(zhàn)能力綜合評估［D］.西安:空軍工程大學，2014.

［4］楊建軍.地空導彈武器系統(tǒng)概論［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2008.

［5］孫曉東，焦玥，胡勁松.基于灰色關(guān)聯(lián)度和理想解法的決策方法研究［J］.中國管理科學，2005，8（4）:63-67.

［6］張杰，唐宏，蘇凱，等.效能評估方法研究［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2009.

［7］戚亮，孫宏才，徐關(guān)堯.基于模糊層次分析法的移動橋梁裝備安全性評估研究［J］.國防交通工程與技術(shù)，2008，6 （5）:28-30.

［8］馬亞龍，邵秋峰，孫明，等.評估理論和方法及其軍事應用［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2013.

［9］北京航天情報與信息研究所.世界防空反導導彈手冊［Z］.北京:中國宇航出版社，2010.

Combat Capability Evaluation of
Air Defense Missile Anti-near Space Weapon

ZHU Feng，HAN Xiao-ming，NAN Hai-yang （Air and Missile Defense College，Air Force Engineering University，Xi’an 710051，China）

The multi-level comprehensive evaluation index system is established about the problem of combat capability of air defense missile anti-near space weapon.In this paper，the combination index weight is given using the combination method of triangular fuzzy analytic hierarchy process and entropy weight.And use grey correlation TOPSIS combinable evaluation method to build a combination abutting number which can be use to judge the result.The example ranks the result and proves the combination evaluation model right，the model can make a objective and overall evaluation about combat capability of air defense missile anti-near space weapon.

air defense missile，near space weapon，combat capability，comprehensive empowerment，combinable evaluation

TJ<761.1 class="emphasis_bold">761.1 文獻標識碼：A761.1

A

1002-0640（2017）03-0008-05

2016-01-15

2016-03-17

軍隊武器裝備計劃基金資助項目

朱 楓（1991- ），男，浙江杭州人，碩士研究生。研究方向：裝備管理理論與方法。