基地化訓(xùn)練中水面艦艇防空作戰(zhàn)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(xùn)練具有集約高效、訓(xùn)練環(huán)境逼真、訓(xùn)練標準規(guī)范、訓(xùn)練評估科學(xué)的特點，對推進機械化條件下軍事訓(xùn)練向信息化條件下軍事訓(xùn)練具有不可替代的重要作用［1］。為實現(xiàn)訓(xùn)練的高效化、激發(fā)部隊訓(xùn)練動力、提高基地化訓(xùn)練的權(quán)威性，建立標準化的考評體系是必然途徑。

信息化體系作戰(zhàn)條件下，考評內(nèi)容向以考評綜合作戰(zhàn)能力為主轉(zhuǎn)變。本文以作戰(zhàn)效能作為艦艇作戰(zhàn)能力評估的依據(jù)，基于訓(xùn)練采集的數(shù)據(jù)，利用層次分析法，采取定量考評與定性評估相結(jié)合的考評方法，構(gòu)建水面艦艇防空作戰(zhàn)系統(tǒng)的評估要素評估和數(shù)學(xué)模型，對建立基地化訓(xùn)練評估體系和改善現(xiàn)有評估方式具有重要的借鑒意義。

2 防空反導(dǎo)訓(xùn)練中威脅環(huán)境構(gòu)設(shè)方法

在防空反導(dǎo)訓(xùn)練中，訓(xùn)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(tǒng)構(gòu)設(shè)復(fù)雜電磁信號環(huán)境，警戒火控雷達等構(gòu)設(shè)特定威脅信號，利用電子對抗裝備為警戒探測系統(tǒng)構(gòu)設(shè)干擾環(huán)境，多型無人機（加裝導(dǎo)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(dǎo)彈末端攻擊過程。水面艦艇編隊依托艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)，組織軟硬武器（硬武器模擬發(fā)射）進行綜合防空反導(dǎo)。

當前基地化訓(xùn)練中對水面艦艇防空作戰(zhàn)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(zhàn)條件下訓(xùn)練考評的需求，應(yīng)該向考評綜合作戰(zhàn)能力為主轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhàn)的評估要素

影響水面艦艇防空作戰(zhàn)能力評估的因素很多，各因素關(guān)聯(lián)度強，需進行多層次、多層面的綜合評估，本文結(jié)合數(shù)據(jù)錄取的實際和訓(xùn)練條件構(gòu)設(shè)的實際情況，以軟武器抗導(dǎo)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(jié)構(gòu)（指揮控制能力評估適當進行簡化），防空作戰(zhàn)能力為一級要素，下含預(yù)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(yù)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(dǎo)彈目標的準確位置信息。

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

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

4）電子對抗能力。主要考核受訓(xùn)艦艇對訓(xùn)練區(qū)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(tǒng)，對主要導(dǎo)彈導(dǎo)引頭威脅目標的干擾能力。

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

根據(jù)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(xù)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(fù)制的方式，下設(shè)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(xùn)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(shù)的發(fā)展，訓(xùn)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(xiàn)評估的量化打下技術(shù)基礎(chǔ)。本文采取確定單元權(quán)重向量、計算層次權(quán)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(quán)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(guān)系也隨之確定，單元權(quán)重指的是該要素所對應(yīng)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(quán)重向量可描述為

其中zi(i=1...4)為第i個要素的權(quán)重。

單元權(quán)重的確定有統(tǒng)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(zhàn)能力評估涉及的要素較多，各要素對作戰(zhàn)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(quán)重，具體步驟如下：

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

步驟2：計算判斷矩陣的最大特征根及對應(yīng)的特征向量，歸一化處理，得到單元權(quán)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(shù)修正值，詳見文獻［3］。

4.2 計算層次權(quán)重矩陣

通過3.1節(jié)計算出的單元權(quán)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(quán)重，顯然上層要素的非支配因素對該上層元素的權(quán)重為零，如圖1中B4到B13對 A1的重要性權(quán)重為0，利用單元權(quán)重可完整的確定一層的所有要素對上一層某個要素的權(quán)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(quán)重向量分別為，…，，皆為1×n 的行向量，則第 i級的層次權(quán)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(yīng)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(jié)合的方法，對于指揮協(xié)同能力等難以量化的要素，采取多名考評員現(xiàn)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(fā)現(xiàn)正確率、干擾有效率，依托訓(xùn)練基地信息采集系統(tǒng)，采取建立數(shù)學(xué)模型的方式進行量化計算。

4.3.1 量化計算法

依托訓(xùn)練信息采集系統(tǒng)，對所需數(shù)據(jù)進行采集，然后采取公式計算方式，給出各評估要素對應(yīng)的成績，轉(zhuǎn)化為百分制。本文以預(yù)警探測能力的量化為例來說明。

1）目標發(fā)現(xiàn)正確率

該數(shù)值為訓(xùn)練基地構(gòu)設(shè)的威脅目標數(shù)與預(yù)警探測系統(tǒng)實際正確發(fā)現(xiàn)的目標的比值。

2）目標發(fā)現(xiàn)時效性

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

設(shè)定為目標發(fā)現(xiàn)的時效性，sd為雷達發(fā)現(xiàn)威脅目標距離，對sd進行歸一化處理得到目標發(fā)現(xiàn)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(shè)定值。

3）目標跟蹤連續(xù)性

采用目標跟蹤的時間Tt的歸一化表示。

Ttmax為對目標在訓(xùn)練時間內(nèi)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(xiàn)場考評員或?qū)＜覍﹄y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(zhuǎn)化為對應(yīng)的百分制評價集：

通過統(tǒng)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(quán)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(quán)重向量為第1級的層次權(quán)重矩陣：

第3級各元素對總目標的組合權(quán)重向量為

第i級對總目標的綜合權(quán)重向量為

設(shè)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?yōu)?/p>

5 評估模型的應(yīng)用

結(jié)合某型號水面艦艇的基地化訓(xùn)練情況，計算了該次駐訓(xùn)中艦艇的防空作戰(zhàn)能力。考評組對評價指標的重要性進行排序，采取3.1節(jié)所示的方法計算權(quán)重向量，經(jīng)一致性檢驗得到單元權(quán)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(quán)重分別為0.5500 ，0.4500。

A5到B12、B13 的權(quán)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(jù)4.2節(jié)的方法，可由單元權(quán)重向量構(gòu)建層次權(quán)重矩陣 L1、L2、L3。

組合權(quán)重向量為

若某次訓(xùn)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(dǎo)訓(xùn)練的考核成績。在實際應(yīng)用中，利用訓(xùn)練信息采集系統(tǒng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)該考評模型，將指標量化、能力評估等集成到現(xiàn)有的訓(xùn)練評估系統(tǒng)，可支持水面艦艇防空反導(dǎo)作戰(zhàn)效能的實時評估。在特定訓(xùn)練態(tài)勢下，對一個訓(xùn)練階段的多次訓(xùn)練成績?nèi)∑骄岛?，可作為在該?xùn)練態(tài)勢下，受訓(xùn)艦艇防空作戰(zhàn)能力的參考評分。

6 結(jié)語

水面艦艇防空作戰(zhàn)能力評估是基地化訓(xùn)練中一個極其復(fù)雜的問題，各評估要素的關(guān)聯(lián)度很強，僅僅基于裝備參數(shù)和性能來建立防空系統(tǒng)自身的數(shù)學(xué)模型是很難的，很容易脫離電磁環(huán)境構(gòu)設(shè)的實際情況。本文基于層次分析法，對實際訓(xùn)練中的部分考評要素進行簡化，利用訓(xùn)練反饋數(shù)據(jù)建立評估模型，對訓(xùn)練中水面艦艇的防空作戰(zhàn)能力進行評估，對于提高基地化訓(xùn)練評估有重要的意義。

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