AHP法在末段高層反導(dǎo)陣地防空方案選擇中的應(yīng)用*

季軍亮 ，汪民樂 ，韓慧華 ，田海林

（1.空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院，西安 710051；2.火箭軍工程大學(xué)，西安 710025）

0 引言

末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)，用于在大氣層內(nèi)高空或大氣層外部分空域?qū)μ幱趶椀滥┒位蛑泻蠖物w行的彈道導(dǎo)彈實(shí)施攔截，主要用來掩護(hù)重要基礎(chǔ)設(shè)施、點(diǎn)狀要害目標(biāo)群等呈面狀分布的區(qū)域。末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)作為當(dāng)前彈道導(dǎo)彈防御的關(guān)節(jié)點(diǎn)，戰(zhàn)略地位強(qiáng)、受關(guān)注程度高，因此，武器系統(tǒng)自身也面臨著來自空中、陸上等多類型的安全威脅。從可行性的角度考慮，這些威脅又以空中安全威脅為主。所以，末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地防空就逐漸提上日程。為深化末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)對空安全防護(hù)研究，本文將末段反導(dǎo)系統(tǒng)陣地視為特殊的重點(diǎn)保衛(wèi)目標(biāo)，在進(jìn)行末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地防空需求分析基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析法開展陣地防空方案選擇優(yōu)化，以期為末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地防空解決方案制定提供參考。

1 末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)面臨的空中威脅分析

1.1 末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地配置

末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)對來襲彈道導(dǎo)彈的攔截距離遠(yuǎn)、高度大，以THAAD區(qū)域高層反導(dǎo)系統(tǒng)為例，相對于典型防御目標(biāo)而言，其防衛(wèi)區(qū)直徑可達(dá)200 km以上［1-2］。為了最大限度地保證反導(dǎo)陣地對空安全，由末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)與低層反導(dǎo)系統(tǒng)組成的反導(dǎo)混編群進(jìn)行兵力部署時，在滿足反導(dǎo)作戰(zhàn)任務(wù)需求的前提下，會盡量兼顧高層反導(dǎo)陣地的對空防御。因此，末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)具有一定的戰(zhàn)略或戰(zhàn)役縱深，這意味著敵方對其實(shí)施空中打擊就必須突破國土防空體系的“多區(qū)多帶”對空防御。

高層反導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)射車可實(shí)施遠(yuǎn)距離火控雷達(dá)的分散配置，其火力運(yùn)用的基本單位是發(fā)射車。如此，一方面由于武器系統(tǒng)的指控中心與發(fā)射車無線數(shù)據(jù)交換需要，就要求指控中心與發(fā)射車之間不能有阻礙無線通信的明顯障礙物［3-5］；另一方面，為了使火控雷達(dá)能準(zhǔn)確截獲、引導(dǎo)攔截彈，雷達(dá)與發(fā)射車之間也不能存在影響導(dǎo)彈截獲的遮蔽物。除此之外，末段高層反導(dǎo)力量是針對主要地區(qū)、主要方向的部署，有一定的地域集中性，且所屬雷達(dá)對空輻射功率大，電磁特征明顯。因此，末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地相對比較開闊，且地勢起伏不大。如此一來，其陣地易遭敵空襲兵器瞄準(zhǔn)攻擊，且不易有效偽裝防護(hù)。

1.2 末段高層反導(dǎo)陣地可能面臨的空中威脅樣式分析

根據(jù)以上末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地配置分析，結(jié)合信息化條件下空襲作戰(zhàn)特點(diǎn)，從提高彈道導(dǎo)彈非對稱優(yōu)勢的角度考慮，敵對方為了增大彈道導(dǎo)彈突防概率及其威懾效果，將會采用多種空襲手段對高層反導(dǎo)陣地實(shí)施首輪打擊，并在彈道導(dǎo)彈進(jìn)襲過程中持續(xù)進(jìn)行。綜合來看，高層反導(dǎo)陣地面臨的空中威脅樣式可以歸納為低空超低空目標(biāo)突擊、隱身目標(biāo)突擊和部分外層防空火力漏防目標(biāo)突擊3種［6］。

1）低空超低空目標(biāo)突擊。受地物雜波等干擾因素影響，雷達(dá)對低空超低空的進(jìn)襲目標(biāo)發(fā)現(xiàn)難度大、截獲概率不高，甚至無法探測跟蹤，這就給進(jìn)攻方提供了較好的條件。防區(qū)外飛行器低空超低空突防外層防空火力，對末段高層反導(dǎo)陣地進(jìn)行突擊，是敵方對陣地進(jìn)行火力摧毀的基本作戰(zhàn)樣式，也是高層反導(dǎo)陣地面臨的最大、最直接的空中威脅，低空超低空目標(biāo)主要包括巡航導(dǎo)彈等。

2）隱身目標(biāo)突擊?？找u兵器的隱身設(shè)計(jì)使目標(biāo)本身的雷達(dá)反射截面（RCS）大大減小，被傳感器發(fā)現(xiàn)的概率大幅降低，與此相應(yīng)的是隱身目標(biāo)突防至可能完成任務(wù)線成功率的提升。由于隱身飛行器的特殊優(yōu)勢，令其成為突擊末段高層反導(dǎo)陣地的理想選擇。其火力打擊方式為于可能完成任務(wù)線處發(fā)射分離目標(biāo)（精確制導(dǎo)炸彈等）對陣地裝備和人員進(jìn)行打擊。

3）部分外層防空火力漏防目標(biāo)突擊。這里的漏防目標(biāo)泛指常規(guī)空氣動力目標(biāo)。漏防目標(biāo)突破外層防空火力后，為了提高對地攻擊精確度，常以臨空轟炸或近距發(fā)射分離目標(biāo)的方式對末段高層反導(dǎo)陣地實(shí)施火力打擊。漏防目標(biāo)的載彈量大、對地攻擊能力強(qiáng)，一旦突破外層防空火力，將使用掛載的空地制導(dǎo)武器對高層反導(dǎo)陣地進(jìn)行打擊。

綜上所述，可對末段高層反導(dǎo)武器系統(tǒng)陣地造成直接火力毀傷的空中威脅是:低空進(jìn)襲的巡航導(dǎo)彈、隱身目標(biāo)掛載的精確制導(dǎo)炸彈及常規(guī)目標(biāo)掛載的空地制導(dǎo)武器。需要說明的是，現(xiàn)代空襲條件下，以上3種空中威脅樣式或火力打擊方式不是絕對孤立存在的，而是緊密聯(lián)系互為增補(bǔ)，它們既能各自為戰(zhàn)線性運(yùn)用，又可密切協(xié)同、整體實(shí)施［7-8］。

2 末段高層反導(dǎo)陣地防空需求及攔防手段分析

為了保障末段高層反導(dǎo)陣地對空安全，針對陣地可能面臨的直接火力威脅，結(jié)合末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)運(yùn)用特點(diǎn)，現(xiàn)定性提出末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地防空需求［9］。這里需要說明的是，為了體現(xiàn)直接火力威脅的現(xiàn)實(shí)可能性，在分析計(jì)算中為各類火力打擊方式單排序權(quán)重賦予表征掛靠平臺抵達(dá)可能完成任務(wù)線的加權(quán)系數(shù)F（F≤1，對于低空超低空進(jìn)襲的巡航導(dǎo)彈F=1）。

2.1 末段高層反導(dǎo)陣地防空需求

1）具備對低空超低空目標(biāo)的防御能力。末段高層反導(dǎo)陣地防空手段，必須具備抗擊飛行器低空超低空突擊的能力，以減小或消除空襲兵器對陣地裝備和人員最直接的火力打擊，這是陣地防空系統(tǒng)所必須具備的能力，也是陣地防空的首要需求。

2）具有攔截空中分離目標(biāo)的能力。為了使末段高層反導(dǎo)裝備尤其是搜索雷達(dá)和火控雷達(dá)免遭空中分離目標(biāo)打擊，陣地防空手段需具備一定的攔截空中分離目標(biāo)的能力，以在攔截載機(jī)失敗后對分離目標(biāo)實(shí)施攔截。

3）具有相當(dāng)?shù)目癸柡凸裟芰Α，F(xiàn)代空襲為了達(dá)成作戰(zhàn)意圖，進(jìn)攻方往往采用多波次、小間隔、大密度的進(jìn)襲模式。對末段高層反導(dǎo)陣地突擊更是如此，尤其是無人飛行器的使用，更使攻擊趨于超飽和攻擊的狀態(tài)。為了應(yīng)對這種進(jìn)襲態(tài)勢，陣地防空系統(tǒng)務(wù)必具備相當(dāng)?shù)目癸柡凸裟芰Α?/p>

除上述需求外，陣地防空還應(yīng)考慮效費(fèi)比、單次攔防成功率、反應(yīng)時間等其他相關(guān)因素，這些因素也是影響末段高層反導(dǎo)陣地防空手段選擇不可或缺的指標(biāo)要素［9］。

2.2 末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地防空攔防手段

根據(jù)作戰(zhàn)運(yùn)用機(jī)理不同，執(zhí)行末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地防空任務(wù)的攔防手段可分為運(yùn)用火力的“硬”攔截手段（如各種地空導(dǎo)彈或高炮）和運(yùn)用信息設(shè)備的“軟”防護(hù)手段（如保護(hù)雷達(dá)的誘偏系統(tǒng)、綜合光電對抗設(shè)備等）。在分析運(yùn)用硬手段執(zhí)行陣地防空任務(wù)時，將其進(jìn)一步劃分為3類:一是高空遠(yuǎn)程地空導(dǎo)彈武器；二是低空近程彈炮結(jié)合系統(tǒng)；三是防空高炮。在研究運(yùn)用信息對抗設(shè)備執(zhí)行陣地防空任務(wù)時，主要應(yīng)用兩種信息對抗設(shè)備:一是為雷達(dá)裝備配備的誘偏系統(tǒng)；二是綜合光電對抗系統(tǒng)。鑒于末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地防空威脅目標(biāo)的多樣性，部分目標(biāo)無法采用“軟”手段進(jìn)行對抗，因此，本文只討論“硬”攔截手段選擇問題。

3 層次分析法在陣地防空方案選擇中的應(yīng)用

3.1 層次分析法基本原理

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一種層次權(quán)重決策分析方法，其特點(diǎn)是在對復(fù)雜決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題提供簡便的決策方法，尤其適合于對決策結(jié)果難以直接準(zhǔn)確計(jì)量的情況。層次分析法的運(yùn)用建立在遞階層次結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，通過指標(biāo)之間的兩兩比較對系統(tǒng)中各指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)劣排序，并利用這種評判結(jié)果來綜合計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，然后綜合決策者的判斷，確定決策方案對于目標(biāo)的相對重要性的總排序［10-15］，其步驟流程如圖1所示。

圖1 層次分析法運(yùn)用步驟

3.2 層次分析法在陣地防空方案選擇中的應(yīng)用分析

根據(jù)層次分析法基本原理和運(yùn)用步驟，結(jié)合末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)面臨的空中威脅、陣地防空需求及攔防手段分析，層次分析法在陣地防空方案選擇中的應(yīng)用具體如下。

3.2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

按照最高層、中間層和最底層的形式構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，其中，最高層也是目標(biāo)層，在目標(biāo)層中總目標(biāo)只有一個，就是選擇最優(yōu)的末段高層反導(dǎo)系統(tǒng)陣地防空方案。中間層也稱子目標(biāo)層或準(zhǔn)則層，是目標(biāo)層的進(jìn)一步細(xì)化和分解。在該層又分為兩個層次，第1層次包括各類威脅樣式和火力打擊方式，第2層次是陣地防空手段攔防威脅樣式和火力打擊方式的指標(biāo)要素，具體包含反應(yīng)時間、抗飽和攻擊能力、單次攔防成功率、效費(fèi)比等4個指標(biāo)。最底層也是方案層，含預(yù)設(shè)的高空遠(yuǎn)程地空導(dǎo)彈武器、低空近程彈炮結(jié)合系統(tǒng)、防空高炮等共3類攔防手段［10-15］。因此，該層次結(jié)構(gòu)模型為4層結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。

圖2 陣地防空方案選擇層次結(jié)構(gòu)模型

3.2.2 構(gòu)建判斷矩陣

進(jìn)行層次分析就要在建立問題層次結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，對層次結(jié)構(gòu)中各元素的相對重要性作出判斷，并將判斷結(jié)果用一定的數(shù)值表示出來，寫成矩陣形式，即所謂的判斷矩陣。相對重要性以重要性標(biāo)度值來表示，通常都采用Saaty提出的九標(biāo)度法［16］。九標(biāo)度法定義如表1所示，bij表示元素bi與元素bj相比，bi對bj的重要性程度。

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

表2 A-B層判斷矩陣

表3 B1-C層判斷矩陣

表4 B2-C層判斷矩陣

表5 B3-C層判斷矩陣

表6 C1-D層判斷矩陣

表7 C2-D層判斷矩陣

表8 C3-D層判斷矩陣

表9 C4-D層判斷矩陣

以上判斷矩陣中各元素數(shù)值參考文獻(xiàn)［7-8］，并綜合相關(guān)專家意見后確定。

3.2.3 層次單排序和一致性檢驗(yàn)

層次單排序是根據(jù)判斷矩陣計(jì)算對于上一層元素而言本層次與之有聯(lián)系的元素的重要性排序，層次單排序主要是計(jì)算判斷矩陣A的特征根和特征向量。由于當(dāng)n≥3時，計(jì)算最大特征根比較麻煩，這里用到Saaty給出的求近似算法，其計(jì)算步驟為。

1）A中的每行元素連乘并開n次方。

2）求權(quán)重。

3）A中的每列元素求和。

表10 判斷矩陣隨機(jī)指標(biāo)RI

以上判斷矩陣均通過一致性檢驗(yàn)，具有滿意的一致性。

3.3 層次總排序

層次總排序是依據(jù)層次單排序得到的結(jié)果，計(jì)算同一層次所有因素對于目標(biāo)層相對重要性的排序，層次總排序要從上到下逐層進(jìn)行，計(jì)算得:

該計(jì)算結(jié)果表明，末段高層反導(dǎo)武器系統(tǒng)陣地防空方案選擇排序情況為:低空近程彈炮結(jié)合系統(tǒng)優(yōu)先選擇，其次為防空高炮，再次為高空遠(yuǎn)程地空導(dǎo)彈武器。

4 結(jié)論

本文采用層次分析法，對末段高層反導(dǎo)武器陣地防空方案選擇問題進(jìn)行了深入研究，得出了備選方案優(yōu)先排序，計(jì)算結(jié)果可為末段高層反導(dǎo)陣地配屬決策提供直接智力支持。需要說明的是，文中涉及的陣地防空“軟”攔防手段，可作為火力“硬”攔截手段的補(bǔ)充協(xié)同使用。