基于數(shù)據(jù)鏈組織運用下導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能評估

李大鵬,施廣慧

(中國人民解放軍96717部隊,浙江金華 321006)

自20世紀五六十年代始,數(shù)據(jù)鏈技術(shù)在導(dǎo)彈作戰(zhàn)運用上的研究就被提上日程。隨著研究的深入,彈載數(shù)據(jù)鏈技術(shù)成為一個專門的研究課題,成為促進導(dǎo)彈武器智能化程度不斷提高的一個重要方向。以美軍戰(zhàn)斧Block4[1]為代表,一系列數(shù)據(jù)鏈在導(dǎo)彈武器中的成功運用預(yù)示著,基于數(shù)據(jù)鏈組織運用下的導(dǎo)彈作戰(zhàn)具有廣闊的軍事應(yīng)用前景。文獻[2]從技術(shù)應(yīng)用角度分析了彈載數(shù)據(jù)鏈的具體功能,并指出未來該技術(shù)在中繼平臺、抗干擾、軟件無線電領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。文獻[3]結(jié)合巡航導(dǎo)彈特點,從打擊體系的角度論述了數(shù)據(jù)鏈技術(shù)在導(dǎo)彈作戰(zhàn)運用中的地位。為適應(yīng)導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展需要,文獻[4]提出了基于數(shù)據(jù)鏈的導(dǎo)彈協(xié)同定位方法,并通過數(shù)值仿真驗證了其有效性。文獻[5]則全面回顧了美軍導(dǎo)彈武器數(shù)據(jù)鏈的前世今生,并分析了其在體系作戰(zhàn)中的應(yīng)用價值?？哲姾娇沾髮W(xué)劉子源[6]等人基于空天領(lǐng)域,研究了數(shù)據(jù)鏈傳輸技術(shù)在空地導(dǎo)彈武器上的運用,分析了數(shù)據(jù)鏈消息傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù),指出了導(dǎo)彈數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。在總結(jié)戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)中數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)特點后,文獻[7]較系統(tǒng)地提出了一套數(shù)據(jù)鏈在戰(zhàn)術(shù)武器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方案,為實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈設(shè)備在導(dǎo)彈武器中的實踐應(yīng)用提供方案支撐。在協(xié)同數(shù)據(jù)鏈研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,文獻[8]提出了導(dǎo)彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)發(fā)展趨勢,并對其中關(guān)鍵技術(shù)進行了分析。文獻[9]總結(jié)了戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的特點,從人與彈、彈與彈的角度闡述其對導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系智能化提升的前沿作用。然而,以上文獻的研究多集中在數(shù)據(jù)鏈在導(dǎo)彈武器組織運用的作用特點上,且多為定性分析,現(xiàn)有該方面的研究成果中鮮有對其作戰(zhàn)效能進行定量評估。本文從導(dǎo)彈部隊作戰(zhàn)運用實踐出發(fā),以數(shù)據(jù)鏈在常規(guī)導(dǎo)彈部隊參與多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)中的具體實施為視角,詳細論述了其具體影響，而后以常規(guī)導(dǎo)彈部隊作戰(zhàn)考評標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),系統(tǒng)建立了作戰(zhàn)效能評價指標(biāo)體系。最后運用模糊綜合評價法,對聯(lián)合作戰(zhàn)背景下基于數(shù)據(jù)鏈組織運用的常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能進行了評估。

1 數(shù)據(jù)鏈對常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)行動效能的影響

1.1 實現(xiàn)戰(zhàn)場統(tǒng)一態(tài)勢的實時共享

因數(shù)據(jù)鏈的多元信息共享,擴大了戰(zhàn)場偵察監(jiān)視范圍,拓展了目標(biāo)偵察種類,對于常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程中的火力運用籌劃所需的目標(biāo)信息類別、目標(biāo)指示精度、目標(biāo)的動態(tài)時效等提供了豐富的信息源。各級指揮所和指揮人員可隨時掌握導(dǎo)彈狀態(tài)升級測試進度,掌握發(fā)射分隊的位置、狀態(tài)以及導(dǎo)彈發(fā)射進程等詳細信息,依托數(shù)據(jù)鏈的統(tǒng)一態(tài)勢信息掌握打擊效果偵察信息,減少信息流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié),為進一步實施快速精確的補充打擊提供信息支撐。

1.2 實現(xiàn)精確指揮控制部隊行動

精確指揮控制部隊行動主要是指作戰(zhàn)目標(biāo)選擇準(zhǔn)確、作戰(zhàn)力量運用得當(dāng)、作戰(zhàn)時間安排緊湊、作戰(zhàn)空間分配合理、綜合保障適時聚集,通過運用數(shù)據(jù)鏈建立可靠的指揮通信鏈路,為各級指揮所迅速、準(zhǔn)確、保密地下達各類命令、指示,接收部隊報告、請示,以及不間斷地監(jiān)控部隊行動提供信息支撐。在打擊時間敏感目標(biāo)、海上大型移動目標(biāo)時,加快了對目標(biāo)捕捉的速度,實現(xiàn)對目標(biāo)的持續(xù)不間斷跟蹤,提高了指揮信息在指揮所、作戰(zhàn)部隊、發(fā)射單元等要素之間的傳遞速度。部隊作戰(zhàn)不再受陌生地域點位、通信線路等戰(zhàn)場設(shè)施不完善等因素限制,實現(xiàn)火箭軍常規(guī)導(dǎo)彈部隊遠距離跨區(qū)機動作戰(zhàn)和無依托隨機發(fā)射的指揮控制要求。

1.3 實現(xiàn)高效的自主戰(zhàn)術(shù)協(xié)同

聯(lián)合作戰(zhàn)中,火箭軍常規(guī)導(dǎo)彈部隊依托數(shù)據(jù)鏈與其他軍種建立自主的戰(zhàn)術(shù)協(xié)同,主要包括交互打擊目標(biāo)范圍、火力突擊時機、彈道安全走廊、打擊效果偵察、防衛(wèi)和防空、電子對抗、網(wǎng)絡(luò)攻防、電子頻譜管制、無線頻譜、地方通信資源使用等信息,以及常規(guī)導(dǎo)彈部隊內(nèi)部的氣象保障、工程保障、時空基準(zhǔn)、防化等信息。與計劃協(xié)同不同,依托數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的聯(lián)合作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)協(xié)同擺脫了以往基層作戰(zhàn)單元“上報情報數(shù)據(jù)需求——聯(lián)合作戰(zhàn)部門審批需求——聯(lián)合作戰(zhàn)部門協(xié)調(diào)情報——情報機構(gòu)或各軍種情偵職能單元上報情報——聯(lián)合作戰(zhàn)部門下發(fā)情報數(shù)據(jù)”這一固化的“由下至上,再由上至下”的繁瑣過程。情報機構(gòu)或各軍種情偵職能單元依托數(shù)據(jù)鏈平臺實時共享數(shù)據(jù),作戰(zhàn)單元根據(jù)自身需求直接從中摘取相應(yīng)權(quán)限的情報數(shù)據(jù),省去聯(lián)合作戰(zhàn)部門的審批與協(xié)調(diào),使常規(guī)導(dǎo)彈力量與其他軍種在聯(lián)合作戰(zhàn)體系中形成一個緊密協(xié)同的有機整體,最大限度發(fā)揮聯(lián)合作戰(zhàn)的效能。

1.4 實現(xiàn)輔助武器控制能力

通過數(shù)據(jù)鏈的組織運用,實現(xiàn)各級指揮所對導(dǎo)彈射前諸元裝訂、導(dǎo)彈發(fā)射進程的監(jiān)控,以及導(dǎo)彈武器飛行狀態(tài)、操控指令、偵察信息的高效傳輸。某型號巡航導(dǎo)彈通過人在回路控制提供彈載偵察圖像和前向指令傳輸,地面操控號手根據(jù)實時傳輸?shù)囊曨l圖像,判斷目標(biāo)位置及變化,進而快速、準(zhǔn)確地進行導(dǎo)彈飛行修正,大幅提高導(dǎo)彈的打擊精度。即將裝備的某型號常規(guī)導(dǎo)彈通過彈載數(shù)據(jù)鏈端機將打擊目標(biāo)前的最后一幀圖像回傳至指揮所,輔助指揮人員對前次打擊效果進行快速評估,對決策后續(xù)補充打擊行動、加速打擊進程、節(jié)約打擊成本發(fā)揮了重要作用。通過彈載數(shù)據(jù)鏈端機,還可實現(xiàn)在飛行途中改變目標(biāo)或任務(wù),支持先發(fā)射導(dǎo)彈、后裝訂目標(biāo)信息的作戰(zhàn)樣式,提高應(yīng)急需求的響應(yīng)速度,進一步提升對動態(tài)目標(biāo)的打擊能力。

2 評估模型與評價指標(biāo)體系建立

對常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的評估,是在多種因素、多個指標(biāo)相互作用下的綜合評判,因此采用模糊綜合評價法,參考文獻[10-12]的有關(guān)內(nèi)容建立評估模型。

建立評估的指標(biāo)體系是評估工作的一個重要環(huán)節(jié)。評價指標(biāo)的選取應(yīng)遵循科學(xué)性、可測性、獨立性、完整性等原則。下面從系統(tǒng)反應(yīng)時間和精度等主要性能指標(biāo)進行詳細分析。根據(jù)常規(guī)導(dǎo)彈旅作戰(zhàn)能力考評標(biāo)準(zhǔn)及歷次發(fā)射任務(wù)考評細則等,以常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)為例,考慮該過程中作戰(zhàn)效能主要由以下能力支撐:指揮控制能力、部隊行動能力、政治工作能力、作戰(zhàn)保障能力、綜合保障能力。因此,我們將某型常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)的作戰(zhàn)效能U分解為指揮控制能力u1、部隊行動能力u2、政治工作能力u3、作戰(zhàn)保障能力u4、綜合保障能力u5。評價指標(biāo)體系中一級、二級指標(biāo)具體如圖1所示。

將指揮控制能力u1分解為指揮人員指揮能力u11、行動控制能力u12、情報信息獲取能力u13、信息傳遞能力u14、組織協(xié)同能力u15五個二級指標(biāo)。其中,是否運用數(shù)據(jù)鏈對情報信息獲取能力u13、信息傳遞能力u14、組織協(xié)同能力u15會產(chǎn)生較大影響,因此,將指揮控制能力u1作為變量。

將部隊行動能力u2分解為快速反應(yīng)能力u21、機動投送能力u22、火力突擊能力u23三個二級指標(biāo)?？紤]部隊行動能力主要由部隊自身訓(xùn)練水平?jīng)Q定,因此,將部隊行動能力u2作為定量。

將政治工作能力u3分解為組織工作能力u31、軍事人力資源能力u32、宣傳鼓動能力u33、輿論法理斗爭和心理攻防能力u34、維護戰(zhàn)場紀律和群眾工作能力u35五個二級指標(biāo)。部隊政治工作能力完全由平時業(yè)務(wù)能力決定,是否運用數(shù)據(jù)鏈對政治工作能力不產(chǎn)生影響,因此,將政治工作能力u3作為定量。

將作戰(zhàn)保障能力u4分解為任務(wù)規(guī)劃能力u41、精導(dǎo)保障能力u42、通信保障能力u43、工程保障能力u44、防化保障能力u45、機要保障能力u46六個二級指標(biāo)。其中,是否運用數(shù)據(jù)鏈對任務(wù)規(guī)劃能力u41、通信保障能力u43會產(chǎn)生影響,因此,將作戰(zhàn)保障能力u4作為變量。

將綜合保障能力u5分解為后勤保障能力u51、裝備保障能力u52?？紤]到綜合保障能力主要取決于部隊相關(guān)人員的訓(xùn)練水平和裝備編配情況,因此,將綜合保障能力u5作為定量。

圖1 某型常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)效能評估指標(biāo)體系

通過運用模糊綜合評價法對基于數(shù)據(jù)鏈組織運用下的使用某型常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)的作戰(zhàn)效能進行評估,求得評估結(jié)果。而后再對不使用數(shù)據(jù)鏈條件下的作戰(zhàn)效能進行評估,在指揮控制能力及其有關(guān)二級指標(biāo)發(fā)生變化后,求得評估結(jié)果。將兩次作戰(zhàn)效能評估結(jié)果進行比對,從而得出基于數(shù)據(jù)鏈組織運用下的常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能是否得到提高的結(jié)論。

3 作戰(zhàn)行動效能評估

3.1 建立評估因素集

根據(jù)某型常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系,確立常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)作戰(zhàn)效能評價因素集

U=(u1,u2,u3,u4,u5)

各子因素評價集

Uk=(uk1,uk2,…,ukn)

k表示作戰(zhàn)效能指標(biāo)u的第k個一級指標(biāo),n表示一級指標(biāo)uk的第n個二級指標(biāo)。

3.2 建立因素評語集

V=(v1,v2,v3,v4)

其中，v1,v2,v3,v4分別表示強、良好、一般、弱。

表1 評價等級劃分及對應(yīng)分值

3.3 確定權(quán)重集

結(jié)合歷年來有關(guān)任務(wù)和各次某常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評估標(biāo)準(zhǔn),運用層次分析法確定評價集中各因素的權(quán)重,運用其中的分值分配關(guān)系,構(gòu)造如下各次級因素判斷矩陣P,如表2所示。

表2 次級因素判斷矩陣

通過計算可求得判斷矩陣P的特征向量,經(jīng)歸一化處理后得一級指標(biāo)權(quán)重矩陣如下

A=[0.29,0.36,0.09,0.16,0.10]

依據(jù)上述方法,可依次確定出初級因素對其相應(yīng)次級因素的權(quán)重矩陣。指揮控制能力u1、部隊行動能力u2、政治工作能力u3、作戰(zhàn)保障能力u4和綜合保障能力u5各自下屬二級指標(biāo)間的權(quán)重矩陣分別為:

A1=[0.28,0.26,0.22,0.15,0.09]

A2=[0.12,0.15,0.73]

A3=[0.21,0.14,0.14,0.21,0.3]

A4=[0.28,0.31,0.22,0.07,0.06,0.06]

A5=[0.55,0.45]

3.4 評估

由于數(shù)據(jù)鏈的組織運用重點對指揮控制能力u1下的情報信息獲取能力u13、信息傳遞能力u14、組織協(xié)同能力u15和作戰(zhàn)保障能力u4下的任務(wù)規(guī)劃能力u41、通信保障能力u43產(chǎn)生影響,因此首先重點討論這一類子因素對應(yīng)評價等級的隸屬度。

情報信息獲取能力主要由信息的獲取速度及來源種類表征,其獲取速度越快、信息來源越豐富、實時性越強,對應(yīng)情報信息獲取能力就越強,反之則越弱。指令信息傳遞能力主要考慮目標(biāo)信息從獲取到傳遞至發(fā)射架所需經(jīng)過的指揮層級及數(shù)據(jù)是否落地,傳遞層級越少、數(shù)據(jù)傳遞過程中不落地,目標(biāo)信息傳遞能力越強。在組織協(xié)同能力方面,現(xiàn)行保障模式只有通過計劃協(xié)同或“由下至上,再由上至下”的臨機協(xié)同,該種方式的協(xié)同仍存在較大滯后,而在組織運用數(shù)據(jù)鏈時由于其信息共享和交流機制,具備自主協(xié)同能力。通過下表將上述定性指標(biāo)量化,同時規(guī)定各子因素的隸屬度確定原則:各項指標(biāo)所在區(qū)間對應(yīng)評語的隸屬度為100%,其余評語的隸屬度均為0。

表3 子因素評價等級表

運用數(shù)據(jù)鏈獲取目標(biāo)信息時,具有目標(biāo)信息來源多元準(zhǔn)確度高、目標(biāo)信息不落地傳輸可靠性強、目標(biāo)數(shù)據(jù)傳遞層級減少效率提高、目標(biāo)信息實時性高的特點?？紤]保密工作要求,在不影響相互之間比較及評估運算、等級評定前提下,運用數(shù)學(xué)方法對引用的演習(xí)演練等時機采集的相關(guān)原始數(shù)據(jù)進行了脫密處理。

根據(jù)表4數(shù)據(jù),目標(biāo)信息獲取速度隸屬度矩陣a131=[1,0,0,0],信息來源種類隸屬度矩陣a132=[1,0,0,0],目標(biāo)信息實時獲取能力隸屬度矩陣a133=[1,0,0,0],傳遞層級隸屬度矩陣a141=[1,0,0,0],協(xié)同情況隸屬度矩陣a151=[1,0,0,0]。

表4 目標(biāo)信息獲取數(shù)據(jù)表

將情報信息獲取能力下的目標(biāo)信息獲取速度、目標(biāo)信息來源種類和目標(biāo)信息實時獲取能力這三個指標(biāo)的權(quán)重定為0.4、0.4、0.3。經(jīng)計算可得,情報信息獲取能力u13的隸屬度矩陣為a13=[1,0,0,0]。由于信息傳遞能力僅用傳遞層級表征,故u14的隸屬度矩陣即為a14=[1,0,0,0]。同理,組織協(xié)同能力u15的隸屬度矩陣a15=[1,0,0,0]。此外,精導(dǎo)保障能力與通信保障能力也認為其完全隸屬于強的等級,即a42=a43=[1,0,0,0]。

除上述受數(shù)據(jù)鏈組織運用影響的各個指標(biāo)外,其他設(shè)為定量的指標(biāo)的隸屬度矩陣均為aki=[0.1,0.8,0.05,0.05]。因此,得到評價矩陣R1,R2,R3,R4,R5如下:

依據(jù)上述評價矩陣Ri和對應(yīng)權(quán)重矩陣Ai進行初級模糊綜合評價,得到一級指標(biāo)對應(yīng)各評價等級的隸屬度Bi。

B1=A1·R1=[0.28,0.26,0.22,0.15,0.09]·

[0.514,0.432,0.027,0.027]

同理，可計算出其余一級指標(biāo)對應(yīng)各評級等級的隸屬度,依次為

B2=[0.1,0.8,0.05,0.05]

B3=[0.1,0.8,0.05,0.05]

B4=[0.577,0.376,0.0235,0.0235]

B5=[0.1,0.8,0.05,0.05]

依據(jù)上述初級模糊評價結(jié)果,可得常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)行動效能的總評價矩陣如下

在此基礎(chǔ)上進行次級模糊綜合評價

B=A·R=[0.29,0.36,0.09,0.16,0.10]·

[0.29638,0.62544,0.03909,0.03909]

根據(jù)上述綜合評價矩陣可知,基于數(shù)據(jù)鏈組織運用的常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)行動效能29.638%表現(xiàn)為強,62.544%表現(xiàn)為良好,3.909%表現(xiàn)為一般,3.909%表現(xiàn)為弱。根據(jù)最大隸屬度原則,行動效能評估中良好的評語占比最大,由此判定基于數(shù)據(jù)鏈組織運用的打擊海上大型移動目標(biāo)行動效能為良好。

為使評價結(jié)果更為直觀,引入綜合評價分值T,計算公式如下

其中，m為評語集元素數(shù)量。加權(quán)作戰(zhàn)效能評估結(jié)果,可得綜合評價分值,T=0.29638×10+0.62544×8+0.03909×6+0.03909×4=8.35822。由于T∈[8,10),表明作戰(zhàn)效能評估結(jié)果在良好與強之間級別。

若按照現(xiàn)有通信保障模式,將有關(guān)變量指標(biāo)按照評價等級重新確定后,目標(biāo)信息獲取速度隸屬度矩陣a131=[0,0,0,1],目標(biāo)信息來源種類隸屬度矩陣a132=[0,0,0,1],傳遞層級隸屬度矩陣a141=[0,0,0,1],協(xié)同情況隸屬度矩陣a151=[0,0,0,1]。精導(dǎo)保障能力及通信保障能力隸屬度矩陣a41=a42=[0,0,0,1]。按基于數(shù)據(jù)鏈組織運用的作戰(zhàn)效能評估過程再進行評估計算,得到現(xiàn)有通信保障模式下常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)行動效能綜合評價矩陣B′=[0.07818,0.62544,0.03909,0.25729],綜合評價分值T′=0.07818×10+0.62544×8+0.03909×6+0.25729×4=7.04902。由于T′∈[6,8),表明其作戰(zhàn)效能評估結(jié)果在一般與良好之間級別。

在上述評判結(jié)果中還可以看到,組織運用數(shù)據(jù)鏈條件下作戰(zhàn)效能對于評語“強”的隸屬度是現(xiàn)有保障模式下作戰(zhàn)效能對于評語“強”的隸屬度的3.8倍,綜合評價分值T>T′,且提高一個檔次。因此,基于數(shù)據(jù)鏈組織運用下,常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)的作戰(zhàn)效能將得到較大幅度提高。

4 結(jié)束語

基于數(shù)據(jù)鏈組織運用的導(dǎo)彈作戰(zhàn)模式是未來戰(zhàn)爭中精確打擊、先敵制勝的關(guān)鍵方式之一。聯(lián)合作戰(zhàn)中彈載數(shù)據(jù)鏈技術(shù)更是融合了眾多高精尖科技,其作戰(zhàn)效能直接反映一個國家的科技水平、軍事實力。本文以基層導(dǎo)彈部隊對常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)行動考評標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)建立評價指標(biāo)體系,綜合考慮指揮控制能力、部隊行動能力、政治工作能力、作戰(zhàn)保障能力和綜合保障能力的影響,對數(shù)據(jù)鏈組織運用下的某型常規(guī)導(dǎo)彈打擊海上大型移動目標(biāo)作戰(zhàn)行動效能進行評估,擺脫了以往單純理論論證而缺乏數(shù)據(jù)分析的不足。運用模糊綜合評價法的作戰(zhàn)效能評估使得結(jié)論得以量化,從數(shù)學(xué)的角度論證了其有效性,對彈載數(shù)據(jù)鏈技術(shù)在導(dǎo)彈作戰(zhàn)應(yīng)用中的研究作了進一步補充,具有重要價值。