一種改進ADC模型的反輻射無人機作戰(zhàn)效能評估方法研究?

（92785部隊 綏中 125200）

1 引言

武器系統(tǒng)效能是在規(guī)定作戰(zhàn)環(huán)境條件下和作戰(zhàn)模式下完成規(guī)定作戰(zhàn)任務的能力，能夠全面反映武器系統(tǒng)在規(guī)定作戰(zhàn)環(huán)境下的整體技術(shù)水平和綜合作戰(zhàn)能力，因此作戰(zhàn)效能評估對武器系統(tǒng)發(fā)展和應用具有重要的意義和作用。本文根據(jù)反輻射無人機的作戰(zhàn)使用環(huán)境和特點，基于傳統(tǒng)的ADC評估模型，提出改進型作戰(zhàn)效能評估體系和模型，增加反輻射無人機對抗能力要素，為反輻射無人機作戰(zhàn)效能評估提供了新的思路和方法。

2 反輻射無人機作戰(zhàn)效能評估指標體系

ADC模型是美國于1963年成立的工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會研究制定的，是武器系統(tǒng)可用性、可信性和能力的函數(shù)，基本表示形式為E=ADC（E表示系統(tǒng)效能，A表示系統(tǒng)可用度，D表示系統(tǒng)可信度，C表示系統(tǒng)能力）。ADC模型較為全面地映射了武器系統(tǒng)的基本作戰(zhàn)能力，其應用也較為廣泛，是武器裝備效能評估的關鍵[1～2]。但隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的不斷發(fā)展，武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)作戰(zhàn)效能越來越受到復雜電磁環(huán)境特別是對抗環(huán)境和作戰(zhàn)人員能力的影響，為使反輻射無人機作戰(zhàn)效能評估更加貼近戰(zhàn)場實際，在此引入抗干擾能力指標K和操作人員能力指標R，對傳統(tǒng)ADC模型進行改進，改進后的作戰(zhàn)效能指標E=ADCKR。

反輻射無人機作戰(zhàn)效能指標體系如圖1所示[3～4]。反輻射無人機作戰(zhàn)能力主要包括基本能力和對抗能力。基本能力主要包括反輻射無人機可用性、可信性和基本作戰(zhàn)能力，其中可用性是裝備準備階段的可用度衡量指標，可信性是裝備任務全過程的穩(wěn)定度衡量指標，基本作戰(zhàn)能力包括裝備發(fā)現(xiàn)目標能力、突防能力和毀傷能力。對抗能力主要包括反輻射無人機抗干擾能力和人員作戰(zhàn)能力，其中抗干擾能力是裝備抗有源誘偏、抗組網(wǎng)雷達等的衡量指標，人員作戰(zhàn)能力包括人員基本素質(zhì)和訓練效果的衡量指標。

圖1 反輻射無人機作戰(zhàn)效能指標體系圖

3 反輻射無人機作戰(zhàn)效能評估模型

3.1 基本效能評估模型

3.1.1 可用性分析[5]

可用性代表武器系統(tǒng)在最初執(zhí)行任務時所處的狀態(tài)指標，是對武器系統(tǒng)在執(zhí)行任務準備階段可用程度的度量，映射了武器系統(tǒng)的使用準備程度。

假設武器系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務時共有n種狀態(tài)可能，武器系統(tǒng)可用性A可以表示為

式中，ai表示武器系統(tǒng)在最初執(zhí)行任務時處于第i種狀態(tài)的概率。

因為在最初執(zhí)行任務時，武器系統(tǒng)只能處于多種狀態(tài)中的一種，而不是多種狀態(tài)并存，另外n種狀態(tài)構(gòu)成了樣本空間，所以全部概率值之和一定等于1，也就是說：

由于反輻射無人機在開始執(zhí)行任務時，只有兩種工作狀態(tài)即“正?！迸c“故障”，所以說反輻射無人機的可用性就可以表示為

式中，a1表示任務開始時，反輻射無人機處于正常工作狀態(tài)的概率；a2表示任務開始時，反輻射無人機處于故障狀態(tài)的概率。

通過以上計算過程可知：

式中，MTBF表示反輻射無人機在任務準備階段的平均故障間隔時間；MTTF表示反輻射無人機在任務準備階段的平均故障修復時間。

3.1.2 可信性分析

可信性代表武器裝備在任務過程中所處的狀態(tài)指標，影射了武器系統(tǒng)在使用過程中所處的各種狀態(tài)的集合。任務過程中的某種狀態(tài)，都可以經(jīng)過武器系統(tǒng)自身的變化和維護修理，轉(zhuǎn)化為其他狀態(tài)。

假設武器系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務時有n種可能的狀態(tài)，武器系統(tǒng)在任務初始階段可能處于任何一種狀態(tài)，在任務過程中可能轉(zhuǎn)化為n-1種其他狀態(tài)，也就是說武器系統(tǒng)有n種狀態(tài)轉(zhuǎn)化可能，因此可信性D可表示為

式中，dij表示武器系統(tǒng)在任務開始階段處于第i種狀態(tài)，在任務過程中處于第j種狀態(tài)的概率。

另外，任務過程中的n中狀態(tài)是武器系統(tǒng)狀態(tài)的合集，因此有

因為反輻射無人機屬于不可修復的武器系統(tǒng)，如果在開始階段其處于故障狀態(tài)，那么在執(zhí)行任務過程中將一直處于故障狀態(tài)，不會也不能轉(zhuǎn)化為正常狀態(tài)，所以i＞j都是不可能事件，可信性D就可以表示為

反輻射無人機在任務過程中只有“正?！焙汀肮收稀眱煞N狀態(tài)，因此反輻射無人機的可信性D可以簡化表示為

式中，d11表示反輻射無人機在任務開始階段處于正常狀態(tài)，在任務過程中仍處于正常狀態(tài)的概率；d12表示反輻射無人機在任務開始階段處于正常狀態(tài)，在任務過程中處于故障狀態(tài)的概率；d21表示反輻射無人機在任務開始階段處于故障狀態(tài)，在任務過程中處于正常狀態(tài)的概率；d22表示反輻射無人機在任務開始階段處于正常狀態(tài)，在任務過程中仍處于故障狀態(tài)的概率。

3.1.3 作戰(zhàn)能力分析[6～7]

反輻射無人機基本作戰(zhàn)能力主要包括發(fā)現(xiàn)輻射源（雷達）能力、突防能力和毀傷能力，在此分別進行分析。

1）發(fā)現(xiàn)輻射源能力分析

基于反輻射無人機設計上的機動性，其反輻射導引頭的體積較小、功能比陸基偵察系統(tǒng)較為簡單，因此其偵察靈敏度、分辨角精度等指標偏低；另外反輻射無人機偵察到輻射源信號后將與數(shù)據(jù)庫進行比對，確認目標后進行攻擊，因此反輻射無人機發(fā)現(xiàn)輻射源能力F可表示為

式中，F(xiàn)z表示反輻射無人機偵察到輻射源信號的概率，F(xiàn)p表示反輻射無人機偵察信號與數(shù)據(jù)庫匹配成功概率。

2）突防能力分析

反輻射無人機在攻擊過程中，將受到雷達探測和防空武器攻擊的威脅，在此其突防能力T可表示為

式中，Tl表示雷達探測發(fā)現(xiàn)反輻射無人的概率，Tf表示防空武器擊落反輻射無人機的概率。

3）毀傷能力分析[8]

反輻射無人機的毀傷能力主要是破片殺傷，其不但與導引系統(tǒng)的性能和目標特性有關，還與引信、戰(zhàn)斗部以及引信戰(zhàn)斗部配合相關，則反輻射無人機的毀傷能力H可表示為

式中，R表示反輻射無人機的毀傷半徑，W表示反輻射無人機攻擊偏差，a表示修正因子（反輻射無人機是否偵察到輻射源信號并引導飛行）。

3.2 對抗效能評估模型

3.2.1 抗干擾能力分析

反輻射無人機在偵察和攻擊過程中，主要受到有源誘餌干擾，同時雷達的“閃爍”開機和雷達組網(wǎng)探測，均對反輻射無人機的攻擊產(chǎn)生影響，三者是對抗反輻射無人機的有效方法和手段，每一種對抗手段的成功，都將導致反輻射無人機對抗效能變?yōu)?，因此其對抗效能K可表示為

式中，Kye表示反輻射無人機成功對抗誘餌的概率，Kss表示反輻射無人機成功對抗雷達閃爍開機的概率，Kzw反輻射無人機成功對抗雷達組網(wǎng)的概率。

3.2.2 人員能力分析[9～10]

任何武器系統(tǒng)都是都是人類設計的，都需要人去操作，人員的心里素質(zhì)、業(yè)務能力、訓練水平等的差異均會對武器系統(tǒng)的效能發(fā)揮有著明顯的影響，綜合考慮則人員能力R可表示為

式中，Rxl表示反輻射無人機操作者的心里素質(zhì)，這個值可以通過統(tǒng)計量獲得；Ryw表示反輻射無人機操作者的業(yè)務能力，可以通過計算得到（Nwc為完成任務次數(shù)，Nzs為接受任務總數(shù)）；Rxl表示反輻射無人機操作者的訓練水平。

3.3 改進后的反輻射無人機作戰(zhàn)效能模型

結(jié)合以上分析，在原有ADC模型的基礎上，綜合對抗能力中的抗干擾能力和操管人員能力，得出反輻射無人機作戰(zhàn)效能評估模型為

該效能模型貼近作戰(zhàn)使用實際，在傳統(tǒng)只考慮武器裝備基本性能的基礎上，充分考慮作戰(zhàn)使用中的復雜電磁環(huán)境和戰(zhàn)術(shù)環(huán)境，將反輻射無人機的對抗性能加入到作戰(zhàn)效能評估體系中，由它來評價武器反輻射無人機的作戰(zhàn)效能是可行的，也更加精確。

4 實例應用分析

假設1架發(fā)輻射無人機單獨執(zhí)行任務，對目標雷達進行攻擊，在此應用以上建立的數(shù)學模型進行推導計算[11～12]。

如果要求反輻射無人機達到作戰(zhàn)使用要求，能夠有效發(fā)揮作戰(zhàn)效能，那么反輻射無人機的可用性和可信性指標均為1（裝備工作正常），即A=1、D=1。

反輻射無人機偵察到輻射源的概率Fz=0.85，與數(shù)據(jù)庫匹配成功概率Fp=0.9，則反輻射無人機發(fā)現(xiàn)輻射源能力F=0.765。

雷達探測發(fā)現(xiàn)反輻射無人的概率Tl=0.5，防空武器擊落反輻射無人機的概率Tf=0.2，則反輻射無人機突防能力T=1-0.1=0.9。

反輻射無人機的毀傷半徑R=20m，反輻射無人機攻擊偏差W=7m，修正因子a=1（反輻射無人機正常偵察到輻射源信號并引導飛行），則反輻射無人機的毀傷能力H=0.862。

反輻射無人機成功對抗誘餌的概率Kye=0.8，反輻射無人機成功對抗雷達閃爍開機的概率Kss=0.9，反輻射無人機成功對抗雷達組網(wǎng)的概率Kzw=0.8，則反輻射無人機對抗效能K=0.576。

反輻射無人機操作者的心里素質(zhì)統(tǒng)計量Rxl=0.8，反輻射無人機操作者的業(yè)務能力Ryw=0.9，表示反輻射無人機操作者的訓練水平Rxl=0.9，則反輻射無人機人員操管能力R=0.648。

單架反輻射無人機作戰(zhàn)效能計算如下：

計算結(jié)果與以往模型的計算結(jié)果有所下降，主要是新建模型更加貼近作戰(zhàn)實際，將戰(zhàn)場環(huán)境和人員因素考慮到模型要素之中，且本次實例應用分析僅采用單武器攻擊方式，綜合原因?qū)е路摧椛錈o人機攻擊的成功率降低，但計算要素更加全面、過程更加科學、結(jié)果更加貼近實際作戰(zhàn)效果。

5 結(jié)語

武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估對武器系統(tǒng)的發(fā)展和作戰(zhàn)能力的發(fā)揮起著越來越重要的作用。本文對傳統(tǒng)的ADC模型進行改進，對真實戰(zhàn)場環(huán)境下的影響要素進行了分析研究，建立了改進型的ADC評估模型，對反輻射無人機的發(fā)展和進步提供了一定的參考借鑒價值，具有一定的軍事和經(jīng)濟效益。