艦載對(duì)空多武器協(xié)同LVC仿真試驗(yàn)方法

張 遠(yuǎn)，宋 潔

(中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125001)

0 引言

隨著當(dāng)前武器裝備信息化建設(shè)與發(fā)展，武器裝備在體系作戰(zhàn)中綜合運(yùn)用成為提升武器裝備作戰(zhàn)能力的有效途徑。艦載對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)通過(guò)集中統(tǒng)一控制，能避免多型武器獨(dú)立作戰(zhàn)帶來(lái)的沖突和綜合作戰(zhàn)效能不高問(wèn)題，可顯著提升全艦對(duì)空多武器體系綜合作戰(zhàn)能力。美國(guó)海軍最新“宙斯盾”作戰(zhàn)系統(tǒng)(Baseline9C)集綜合防空和彈道導(dǎo)彈防御任務(wù)于一體，與協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)(CEC,cooperative engagement capability)等其它關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)一起，為實(shí)現(xiàn)和發(fā)展“海軍一體化火力控制-制空”系統(tǒng)(Naval Integrated Fire Control-Counter Air，NIFC-CA)提供了重要支撐[1]，提升了美國(guó)海軍最新“阿利·伯克”級(jí)宙斯盾驅(qū)逐艦綜合對(duì)空作戰(zhàn)能力。建設(shè)艦載對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)，發(fā)展類似的艦載“宙斯盾”系統(tǒng)，提升大中型艦艇對(duì)空綜合作戰(zhàn)效能，是包括我國(guó)海軍在內(nèi)的各國(guó)海軍對(duì)空作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展的必由之路。當(dāng)前艦載對(duì)空多武器綜合防空作戰(zhàn)中，不同對(duì)空武器系統(tǒng)之間獨(dú)立作戰(zhàn)能力與無(wú)人機(jī)群、隱身目標(biāo)、超音速目標(biāo)、復(fù)雜帶干擾目標(biāo)等新型目標(biāo)攻擊為代表的新質(zhì)、多域作戰(zhàn)威脅的矛盾日益突出。隨著信息化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化水平快速提升和新技術(shù)的不斷應(yīng)用，對(duì)空作戰(zhàn)武器的作戰(zhàn)空域、多目標(biāo)服務(wù)能力等作戰(zhàn)性能不斷提高，為對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)提供了條件。

LVC(Live實(shí)況，Virtual虛擬，Constructive構(gòu)造)仿真在各類復(fù)雜多系統(tǒng)大型試驗(yàn)中是必不可少的試驗(yàn)方法和手段，根據(jù)試驗(yàn)階段、目的不同，既可以單獨(dú)設(shè)計(jì)、也可以聯(lián)合實(shí)施，通過(guò)集成各類LVC仿真資源構(gòu)設(shè)逼真仿真試驗(yàn)環(huán)境，能夠顯著提升試驗(yàn)質(zhì)量和效益。其中，實(shí)況仿真(Live)為真實(shí)職手操作真實(shí)裝備在構(gòu)設(shè)環(huán)境中的試驗(yàn)，虛擬仿真(Virtual)為真實(shí)職手操作仿真系統(tǒng)在構(gòu)設(shè)環(huán)境中試驗(yàn)，構(gòu)造仿真(Constructive)為模擬職手行為操作仿真系統(tǒng)在仿真環(huán)境中試驗(yàn)[2]。艦載對(duì)空多武器協(xié)同試驗(yàn)是在單型武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能檢驗(yàn)基礎(chǔ)上，開(kāi)展多型武器裝備綜合作戰(zhàn)效能檢驗(yàn)?；谌炂脚_(tái)的對(duì)空武器體系聯(lián)合試驗(yàn)，采用傳統(tǒng)實(shí)裝試驗(yàn)無(wú)法滿足可實(shí)施性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、全面性和逼真性等多種要求，開(kāi)展LVC仿真試驗(yàn)是解決上述試驗(yàn)問(wèn)題有效途徑，在仿真、試驗(yàn)、訓(xùn)練等多領(lǐng)域形成LVC三類異構(gòu)仿真系統(tǒng)的組合與互操作[3]，能夠充分發(fā)揮仿真系統(tǒng)、實(shí)兵實(shí)裝的優(yōu)勢(shì)。目前我國(guó)包含五類艦載對(duì)空武器的典型協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)方法研究還基本處于探索階段，進(jìn)行LVC仿真試驗(yàn)方法研究與設(shè)計(jì)，可為具體實(shí)施艦載對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)鑒定提供借鑒。

1 對(duì)空多武器協(xié)同試驗(yàn)需求及難點(diǎn)

1.1 對(duì)空多武器協(xié)同試驗(yàn)需求

艦載對(duì)空武器通常包括如下五種類型：中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈、近程反導(dǎo)導(dǎo)彈、反導(dǎo)艦炮、中口徑艦炮(可對(duì)空作戰(zhàn))和電子戰(zhàn)系統(tǒng)，以往對(duì)空多武器系統(tǒng)基本上均為獨(dú)立作戰(zhàn)，對(duì)空防御作戰(zhàn)能力只從單型武器裝備角度進(jìn)行獨(dú)立的試驗(yàn)與評(píng)估。隨著艦載武器裝備逐步向多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，同時(shí)裝備上述武器系統(tǒng)并進(jìn)行武器綜合控制已成為現(xiàn)實(shí)需要，并推動(dòng)了艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)及信息系統(tǒng)裝備更新發(fā)展，典型對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)接口關(guān)系如圖1所示。

圖1 對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)接口關(guān)系圖

各型對(duì)空武器裝備在沒(méi)有采用協(xié)同系統(tǒng)前，使用獨(dú)立武備控制系統(tǒng)，完成初始簡(jiǎn)單靜態(tài)武器目標(biāo)分配(Static Weapon Target Assignment，SWTA)后,主要通過(guò)人工方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)武器目標(biāo)分配(Dynatic Weapon Target Assignment，DWTA)，并利用電磁兼容和火力兼容設(shè)備進(jìn)行不考慮作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)的基本互斥協(xié)調(diào)。而對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)為5型武器裝備共用控制系統(tǒng)，在保留原各型武器系統(tǒng)的基本作戰(zhàn)功能、性能基礎(chǔ)上，基于DWTA模型實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制5型武器裝備完成DWTA、作戰(zhàn)時(shí)機(jī)控制、作戰(zhàn)過(guò)程準(zhǔn)備、火力兼容控制協(xié)調(diào)和射擊效果評(píng)估等綜合作戰(zhàn)控制[4]。對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)的試驗(yàn)鑒定包括二方面：(1)對(duì)多型武器綜合后總體功能、性能進(jìn)行檢驗(yàn)，包括：協(xié)調(diào)控制成功率、綜合殺傷概率、綜合多目標(biāo)能力、綜合反應(yīng)時(shí)間和故障處理能力等方面；(2)構(gòu)設(shè)試驗(yàn)條件對(duì)其綜合作戰(zhàn)任務(wù)完成能力進(jìn)行檢驗(yàn)，包括：作戰(zhàn)對(duì)手仿真模擬(敵方目標(biāo)特性仿真)、作戰(zhàn)環(huán)境仿真設(shè)置(敵方進(jìn)攻態(tài)勢(shì)仿真)和我方對(duì)空作戰(zhàn)效果綜合評(píng)估等方面。目前對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)相關(guān)試驗(yàn)理論、試驗(yàn)技術(shù)及試驗(yàn)方法研究正處于起步探索階段，無(wú)法從大量實(shí)踐中進(jìn)行借鑒。

1.2 對(duì)空多武器協(xié)同試驗(yàn)重點(diǎn)

1.2.1 綜合協(xié)調(diào)控制性能檢驗(yàn)

艦載對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)通過(guò)深度融合綜合集成后，需要對(duì)整體綜合控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制成功率和協(xié)調(diào)結(jié)果科學(xué)合理性進(jìn)行檢驗(yàn)。綜合協(xié)調(diào)難點(diǎn)是在效率和時(shí)間上難以統(tǒng)一兼顧：防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的時(shí)間非常有限，要求火力分配算法具有很好的實(shí)時(shí)性,為了保證最大的作戰(zhàn)效能，又要考慮分配效果的最優(yōu)性[5]。對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)在實(shí)時(shí)控制中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈、末端反導(dǎo)導(dǎo)彈、近程反導(dǎo)艦炮、中口徑艦炮和電子戰(zhàn)系統(tǒng)等五型武器裝備過(guò)程中，在如下方面對(duì)各武器裝備進(jìn)行兼容協(xié)調(diào)控制：對(duì)艦空導(dǎo)彈武器不同制導(dǎo)方式(中繼制導(dǎo)、半主動(dòng)尋的、主動(dòng)尋的)進(jìn)行作戰(zhàn)過(guò)程控制；對(duì)各武器裝備間相互干擾因素(時(shí)域、空域、頻域)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；針對(duì)殺傷區(qū)、殺傷概率、工作范圍、作戰(zhàn)響應(yīng)時(shí)間、作戰(zhàn)流程不同進(jìn)行作戰(zhàn)時(shí)機(jī)協(xié)調(diào)控制；根據(jù)火力資源使用情況(配彈量、發(fā)射間隔、工作時(shí)間)進(jìn)行武器選擇協(xié)調(diào)控制；根據(jù)具體目標(biāo)情況實(shí)施殺傷方式(硬殺傷、軟殺傷)協(xié)調(diào)控制等。對(duì)空協(xié)同系統(tǒng)需要控制的武器裝備在作戰(zhàn)原理、功能、性能及相互間干擾因素等方面巨大差異，為進(jìn)行多武器兼容控制性能檢驗(yàn)增加了難度和復(fù)雜度，對(duì)試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)及評(píng)估方法創(chuàng)新提出了更高要求。對(duì)空作戰(zhàn)綜合協(xié)調(diào)控制問(wèn)題實(shí)質(zhì)為防空火力分配WTA(Weapon Target Assignment)問(wèn)題，屬于整數(shù)型非線性組合決策優(yōu)化問(wèn)題，可通過(guò)建立基于人工免疫的防空WTA模型[6]等方法進(jìn)行初步分析。

1.2.2 綜合作戰(zhàn)能力檢驗(yàn)

根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)對(duì)手、作戰(zhàn)環(huán)境不同，對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)實(shí)施不同的作戰(zhàn)綜合控制模式和策略，試驗(yàn)中，需要針對(duì)這些模式和策略進(jìn)行綜合作戰(zhàn)效能檢驗(yàn)，核心是基于先期毀傷下的防空火力分配準(zhǔn)則，對(duì)毀傷效能、先期毀傷和資源消耗等多方面進(jìn)行檢驗(yàn)[7]。在武器應(yīng)用組合方面，包含如下模式：中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈/末端反導(dǎo)導(dǎo)彈、導(dǎo)彈/艦炮、艦炮/艦炮、軟武器攔截/硬武器攔截等多種作戰(zhàn)組合模式；在攔截策略方面，包括如下攔截策略：梯次攔截、混合攔截、補(bǔ)射攔截；在對(duì)空作戰(zhàn)指揮方式方面，包括如下不同作戰(zhàn)指揮方式：全艦綜合控制系統(tǒng)控制下的集中作戰(zhàn)、對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)自主作戰(zhàn)、對(duì)空分武器設(shè)備集中作戰(zhàn)和對(duì)空分武器設(shè)備自主作戰(zhàn)等。試驗(yàn)中，根據(jù)真實(shí)作戰(zhàn)需要，對(duì)敵方空情態(tài)勢(shì)、進(jìn)攻目標(biāo)類型、對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)所屬各武器裝備狀態(tài)等作戰(zhàn)要素，進(jìn)行作戰(zhàn)測(cè)試用例的設(shè)計(jì)：首先，測(cè)試用例要貼近實(shí)戰(zhàn)要求，要對(duì)根據(jù)當(dāng)前潛在敵方裝備現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，根據(jù)敵方戰(zhàn)術(shù)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)攻態(tài)勢(shì)和進(jìn)攻武器仿真設(shè)置，其仿真置信度要滿足評(píng)估要求；其次，測(cè)試方法要真實(shí)可信，不論采用哪種試驗(yàn)方法，被試對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)實(shí)裝或仿真測(cè)試系統(tǒng)要滿足試驗(yàn)置信度要求，包括操作手、操作界面、系統(tǒng)工作狀態(tài)、作戰(zhàn)過(guò)程、反應(yīng)時(shí)間、隨機(jī)誤差疊加等方面。作戰(zhàn)模式、作戰(zhàn)方式和攔截策略上的排列組合對(duì)應(yīng)大量不同的攔截作戰(zhàn)樣式，可形成完全不同的綜合作戰(zhàn)能力，構(gòu)設(shè)相應(yīng)仿真測(cè)試作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)必須貼近實(shí)戰(zhàn)、合理、可信、全面，才能實(shí)現(xiàn)綜合作戰(zhàn)能力全面檢驗(yàn)。

1.2.3 綜合作戰(zhàn)效能評(píng)估

綜合作戰(zhàn)效能體現(xiàn)完成規(guī)定任務(wù)剖面能力大小，度量系統(tǒng)完成任務(wù)的能力，一般以完成任務(wù)剖面的概率或完成任務(wù)的程度為單位[8]。對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)作戰(zhàn)效能在單型對(duì)空武器裝備的作戰(zhàn)效能基礎(chǔ)上，形成多型武器裝備整體的攔截作戰(zhàn)效能，表現(xiàn)為對(duì)多目標(biāo)的服務(wù)處理能力和對(duì)具體某一單目標(biāo)的殺傷攔截能力。對(duì)綜合作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)估，需要根據(jù)如下多種情況進(jìn)行具體分析與評(píng)估：結(jié)合五型武器裝備自身性能進(jìn)行分析，包括殺傷區(qū)、殺傷概率、實(shí)彈發(fā)射數(shù)量、反應(yīng)時(shí)間以及相互干擾因素等方面；根據(jù)五型武器裝備作戰(zhàn)組合進(jìn)行分析,包括硬/軟、彈/彈、彈/炮、炮/炮等不同作戰(zhàn)應(yīng)用組合；根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)中采用的具體不同作戰(zhàn)指揮方式進(jìn)行分析，包括全艦集中控制、對(duì)空自主控制、對(duì)空武器裝備自主控制等。其中軟硬武器的作戰(zhàn)效能分析評(píng)估中，效能區(qū)域可分為軟硬殺傷均有效區(qū)域、僅硬殺傷有效區(qū)域、僅軟殺傷有效區(qū)域、軟硬殺傷均無(wú)效區(qū)域四個(gè)效能區(qū)域，可通過(guò)科學(xué)建立效能函數(shù)方法，從硬武器殺傷攔截和軟武器保護(hù)兩個(gè)因素進(jìn)行分析評(píng)估，效能函數(shù)E由可用性矩陣A、關(guān)聯(lián)矩陣G、能力矩陣N和權(quán)矩陣Q決定，用E=AGNQ來(lái)表征分析結(jié)果。其中，A={a1,a2,……,an}中，ai可用為1，不可用為0；G={g11,……,gnm}中,gij表示兩種行動(dòng)的關(guān)聯(lián)程度；N={n11,……,nn2}中,ni1表示殺傷攔截目標(biāo)能力ni2表示軟對(duì)抗能力，例如n11表示中程導(dǎo)彈攔截目標(biāo)能力、n21表示近程防御導(dǎo)彈攔截目標(biāo)能力等；Q={q1,q2}中,qi為決策矩陣，∑qi=1,i=(1，……,n)[9]。

進(jìn)行綜合作戰(zhàn)效能分析評(píng)估，需要?jiǎng)?chuàng)新構(gòu)建相應(yīng)的理論分析評(píng)估模型，評(píng)估模型的可信度直接影響試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果的可信性，因此分析評(píng)估模型使用前需要解決檢核、驗(yàn)證與確認(rèn)(VV&A)問(wèn)題。評(píng)估模型涉及領(lǐng)域要涵蓋時(shí)域、空域、頻域和火力域等諸多方面，其中在時(shí)域上重點(diǎn)考核發(fā)射間隔、威脅等級(jí)排序等控制能力，在空域上考核防空火力彈道交叉影響控制能力[10]，在頻域上考核軟硬武器間電磁信號(hào)影響控制能力，火力域重點(diǎn)考核目標(biāo)綜合殺傷效果控制能力。評(píng)估模型參數(shù)設(shè)計(jì)包含操作手人為操作因素、消耗彈藥(導(dǎo)彈、炮彈、干擾彈)數(shù)量、目標(biāo)毀傷概率、目標(biāo)服務(wù)能力、武備協(xié)調(diào)成功概率、數(shù)據(jù)置信度和專家打分評(píng)估數(shù)據(jù)等多種參數(shù)，最終給出對(duì)單個(gè)目標(biāo)攔截任務(wù)剖面完成概率的評(píng)估值和對(duì)所有目標(biāo)攔截綜合概率的評(píng)估值。其中，多武器對(duì)單目標(biāo)的作戰(zhàn)效能為代換關(guān)系[11]，評(píng)估值為：

(1)

其中:L是武器類別，mi是武器數(shù)量，Pmi是殺傷概率，C(i)是評(píng)估模型參數(shù)。

多武器對(duì)多目標(biāo)的作戰(zhàn)效能為單目標(biāo)基礎(chǔ)上的加法關(guān)系，其評(píng)估值為：

Pk=k1P1+ … + (1-k1-…kn-1)Pn-1+

kn(1-P1-…-Pn-1)

(2)

其中:k1,…,kn是多評(píng)估模型權(quán)系數(shù)，P1,…,Pn是多目標(biāo)作戰(zhàn)中單個(gè)目標(biāo)作戰(zhàn)效能。

上述評(píng)估是理想條件下基于防空武器攔截能力的簡(jiǎn)單效能分析，但實(shí)際防空綜合作戰(zhàn)效能評(píng)估涉及目標(biāo)探測(cè)能力、指揮控制能力、保障生存能力和打擊攔截能力等多方面的體系作戰(zhàn)效能，采集的實(shí)裝數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)來(lái)源于內(nèi)、外場(chǎng)各項(xiàng)試驗(yàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)的置信度水平和受外界因素影響程度進(jìn)行區(qū)別運(yùn)用，基于評(píng)估模型進(jìn)行對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的分析評(píng)估，例如采用結(jié)構(gòu)方程模型SEM(Structural Equation Model)進(jìn)行防控體系作戰(zhàn)效能分析[12]。

2 對(duì)空多武器協(xié)同LVC仿真試驗(yàn)方法

2.1 實(shí)裝試驗(yàn)

對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)攔截真實(shí)空中靶標(biāo)的實(shí)兵、實(shí)裝、實(shí)彈飛行試驗(yàn)中，需要參試作戰(zhàn)艦艇操作手、五型武器裝備、實(shí)彈及其它艦面設(shè)備共同參與完成，如艦載雷達(dá)系統(tǒng)、光電探測(cè)系統(tǒng)、全艦作戰(zhàn)綜合控制系統(tǒng)等。在操作手操作下，以對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)為核心，控制五型對(duì)空武器裝備實(shí)施對(duì)真實(shí)目標(biāo)的攔截作戰(zhàn)過(guò)程，適時(shí)自動(dòng)完成加輻射、彈彈協(xié)調(diào)、彈炮協(xié)調(diào)、炮炮協(xié)調(diào)、軟硬協(xié)調(diào)、導(dǎo)彈發(fā)射、炮彈發(fā)射、干擾彈發(fā)射等作戰(zhàn)流程。飛行試驗(yàn)中，所有參試武器裝備均處于實(shí)兵實(shí)戰(zhàn)狀態(tài)，參試操作手在實(shí)戰(zhàn)氛圍中完成真實(shí)作戰(zhàn)指揮及操作，試驗(yàn)結(jié)果中除對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)自動(dòng)協(xié)調(diào)控制的功能、性能因素外，也包含人操作因素、指揮因素，又包含武器設(shè)備性能因素、可靠性因素，還包含環(huán)境因素、干擾因素，因此，飛行試驗(yàn)結(jié)果是檢驗(yàn)對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)效能的最直接、最有效、最可靠的方法和手段。在飛行試驗(yàn)中，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)飛行試驗(yàn)的目標(biāo)供靶方案、攔截射擊方案，在有限的飛行試驗(yàn)序號(hào)中盡可能在更多方面實(shí)現(xiàn)對(duì)彈/彈、彈/炮、軟/硬等部分?jǐn)r截組合模式的綜合作戰(zhàn)效能的部分驗(yàn)證。受靶標(biāo)、供靶保障能力、測(cè)控能力限制，實(shí)施攔截超音速飛機(jī)類目標(biāo)、超音速反艦導(dǎo)彈類目標(biāo)、超低空掠海目標(biāo)、復(fù)雜機(jī)動(dòng)飛機(jī)/反艦導(dǎo)彈類目標(biāo)和集群攻擊目標(biāo)等飛行試驗(yàn)比較困難，無(wú)法組織進(jìn)行大量試驗(yàn)；同時(shí)，在進(jìn)行多目標(biāo)同時(shí)攔截、多波次連續(xù)攔截等試驗(yàn)項(xiàng)目驗(yàn)證時(shí)，需要導(dǎo)彈、炮彈、干擾彈足夠多的數(shù)量保證，受試驗(yàn)費(fèi)用限制，無(wú)法通過(guò)發(fā)射大量實(shí)彈方式進(jìn)行考核；另外，受試驗(yàn)安全性要求限制，試驗(yàn)方案制定滿足考慮安全、可控的限制要求，一些試驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容無(wú)法通過(guò)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證。因此，雖然飛行試驗(yàn)是對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)中最科學(xué)、有效的方法，但受多種因素制約，試驗(yàn)內(nèi)容存在安全控制難度大、試驗(yàn)消耗大、樣本數(shù)量有限及實(shí)戰(zhàn)態(tài)勢(shì)難以構(gòu)設(shè)等不足。

2.2 仿真測(cè)試試驗(yàn)

2.2.1 實(shí)裝靜態(tài)性能試驗(yàn)

實(shí)裝靜態(tài)性能試驗(yàn)是傳統(tǒng)試驗(yàn)方法，被試設(shè)備為對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)實(shí)裝，陪試設(shè)備為五型對(duì)空武器裝備和全艦綜合控制系統(tǒng)、綜合導(dǎo)航系統(tǒng)、目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)等載艦共用設(shè)備，在導(dǎo)彈模擬器、火控設(shè)備模擬器等仿真模擬設(shè)備和陪試設(shè)備仿真、訓(xùn)練、回放、維護(hù)等功能配合下，執(zhí)行全部或部分協(xié)調(diào)功能進(jìn)行被試設(shè)備的基本單項(xiàng)功能和基本性能指標(biāo)檢查測(cè)試。靜態(tài)性能試驗(yàn)中，試驗(yàn)設(shè)備為實(shí)裝，試驗(yàn)操作人員為艦員，試驗(yàn)環(huán)境為非作戰(zhàn)環(huán)境，靜態(tài)試驗(yàn)為人在回路的虛擬仿真(Virtual Simulation)試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)的基本作戰(zhàn)功能、訓(xùn)練功能和仿真模擬功能的檢查，以及對(duì)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間、目標(biāo)服務(wù)能力、靜態(tài)處理精度、裝訂精度和工作范圍等主要技術(shù)指標(biāo)的檢查和測(cè)試。對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)靜態(tài)測(cè)試中，受設(shè)備安全性、試驗(yàn)安全性及設(shè)備固有仿真模擬功能限制，開(kāi)展五型裝備同時(shí)參加的聯(lián)合靜態(tài)性能檢查內(nèi)容受限，無(wú)法實(shí)施某些戰(zhàn)斗態(tài)下作戰(zhàn)功能的試驗(yàn)測(cè)試用例，例如大批量導(dǎo)彈、炮彈發(fā)射時(shí)對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)對(duì)煙霧遮擋、紅外及電磁相互干擾的協(xié)調(diào)控制功能檢查等。靜態(tài)試驗(yàn)是對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)基本功能、性能檢查的主要手段，但在貼近實(shí)戰(zhàn)要求的實(shí)戰(zhàn)化檢驗(yàn)方面存在不足，無(wú)法完成全部系統(tǒng)整體作戰(zhàn)功能的全面檢查，因此必須通過(guò)其它試驗(yàn)方法進(jìn)行補(bǔ)充。

2.2.2 外場(chǎng)實(shí)裝在線仿真測(cè)試試驗(yàn)

外場(chǎng)實(shí)裝在線仿真測(cè)試試驗(yàn)中，被試設(shè)備為艦面設(shè)備實(shí)裝，陪試的全艦綜合控制系統(tǒng)、目標(biāo)探測(cè)設(shè)備、綜合導(dǎo)航設(shè)備等外圍設(shè)備采用仿真模擬系統(tǒng)，采用導(dǎo)彈模擬器和艦炮火控仿真設(shè)備等試驗(yàn)設(shè)備代替真實(shí)導(dǎo)彈、炮彈、干擾彈等火力資源。外場(chǎng)實(shí)裝在線仿真測(cè)試試驗(yàn)通過(guò)構(gòu)造貼近實(shí)戰(zhàn)的仿真作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)環(huán)境，由載艦操作手操作實(shí)裝完成作戰(zhàn)過(guò)程，為人在回路的實(shí)況仿真(Live Simulation)試驗(yàn)。作戰(zhàn)上述陪試設(shè)備或系統(tǒng)在線接入對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)生成并注入交戰(zhàn)目標(biāo)、命令、狀態(tài)等仿真信息，在培訓(xùn)后的載艦操作手操作下，實(shí)現(xiàn)真實(shí)艦面設(shè)備對(duì)仿真目標(biāo)的模擬攔截。在線仿真測(cè)試試驗(yàn)既能解決飛行試驗(yàn)中空中靶標(biāo)供靶能力、試驗(yàn)成本、試驗(yàn)周期以及安全性等客觀因素的限制問(wèn)題，提高試驗(yàn)消費(fèi)比、降低試驗(yàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，又能通過(guò)構(gòu)設(shè)各種復(fù)雜試驗(yàn)態(tài)勢(shì)和邊界條件，實(shí)施大量試驗(yàn)用例獲取相應(yīng)試驗(yàn)樣本，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)較全面的檢查。對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)外場(chǎng)實(shí)裝在線仿真測(cè)試試驗(yàn)對(duì)比飛行試驗(yàn)具有較高置信度、安全性、效費(fèi)比，因此是試驗(yàn)鑒定主要試驗(yàn)方法和試驗(yàn)鑒定數(shù)據(jù)來(lái)源。實(shí)裝在線仿真測(cè)試試驗(yàn)核心是研制配套的實(shí)裝在線仿真測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)接入對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)實(shí)裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)復(fù)雜作戰(zhàn)空情態(tài)勢(shì)環(huán)境構(gòu)設(shè)。對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)在線仿真測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 在線仿真測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)邏輯關(guān)系圖

相對(duì)于實(shí)施真實(shí)空中目標(biāo)動(dòng)態(tài)校飛、導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)、真實(shí)艦炮射擊試驗(yàn)等外場(chǎng)實(shí)裝、實(shí)兵、實(shí)彈試驗(yàn)，基于實(shí)裝的在線仿真測(cè)試環(huán)境在保證與外場(chǎng)真實(shí)試驗(yàn)效果基本一致前提下，在試驗(yàn)費(fèi)用、試驗(yàn)周期、安全性和全面性等方面，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和軍事效益，可顯著提升試驗(yàn)鑒定的質(zhì)量。因此，實(shí)裝在線仿真測(cè)試試驗(yàn)是對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)的主要試驗(yàn)方法。

2.2.3 內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)

對(duì)于對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)攔截目標(biāo)綜合殺傷概率(梯次、混合)、兼容控制成功率、殺傷區(qū)、多目標(biāo)服務(wù)能力、目標(biāo)處理能力、邊界功能性能等總體功能性能指標(biāo)，采用上述實(shí)裝參與的試驗(yàn)方法，會(huì)受到裝設(shè)備壽命、試驗(yàn)實(shí)施周期、試驗(yàn)綜合費(fèi)用和實(shí)施難度等條件限制，不能滿足上述檢查所需要的試驗(yàn)用例大數(shù)量樣本要求。內(nèi)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室中，被試對(duì)象為對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)實(shí)裝武控臺(tái)或移植后的作戰(zhàn)軟件，通過(guò)構(gòu)設(shè)對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)外部完整運(yùn)行環(huán)境，由試驗(yàn)人員完成仿真操作，內(nèi)場(chǎng)仿真為人不在回路的構(gòu)造仿真(Constructive Simulating)試驗(yàn)。內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)中，能夠通過(guò)手動(dòng)、自動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)大量測(cè)試用例的測(cè)試，具有時(shí)間少、效率高、試驗(yàn)參數(shù)調(diào)整靈活、試驗(yàn)成本低等優(yōu)勢(shì)，在數(shù)據(jù)錄取、分析評(píng)估軟件配合下通過(guò)事后分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)某些大數(shù)據(jù)量試驗(yàn)項(xiàng)目的分析與評(píng)估。內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)主要依賴構(gòu)設(shè)仿真模型，仿真模型包括需求模型、邏輯功能模型、物理模型及模型轉(zhuǎn)換方法等,并可通過(guò)基于中間件交互方法實(shí)現(xiàn)LVC模型集成[13]。

3 對(duì)空多武器協(xié)同試驗(yàn)鑒定關(guān)鍵技術(shù)

3.1 綜合作戰(zhàn)效能試驗(yàn)及評(píng)估技術(shù)

區(qū)別于單型武器裝備自身功能及性能鑒定，對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)功能及性能鑒定核心是對(duì)五型武備整體的綜合作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)估，比如協(xié)調(diào)控制性能、多目標(biāo)處理及綜合攔截性能等。美軍在試驗(yàn)鑒定研究中形成的CTM(Capability Test Methodology)能力試驗(yàn)法成果中，利于LVC構(gòu)設(shè)不同的試驗(yàn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)實(shí)兵系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)互聯(lián)，完成對(duì)被試裝備試驗(yàn)與評(píng)估[14]。綜合作戰(zhàn)效能試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)包括：

1)對(duì)空防御綜合作戰(zhàn)效能總體指標(biāo)的試驗(yàn)方法及評(píng)估模型；

2)多型武器多通道兼容控制效能、軟/硬武器綜合作戰(zhàn)效能試驗(yàn)方法及評(píng)估模型；

3)大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及分析方法，如基于鏡像端口、分流器的及Winpcap數(shù)據(jù)采集法[15]；

4)基于LVC試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合及綜合分析評(píng)估模型；

5)多傳感器信息融合及目標(biāo)分配效果試驗(yàn)方法及評(píng)估模型。

上述試驗(yàn)技術(shù)均需在單型武備試驗(yàn)基礎(chǔ)上重新進(jìn)行試驗(yàn)方法及評(píng)估模型創(chuàng)新，例如在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上，引入加權(quán)分析法、指數(shù)分析法、圖形綜合分析法等新的方法和手段。

3.2 試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果可信性評(píng)估技術(shù)

仿真試驗(yàn)結(jié)果置信度的高低直接影響試驗(yàn)鑒定結(jié)果的可信性，決定試驗(yàn)結(jié)果的有效性。除飛行試驗(yàn)外，實(shí)裝靜態(tài)試驗(yàn)、實(shí)裝在線仿真試驗(yàn)和內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)均包含實(shí)體仿真、數(shù)據(jù)分析評(píng)估模型等仿真內(nèi)容。其中，實(shí)裝在線仿真測(cè)試系統(tǒng)包含實(shí)裝設(shè)備接口仿真、彈道仿真、殺傷效果仿真、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性仿真等內(nèi)容。因此，對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果可信性分析評(píng)估必須包括仿真模型的檢核、驗(yàn)證與確認(rèn)(VV&A)等內(nèi)容。可信性評(píng)估具體包括兩個(gè)方面：作戰(zhàn)環(huán)境仿真可信性和試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估模型可信性。可信性評(píng)估貫穿于仿真測(cè)試系統(tǒng)建設(shè)和試驗(yàn)結(jié)果分析的全周期過(guò)程，用于支持在仿真測(cè)試系統(tǒng)、仿真模型和結(jié)果評(píng)估模型等內(nèi)容研制、構(gòu)建、應(yīng)用和改進(jìn)。

3.3 試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)技術(shù)

對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)鑒定核心是檢驗(yàn)系統(tǒng)能否滿足各種作戰(zhàn)環(huán)境下綜合控制功能及性能要求，因此試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)水平直接決定試驗(yàn)質(zhì)量，試驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建是對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)鑒定工作的主要內(nèi)容之一。試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)包括設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)環(huán)境兩方面內(nèi)容，由實(shí)兵實(shí)裝、仿真系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，LVC試驗(yàn)中需要采用相關(guān)技術(shù)解決LVC仿真資源的互通互聯(lián)，比如可采用網(wǎng)關(guān)技術(shù)[16]、基于模板的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)信息交互[17]等方法加以實(shí)現(xiàn)。其中，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境包括系統(tǒng)戰(zhàn)斗態(tài)、訓(xùn)練態(tài)、維護(hù)態(tài)等工作狀態(tài)下設(shè)備作戰(zhàn)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)境節(jié)點(diǎn)，在因安全性、功能限制等原因?qū)嵮b設(shè)備不參試的條件下，通過(guò)采用替代仿真設(shè)備實(shí)現(xiàn)，如開(kāi)發(fā)研制實(shí)裝在線仿真測(cè)試系統(tǒng)等專用試驗(yàn)設(shè)備，相關(guān)具體技術(shù)包含：實(shí)裝在線接入技術(shù)、信息實(shí)時(shí)交互控制技術(shù)、數(shù)字接口仿真模擬技術(shù)和HLA仿真集成技術(shù)等，其中HLA仿真集成技術(shù)是將采用不同仿真系統(tǒng)技術(shù)的仿真系統(tǒng)進(jìn)行綜合集成[18]；作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)環(huán)境包括載艦平臺(tái)環(huán)境、目標(biāo)態(tài)勢(shì)環(huán)境、對(duì)空作戰(zhàn)綜合控制系統(tǒng)及各對(duì)空武備的設(shè)備狀態(tài)環(huán)境等，通過(guò)構(gòu)設(shè)敵我設(shè)備環(huán)境，設(shè)計(jì)敵我攻防態(tài)勢(shì)測(cè)試用例，相關(guān)技術(shù)具體包括：藍(lán)方目標(biāo)運(yùn)動(dòng)等特性模擬技術(shù)、藍(lán)方戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法模擬技術(shù)、紅方戰(zhàn)法模擬技術(shù)和作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)控制技術(shù)等，其中實(shí)時(shí)控制技術(shù)主要包括異構(gòu)系統(tǒng)互操作技術(shù)，例如基于發(fā)布/訂閱的LVC互操作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)HLA/TENA/DIS仿真系統(tǒng)和實(shí)裝的互操作[19]。

4 多武器協(xié)同試驗(yàn)的實(shí)施

對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)開(kāi)展鑒定試驗(yàn)前，五型武器裝備已完成各自系統(tǒng)獨(dú)立的基本功能及性能試驗(yàn)鑒定，對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)鑒定的實(shí)施主要內(nèi)容包含兩方面：首先完成其對(duì)單型武器裝備的作戰(zhàn)控制功能及性能檢驗(yàn)，如控制單型武器裝備對(duì)單目標(biāo)攔截功能及性能；其次完成其對(duì)五型對(duì)空武器裝備的同時(shí)綜合控制功能及性能檢驗(yàn)，包括：多目標(biāo)服務(wù)能力、對(duì)空防御綜合殺傷概率、不同武器協(xié)調(diào)成功概率、殺傷區(qū)、二次攔截能力、補(bǔ)射能力、威脅分析判斷能力、綜合殺傷效果分析提示能力等，重點(diǎn)是通過(guò)運(yùn)用改進(jìn)螢火蟲(chóng)算法等多種算法對(duì)火力通道組織、火力分配結(jié)果的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)[20]。單型對(duì)空武器裝備與對(duì)空多武器協(xié)同不相關(guān)、具有獨(dú)立性的功能及性能不在多武器協(xié)同試驗(yàn)中進(jìn)行檢查，如：機(jī)械指標(biāo)、電氣指標(biāo)、典型單目標(biāo)毀傷概率等。協(xié)同試驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程中，需要完成相關(guān)試驗(yàn)方法、評(píng)估方法、試驗(yàn)技術(shù)研究和配套在線仿真測(cè)試系統(tǒng)研制，并開(kāi)展LVC試驗(yàn)系統(tǒng)互聯(lián)互通測(cè)試；另外，需要根據(jù)相關(guān)方法、技術(shù)研究成果完成協(xié)同試驗(yàn)大綱的編制，明確試驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)施方法，并編制測(cè)試用例集等專用技術(shù)文件為實(shí)施試驗(yàn)大綱提供支撐。試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)實(shí)時(shí)或事后試驗(yàn)結(jié)果的分析與評(píng)估，為對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)鑒定提供依據(jù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

美國(guó)海軍“宙斯盾”防空綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)已發(fā)展了近10個(gè)版本，同時(shí)NIFC-CA系統(tǒng)也已投入應(yīng)用，這些系統(tǒng)提升了美國(guó)海軍對(duì)空武器綜合作戰(zhàn)能力。同時(shí)，美軍大量建設(shè)LVC試驗(yàn)訓(xùn)練系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)LVC仿真系統(tǒng)替代實(shí)裝完成大量試驗(yàn)，并通過(guò)建設(shè)JLVC2020(Joint LVC)實(shí)現(xiàn)了多兵種、多LVC系統(tǒng)的集成[21]，為世界各國(guó)海軍對(duì)空作戰(zhàn)綜合協(xié)同控制系統(tǒng)的研制與試驗(yàn)提供了借鑒思路。我國(guó)在防空任務(wù)綜合協(xié)同試驗(yàn)領(lǐng)域的研究處于起步階段，在對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)的LVC試驗(yàn)方法研究中，需要改變傳統(tǒng)單型武器系統(tǒng)試驗(yàn)及單一試驗(yàn)?zāi)Ｊ降挠^念，緊貼當(dāng)前主要作戰(zhàn)對(duì)手、作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)任務(wù)，從體系對(duì)抗、聯(lián)合作戰(zhàn)、體系貢獻(xiàn)率角度進(jìn)行試驗(yàn)方法、技術(shù)和手段研究，設(shè)計(jì)LVC試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空武器裝備綜合作戰(zhàn)效能的檢驗(yàn)。及時(shí)開(kāi)展對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)基于LVC的試驗(yàn)方法研究，對(duì)高質(zhì)量完成對(duì)空多武器協(xié)同系統(tǒng)試驗(yàn)、促進(jìn)載艦對(duì)空戰(zhàn)力提升具有重要現(xiàn)實(shí)意義。