汪汝根,韓曉明,劉洪引,曹文煥

(空軍工程大學(xué) 防空反導(dǎo)學(xué)院，西安 710051)

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【裝備理論與裝備技術(shù)】

地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估模型研究

汪汝根,韓曉明,劉洪引,曹文煥

(空軍工程大學(xué) 防空反導(dǎo)學(xué)院，西安 710051)

依據(jù)地空攻防對抗作戰(zhàn)過程以及作戰(zhàn)推演特點(diǎn)，建立了地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估指標(biāo)體系；采用熵權(quán)法和TOPSIS方法相結(jié)合，構(gòu)建了綜合熵權(quán)TOPSIS作戰(zhàn)推演方案評估模型；最后通過算例驗證了模型的合理性,該模型對地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估，具有一定的參考價值。

攻防對抗;作戰(zhàn)推演;模型;評估

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，空襲與防空的對抗是作戰(zhàn)的主要環(huán)節(jié)，空防對抗在信息化局部戰(zhàn)爭中的地位和作用日趨突出。在可預(yù)知的未來戰(zhàn)爭中，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展、新的武器裝備不斷涌現(xiàn)以及戰(zhàn)場空間不斷擴(kuò)展，空襲與防空的對抗將會愈演愈烈，其地位作用更加突顯。為了抵御來自空天的威脅，保證國防安全，必須在平時就著手制空權(quán)的爭奪和地面防空體系的建設(shè)。然而現(xiàn)代戰(zhàn)爭的高消耗使得實(shí)兵實(shí)裝演習(xí)的代價難以承受，不可能頻繁地通過實(shí)兵實(shí)裝演習(xí)研究戰(zhàn)爭，客觀上要求尋找一種既可靠又經(jīng)濟(jì)的方法用于作戰(zhàn)評估研究和武器系統(tǒng)效能評估。因此，信息化條件下的地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估成為一個重要課題。

1 地空攻防對抗推演方案問題分析

1.1 地空攻防對抗基本過程

地空攻防對抗，或稱空防對抗，是地面防空體系與空中進(jìn)攻體系的一種軍事對抗活動。地面防空體系包括地面預(yù)警系統(tǒng)(雷達(dá))、對空攔截打擊系統(tǒng)(地空導(dǎo)彈、高射炮)及其陣地等[1]?？罩羞M(jìn)攻體系包括空中預(yù)警系統(tǒng)(衛(wèi)星、預(yù)警機(jī))、空中攻擊系統(tǒng)(飛機(jī)群)以及機(jī)場等。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，空襲與防空的對抗是作戰(zhàn)的主要環(huán)節(jié)。如圖1所示，地空攻防對抗的基本過程一般可以分為預(yù)警探測、指揮控制、火力打擊和電子對抗。

1) 預(yù)警探測。預(yù)警探測是地空攻防對抗的重要組成部分，是獲取信息的基本途徑。預(yù)警探測在攻防對抗作戰(zhàn)過程中占有十分重要的地位，它為攻防作戰(zhàn)提供情報保障，是戰(zhàn)斗力發(fā)揮的前提。

2) 指揮控制。指揮控制是對人員、武器的指揮與控制。指揮控制主要負(fù)責(zé)收集、處理和顯示情報，進(jìn)行威脅分析，目標(biāo)參數(shù)和射擊諸元的計算，火力分配和輔助決策。隨著技術(shù)的不斷革新，現(xiàn)代化的指揮控制將逐步實(shí)現(xiàn)指揮控制的自動化。

3) 火力打擊。火力打擊，是指為實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的打擊而采取的一系列火力行為，包括火力控制、火力封鎖、火力威懾等。對于攻擊方而言，火力打擊主要是指火力突擊；對于防御方而言，則是指火力攔截?；鹆Υ驌羰堑乜展シ缹沟哪┒寺鋵?shí)，是攻防雙方武器裝備的直接較量，較量的結(jié)果直接決定對抗的成與失。

4) 電子對抗。電子對抗充斥著上述3個環(huán)節(jié)階段。電子對抗，是指采用多種電子戰(zhàn)手段和措施，破壞或降低對方電子設(shè)備的工作效能，保證己方電子設(shè)備正常工作。電子對抗主要集中在3個方面：一是雷達(dá)的電子對抗，相互干擾破壞雷達(dá)的探測能力，使之無法正常獲取信息；二是制導(dǎo)回路的電子對抗，使制導(dǎo)武器無法準(zhǔn)確攻擊目標(biāo)，甚至無法有效發(fā)射；三是電子設(shè)備的電子對抗，使武器失效，降低其命中率，降低毀傷效果。

圖1 攻防對抗基本過程

1.2 作戰(zhàn)推演的特點(diǎn)

通過分析地空攻防對抗基本過程，可以歸納總結(jié)作戰(zhàn)推演的特點(diǎn)如下[2]：

1) 復(fù)雜性。單一作戰(zhàn)要素的發(fā)揮可以影響甚至決定局部作戰(zhàn)的結(jié)果，但是全局性的作戰(zhàn)已不再取決于某個單一作戰(zhàn)要素的發(fā)揮，而是取決于整個“體系作戰(zhàn)”。因此，作戰(zhàn)推演是一個復(fù)雜巨系統(tǒng)。

2) 超前性。作戰(zhàn)推演的本質(zhì)目的是依據(jù)國家戰(zhàn)略要求，結(jié)合部隊作戰(zhàn)需求設(shè)計未來戰(zhàn)爭，提前考慮未來戰(zhàn)爭的模式樣式，并通過計算機(jī)推演等方式完成檢驗和完善設(shè)計。因此，有諸多現(xiàn)實(shí)中暫時還沒有發(fā)展起來的作戰(zhàn)樣式、技戰(zhàn)術(shù)等存在于作戰(zhàn)推演之中。

3) 虛擬性。作戰(zhàn)推演可以提供多種作戰(zhàn)環(huán)境，提供“千軍萬馬”和新概念武器裝備。另外，根據(jù)作戰(zhàn)推演的目的需求，作戰(zhàn)推演可以重復(fù)進(jìn)行，以達(dá)到改進(jìn)和完善推演方案的目的。作戰(zhàn)推演還可以完成實(shí)裝、實(shí)彈難以落實(shí)的一些難度高、危險性大的科目。

4) 靈活性。作戰(zhàn)推演不受現(xiàn)實(shí)資源的限制，可以根據(jù)不同目的，選擇不同的作戰(zhàn)樣式，靈活選擇武器裝備配備，設(shè)計不同的推演方案，實(shí)施不同的推演活動。

5) 經(jīng)濟(jì)性。武器裝備的現(xiàn)代化程度越高，技術(shù)越復(fù)雜，造價也就越昂貴。用實(shí)兵實(shí)裝實(shí)彈演練，費(fèi)用貴、磨損大。采用作戰(zhàn)推演可以有效降低實(shí)兵實(shí)裝實(shí)彈的演練頻率，減少訓(xùn)練消耗，既可減輕武器裝備磨損，又能節(jié)省油料、彈藥、經(jīng)費(fèi)。

2 作戰(zhàn)推演方案評估指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 作戰(zhàn)推演方案的評估框架

根據(jù)地空攻防對抗的一般作戰(zhàn)過程以及作戰(zhàn)推演特點(diǎn)，建立了作戰(zhàn)推演方案的評估框架，如圖2所示，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步分析地空攻防對抗作戰(zhàn)推演評估的具體指標(biāo)體系。

圖2 基于作戰(zhàn)實(shí)際過程的推演評估框架

1) 作戰(zhàn)環(huán)境評估。主要評估作戰(zhàn)的環(huán)境，包括戰(zhàn)場環(huán)境和心理環(huán)境等。作戰(zhàn)環(huán)境評估是整個作戰(zhàn)推演評估的第一個環(huán)節(jié)，主要是對設(shè)定的戰(zhàn)場進(jìn)行評估，其目的在于探索戰(zhàn)場對作戰(zhàn)推演的影響。

2) 作戰(zhàn)信息評估。主要評估戰(zhàn)前收集的信息，包括實(shí)力信息、態(tài)勢信息、指揮信息、決策信息等。在推演中，主要是對戰(zhàn)前雙方的信息優(yōu)勢進(jìn)行評估，以便于火力分配以及作戰(zhàn)保障工作的開展。

3) 作戰(zhàn)保障評估。主要評估戰(zhàn)斗保障方面的內(nèi)容，包括裝備消耗預(yù)測、裝備運(yùn)輸、裝備維修保養(yǎng)等裝備保障。主要是對戰(zhàn)前的保障進(jìn)行評估和對戰(zhàn)時的保障能力進(jìn)行預(yù)測評估。

4) 作戰(zhàn)效能評估。主要評估作戰(zhàn)效能，包括武器裝備效能和任務(wù)效能。作戰(zhàn)效能評估是地空攻防對抗作戰(zhàn)推演評估的一個重要組成部分。

2.2 作戰(zhàn)推演方案評估指標(biāo)體系

結(jié)合地空攻防對抗作戰(zhàn)推演的特點(diǎn)，參考地空攻防對抗框架和模型，經(jīng)過反復(fù)分析比較篩選，形成作戰(zhàn)推演方案評估指標(biāo)體系。如圖3所示。

圖3 地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估指標(biāo)、主觀權(quán)重及聚合關(guān)系

3 基于綜合熵權(quán)TOPSIS的地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估模型

3.1 評估指標(biāo)的歸一化

3.1.1 定量指標(biāo)的歸一化

效益性指標(biāo)處理：

(1)

成本性指標(biāo)處理：

(2)

其中0

3.1.2 定性指標(biāo)的歸一化

對于定性評估指標(biāo)，具體評分參考表1標(biāo)準(zhǔn)。

表1 1～9標(biāo)度劃分

3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

3.2.1 主觀權(quán)重的確定

本文采用相對比較法進(jìn)行主觀權(quán)值的確定。相對比較法是由一定數(shù)量的專家對某一指標(biāo)體系中的指標(biāo)的重要程度兩兩比較并進(jìn)行打分的方法。打分采用0～1打分法進(jìn)行權(quán)值的確定。如果評估專家認(rèn)為指標(biāo)因素u1的重要性大于u2，則評分qij=1；如果評估專家認(rèn)為指標(biāo)因素u1的重要性與u2的相比差不多，則qij=0.5；如果評估專家認(rèn)為指標(biāo)因素u1的重要性小于u2，則qij=0。規(guī)定qii=0.5。對于每一個指標(biāo)因素的得分與所有的指標(biāo)因素的累積得分之比，即為每一個指標(biāo)因數(shù)的權(quán)重系數(shù)，將各因素的權(quán)重系數(shù)組成集合，即為所求的主觀權(quán)重ω1的權(quán)值。各級指標(biāo)主觀權(quán)重計算結(jié)果見圖3所示。

3.2.2 客觀權(quán)重的確定

根據(jù)熵[4]的定義可得第j個指標(biāo)的熵值為

(3)

第j個指標(biāo)的熵權(quán)權(quán)重定義為

(4)

其中ω2(j)為第j個指標(biāo)的客觀權(quán)重

3.2.3 綜合權(quán)重的確定

根據(jù)決策主體及評估指標(biāo)的不同，將上述主觀與客觀權(quán)重以一系數(shù)相結(jié)合可得綜合權(quán)重：

(5)

其中：0<λ<1，它反映決策者對主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的偏好程度。對綜合權(quán)重進(jìn)行以上處理既充分考慮了主觀性與客觀性的統(tǒng)一，又可以根據(jù)專家意見通過調(diào)整λ的值來對權(quán)重修正。

3.3 指標(biāo)聚合

作戰(zhàn)推演方案評估指標(biāo)體系在結(jié)構(gòu)和功能上都具有一定的層次性，同層次各指標(biāo)間的相互關(guān)系由各層次功能間的聯(lián)系決定，不同層次間指標(biāo)的相互關(guān)系由系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)決定。因此每一層的任一指標(biāo)都依賴于其下屬的各層指標(biāo)并由其下屬的各層指標(biāo)聚合而成[3]。本文中的指標(biāo)聚合模型采用加法和乘法關(guān)系進(jìn)行綜合聚合。

加法模型如下：

(6)

式(6)中：xi為各指標(biāo)參數(shù)，wi為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重。

乘法模型如下：

(7)

地空導(dǎo)彈武器裝備作戰(zhàn)能力評價指標(biāo)體系聚合模型如圖3所示,圖3中用“* ”和“&”分別表示乘法關(guān)系和加法關(guān)系。

3.4 TOPSIS多方案優(yōu)選

確定規(guī)范化后的加權(quán)評估矩陣[5]，評估矩陣Z可以表示為

(8)

確定正理想指標(biāo)z1、和負(fù)理想指標(biāo)z0：

(9)

(10)

計算與正、負(fù)理想指標(biāo)權(quán)重間的距離：

(11)

(12)

計算綜合評估指數(shù)：

(13)

4 算例及結(jié)果分析

4.1 推演方案的評估指標(biāo)獲取

基于一個既定的作戰(zhàn)目的，制定8套作戰(zhàn)推演方案，專家經(jīng)過研究計算給出指標(biāo)數(shù)據(jù)。本文重點(diǎn)研究的是評估模型以及驗證方法的可行性，具體底層指標(biāo)不再一一列出。根據(jù)地空攻防對抗作戰(zhàn)推演的實(shí)際特點(diǎn)，將作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)信息、作戰(zhàn)保障、作戰(zhàn)效能作為綜合性指標(biāo)，對地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案進(jìn)行綜合評估。依據(jù)文中構(gòu)建的評估模型進(jìn)行計算，規(guī)范化處理后的各方案的指標(biāo)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案綜合性指標(biāo)數(shù)據(jù)

4.2 作戰(zhàn)推演方案評估

根據(jù)評估模型,對地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案進(jìn)行評估。

1) 綜合權(quán)重的確定。利用相對比較法得出各指標(biāo)主觀權(quán)重，按式(3)、式(4)得出客觀權(quán)重，并利用式(5)計算綜合權(quán)重。各指標(biāo)權(quán)重如表3所示。

表3 各指標(biāo)權(quán)重值結(jié)果

2) 評估矩陣Z的確定。評估矩陣的計算結(jié)果如表4。

表4 防空方案評估矩陣

3) TOPSIS多方案優(yōu)選計算結(jié)果。TOPSIS相關(guān)計算結(jié)果如表5所示。

表5 TOPSIS相關(guān)計算結(jié)果

4.3 結(jié)果分析

綜合評估指數(shù)C越大，說明該方案更有利于作戰(zhàn)，反之亦然。方案評估結(jié)果如下：

方案2>方案3>方案4>方案5>方案8>方案6>方案7>方案1。

結(jié)果顯示，方案2最優(yōu)，方案3次之，方案1較差。參照8種地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案的實(shí)際情況，計算結(jié)果與方案優(yōu)劣基本相符，說明本文構(gòu)建的指標(biāo)體系與計算模型能夠?qū)Φ乜展シ缹ψ鲬?zhàn)抗推演方案進(jìn)行有效評價，具有可操作性、合理性。

5 結(jié)語

本文根據(jù)地空攻防對抗作戰(zhàn)過程以及作戰(zhàn)推演特點(diǎn),構(gòu)建了地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案的評估指標(biāo)體系，并將熵權(quán)法和TOPSIS方法互相結(jié)合并加以改進(jìn)，建立了地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估模型。經(jīng)實(shí)例計算,利用綜合熵權(quán)TOPSIS模型進(jìn)行的作戰(zhàn)推演方案評估，減少了人為因素的作用。該模型思路清晰、簡單易用，符合一般的戰(zhàn)術(shù)推理,可為地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估提供一定的參考。

[1] 葉雄兵，江敬灼，朱松巖.聯(lián)合作戰(zhàn)對抗推演系統(tǒng)建設(shè)研究[J].軍事運(yùn)籌與系統(tǒng)工程，2008，22(3)：3-7.

[2] 史朝龍，劉博.基于仿真的推演評估系統(tǒng)方案研究[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2012(2)：122-124.

[3] 韓曉明，張金哲，張君.基于指數(shù)法的航空武器裝備對比優(yōu)勢評估模型[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2009，31(6)：1409-1414.

[4] 金榮.基于熵權(quán)多目標(biāo)決策的保障性評估方法研究[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，8(3)：56-57.

[5] 趙若昊，張成，楊洪慶，等.基于TOPSIS的地空導(dǎo)彈總體方案評估決策研究[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2006(4)：28-32.

(責(zé)任編輯 周江川)

Evaluation Model Study of Battle Deduction Plan for Air Attack-Defense Counterwork

WANG Ru-gen, HAN Xiao-ming, LIU Hong-yin, CAO Wen-huan

(School of Air and Missile Defense, Air Force Engineering University, Xi’an 710051, China)

According to the process of air attack-defense counterwork and the characteristics of battle deduction, the paper built the index system of the battle deduction plan for air attack-defense counterwork. The comprehensive evaluation model of battle deduction was established by combining entropy weight method and TOPSIS method. Finally, the rationality of the models and methods was verified through an example. The model has a certain value to evaluate the battle deduction plan for air attack-defense counterwork.

attack-defense counterwork; battle deduction; model; evaluation

2016-06-14；

2016-07-09

汪汝根(1993—)，男，碩士研究生，主要從事裝備管理與決策研究。

10.11809/scbgxb2016.10.008

汪汝根,韓曉明,劉洪引,等.地空攻防對抗作戰(zhàn)推演方案評估模型研究[J].兵器裝備工程學(xué)報，2016(10):39-43.

format:WANG Ru-gen, HAN Xiao-ming, LIU Hong-yin, et al.Evaluation Model Study of Battle Deduction Plan for Air Attack-Defense Counterwork[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(10):39-43.

TJ760.3+1

A

2096-2304(2016)10-0039-05