基于雷达网的舰艇编队作战能力评估模型

方良，李照顺，宋祥斌

（海军指挥学院，江苏南京 211800）

雷达网的作战能力很大程度上影响了编队的作战效能。利用定性和定量分

0 引言

现代海战中，敌我双方基本上都是以编队的形式进行对抗。海上舰艇编队的作战能力是指编队在一定的作战条件下完成作战任务的能力，是衡量编队完成各种战斗任务的基本依据，也是衡量水面舰艇编队及其装备性能优劣的综合性、整体性指标［1］，其数值大小直接体现了舰艇编队作战能力的优劣程度。国内有关机构对舰艇编队作战能力进行了研究［2－3］。在文献［2］中，将各单舰自身作战能力指数进行加权得到编队综合作战能力指数，在此基础上对舰艇编队编成进行优化。文献［3］中根据编队各单项作战能力指数不低于要求值，进行编队编成模式优化。上述文献计算舰艇编队作战能力时考虑了各舰艇雷达对自身舰艇作战能力的影响，尚未考虑编队雷达网作战能力对编队综合作战能力的影响。雷达网作战能力是指雷达网探测预警、定位、跟踪以及“四抗”（抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹摧毁和抗隐身）的能力。然而，编队雷达网的效能不是网内各部雷达效能的简单叠加，而是有较大飞跃，通过合理组网可以提高舰艇雷达的探测能力以及“四抗能力”，编队雷达网的作战能力对舰艇编队作战能力的发挥具有重要作用，编队雷达系统不仅能获取、传输和处理攻击敌方所需的各种信息，还担负着编队的火力指挥功能，只有合理的配置编队雷达系统，才能确保舰艇编队各种武器系统构成具有多功能、多层次、全方位的海上攻防作战系统［3］，为编队中的舰艇创造更有利的作战环境，发挥优势，达到事半功倍的效果。

通过科学分析影响雷达网作战能力的有关因素，构建基于雷达网作战能力的舰艇编队综合作战能力指数模型，并采用AHP（层次分析法）确定权重，实现对舰艇编队综合作战能力的定量评估。从而辅助指挥员进行科学预测，合理编成，选择较好的配置方案，以取得较好的作战效果。这对于海上舰艇编队的发展规划和战斗使用具有重要意义。

1 海上舰艇编队作战能力指数体系

海上舰艇编队的各艘舰艇具有指定的任务，配备针对性的武器装备。根据编队内各种装备的功能，将其划分为2类:预警探测装备和作战装备。预警探测装备的主要功能是对敌、我目标进行探测搜索，提供预警功能。作战装备的主要功能是对目标进行各种软、硬打击，直接施加作战影响［4］。

海上舰艇编队编成模式的确定，以最大限度地发挥编队的作战能力为总目标。海上舰艇编队的作战能力包括舰艇编队雷达网作战能力和编队武器装备作战能力。舰艇编队雷达网作战能力通过编队雷达网作战能力指数体现，编队武器装备作战能力通过编队武器装备作战能力指数体现。体系如图1所示。

图1 海上舰艇编队综合作战能力指数体系Fig.1Fleet integrated combat capability index system

编队武器装备作战能力指数可分为对空作战能力指数、对海作战能力指数和对潜作战能力指数［5］等。对空作战能力指数又可分为每艘舰上武器装备对空作战能力指数;对海作战能力指数又可分为每艘舰上武器装备对海作战能力指数;对潜作战能力指数又可分为每艘舰上武器装备对潜作战能力指数。指数体系如图2所示。

图2 编队武器装备作战能力指数体系Fig.2Fleet weapon equip combat capability index system

从雷达网的作战目标和作战任务方面分析，其作战能力主要包括探测能力和防御能力。因此，雷达网作战能力指数分为雷达网探测能力指数和防御能力指数。雷达网探测能力指数又可分为各舰雷达探测能力指数;雷达网防御能力指数又可分为雷达网抗干扰能力指数、抗低空突防能力指数、抗反辐射导弹能力指数及抗隐身目标能力指数。指标体系如图3所示。

图3 编队雷达网作战能力指数体系Fig.3Fleet radar netwok combat capability index system

2 海上舰艇编队作战能力指数模型

指数法曾作为“中国、美国国防系统分析方法学术讨论会”研讨的重要内容之一，提出了一个统一的度量标准，建立在军事专家的丰富经验之上，在量化方面有所改进，具有结构简单、使用方便的特点，适用于宏观分析和快速评估，而且效能建立在武器系统自身的战术技术指标的基础上，避开了大量不确定因素影响，从而增强了评估的确切性［6］。

根据以上所建立的海上舰艇编队综合作战能力指标体系，编队装备作战能力指数中对空作战能力指数、对海作战能力指数和对潜作战能力指数相对独立，共同构成编队综合攻防作战能力，而这3种能力又与雷达网作战能力指数密切相关，即雷达网作战能力决定了舰艇的反舰、防空和反潜能力的发挥。

将海上舰艇编队综合作战能力指数模型用下式表示:

式中:IB为海上舰艇编队综合作战能力指数;IW为舰艇编队武器装备作战能力指数;IL为舰艇编队雷达网作战能力指数。

2.1 编队武器装备作战能力指数模型

编队武器装备作战能力指数取决于编队对空作战能力指数、对海作战能力指数和对潜作战能力指数。编队对空作战能力是指舰艇在海上作战中，依靠所携带的兵器对空中来袭目标进行抗击的能力，主要取决于舰空导弹的作战能力，而舰空导弹的作战能力取决于射程、最大速度、最小射高、命中精度、装药量、反应时间、发射间隔、备弹数量和制导方式。编队对海作战能力是指在海上作战中打击敌方舰艇编队以及运输船队的能力，主要取决于各舰反舰导弹的作战能力，而反舰导弹的作战能力取决于射程、战斗部装药量、飞行速度、飞行高度和制导方式。编队对潜作战能力是指在敌方潜艇可能活动海域对敌方潜艇实施攻击的能力，取决于鱼雷反潜能力和火箭深弹反潜能力，鱼雷反潜能力取决于航程、航速、航行深度、装药量和制导方式，火箭深弹反潜能力取决于射程和装药量［7］。

式中:IDK、IDH、IDQ分别为舰艇编队对空、对海和对潜作的战能力指数;α，β和γ为权重系数，且α+β+γ =1。

2.2 编队雷达网作战能力指数模型

编队雷达网作战能力指数模型用下式表示:

式中:IL为雷达网作战能力指数;IT为舰艇编队雷达网探测能力指数;IF为舰艇编队雷达网的防御能力指数;k1和k2为权重指数，且k1+k2=1。

舰艇编队雷达网的探测能力指数取决于各舰艇雷达的探测能力的叠加，各舰艇雷达的探测能力取决于作用距离、精度和分辨率。舰艇编队雷达网的防御能力指数取决于雷达网的抗干扰能力指数、抗低空目标突防能力指数、抗反辐射导弹能力指数及抗隐身目标能力指数的叠加。

式中:n为雷达总数;ILi为每部雷达的探测能力;IKG，IKD，IKA和IKY分别为雷达网的抗干扰能力指数、抗低空突防能力指数、抗反辐射导弹能力指数和抗隐身能力指数。ω1，ω2，ω3，ω4分别为权重系数，且ω1+ω2+ ω3+ω4=1。

雷达网的抗干扰能力指数取决于雷达网的频率重叠系数、极化类型因子、信号类型因子、单部雷达抗干扰能力指数;雷达网的抗低空突防能力指数取决于各雷达体制类型;雷达网的抗反辐射导弹能力指数取决于各雷达的电磁隐蔽性;雷达网的抗隐身能力指数取决于雷达网的空域反隐身能力指数、频域反隐身能力指数和极化域反隐身能力指数。

式中:EPX为雷达网频率重叠系数指标值;EJL为雷达网极化类型因子指标值;EXL为雷达网信号类型因子指标值;EDK为单部雷达抗干扰能力指标值;m1，m2，m3和m4为权重系数，且m1+m2+m3+m4=1;EL为雷达网体制类型指标值;EDY为雷达网电磁隐蔽性指标值;EKY，EPY和EJY分别为雷达网空域反隐身能力指标值、频域反隐身能力指标值和极化域反隐身能力指标值，且m5+m6+m7=1。

3 仿真评估计算及分析

3.1 仿真条件

假设在执行某一任务时，某航母打击群准备配属3艘护航水面舰艇，1艘核潜艇，1艘战斗支援舰，核潜艇与战斗支援舰为已选好舰艇。现有4种型号护航水面舰艇，1型巡洋舰2艘，2型驱逐舰2艘，3型驱逐舰1艘，4型护卫舰1艘，有3种编队方式。

1）1型巡洋舰1艘，2型驱逐舰2艘。

2）1 型巡洋舰1艘，2型驱逐舰1艘，3型驱逐舰1艘。

3）1 型巡洋舰1艘，2型驱逐舰1艘，4型护卫舰1艘。

3.2 权重分配

根据上级下达的任务要求，利用AHP法，对各指标的权重进行分配［8］。

1）确定判断矩阵

对式（5）中的4个战技指标，通过专家咨询，将各指标两两比较，得出如下判断矩阵:

对式（6）中的4个战技指标，通过专家咨询，将各指标两两比较，得出如下判断矩阵:

对式（9）中的3个战技指标，通过专家咨询，将各指标两两比较，得出如下判断矩阵:

2）求解最大特征值及对应特征向量

求解矩阵A，B，C的最大特征值λmax1，λmax2，λmax3及其对应的特征向量u1，u2，u3如下:

由AHP法原理可知，特征向量u即为目标的权重。

3）一致性检验

计算出评价判断矩阵的权重后，应进行一致性检验。利用一致性指标CI进行检验，

式中:n为判断矩阵的阶数。

查平均随机一致性指标表（如表1）可以得到相应的平均随机一致性指标RI，计算随机一致性比例CR=CI/RI，当CR＜0.1时，表示判断矩阵符合一致性指标。对上述判断矩阵，当λmax1=4.091，n=4，有CI=0.03，CR=0.034，符合一致性条件;当λmax2=4.192，n=4，有CI=0.064，CR=0.071，符合一致性条件;当λmax3=3，n=3，有CI=0，CR=0，符合一致性条件。

3.3 仿真结果

确定各权重系数，利用上述舰艇编队综合作战能力指数模型，对3种编队方式进行仿真计算，得到各编队方式下的舰艇编队综合作战能力指数（见表2）。

从仿真计算结果可以看出，3种编队的作战能力评估排序为:

编队方式1＞编队方式2＞编队方式3。

适合此次作战任务的舰艇编队方式是编队方式1。在这种编成模式下，编队中各舰艇所组成的雷达网作战指数达到最大，具有较强的探测能力和较好的“四抗能力”，从而确保舰艇编队中各种武器系统构成多功能、多层次、全方位的海上攻防作战系统，使海上舰艇编队获得较好的作战能力。

4 结语

利用定性和定量分析相结合的方法分析了影响雷达网作战能力指标体系，建立了基于雷达网作战能力的编队综合作战能力指数模型，并通过AHP法确定权重，最终计算出编队作战能力指数，仿真结果表明，所建立的舰艇编队综合作战能力指数模型能反映舰艇编队编成配置的要求以及编队装备体系效能与编队雷达网之间的关系。使用此指数模型，对于辅助指挥员进行科学预测，合理编成，选择较好的配置方案，具有较好的指导意义。

在对舰艇编队作战能力指数模型进行建模时，还没有考虑在体系对抗的环境下，对雷达网能力发挥的影响，主要是在静态条件下对舰艇编队综合作战能力的建模，下一步的工作，是在考虑对抗的条件下，对雷达网作战能力进行建模，研究雷达网以及舰艇编队综合作战能力。

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