地空攻防对抗作战推演方案评估模型研究

汪汝根,韩晓明,刘洪引,曹文焕

(空军工程大学 防空反导学院，西安 710051)



【装备理论与装备技术】

地空攻防对抗作战推演方案评估模型研究

汪汝根,韩晓明,刘洪引,曹文焕

(空军工程大学 防空反导学院，西安 710051)

依据地空攻防对抗作战过程以及作战推演特点，建立了地空攻防对抗作战推演方案评估指标体系；采用熵权法和TOPSIS方法相结合，构建了综合熵权TOPSIS作战推演方案评估模型；最后通过算例验证了模型的合理性,该模型对地空攻防对抗作战推演方案评估，具有一定的参考价值。

攻防对抗;作战推演;模型;评估

现代战争中，空袭与防空的对抗是作战的主要环节，空防对抗在信息化局部战争中的地位和作用日趋突出。在可预知的未来战争中，随着技术的不断发展、新的武器装备不断涌现以及战场空间不断扩展，空袭与防空的对抗将会愈演愈烈，其地位作用更加突显。为了抵御来自空天的威胁，保证国防安全，必须在平时就着手制空权的争夺和地面防空体系的建设。然而现代战争的高消耗使得实兵实装演习的代价难以承受，不可能频繁地通过实兵实装演习研究战争，客观上要求寻找一种既可靠又经济的方法用于作战评估研究和武器系统效能评估。因此，信息化条件下的地空攻防对抗作战推演方案评估成为一个重要课题。

1 地空攻防对抗推演方案问题分析

1.1 地空攻防对抗基本过程

地空攻防对抗，或称空防对抗，是地面防空体系与空中进攻体系的一种军事对抗活动。地面防空体系包括地面预警系统(雷达)、对空拦截打击系统(地空导弹、高射炮)及其阵地等[1]。空中进攻体系包括空中预警系统(卫星、预警机)、空中攻击系统(飞机群)以及机场等。

现代战争中，空袭与防空的对抗是作战的主要环节。如图1所示，地空攻防对抗的基本过程一般可以分为预警探测、指挥控制、火力打击和电子对抗。

1) 预警探测。预警探测是地空攻防对抗的重要组成部分，是获取信息的基本途径。预警探测在攻防对抗作战过程中占有十分重要的地位，它为攻防作战提供情报保障，是战斗力发挥的前提。

2) 指挥控制。指挥控制是对人员、武器的指挥与控制。指挥控制主要负责收集、处理和显示情报，进行威胁分析，目标参数和射击诸元的计算，火力分配和辅助决策。随着技术的不断革新，现代化的指挥控制将逐步实现指挥控制的自动化。

3) 火力打击。火力打击，是指为实现对目标的打击而采取的一系列火力行为，包括火力控制、火力封锁、火力威慑等。对于攻击方而言，火力打击主要是指火力突击；对于防御方而言，则是指火力拦截。火力打击是地空攻防对抗的末端落实，是攻防双方武器装备的直接较量，较量的结果直接决定对抗的成与失。

4) 电子对抗。电子对抗充斥着上述3个环节阶段。电子对抗，是指采用多种电子战手段和措施，破坏或降低对方电子设备的工作效能，保证己方电子设备正常工作。电子对抗主要集中在3个方面：一是雷达的电子对抗，相互干扰破坏雷达的探测能力，使之无法正常获取信息；二是制导回路的电子对抗，使制导武器无法准确攻击目标，甚至无法有效发射；三是电子设备的电子对抗，使武器失效，降低其命中率，降低毁伤效果。

图1 攻防对抗基本过程

1.2 作战推演的特点

通过分析地空攻防对抗基本过程，可以归纳总结作战推演的特点如下[2]：

1) 复杂性。单一作战要素的发挥可以影响甚至决定局部作战的结果，但是全局性的作战已不再取决于某个单一作战要素的发挥，而是取决于整个“体系作战”。因此，作战推演是一个复杂巨系统。

2) 超前性。作战推演的本质目的是依据国家战略要求，结合部队作战需求设计未来战争，提前考虑未来战争的模式样式，并通过计算机推演等方式完成检验和完善设计。因此，有诸多现实中暂时还没有发展起来的作战样式、技战术等存在于作战推演之中。

3) 虚拟性。作战推演可以提供多种作战环境，提供“千军万马”和新概念武器装备。另外，根据作战推演的目的需求，作战推演可以重复进行，以达到改进和完善推演方案的目的。作战推演还可以完成实装、实弹难以落实的一些难度高、危险性大的科目。

4) 灵活性。作战推演不受现实资源的限制，可以根据不同目的，选择不同的作战样式，灵活选择武器装备配备，设计不同的推演方案，实施不同的推演活动。

5) 经济性。武器装备的现代化程度越高，技术越复杂，造价也就越昂贵。用实兵实装实弹演练，费用贵、磨损大。采用作战推演可以有效降低实兵实装实弹的演练频率，减少训练消耗，既可减轻武器装备磨损，又能节省油料、弹药、经费。

2 作战推演方案评估指标体系构建

2.1 作战推演方案的评估框架

根据地空攻防对抗的一般作战过程以及作战推演特点，建立了作战推演方案的评估框架，如图2所示，在此基础上可以进一步分析地空攻防对抗作战推演评估的具体指标体系。

图2 基于作战实际过程的推演评估框架

1) 作战环境评估。主要评估作战的环境，包括战场环境和心理环境等。作战环境评估是整个作战推演评估的第一个环节，主要是对设定的战场进行评估，其目的在于探索战场对作战推演的影响。

2) 作战信息评估。主要评估战前收集的信息，包括实力信息、态势信息、指挥信息、决策信息等。在推演中，主要是对战前双方的信息优势进行评估，以便于火力分配以及作战保障工作的开展。

3) 作战保障评估。主要评估战斗保障方面的内容，包括装备消耗预测、装备运输、装备维修保养等装备保障。主要是对战前的保障进行评估和对战时的保障能力进行预测评估。

4) 作战效能评估。主要评估作战效能，包括武器装备效能和任务效能。作战效能评估是地空攻防对抗作战推演评估的一个重要组成部分。

2.2 作战推演方案评估指标体系

结合地空攻防对抗作战推演的特点，参考地空攻防对抗框架和模型，经过反复分析比较筛选，形成作战推演方案评估指标体系。如图3所示。

图3 地空攻防对抗作战推演方案评估指标、主观权重及聚合关系

3 基于综合熵权TOPSIS的地空攻防对抗作战推演方案评估模型

3.1 评估指标的归一化

3.1.1 定量指标的归一化

效益性指标处理：

(1)

成本性指标处理：

(2)

其中0

3.1.2 定性指标的归一化

对于定性评估指标，具体评分参考表1标准。

表1 1～9标度划分

3.2 指标权重的确定

3.2.1 主观权重的确定

本文采用相对比较法进行主观权值的确定。相对比较法是由一定数量的专家对某一指标体系中的指标的重要程度两两比较并进行打分的方法。打分采用0～1打分法进行权值的确定。如果评估专家认为指标因素u1的重要性大于u2，则评分qij=1；如果评估专家认为指标因素u1的重要性与u2的相比差不多，则qij=0.5；如果评估专家认为指标因素u1的重要性小于u2，则qij=0。规定qii=0.5。对于每一个指标因素的得分与所有的指标因素的累积得分之比，即为每一个指标因数的权重系数，将各因素的权重系数组成集合，即为所求的主观权重ω1的权值。各级指标主观权重计算结果见图3所示。

3.2.2 客观权重的确定

根据熵[4]的定义可得第j个指标的熵值为

(3)

第j个指标的熵权权重定义为

(4)

其中ω2(j)为第j个指标的客观权重

3.2.3 综合权重的确定

根据决策主体及评估指标的不同，将上述主观与客观权重以一系数相结合可得综合权重：

(5)

其中：0<λ<1，它反映决策者对主观权重和客观权重的偏好程度。对综合权重进行以上处理既充分考虑了主观性与客观性的统一，又可以根据专家意见通过调整λ的值来对权重修正。

3.3 指标聚合

作战推演方案评估指标体系在结构和功能上都具有一定的层次性，同层次各指标间的相互关系由各层次功能间的联系决定，不同层次间指标的相互关系由系统的层次结构决定。因此每一层的任一指标都依赖于其下属的各层指标并由其下属的各层指标聚合而成[3]。本文中的指标聚合模型采用加法和乘法关系进行综合聚合。

加法模型如下：

(6)

式(6)中：xi为各指标参数，wi为相应指标的权重。

乘法模型如下：

(7)

地空导弹武器装备作战能力评价指标体系聚合模型如图3所示,图3中用“* ”和“&”分别表示乘法关系和加法关系。

3.4 TOPSIS多方案优选

确定规范化后的加权评估矩阵[5]，评估矩阵Z可以表示为

(8)

确定正理想指标z1、和负理想指标z0：

(9)

(10)

计算与正、负理想指标权重间的距离：

(11)

(12)

计算综合评估指数：

(13)

4 算例及结果分析

4.1 推演方案的评估指标获取

基于一个既定的作战目的，制定8套作战推演方案，专家经过研究计算给出指标数据。本文重点研究的是评估模型以及验证方法的可行性，具体底层指标不再一一列出。根据地空攻防对抗作战推演的实际特点，将作战环境、作战信息、作战保障、作战效能作为综合性指标，对地空攻防对抗作战推演方案进行综合评估。依据文中构建的评估模型进行计算，规范化处理后的各方案的指标数据如表2所示。

表2 地空攻防对抗作战推演方案综合性指标数据

4.2 作战推演方案评估

根据评估模型,对地空攻防对抗作战推演方案进行评估。

1) 综合权重的确定。利用相对比较法得出各指标主观权重，按式(3)、式(4)得出客观权重，并利用式(5)计算综合权重。各指标权重如表3所示。

表3 各指标权重值结果

2) 评估矩阵Z的确定。评估矩阵的计算结果如表4。

表4 防空方案评估矩阵

3) TOPSIS多方案优选计算结果。TOPSIS相关计算结果如表5所示。

表5 TOPSIS相关计算结果

4.3 结果分析

综合评估指数C越大，说明该方案更有利于作战，反之亦然。方案评估结果如下：

方案2>方案3>方案4>方案5>方案8>方案6>方案7>方案1。

结果显示，方案2最优，方案3次之，方案1较差。参照8种地空攻防对抗作战推演方案的实际情况，计算结果与方案优劣基本相符，说明本文构建的指标体系与计算模型能够对地空攻防对作战抗推演方案进行有效评价，具有可操作性、合理性。

5 结语

本文根据地空攻防对抗作战过程以及作战推演特点,构建了地空攻防对抗作战推演方案的评估指标体系，并将熵权法和TOPSIS方法互相结合并加以改进，建立了地空攻防对抗作战推演方案评估模型。经实例计算,利用综合熵权TOPSIS模型进行的作战推演方案评估，减少了人为因素的作用。该模型思路清晰、简单易用，符合一般的战术推理,可为地空攻防对抗作战推演方案评估提供一定的参考。

[1] 叶雄兵，江敬灼，朱松岩.联合作战对抗推演系统建设研究[J].军事运筹与系统工程，2008，22(3)：3-7.

[2] 史朝龙，刘博.基于仿真的推演评估系统方案研究[J].战术导弹技术，2012(2)：122-124.

[3] 韩晓明，张金哲，张君.基于指数法的航空武器装备对比优势评估模型[J].系统工程与电子技术，2009，31(6)：1409-1414.

[4] 金荣.基于熵权多目标决策的保障性评估方法研究[J].空军工程大学学报(自然科学版)，2007，8(3)：56-57.

[5] 赵若昊，张成，杨洪庆，等.基于TOPSIS的地空导弹总体方案评估决策研究[J].战术导弹技术，2006(4)：28-32.

(责任编辑 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，硕士研究生，主要从事装备管理与决策研究。

10.11809/scbgxb2016.10.008

汪汝根,韩晓明,刘洪引,等.地空攻防对抗作战推演方案评估模型研究[J].兵器装备工程学报，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