防空导弹反临近空间武器作战能力评估*

朱 枫，韩晓明，南海阳（空军工程大学防空反导学院，西安 710051）

防空导弹反临近空间武器作战能力评估*

朱 枫，韩晓明，南海阳
（空军工程大学防空反导学院，西安 710051）

针对防空导弹反临近空间武器作战能力的问题，建立了多级综合评价指标体系。结合三角模糊数的层次分析法和信息熵法对各二级指标进行综合赋权，同时，运用灰色关联度TOPSIS的组合评估法，构造了一种组合贴近度，据此评价防空导弹作战能力的优劣性。通过算例分析，对各型防空导弹作战能力进行优劣排序，验证了该组合评估模型的可行性，实现了对防空导弹反临近空间武器作战能力的综合评估。

防空导弹，临近空间武器，作战能力，综合赋权，组合评估

0 引言

临近空间飞行器是指在临近空间内飞行并完成相关任务的飞行器［1］。随着临近空间飞行器技术的迅猛发展和空间斗争领域的不断拓展，临近空间凭借独特的空间优势和实施快速打击的能力，在未来的空天作战中提供了越来越有力的战略威慑，成为越来越难对付的空天威胁［2］。因此，对防空导弹反临近空间武器的作战能力进行分析和评估具有十分重要的现实意义。

作战效能是指武器装备对目标的作战效果和能力，而文中主要从防空导弹本身的作战能力方面进行分析和评估，通过对临近空间目标作战能力需求的研究，得出影响作战效果的关键作战能力，为进一步提升防空导弹武器性能，达到较好作战效果提供了理论依据与决策支持。本文分析了临近空间飞行器的目标特性和威胁性，并结合防空导弹武器系统具有的特点组成和功能，建立了防空导弹反临近空间武器作战能力的评估指标体系，运用灰色关联度TOPSIS的组合评估法，对其作战能力作出综合评估。

1 防空导弹作战能力指标体系构建

防空导弹作战能力是体现其完成预警、制导、控制、杀伤等一系列作战行动的能力。这种作战能力最终体现在组成防空导弹武器系统的基本作战功能的战术特征和功能特性上。作战能力评估指标的构建需基于攻防双方，即临近空间飞行器和防空导弹两个方面来进行综合考虑。因此，需综合分析临近空间飞行器目标特性及威胁和防空导弹武器系统自身具有的特性、组成以及功能确定指标体系。同时要遵循评估指标体系系统性、独立性、一致性、科学性、可测性、可比性等构建原则。

1.1 临近空间飞行器威胁特点与目标特性分析

临近空间飞行器独特的空间优势，可持续对目标地区进行连续地覆盖，可广泛应用于空间目标探测、武器装备试验、情报搜集、电子干扰与信息传输；可为巡航导弹、作战飞机等武器装备的攻防作战提供有效的信息支持；并且，其实施快速打击的手段尤其重要［2］。

临近空间飞行器分为高动态和低动态两类。高动态临近空间飞行器的目标特性主要为高空高速，弹道形式多样、突防能力强，红外辐射特性强，雷达散射特性复杂等；低动态临近空间飞行器的目标特性主要为飞行高度处于临近空间底层，速度较慢、机动性差，雷达和光学辐射特性弱（难以被探测）等［3］。本文主要以高动态临近空间飞行器为典型目标建立防空导弹拦截临近空间飞行器作战能力评估指标体系。

1.2 防空导弹武器系统的特性组成与功能分析

目前广泛装备部队的是第三代防空导弹，其主要特点为:①作战空域大；②多目标能力强；③抗干扰性能好；④自动化程度高；⑤杀伤效能高。其主要由目标搜索指示系统、跟踪制导系统、导弹发射系统、指挥控制系统和支援保障系统等分系统组成［4］。因此，其具有预警探测、搜索指示、目标识别、目标跟踪、导弹发射、制导控制、杀伤目标和维修保障等功能。

1.3 评估指标体系的建立

综合对攻防双方性能特点的分析，可建立防空导弹针对临近空间飞行器的作战能力评估指标体系。总体构建思路是先根据目标需求，明确作战任务需求，进而确定能力需求，细化为能力指标，最后具体为指标需求，用具体的指标要求来衡量相应的能力。也就是将作战任务需求按照“任务要求→能力需求→指标需求”的顺序，逐步分解至具体作战能力评估指标要求。这种指标体系的构建方法是一个多级的自上而下的“任务→能力→性能”分析过程。指标体系构建示意图如图1所示。

图1 防空导弹拦截临近空间武器评估指标体系构建示意图

临近空间飞行器的威胁与特性可确定其目标需求，根据作战任务需求，防空导弹主要有指控、攻击、防御、保障4方面的能力需求，依据指标体系构建的原则，综合考虑防空导弹武器系统的特性、组成及功能等因素，可确定其能力指标和指标需求。建立防空导弹反临近空间武器作战能力评估指标体系如图2所示［4］。

图2 防空导弹拦截临近空间武器评估指标体系

1）探测能力是指武器系统目标指示雷达的探测范围和识别能力，由于临近空间拥有多个国家的飞行器，也有各种不同用途和类型的飞行器，识别需要攻击的指定飞行器尤为重要，可由天线转速、探测距离、处理目标数、显示目标数、方位扫描范围、仰角扫描范围6项指标衡量。

2）导引能力是指制导雷达引导攻击目标的能力，可由跟踪距离、同时攻击目标数、同时跟踪目标数及同时引导导弹数4项指标进行衡量。

3）导弹杀伤能力可由导弹单发命中率、战斗部威力半径、导弹基数3个因素表征。

4）发控能力由系统反应时间、系统全天候性能、战斗准备时间和导弹发射方式几个方面进行评估。

5）导弹能力主要由作战空域、导弹最大速度和导弹最大过载描述。

6）防护能力指武器系统所具有的抵御毁伤和恶劣自然环境侵害的能力，一般分为防护“硬杀伤”和“软杀伤”，主要由可视面积、抗毁伤能力和抗电子干扰能力这3个方面进行衡量。

7）机动能力是指武器系统为完成作战任务，迅速转移阵地及迅速地进行行军与战斗状态转换的能力，主要由行军最大速度、机动方式和行军/战斗转换时间来衡量。

8）维修能力是指武器装备为保持、恢复装备良好技术状态或改善装备性能而进行维护修理活动的能力。主要由预防性维修时间、修复性维修时间和战场抢修时间3项指标衡量。

9）支援能力是指支援设备为武器系统提供支援的能力，主要由导弹运输能力、导弹装填时间来决定。

其中定量指标可直接调查获取或检测确定，定性指标可由专家评分确定，比如1-9标度划分表评分法。

2 基于灰色关联TOPSIS的作战能力综合评估

在建立综合评价指标体系之后，要先对各指标进行赋权，再运用合适的评价模型与评价方法对其进行综合评价。由于防空导弹武器系统的复杂性及其作战使用需求的不确定性，其信息比较贫乏，原始数据较少；此外，临近空间的飞行器种类、特点和性能等各不相同，而防空导弹也各种各样，不同的防空导弹适合不同的飞行器，在作战能力中考虑防空导弹和飞行器的适配十分关键。因此，单一的理想解法无法正确全面地进行评估。而灰色关联度可以较好地分析发展态势［5］，描述因素指标间关系的强弱、大小和次序，分析各个组成因素与整体的关联大小，比较数据曲线形状的相似性差异［5］，且适合于处理“小样本，贫信息”下不确定性系统。因此，将灰色理论引入理想解法中，运用灰色关联度TOPSIS的组合评估法计算出组合相对贴近度，进行优劣评价。

2.1 指标综合权重的确定

权重的确定方法分为主观赋权法和客观赋权法，主观赋权法特点是能较好反应评估对象所处的背景条件和评估者意图，但主观随意性较大；客观赋权法特点是根据指标之间联系程度以及各指标提供信息量大小、对其他指标影响程度等来衡量，客观性强，但有时可能出现指标权重与实际重要度相悖的情况［6］。因此，为了减少主客观赋权的缺陷对于评价指标的负面影响，本文综合采用三角模糊数的层次分析法［7］和信息熵法［6］，进行组合赋权，得出相对准确合理的权重，使权系数既能体现评估者主观意志，又能体现指标间的差异程度。

由三角模糊数的层次分析法得到权重为αj，由信息熵法得到权重为βj，引入评估者对于两种赋权方法的主观偏好系数γ1，γ2，γ1+γ2=1。则综合权重为:

2.2 组合相对贴近度的确定

式中:wj为指标Nj的权重，i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

2）计算确定理想解和负理想解。

式中:J+为效益型指标集合；J-为成本型指标集合。

3）计算确定各方案到理想解和负理想解之间的距离。

各方案到理想点的距离为:

各方案到负理想点的距离为:

4）计算确定各方案到理想解和负理想解之间的灰色关联度。

方案Mi与理想方案关于指标Nj的灰色关联系数为:

式中ξ为分辨系数，0≤ξ≤1。则方案Mi与理想方案的灰色关联度为（此处通过加权和求灰色关联度，而并非对所有关联系数取平均值）

wj是第j个一级指标的权重。

方案Mi与负理想方案关于指标Nj的灰色关联系数为:

则方案Mi与负理想方案的灰色关联度为

5）各方案到理想解和负理想解的距离和灰色关联度的归一化。现在每个方案Mi都有4个评价值，即，用P（i）分别代表，其归一化为，仍记为。此时，组合归一化后的理想解距离和灰色关联度为

其中η1，η2，ω1，ω2为方案到理想解和灰色关联度组合的偏好系数，均大于等于0。η1+η2=1，ω1+ω2=1。

6）计算个方案的组合相对贴近度为

由此将方案Mi的组合相对贴近度G（i）作为防空导弹Mi作战能力的综合评价值。可依据G（i）的大小，对各防空导弹进行优劣排序，G（i）值越大，则防空导弹作战能力越强。

3 算例分析

3.1 原始数据及计算结果

现选取5种防空导弹武器系统，选取为响尾蛇Crotale NG、C-300пMy-2（48H6E2）、C-400、THAAD 和PAC-3，分别记为M1、M2、M3、M4和M5。原始数据参考相关文献［9］，各指标归一化后的值与计算所得的权重系数如表1。

表1 防空导弹武器装备指标归一化值与权重值

评估者对于主客观赋权方法的偏好程度相同，则γ1=γ2=0.5

根据组合相对贴近度的计算步骤，计算得各导弹方案到理想解和负理想解距离、灰色关联度、归一化后的组合值以及相对贴近度（通常取ξ=0.5，方案到理想解和灰色关联度组合的偏好系数均相等，即η1=η2=0.5，ω1=ω2=0.5）。由此可计算得到

G=（0.464 0 0.472 7 0.480 5 0.486 6 0.519 7）

3.2 结果分析

由计算结果可排序为M5＞M4＞M3＞M2＞M1，则在拦截临近空间飞行器作战中，PAC-3作战能力最强，响尾蛇Crotale NG作战能力最弱，与实际情况较为符合。

此外，观察综合权重可以得出对于导弹作战能力较为重要的指标需求。同时，为了确定各能力指标对作战能力的影响程度，可分别计算9项能力指标的组合相对贴近度，并对其进行优劣排序，计算结果如表2所示。

表2 单项能力指标组合相对贴近度及排序

通过表2可以看出，各能力指标中探测能力和导弹能力的组合相对贴近度的排序与武器系统作战能力的排序相同，而其他指标都与武器系统作战能力的排序有所差异，机动能力的灰色关联相对贴近度的排序差异性最大，说明探测能力和导弹能力对武器系统作战能力影响最大，最为重要，而机动能力影响最小。可据此为防空导弹的研制和改进提供有益的理论依据。

4 结论

防空导弹反临近空间飞行器的作战能力越来越受到重视，本文通过综合分析攻防双方的性能特点，同时基于“任务→能力→性能”分析过程，较为系统地建立了防空导弹反临近空间飞行器的作战能力的多级评价指标体系。在组合赋权的基础上，运用TOPSIS灰色关联度组合评估方法，通过算例对5种型号的防空导弹武器系统进行了综合评价。计算结果与实际情况较为符合，验证了评估的客观合理性与可行性，表明该评估模型对此类评估问题具有一定的实用价值。

［1］杨跃.临近空间飞行器发展概况［J］.中国高新技术企业，2013，20（19）:27-28.

［2］薛永江，李体方.临近空间飞行器发展及关键技术分析［J］.飞航导弹，2011，41（2）:32-36.

［3］南海阳.防空反导导弹拦截临近空间飞行器作战能力综合评估［D］.西安:空军工程大学，2014.

［4］杨建军.地空导弹武器系统概论［M］.北京:国防工业出版社，2008.

［5］孙晓东，焦玥，胡劲松.基于灰色关联度和理想解法的决策方法研究［J］.中国管理科学，2005，8（4）:63-67.

［6］张杰，唐宏，苏凯，等.效能评估方法研究［M］.北京:国防工业出版社，2009.

［7］戚亮，孙宏才，徐关尧.基于模糊层次分析法的移动桥梁装备安全性评估研究［J］.国防交通工程与技术，2008，6 （5）:28-30.

［8］马亚龙，邵秋峰，孙明，等.评估理论和方法及其军事应用［M］.北京:国防工业出版社，2013.

［9］北京航天情报与信息研究所.世界防空反导导弹手册［Z］.北京:中国宇航出版社，2010.

Combat Capability Evaluation of
Air Defense Missile Anti-near Space Weapon

ZHU Feng，HAN Xiao-ming，NAN Hai-yang （Air and Missile Defense College，Air Force Engineering University，Xi’an 710051，China）

The multi-level comprehensive evaluation index system is established about the problem of combat capability of air defense missile anti-near space weapon.In this paper，the combination index weight is given using the combination method of triangular fuzzy analytic hierarchy process and entropy weight.And use grey correlation TOPSIS combinable evaluation method to build a combination abutting number which can be use to judge the result.The example ranks the result and proves the combination evaluation model right，the model can make a objective and overall evaluation about combat capability of air defense missile anti-near space weapon.

air defense missile，near space weapon，combat capability，comprehensive empowerment，combinable evaluation

TJ<761.1 class="emphasis_bold">761.1 文献标识码：A761.1

A

1002-0640（2017）03-0008-05

2016-01-15

2016-03-17

军队武器装备计划基金资助项目

朱 枫（1991- ），男，浙江杭州人，硕士研究生。研究方向：装备管理理论与方法。