基于OODA的舰艇编队防空体系作战效能评估研究

汪浩

(中国人民解放军92941部队，辽宁 葫芦岛 125001)

0 引言

现代战争模式逐步从以“平台”为中心发展成以“网络”为中心[1-2]，各种传感器、情报处理系统、指挥控制系统以及武器装备通过网络互连共享形成作战体系[3]。因此，着眼于未来水面舰艇编队防空需要，新型舰空导弹武器系统在多平台信息共享的基础上具有协同防空反导作战能力，加大了对空作战纵深，提高了体系的反应速度，解决了舰空导弹的杀伤区受制于单制导平台威力限制的问题[4-5]，对空中来袭目标，尤其是低空掠海反舰导弹可实施“超视距”打击，同时也提升了新型舰空导弹在复杂电磁环境中的抗干扰能力。

舰艇编队协同防空反导体系可以使编队内的水面舰艇构成一个多功能、多层次、全方位、大范围的防御体系，充分发挥其作战效能，形成较强的编队防空反导作战能力[6-8]。舰艇编队协同防空反导体系的作战效能是衡量其完成防空反导任务能力的基本依据，因此，协同防空反导体系作战效能评估应基于整个作战过程。

1 舰艇编队协同防空反导体系典型作战想定和作战流程

1.1 舰艇编队协同防空反导体系典型作战想定

舰艇编队在海上执行任务过程中，敌方预警机发现我方舰艇编队，指挥敌方舰艇和飞机对我方舰艇编队进行拦截，同时敌方电子干扰机掩护战斗机对我方舰艇编队实施导弹攻击，我方编队则对敌方飞机和导弹进行探测并实施干扰和拦截。

1.2 基于OODA的舰艇编队协同防空反导体系作战流程分析

水面舰艇防空作战涉及多个系统、多个领域，具有系统复杂、协同难度大等特点。美国陆军上校约翰·包以德提出了观察-判断-决策-行动(observe，orient，decide，act,OODA)环理论，该理论对体系作战行动整个过程进行抽象，能够较为清晰地描述整个防空体系作战行动的全过程[9]。利用OODA环理论[10-11]分析舰艇防空作战流程，明确作战各阶段需要完成的任务，可以将复杂的防空作战问题简单化、模块化，进而有针对性地进行作战效能研究。

(1) 观察：编队内各平台预警雷达开展预警探测，并通过通信数据链将目标的探测信息传输到编队内协同处理单元，形成统一战场态势；编队内协同处理单元实时接收编队内各舰艇平台的工作状态、位置与速度信息，明确编队内各平台的分布及特征。

(2) 判断：编队指控系统根据空情态势，按照作战准则，对舰队指控系统下达作战准备，进行编队防空队形展开；当发现远处来袭飞机或导弹，编队指控系统依托对空态势，按照作战准则和编队队形，对来袭目标实时做出威胁判断。

(3) 决策：在观察、判断基础上，指挥员进行统一的任务分配和资源配置，为编队内各舰艇指控系统分配作战任务。

(4) 行动：舰艇指控系统根据编队指控系统下达的作战任务，对舰空导弹武器系统下达目标指示，协同处理单元对交战全过程进行监控，并根据需要规划与协调传感器和制导平台等资源的使用。协同处理单元通过数据链获取舰艇编队中各传感器目标原始信息，当舰艇平台遭到电子战飞机干扰时，协同处理单元可以利用各舰艇平台雷达对目标的被动交叉定位信息，形成统一的制导信息场，送导弹武器系统进行射击诸元解算，控制导弹发射完成火力打击；当接力制导时，由协同处理单元选择制导平台并向编队指控系统提出指定接班制导雷达请求，编队指挥发送指令完成制导平台的交班。当一次拦截过程结束后，各作战单元对目标毁伤效果进行评估和二次拦截可行性判断，并将结果上报编指。

利用OODA环理论分析单舰防空作战流程[10]，观察、判断、决策和行动4个阶段虽然相互关联但是相对独立，而舰艇编队体系作战流程复杂性和协同难度较之增大很多。在舰艇编队体系作战的行动阶段，单舰可能完成了不止一次OODA过程，首先得到舰队指控系统分配的作战目标，进行判断，根据来袭目标情况对自身火力进行分配，属于决策阶段，而作战单元完成对空火力打击任务属于行动阶段；当需要接力制导时，由协同处理单元选择制导平台并向编队指控系统提出指定接班制导雷达请求，编队指挥需再次进行判断决策发送指令完成制导平台的交班。

2 舰艇编队防空反导体系作战任务剖面及功能要求

舰艇编队防空反导体系作战效能评估主要结合编队防空反导体系特点和作战运用模式，利用敌我双方对抗结果体现舰艇编队防空反导体系完成规定任务的能力[12]。水面舰艇编队防空作战能力是指编队在海上作战中，依靠编队自身所携带的兵力兵器对空中来袭的飞机和导弹等目标进行抗击、规避的能力[7]。因此，水面舰艇编队防空作战目的是：通过拦截敌方飞机和导弹或者采取规避，保护我方舰艇等重要目标安全。

根据编队内舰艇协同作战的不同目的，协同作战应用模式大致可以分成超低空防空反导作战模式、协同接力制导模式和协同抗干扰模式3种。进行舰艇编队防空反导体系作战能力评估指标体系构建时先要进行体系作战任务剖面及功能要求梳理，如表1所示。

表1 舰艇编队防空反导体系作战任务剖面及功能要求

(1) 阶段划分：在舰艇编队防空反导体系作战效能评估分析时，针对具体作战模式，将整个作战行动划分为作战准备、战斗实施、兵力撤收3个主要阶段，在具体战斗实施阶段再利用基于OODA模型的作战流程进行子阶段划分。

(2) 建立主要任务：可以比较清楚地表述各个阶段的主要作战任务。

(3) 功能要求：对应各阶段主要任务提出具体功能要求。

3 舰艇编队协同防空反导体系作战效能评估指标体系构建

进行作战效能评估指标体系构建时，首先确立指标构建原则，然后对各阶段主要任务提出的功能要求，即单项效能指标进行分析，结合单项效能指标，建立体系的作战效能评估指标。

3.1 构建原则

(1) 指标体系要具有系统性、完整性和层次性，上层指标由下层指标聚合得来，确保最底层指标可以通过定性或定量方式度量[13]。

(2) 体系作战效能评估指标体系必须是在完整的作战过程中建立起来的，要体现对抗性。

3.2 单项效能指标构建

从典型作战流程分析，舰艇编队协同防空反导体系作战能力主要和以下6个单项效能指标紧密相关：预警探测能力、指挥控制能力、舰艇机动能力、火力打击能力、电子防御能力、毁伤效果评估能力。如图1所示。

图1 单项效能评估指标体系

3.3 体系作战效能评估指标体系层次结构

舰艇编队协同防空反导体系作战效能评估指标可从4个层次来进行分析。第1层是体系分系统的能力度量；第2层是体系的单项效能度量；第3层次是体系不同阶段的效能度量；第4层是体系作战效能。如图2所示。在体系中，上层指标都由其下层指标聚合而来，最终体系作战效能是各作战阶段效能的加权和。

4 舰艇编队防空反导体系作战效能评估模型

先利用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-指数法对单项效能进行评估，然后根据表1划分的各作战行动阶段，分别求得各阶段作战效能，最终对各个阶段作战效能进行加权和得到完整的体系作战效能。

4.1 基于AHP-指数法的单项效能评估模型

(1) 构造判断矩阵

采用层次分析法[12-14]，对影响某个单项效能的能力要素两两比较量化，形成判断矩阵为

(1)

(2) 判断矩阵的一致性检验[12]

2) 根据表2，查找N对应的随机一致性指标RI；

表2 随机一致性指标表[12]

图2 舰艇编队协同防空反导体系作战效能评估指标体系层次结构

当CR<0.10，判断矩阵一致性可接受。

(3) 确定权重[13]

根据判断矩阵CNN求得最大特征值和其对应的特征向量(w1，w2，…，wN-1，wN)，该特征向量即为影响该单项效能的各能力要素的权重；如果CR≥0.10，则说明判断矩阵一致性不好，重新调整两两比较值，直到矩阵一致性可接受为止。

(4) 最底层能力度量规范化

对于最底层能力度量，采用装备试验训练历史数据，综合集成专家经验判断给出，通过比较国外同类装备能力，对作战使用装备能力进行规范化，将其转换为一个无量纲的相对值。

(5) 利用指数法进行评估[13-15]

利用规范化的能力度量和权重系数进行指数评估

(2)

式中：Xi代表影响某个单项效能的第i项能力度量；N代表影响某个单项效能的能力度量的数量；l代表修正系数；wi为根据第i项能力度量的权重系数，表示该能力要素对某个单项效能的贡献大小。

4.2 基于分阶段的舰艇编队防空反导体系作战效能综合评估

根据图2所示的体系作战效能指标体系层次结构，整个作战任务划分为6个阶段，因此某一作战模式下舰艇编队防空反导体系作战效能为

(3)

式中：Sqi为第i阶段体系作战效能；Wqi为第i阶段体系作战效能指标权重。

根据指数法计算模型，指数法评估用“耦合联接”方法[15]将各单项效能关联成一个整体，如果是串联关系，Sqi用式(4)表示；如果是并联关系，Sqi用式(5)表示。

(4)

(5)

式中：Js表示第i阶段有串联关系的功能要求即单项效能数；Jp表示第i阶段有并联关系的功能要求即单项效能数；Iij表示第i阶段要求的第j个单项效能。

5 编队协同反导系统作战效能评估实例

本文以某现役舰艇编队作为评估实例，对装备底层能力度量规范化时，利用公开资料中得到的美国舰艇编队能力进行对比，各类权重系数由AHP方法结合专家评估数据得到。

5.1 单项效能评估结果

单项效能的底层能力度量规范化时采用类比计算方法，选择美国舰艇编队能力作为类比的基准转化为一个无量纲的相对值，如果没有获得美国舰艇编队能力中相对应的指标值，则用1表示相应的规范化指标值。

由4.1所示步骤，根据专家评估数据给出预警探测能力Ade、指挥控制能力Aco、火力打击能力Afi、舰艇机动能力Amo、电子防御能力Ael、毁伤效果评估能力Aes等单项效能的判断矩阵如式(6)～(11)，6项单项效能的评估结果见表3～8。

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

表3 预警探测能力评估结果

表4 舰艇机动能力评估结果

表5 指挥控制能力评估结果

表6 火力打击能力评估结果

表7 电子防御能力评估结果

表8 舰艇毁伤效果评估能力评估结果

5.2 体系作战效能综合评估结果

根据4.2节式(4)和(5)，得到不同阶段体系作战效能。

Spa=Ide·Imo·Ico=0.697 8,Sob=Ide·Ico=0.837 4，Sor=Imo·Ico·Ies=0.618 4，Sde=Ico=0.890 6，Sac=Ico·(Ifi+Iel)=1.453 8，Spa=Ide·Imo·Ico=0.697 8.

对6个阶段体系作战效能指标权重选用(0.01,0.245,0.245,0.245,0.245,0.01)，根据式(3)得到在该算例给出的作战模式下舰艇编队防空反导体系作战效能为：Sp=0.945 0。

6 结束语

本文提出了基于OODA作战过程的舰艇编队协同防空反导体系作战效能评估指标体系构建方法，突出体系作战效能是由作战过程中的具体行动和体系中的装备效能等因素共同决定的。并且面向各作战阶段利用AHP-指数法构建了舰艇编队协同防空反导体系作战效能综合评估模型，最后通过实例验证了方法的可行性，可以为舰艇编队协同防空作战效能评估开展提供支撑。