航母编队警戒探测体系能力评估方法研究*

张国兵

（91336部队 秦皇岛 066001）

1 引言

航母编队作战体系庞大复杂，具有较明显的复杂性、涌现性和非线性，其使命任务丰富样化，兵力编成灵活多变，活动区域比较广，是以外海为主要活动区域的作战群体，是国家综合实力的象征［1］。根据军事技术的发展趋势，在未来信息化战场上航母编队将面临更加不明的潜在对手、更加复杂多变的威胁环境，对于未经过战争洗涤的航母编队，我们无法系统了解和掌握其在不同作战环境下的真实作战能力和实际生存空间［2］。为了有效应对日益敏感的局部区域军事冲突和急迫的远洋维和等任务，急需对航母编队的作战能力进行检验与评估，摸清航母编队信息武器装备的底数，掌握不同作战环境下的作战能力，形成高效的航母编队作战群。由于航母编队体系庞大、系统群较多、功能项类多，宜采用“先局部、后整体，分层、分阶段”的方式进行检验与评估，本文重点是针对航母编队警戒雷达探测体系能力评估方法进行研究。

2 存在问题与难点

航母编队警戒雷达探测体系主要由航母及配属舰舰载警戒雷达，以及机载警戒雷达组成探测体系。通常情况下，航母或配属舰上基本配置多部警戒雷达，舰载机基本配置一部警戒雷达，典型航母编队至少有十几部，甚至几十部警戒雷达组成探测体系［3］。首先，航母编队警戒雷达探测体系比较显明特征是兵力编成不固定，导致探测体系内的雷达部数变数较大，型号不固定。其次是航母编队内部队形不固定，导致不同平台雷达的阵位相对位置不确定。再者是与单部雷达有着共同的特征，受自然杂波、地理环境、目标回波特性、强敌干扰等要素影响较大。可见，航母编队警戒雷达探测体系是一个动态、开放的体系，在不同兵力编成、不同作战任务和不同作战环境下，面对不同的威胁目标，其体系探测能力也是皆然不同的。另外，构建逼真全面的航母编队警戒探测体系实兵试验环境，所需要的人力、物力和财力耗费是惊人的，况且服役的航母编队大部分时间以执行任务为主，很难腾出大部分时间进行全方位试验评估。因此，如何全面有效地对航母编队警戒探测体系能力进行评估，将是一项十分困难艰巨的任务。

3 评估思路

以现有航母编成为主要评估对象，确定航母编队警戒探测能力指标体系，构建典型作战环境，采用外场实兵试验评估、内场仿真推演评估、历史数据纵横向综合分析等手段分层次、分阶段、逐级迭代评估航母编队警戒探测体系能力，具体评估思路如图1所示。

图1 评估思路示意图

首先在确立航母编队警戒探测能力指标体系后，主要分为常态化检验评估和专项检验评估两条主线进行。常态化检验评估主要是在航母编队日常出航任务中采集相关数据，重在平时采集相关评估指标数据，并存入数据中心；专项检验评估主要是根据作战需求，构设贴近实战的典型作战环境，进行实兵检验评估，并将采集相关评估指标数据存入数据中心。后期，两条主线都汇聚到内场仿真进行推演和评估分析，主要利用日常采集数据和专项采集数据驱动进行仿真系统建模，并利用数据耕种技术推演检验评估仿真环境下的航母编队警戒探测体系能力，内场仿真结果与外场实兵、日常出航任务能力值进行比对拟合，根据误差分析结果修正仿真系统模型。经过长期的“外-内-外-内”循环互相验证，仿真系统将会逐级接近实际航母编队警戒探测能力，最终利用大数据挖掘分析技术，以及内场仿真和外场实兵的优势，可以全面有效地评估航母编队警戒探测体系能力。

4 警戒探测指标体系构建

4.1 建立依据

以航母编队体系作战能力为牵引、以实际作战问题为导向，按照“O-O-D-A”（观察、判断、决策和行动）环作战思想原则作为指标体系构建的依据。根据相关文献介绍，“OODA 环”理论认为所有有机体、人类社会、复杂战争系统等都按照这个循环进行运动，尤其是作战过程中只要己方的快于、优于对方就能破解或破坏对方，是一种共识的作战理论［4～5］。针对航母编队警戒探测体系能力，主要是为作战时提供信息感知、态势综合和决策，涉及到“OO”两个环节，因此必须要求体系探测信息的完备性、准确性和时效性，才能确保“OODA 环”的高效运转。

4.2 指标体系

所谓指标体系就是能够全面准确描述航母编队警戒探测体系，科学有效度量探测体系能力。根据航母编队警戒探测体系的动态性和开放性等特征，以及体系评估思路，可将指标体系分为两大部分，一部分是航母编队警戒探测指标体系，另一部分是典型作战环境构建能力指标体系。后者主要是描述和度量典型作战环境构设的逼真度、可信度，用于辅助评估前者体系的探测能力［6～7］。

根据指标建立依据，采用以上统下、以下证上、分层分级、互不干扰的原则，可将航母编队警戒探测体系由高到低分为体系能力、类聚合能力、功能能力、性能或效能参数四个层次，其中性能参数是体系内装备固有属性的度量表征，效能参数是组织运用体系内装备与具体外界环境相互作用所表现的度量表征，是技术与战术、手段与方法、认知和思维的高度融合，性能或效能参数容易量化；功能能力是一种以上属性紧密耦合的性能或效能参数综合表征的集合体；则类聚合能力是一种以上属性相关耦合的功能能力综合表征的集合体；多个类聚合能力构成体系探测能力，各层次的能力指标很难量化，而是在具体环境下相对同类事物的相对描述。具体指标体系如图2所示。

图2 航母警戒探测能力评估指标体系示意图

建立典型作战环境构设能力指标体系的目的是为了准确摸清作战环境构建的能力，评估环境构建的逼真度，为更有效评估装备体系在该具体作战环境下的实际作战能力作支撑。主要包括目标环境构设能力、干扰环境构设能力（以强敌干扰为主）、硬摧毁环境构设能力三大类能力，具体体系指标如图3所示。

图3 典型作战环境构设能力指标体系示意图

5 实施要点与评估方法

5.1 实施要点

航母编队警戒探测体系能力评估是一项综合性测试评估工程，需要分层次、分阶段实施，逐级积累迭代综合性评估。实施可以分为三种类别，一是以航母编队日常战备、巡航、训练等为背景，不改变航母编队部署计划，前推构设典型作战环境，模拟强敌作战样式的常态检验；二是以航母编队重大演训任务为背景的专项检验；三是依托航母编队历史检验、训练数据开展的综合历史数据评估。三种检验评估方式，前两种在实施步骤和流程上基本相同，主要涉及到试验准备阶段、实兵检验阶段、仿真推演阶段、结果评估阶段四个重要环节，而综合历史数据评估根据部队需求，随时利用以往的试训数据、日常运维应用管理等大样本数据，进行综合性评估。

1）试验准备阶段

根据部队需求分析，航母编队实战化部署计划方案，性能、作战等试验历史数据分析结果，确定针对性检验项目、检验方式方法等，构设相应的作战环境，拟制定试验总体方案、试验大纲、试验实施方案、数据采集实施方案等，为实兵检验阶段做好充足准备。

2）实兵检验阶段

根据前期准备的文书文案，以及作战环境构设装备前期部署，按实战化要求展开兵力行动。在整个兵力活动过程中，从信息源头至编指信息融合的各个重要环节均实时采集信息数据，以及与其相关的其他信息数据，主要包括环境构设装备功能性能参数、运动位置信息、目标回波特性、干扰相关参数信息及相关战术运用信息，雷达探测目标参数信息、视频信息、本指融合信息、编指融合信息，人员操控与指挥信息，兵力行动方案、水文气象和海域海况等，并将采集原始数据进行解析转换，形成标准统一的几种常用格式。为后期复盘分析准备完备的实测数据。

3）仿真推演阶段

利用采集后的实测数据，驱动航母编队警戒探测能力复盘分析软件，利用可视化技术将兵力行动整个过程进行复盘，通过层次结构解析技术将体系兵力逐一进行分解与重构剖析，并结合兵力行动方案、人员操控与指挥情况，查找分析编队警戒探测体系能力存在的问题和弱项。

对于外场实兵因客观实践条件无法实现检验的项目或边界，必须通过与航母编队相对等的仿真系统进行仿真模拟与仿真外推检验，查找问题与弱项，摸清体系装备性能底数。利用实测数据修正航母编队装备模型，提升模型的逼真度和可信度，利用数据耕种技术和逻辑增生技术，通过仿真系统进行推演与外推，生成大量有效、充分的仿真数据。支撑结果评估阶段形成阶段性评估报告。

4）结果评估阶段

该阶段一是利用数据挖掘分析技术对所有实测数据和仿真数据进行深入相关分析，挖掘数据之间的弱耦合、弱相关性，寻找深层次的隐性规律和军事价值，摸清体系装备的在构设环境条件下的能力底数；二是利用大样本数据挖掘分析技术对以往多阶段的实测数据、仿真数据和日常部队运维管理、人员操控等数据进行广域深度挖掘分析，实现全方位、全要素摸清航母编队警戒体系装备能力底数，形成编队警戒体系探测作战指导手册、体系探测特征模型等为战服务产品，使航母编队在未来战场上能够充分发挥体系探测能力。

5.2 体系评估方法

所谓体系能力评估，就是航母编队在各种作战模式、编队配置、作战背景和作战对手等条件下体系探测效能集合的一种综合客观评价和表述。对于航母编队警戒探测体系这一巨复杂系统，通过试验得到大量模糊的、随机的、分布也不规律的数据，为了能够全维、全域和全寿命周期地评估其体系探测能力，需要综合运用系统工程相关理论技术方法来指导综合评估全程，一般采取定性定量相结合的方式进行综合评估。所采用的评估方法主要涉及到统计分析方法、复盘分析方法、仿真外推分析方法和深度挖掘评估方法。

1）统计分析方法

统计分析方法是针对指标项的考核标准，将某一类或相关联的几类数据（试验结果数据和历史数据），在归一化坐标系下进行统计分析，发现其分布规律或浮动范围、出现频率等特征，是否优于考核标准，以及摸清体系探测的边界性能底数，以及装备维护保养方面的统计分析结果［8～9］。例如体系探测范围威力图、最大发现距离的发现概率或虚警概率、目标跟踪的距离精度和方位精度，装备故障率、故障周期、恢复时长、易损器件等。

2）复盘分析方法

利用试验过程数据、探测结果数据和真值数据驱动复盘分析软件系统，对整个试验过程进行复盘分析。主要针对试验结果数据信息和分析专家关注的关键问题，通过对试验过程进行回放，追踪查找存在的问题，分析其产生的原因。复盘分析过程中根据需求可以将数据进行剥分类离或整体复盘，从不同角度直观查找分析问题。例如体系雷达节点的合理性、单装备的体系贡献度、目标探测发现跟踪情况等关键问题分析。

3）仿真外推分析方法

首先利用外场试验结果数据对雷达探测模型和目标特征模型进行修正，通过航母编队数字仿真系统或者半实物仿真系统进行仿真实验，实验外场难以实现或者还未开展的试验项目，验证该条件下的航母编队警戒探测体系能力。即采用数据耕种技术进行仿真领域实验，其理念是使用高性能计算，在航母编队数字仿真系统或者半实物仿真系统所有模型参数的可能空间内运行，获取确定参数下的航母编队警戒体系探测结果数据，每次运行时改变战场关键元素以及一些随机变量的值，这样在反复的迭代过程中“生长”数据，逐渐积累形成海量数据仓库［10～11］。例如改变战情想定、航母编成、编队队形、雷达使用策略、作战海域、气象水文、探测目标类型、目标运行状态、干扰信息等参数，使其在任何可以想象到的作战场景下进行仿真外推计算，得到相应的探测结果数据。

4）深度挖掘评估方法

数据挖掘方法主要是从大量外场试验数据和仿真实验外推数据中提取出可信、新颖、有价值的模式或规律等知识。对于航母编队警戒探测体系试验中产生的海量数据，使用传统的统计方法和评价机制很难发现数据背后的军事价值，需通过数据挖掘技术才能充分发现大量数据之间的弱相关性、规律性、多要素因果关系等内含军事价值［12～13］。例如在不同航母编成和不同作战想定下，挖掘航母编队警戒体系探测能力变化的一般规律和特殊性，摸清不同航母编成体系的性能边界底数，以及在确定航母编成和明确作战对象下的最佳寻优预警探测方案等。

6 结语

航母编队警戒探测体系能力评估是一项艰巨复杂的试验评估任务，如果依靠外场实兵试验，完全摸清和掌握不同航母编队警戒探测体系在不同作战场景下的探测能力底数，试验周期将是十分漫长的，并且也不现实。需要内外场紧密结合，采用试验数据和仿真数据相融合的评估机制，全面评估航母编队警戒探测体系能力，快速形成作战能力。