舰空导弹射击方案优化指标体系研究

朱传伟，斗计华，赵峰民

(海军大连舰艇学院， 辽宁 大连 116018)

舰空导弹武器系统作为水面舰艇防空作战的主要防空武器，是构成水面舰艇及其战斗力的基本要素，对水面舰艇防空作战的效果起到举足轻重的作用。舰空导弹射击方案是水面舰艇综合防空反导作战方案的重要组成部分，是在舰空导弹射击过程中，需要科学合理执行的一项组织实施计划，属于典型的武器装备作战使用问题。为使舰空导弹射击方案优化研究更具有针对性，需要量化分析舰空导弹射击方案优化的影响因素，采用相关统计方法建立舰空导弹射击方案优化的指标体系。建立射击方案优化指标体系，是对舰空导弹射击方案优化中涉及到的一系列评估要素，按照一定的结构层次关系进行排列组合，使其成为一个有机的整体。完整的方案优化指标体系是武器装备整体综合性能的集中体现。建立科学合理的方案优化指标体系是舰空导弹射击方案研究中一个关键环节，没有科学完整的指标体系，方案优化就无法进行，而指标体系建立不合理，就无从谈起方案优化研究的准确性[1-4]。

1 舰空导弹射击方案优化问题

舰空导弹射击方案是指在防空反导作战中，针对不同的战场环境条件、空袭目标态势、武器装备的状态，射击指挥员使用舰空导弹对来袭目标进行拦截的组织实施方法。舰空导弹射击方案主要内容包括明确需要拦截哪些目标，确定对一批目标的拦截采用几发导弹，选择由哪些火力通道执行发射任务，选择最佳的导弹发射时机，预计对一批目标的最大可拦截次数及对群目标的最多可抗击数量。舰空导弹射击方案问题的优化与评价存在众多影响因素，优化舰空导弹射击方案必须综合考虑这些影响因素，为客观系统评价射击方案打下良好的基础。依据舰空导弹防空反导作战的特点，结合咨询专家意见，归纳影响舰空导弹射击方案优化的因素主要包括目标因素、装备因素、武器使用因素、环境因素、人员因素五个方面。

1) 目标因素

在舰空导弹防空反导作战过程中，目标因素决定着目标威胁等级，自始至终受到各级指挥员的重点关注，目标因素对舰空导弹采取的有效抗击手段存在重要的意义。在优化舰空导弹射击方案时需要考虑目标因素对方案优化标准的影响[5]。

2) 人员因素

通过历次实战可以证明，人与武器装备之间的关系是相辅相成的，人员因素可以在一定程度上大幅度提升武器装备的作战效能，也可降低其作战效能。人员只有与武器装备紧密结合，才能充分发挥装备的作战效能。虽然目前装备自动化程度越来越高，但在舰空导弹射击方案研究过程中，仍然不能忽视人员之间的协同配合及操作技能等因素。

3) 武器使用因素

武器使用决策对舰空导弹射击方案的影响至关重要，既是射击方案优化的出发点，又是射击方案优化的最终归宿[6]。针对舰空导弹武器使用方案优化的目标，在武器使用决策方案中需要预计舰空导弹对单目标的最大拦截次数及对多目标的最大可拦截数量、优化舰空导弹火力分配方案、确定舰空导弹的发射时机等。

4) 装备因素

人与武器装备是军队战斗力形成的两个重要因素，两者相互制约，构成一个不可分割的整体。舰空导弹射击方案优化研究的着眼点是使用人员立足现有舰空导弹武器装备技术水平的条件下，最大程度提升舰空导弹的作战能力。

5) 环境因素

舰空导弹射击时的环境条件包括电磁环境条件和自然环境条件。对于电磁环境条件不仅包括敌方实施的电磁干扰，还包括来自本舰和编队友舰的电磁辐射信号。无论哪一种电磁干扰都是始终贯穿于舰空导弹防空反导作战过程中的，因此，在舰空导弹射击方案优化过程中都要予以考虑。

舰空导弹射击方案优化的过程是在基于对目标因素、装备因素、环境因素综合分析，保证舰空导弹预期作战效果的前提下，选择舰空导弹火力分配、发射时机等因素中与舰空导弹射击方案优化直接相关且易于定量描述的子因素，建立舰空导弹射击方案优化目标函数，再采用相关算法进行计算的过程。其优化目标是针对每次不同的射击阶段，优化舰空导弹发射时机、合理选择火力通道、恰当安排导弹发射数量，经多方案比较后执行一个最优的射击方案。

2 舰空导弹射击方案优化指标体系设计

为有效降低舰空导弹射击方案优化指标选择的主观性，提高优化指标体系的实用性和针对性，文章采用德尔菲法对舰空导弹射击方案优化指标进行筛选，在得出优化指标后，采取主成分分析方法对指标间的关系进行分析，最终构建舰空导弹射击方案优化指标体系。

德尔菲法属于专家咨询法的一种，它是使一群专家意见集中起来的方法。通过德尔菲法得到专家们对指标重要性大小的意见后，下一步工作是依据这些意见作重要性指标筛选[7]。在筛选出优化指标后，对指标间的关系进行因子分析，将相关性比较密切的几个指标归在同一类因子中。基于因子分析和德尔菲法的指标体系调查流程见图1。

2.1 基于德尔菲法的射击方案优化指标筛选

1) 主观指标体系构建

确定舰空导弹射击方案优化指标是一项复杂的工程，舰空导弹射击方案问题涉及因素众多，相关的影响因素可以细化分为多种因素。为了便于分析问题和优化指标体系的可操作性，依据本章前面关于舰空导弹射击方案的影响因素、理论内涵和指标体系建立原则的分析与论述，经过分析归纳，建立舰空导弹射击方案优化的主观指标体系Ⅰ，该体系由25个优化指标组成，见表1。

表1 舰空导弹射击方案优化指标体系Ⅰ

2) 重要性指标筛选

假设一个问题有n个指标I1,I2,…,In，其重要性大小分别为x1,x2,…,xn。xi都为正数，其值越大，表明相应的指标越重要，从n个指标筛选出重要的指标，剔除不重要的指标，即为重要性指标筛选。对于上述主观优化指标的筛选可以通过德尔菲法和模糊数学分析法相结合，对指标的重要性描述可以采用隶属度的概念来描述。隶属度的计算公式为：

xi=mi/M

(1)

式(1)中：M是采用德尔菲法咨询专家的数量；mi是第i个优化指标Ii被专家选择的次数。

隶属度xi的值越大，表明该指标在优化体系中越重要，如xi值过小，可以进行删除。根据德尔菲法进行指标筛选的基本原理，本文选择对舰空导弹作战使用研究领域的20名专家学者进行咨询。请专家结合自身的专业知识和经验，从25个舰空导弹射击方案优化指标中选择12个最能反映射击方案的指标，在专家咨询结果的基础上进行统计分析，分别得到了25个优化指标的隶属度，见表2。

对于隶属度小于0.2的优化指标可以不进行考虑，其余的15项指标按照隶属度大小进行排序，并结合第二轮咨询专家意见，增加了目标类型识别、人员协同配合、导弹发射间隔时间3项优化评价指标，建立舰空导弹射击方案优化指标体系Ⅱ，共有18个优化指标，见表3。

表2 舰空导弹射击方案优化指标的隶属度

表3 舰空导弹射击方案优化指标体系Ⅱ

2.2 基于主成分法的优化指标因子分析

因子分析是主成分分析的延伸与扩展，将相关性比较密切的多个指标或因素归在同一类因子中，以较少几个因子反映多个指标所包含的信息。

因子分析的数学模型是把P个观测变量分别表示为m

(2)

在对指标进行因子分析时，采用德尔菲法对专家进行第三轮咨询，用于对舰空导弹射击方案优化指标应用SPSS软件进行量表分析情况见表4。文章对因子的分析与提取采用Spss Statistics17.0进行，采用KMO与Bartlett检验，KMO的值超过了0.65，Bartlett检验的P值等于0.000，说明优化指标体系可以进行因子分析。

表4 优化指标量表分析问卷

通过向专家咨询论证，在对舰空导弹射击方案优化指标方面提问有18项，采用主成分法提取公因子，按照因子分析的步骤流程进行计算，公因子提取和矩阵旋转处理后的结果见图3。从图3中可以看出每个主成分的方差，即特征值。图3中前5个主成分的初始特征值和因子析取特征值分别为5.560、2.643、2.048、1.586、1.151；旋转处理后的特征值分别为3.153、2.706、2.615、2.441、2.010，均大于1。按照累计贡献率达到85%的原则，各主成分的方差贡献率依次累计相加，经计算前5个特征值大于1的主成分累计贡献率达到85.075%，因此本文可以选择5个公共因子来描述舰空导弹射击方案优化的18个指标包含的信息。

初始因子矩阵有时难以对公共因子的性质做出适当说明，一般采取旋转后的因子载荷矩阵使各个因子负荷值尽可能地向1或0两个极值转化，见图4。

2.3 舰空导弹射击方案优化指标体系

从图4中可以看出18项指标与各个公因子之间的相关系数，公因子1在目标攻击可能性、目标类型识别、目标攻击能力上有较大的载荷，它主要涉及来袭目标威胁等级对舰空导弹射击方案优化的影响，可以命名为目标威胁评估。同理，对18项优化指标进行归类合并，分别将上述4个公因子命名为射击方法、人员运行、装备质量特征、环境因素，最终建立舰空导弹射击方案优化指标体系，见图5所示。

3 结论

现在的海上空袭与反空袭作战中，水面舰艇面临的最大威胁是来自各种平台发射的反舰精确制导武器，未来海战中水面舰艇将面临着多方向、多批次的饱和攻击。对舰空导弹射击方案问题进行研究就是为了正确运用舰空导弹火力，使其在防空作战过程中发挥出最大效能毁伤目标、保护己方目标的安全。建立科学合理的评价指标体系是射击方案优化研究中一个关键环节，没有科学完整的指标体系，舰空导弹射击方案优化研究就无法进行，优化指标体系是联系评估专家与优化对象的纽带，也是联系优化方法与优化对象的桥梁，只有科学合理的评估指标体系，才能得出科学公正的评估结论[6,8-9]。