基于数据链组织运用下导弹作战效能评估

李大鹏,施广慧

(中国人民解放军96717部队,浙江金华 321006)

自20世纪五六十年代始,数据链技术在导弹作战运用上的研究就被提上日程。随着研究的深入,弹载数据链技术成为一个专门的研究课题,成为促进导弹武器智能化程度不断提高的一个重要方向。以美军战斧Block4[1]为代表,一系列数据链在导弹武器中的成功运用预示着,基于数据链组织运用下的导弹作战具有广阔的军事应用前景。文献[2]从技术应用角度分析了弹载数据链的具体功能,并指出未来该技术在中继平台、抗干扰、软件无线电领域的发展趋势。文献[3]结合巡航导弹特点,从打击体系的角度论述了数据链技术在导弹作战运用中的地位。为适应导弹协同作战发展需要,文献[4]提出了基于数据链的导弹协同定位方法,并通过数值仿真验证了其有效性。文献[5]则全面回顾了美军导弹武器数据链的前世今生,并分析了其在体系作战中的应用价值。空军航空大学刘子源[6]等人基于空天领域,研究了数据链传输技术在空地导弹武器上的运用,分析了数据链消息传输的关键技术,指出了导弹数据链系统的发展趋势。在总结战术武器系统中数据链系统的应用现状和技术特点后,文献[7]较系统地提出了一套数据链在战术武器控制系统中的应用方案,为实现数据链设备在导弹武器中的实践应用提供方案支撑。在协同数据链研究现状的基础上,文献[8]提出了导弹协同数据链的技术发展趋势,并对其中关键技术进行了分析。文献[9]总结了战术导弹数据链技术的特点,从人与弹、弹与弹的角度阐述其对导弹作战体系智能化提升的前沿作用。然而,以上文献的研究多集中在数据链在导弹武器组织运用的作用特点上,且多为定性分析,现有该方面的研究成果中鲜有对其作战效能进行定量评估。本文从导弹部队作战运用实践出发,以数据链在常规导弹部队参与多军种联合作战中的具体实施为视角,详细论述了其具体影响，而后以常规导弹部队作战考评标准为依据,系统建立了作战效能评价指标体系。最后运用模糊综合评价法,对联合作战背景下基于数据链组织运用的常规导弹作战效能进行了评估。

1 数据链对常规导弹作战行动效能的影响

1.1 实现战场统一态势的实时共享

因数据链的多元信息共享,扩大了战场侦察监视范围,拓展了目标侦察种类,对于常规导弹作战过程中的火力运用筹划所需的目标信息类别、目标指示精度、目标的动态时效等提供了丰富的信息源。各级指挥所和指挥人员可随时掌握导弹状态升级测试进度,掌握发射分队的位置、状态以及导弹发射进程等详细信息,依托数据链的统一态势信息掌握打击效果侦察信息,减少信息流转环节,为进一步实施快速精确的补充打击提供信息支撑。

1.2 实现精确指挥控制部队行动

精确指挥控制部队行动主要是指作战目标选择准确、作战力量运用得当、作战时间安排紧凑、作战空间分配合理、综合保障适时聚集,通过运用数据链建立可靠的指挥通信链路,为各级指挥所迅速、准确、保密地下达各类命令、指示,接收部队报告、请示,以及不间断地监控部队行动提供信息支撑。在打击时间敏感目标、海上大型移动目标时,加快了对目标捕捉的速度,实现对目标的持续不间断跟踪,提高了指挥信息在指挥所、作战部队、发射单元等要素之间的传递速度。部队作战不再受陌生地域点位、通信线路等战场设施不完善等因素限制,实现火箭军常规导弹部队远距离跨区机动作战和无依托随机发射的指挥控制要求。

1.3 实现高效的自主战术协同

联合作战中,火箭军常规导弹部队依托数据链与其他军种建立自主的战术协同,主要包括交互打击目标范围、火力突击时机、弹道安全走廊、打击效果侦察、防卫和防空、电子对抗、网络攻防、电子频谱管制、无线频谱、地方通信资源使用等信息,以及常规导弹部队内部的气象保障、工程保障、时空基准、防化等信息。与计划协同不同,依托数据链技术的联合作战战术协同摆脱了以往基层作战单元“上报情报数据需求——联合作战部门审批需求——联合作战部门协调情报——情报机构或各军种情侦职能单元上报情报——联合作战部门下发情报数据”这一固化的“由下至上,再由上至下”的繁琐过程。情报机构或各军种情侦职能单元依托数据链平台实时共享数据,作战单元根据自身需求直接从中摘取相应权限的情报数据,省去联合作战部门的审批与协调,使常规导弹力量与其他军种在联合作战体系中形成一个紧密协同的有机整体,最大限度发挥联合作战的效能。

1.4 实现辅助武器控制能力

通过数据链的组织运用,实现各级指挥所对导弹射前诸元装订、导弹发射进程的监控,以及导弹武器飞行状态、操控指令、侦察信息的高效传输。某型号巡航导弹通过人在回路控制提供弹载侦察图像和前向指令传输,地面操控号手根据实时传输的视频图像,判断目标位置及变化,进而快速、准确地进行导弹飞行修正,大幅提高导弹的打击精度。即将装备的某型号常规导弹通过弹载数据链端机将打击目标前的最后一帧图像回传至指挥所,辅助指挥人员对前次打击效果进行快速评估,对决策后续补充打击行动、加速打击进程、节约打击成本发挥了重要作用。通过弹载数据链端机,还可实现在飞行途中改变目标或任务,支持先发射导弹、后装订目标信息的作战样式,提高应急需求的响应速度,进一步提升对动态目标的打击能力。

2 评估模型与评价指标体系建立

对常规导弹作战效能的评估,是在多种因素、多个指标相互作用下的综合评判,因此采用模糊综合评价法,参考文献[10-12]的有关内容建立评估模型。

建立评估的指标体系是评估工作的一个重要环节。评价指标的选取应遵循科学性、可测性、独立性、完整性等原则。下面从系统反应时间和精度等主要性能指标进行详细分析。根据常规导弹旅作战能力考评标准及历次发射任务考评细则等,以常规导弹打击海上大型移动目标为例,考虑该过程中作战效能主要由以下能力支撑:指挥控制能力、部队行动能力、政治工作能力、作战保障能力、综合保障能力。因此,我们将某型常规导弹打击海上大型移动目标的作战效能U分解为指挥控制能力u1、部队行动能力u2、政治工作能力u3、作战保障能力u4、综合保障能力u5。评价指标体系中一级、二级指标具体如图1所示。

将指挥控制能力u1分解为指挥人员指挥能力u11、行动控制能力u12、情报信息获取能力u13、信息传递能力u14、组织协同能力u15五个二级指标。其中,是否运用数据链对情报信息获取能力u13、信息传递能力u14、组织协同能力u15会产生较大影响,因此,将指挥控制能力u1作为变量。

将部队行动能力u2分解为快速反应能力u21、机动投送能力u22、火力突击能力u23三个二级指标。考虑部队行动能力主要由部队自身训练水平决定,因此,将部队行动能力u2作为定量。

将政治工作能力u3分解为组织工作能力u31、军事人力资源能力u32、宣传鼓动能力u33、舆论法理斗争和心理攻防能力u34、维护战场纪律和群众工作能力u35五个二级指标。部队政治工作能力完全由平时业务能力决定,是否运用数据链对政治工作能力不产生影响,因此,将政治工作能力u3作为定量。

将作战保障能力u4分解为任务规划能力u41、精导保障能力u42、通信保障能力u43、工程保障能力u44、防化保障能力u45、机要保障能力u46六个二级指标。其中,是否运用数据链对任务规划能力u41、通信保障能力u43会产生影响,因此,将作战保障能力u4作为变量。

将综合保障能力u5分解为后勤保障能力u51、装备保障能力u52。考虑到综合保障能力主要取决于部队相关人员的训练水平和装备编配情况,因此,将综合保障能力u5作为定量。

图1 某型常规导弹打击海上大型移动目标效能评估指标体系

通过运用模糊综合评价法对基于数据链组织运用下的使用某型常规导弹打击海上大型移动目标的作战效能进行评估,求得评估结果。而后再对不使用数据链条件下的作战效能进行评估,在指挥控制能力及其有关二级指标发生变化后,求得评估结果。将两次作战效能评估结果进行比对,从而得出基于数据链组织运用下的常规导弹作战效能是否得到提高的结论。

3 作战行动效能评估

3.1 建立评估因素集

根据某型常规导弹打击海上大型移动目标作战效能评估指标体系,确立常规导弹打击海上大型移动目标作战效能评价因素集

U=(u1,u2,u3,u4,u5)

各子因素评价集

Uk=(uk1,uk2,…,ukn)

k表示作战效能指标u的第k个一级指标,n表示一级指标uk的第n个二级指标。

3.2 建立因素评语集

V=(v1,v2,v3,v4)

其中，v1,v2,v3,v4分别表示强、良好、一般、弱。

表1 评价等级划分及对应分值

3.3 确定权重集

结合历年来有关任务和各次某常规导弹作战能力评估标准,运用层次分析法确定评价集中各因素的权重,运用其中的分值分配关系,构造如下各次级因素判断矩阵P,如表2所示。

表2 次级因素判断矩阵

通过计算可求得判断矩阵P的特征向量,经归一化处理后得一级指标权重矩阵如下

A=[0.29,0.36,0.09,0.16,0.10]

依据上述方法,可依次确定出初级因素对其相应次级因素的权重矩阵。指挥控制能力u1、部队行动能力u2、政治工作能力u3、作战保障能力u4和综合保障能力u5各自下属二级指标间的权重矩阵分别为:

A1=[0.28,0.26,0.22,0.15,0.09]

A2=[0.12,0.15,0.73]

A3=[0.21,0.14,0.14,0.21,0.3]

A4=[0.28,0.31,0.22,0.07,0.06,0.06]

A5=[0.55,0.45]

3.4 评估

由于数据链的组织运用重点对指挥控制能力u1下的情报信息获取能力u13、信息传递能力u14、组织协同能力u15和作战保障能力u4下的任务规划能力u41、通信保障能力u43产生影响,因此首先重点讨论这一类子因素对应评价等级的隶属度。

情报信息获取能力主要由信息的获取速度及来源种类表征,其获取速度越快、信息来源越丰富、实时性越强,对应情报信息获取能力就越强,反之则越弱。指令信息传递能力主要考虑目标信息从获取到传递至发射架所需经过的指挥层级及数据是否落地,传递层级越少、数据传递过程中不落地,目标信息传递能力越强。在组织协同能力方面,现行保障模式只有通过计划协同或“由下至上,再由上至下”的临机协同,该种方式的协同仍存在较大滞后,而在组织运用数据链时由于其信息共享和交流机制,具备自主协同能力。通过下表将上述定性指标量化,同时规定各子因素的隶属度确定原则:各项指标所在区间对应评语的隶属度为100%,其余评语的隶属度均为0。

表3 子因素评价等级表

运用数据链获取目标信息时,具有目标信息来源多元准确度高、目标信息不落地传输可靠性强、目标数据传递层级减少效率提高、目标信息实时性高的特点。考虑保密工作要求,在不影响相互之间比较及评估运算、等级评定前提下,运用数学方法对引用的演习演练等时机采集的相关原始数据进行了脱密处理。

根据表4数据,目标信息获取速度隶属度矩阵a131=[1,0,0,0],信息来源种类隶属度矩阵a132=[1,0,0,0],目标信息实时获取能力隶属度矩阵a133=[1,0,0,0],传递层级隶属度矩阵a141=[1,0,0,0],协同情况隶属度矩阵a151=[1,0,0,0]。

表4 目标信息获取数据表

将情报信息获取能力下的目标信息获取速度、目标信息来源种类和目标信息实时获取能力这三个指标的权重定为0.4、0.4、0.3。经计算可得,情报信息获取能力u13的隶属度矩阵为a13=[1,0,0,0]。由于信息传递能力仅用传递层级表征,故u14的隶属度矩阵即为a14=[1,0,0,0]。同理,组织协同能力u15的隶属度矩阵a15=[1,0,0,0]。此外,精导保障能力与通信保障能力也认为其完全隶属于强的等级,即a42=a43=[1,0,0,0]。

除上述受数据链组织运用影响的各个指标外,其他设为定量的指标的隶属度矩阵均为aki=[0.1,0.8,0.05,0.05]。因此,得到评价矩阵R1,R2,R3,R4,R5如下:

依据上述评价矩阵Ri和对应权重矩阵Ai进行初级模糊综合评价,得到一级指标对应各评价等级的隶属度Bi。

B1=A1·R1=[0.28,0.26,0.22,0.15,0.09]·

[0.514,0.432,0.027,0.027]

同理，可计算出其余一级指标对应各评级等级的隶属度,依次为

B2=[0.1,0.8,0.05,0.05]

B3=[0.1,0.8,0.05,0.05]

B4=[0.577,0.376,0.0235,0.0235]

B5=[0.1,0.8,0.05,0.05]

依据上述初级模糊评价结果,可得常规导弹打击海上大型移动目标行动效能的总评价矩阵如下

在此基础上进行次级模糊综合评价

B=A·R=[0.29,0.36,0.09,0.16,0.10]·

[0.29638,0.62544,0.03909,0.03909]

根据上述综合评价矩阵可知,基于数据链组织运用的常规导弹打击海上大型移动目标行动效能29.638%表现为强,62.544%表现为良好,3.909%表现为一般,3.909%表现为弱。根据最大隶属度原则,行动效能评估中良好的评语占比最大,由此判定基于数据链组织运用的打击海上大型移动目标行动效能为良好。

为使评价结果更为直观,引入综合评价分值T,计算公式如下

其中，m为评语集元素数量。加权作战效能评估结果,可得综合评价分值,T=0.29638×10+0.62544×8+0.03909×6+0.03909×4=8.35822。由于T∈[8,10),表明作战效能评估结果在良好与强之间级别。

若按照现有通信保障模式,将有关变量指标按照评价等级重新确定后,目标信息获取速度隶属度矩阵a131=[0,0,0,1],目标信息来源种类隶属度矩阵a132=[0,0,0,1],传递层级隶属度矩阵a141=[0,0,0,1],协同情况隶属度矩阵a151=[0,0,0,1]。精导保障能力及通信保障能力隶属度矩阵a41=a42=[0,0,0,1]。按基于数据链组织运用的作战效能评估过程再进行评估计算,得到现有通信保障模式下常规导弹打击海上大型移动目标行动效能综合评价矩阵B′=[0.07818,0.62544,0.03909,0.25729],综合评价分值T′=0.07818×10+0.62544×8+0.03909×6+0.25729×4=7.04902。由于T′∈[6,8),表明其作战效能评估结果在一般与良好之间级别。

在上述评判结果中还可以看到,组织运用数据链条件下作战效能对于评语“强”的隶属度是现有保障模式下作战效能对于评语“强”的隶属度的3.8倍,综合评价分值T>T′,且提高一个档次。因此,基于数据链组织运用下,常规导弹打击海上大型移动目标的作战效能将得到较大幅度提高。

4 结束语

基于数据链组织运用的导弹作战模式是未来战争中精确打击、先敌制胜的关键方式之一。联合作战中弹载数据链技术更是融合了众多高精尖科技,其作战效能直接反映一个国家的科技水平、军事实力。本文以基层导弹部队对常规导弹作战行动考评标准为依据建立评价指标体系,综合考虑指挥控制能力、部队行动能力、政治工作能力、作战保障能力和综合保障能力的影响,对数据链组织运用下的某型常规导弹打击海上大型移动目标作战行动效能进行评估,摆脱了以往单纯理论论证而缺乏数据分析的不足。运用模糊综合评价法的作战效能评估使得结论得以量化,从数学的角度论证了其有效性,对弹载数据链技术在导弹作战应用中的研究作了进一步补充,具有重要价值。