（91388部隊(duì) 湛江 524022）

1 引言

水面艦水聲對(duì)抗系統(tǒng)是水面艦水下防御體系的重要組成部分，建立作戰(zhàn)效能評(píng)估模型有助于了解其作戰(zhàn)能力和不足，為指揮員作戰(zhàn)決策提供參考依據(jù)，也為提高系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能創(chuàng)造條件。目前，很多專家和學(xué)者已經(jīng)開始探討和研究水聲對(duì)抗系統(tǒng)的效能評(píng)價(jià)方法。唐正和孫超等人提出了基于灰色層次分析法的水聲對(duì)抗系統(tǒng)效能評(píng)估［1］。現(xiàn)有的效能評(píng)價(jià)方法還有Lanchester方程、原型仿真、影響圖方法等，上述方法均局限于靜態(tài)評(píng)估系統(tǒng)效能，有一定的主觀性及模糊性［2］。

SEA（System EffectivenessAnalysis）方法由美國（MIT）信息與決策系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（LIDS）的A.H.Levis教授等人于20世紀(jì)70年代末至80年代中期提出，它通過將系統(tǒng)的運(yùn)行與系統(tǒng)要完成的使命聯(lián)系起來，觀察系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡和使命要求的軌跡在同一公共屬性空間相符合的程度，根據(jù)軌跡重合率的高低，來判斷系統(tǒng)的效能高低?？梢钥闯?，SEA 方法強(qiáng)調(diào)在相同的環(huán)境下，系統(tǒng)與使命的建模和分析，是動(dòng)態(tài)的客觀分析系統(tǒng)效能的方法［3］。該方法已在一些軍用系統(tǒng)（如歐洲的北約防空系統(tǒng)）和民用系統(tǒng)（如工業(yè)用的自動(dòng)化系統(tǒng)）效能評(píng)估與分析方面成功應(yīng)用［4］。本文將探討采用SEA 方法來分析水面艦水聲對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)效能，并建立評(píng)估模型。

2 使命任務(wù)和基本思路

水面艦水聲對(duì)抗系統(tǒng)一般由魚雷報(bào)警子系統(tǒng)、綜合反應(yīng)子系統(tǒng)和對(duì)抗實(shí)施子系統(tǒng)組成，其作戰(zhàn)流程也相應(yīng)劃分三個(gè)階段［5］：一是魚雷報(bào)警階段，主要由魚雷報(bào)警子系統(tǒng)完成對(duì)來襲魚雷的探測(cè)、識(shí)別，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；二是對(duì)魚雷攻擊的快速反應(yīng)與決策階段，由綜合反應(yīng)子系統(tǒng)把環(huán)境信息、戰(zhàn)術(shù)信息和魚雷動(dòng)態(tài)位置信息進(jìn)行綜合，擬定出艦艇規(guī)避和布放對(duì)抗器材的對(duì)抗方案；三是對(duì)抗階段，對(duì)抗實(shí)施子系統(tǒng)接收到綜合反應(yīng)子系統(tǒng)的指令后，采用軟殺傷／硬殺傷、非殺傷多種對(duì)抗手段，發(fā)射對(duì)抗器材，利用水聲環(huán)境進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臋C(jī)動(dòng)規(guī)避，使來襲魚雷航程耗盡或直接將其摧毀?？梢姡媾炈晫?duì)抗系統(tǒng)的使命任務(wù)是對(duì)敵來襲魚雷進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和報(bào)警，并組織布放對(duì)抗器材進(jìn)行對(duì)抗，掩護(hù)本艦規(guī)避，以此來防御敵魚雷的攻擊，提高本艦的生存能力。

由于采用SEA 方法進(jìn)行效能評(píng)估是針對(duì)具體作戰(zhàn)任務(wù)的，因而需要對(duì)水面艦水聲對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)效能分類進(jìn)行評(píng)估。我們根據(jù)其作戰(zhàn)特點(diǎn)，將水面艦水聲對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的指標(biāo)作了相應(yīng)的簡(jiǎn)化，分為三個(gè)相對(duì)主要的性能指標(biāo)度量：報(bào)警性能指標(biāo)、反應(yīng)決策性能指標(biāo)和器材對(duì)抗性能指標(biāo)［6］。通過三者的有效結(jié)合，可以得出系統(tǒng)的水聲對(duì)抗作戰(zhàn)效能。

3 性能指標(biāo)確定

3.1 報(bào)警性能指標(biāo)（MOP1）

系統(tǒng)的報(bào)警性能指標(biāo)一般指報(bào)警范圍和獲取信息的質(zhì)量［7］。系統(tǒng)報(bào)警范圍可近似為以系統(tǒng)最大報(bào)警距離為半徑的圓。報(bào)警范圍越大，預(yù)警時(shí)間就越長(zhǎng)，就有更充足的時(shí)間實(shí)施水聲對(duì)抗，對(duì)水下防御就越有利。而信息獲取方面，主要考慮系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷信息的錯(cuò)報(bào)和漏報(bào)兩個(gè)因素。報(bào)警正確率越高，漏報(bào)率越低，信息獲取質(zhì)量越高。因此，系統(tǒng)報(bào)警性能指標(biāo)數(shù)學(xué)模型的建立應(yīng)該考慮系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷最大報(bào)警距離R和能夠組織實(shí)施對(duì)抗的艦雷最小間距r的關(guān)系以及系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷的報(bào)警正確率η和漏報(bào)率ξ問題。具體模型如下：

在具體裝備的效能評(píng)估中，可根據(jù)裝備性能得到η，ξ，r與R的值。圖1為報(bào)警性能指標(biāo)（MOP1）與n，ξ，r，R之間關(guān)系示意圖。

圖1 MOP1 與η，ξ，r，R 關(guān)系示意圖

3.2 反應(yīng)決策性能指標(biāo)（MOP2）

反應(yīng)決策性能指標(biāo)在本文用系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間來衡量。系統(tǒng)對(duì)魚雷目標(biāo)報(bào)警后，將所得的信息作相應(yīng)處理、決策，最后組織布放器材進(jìn)行對(duì)抗或規(guī)避，這需要一定的時(shí)間，而這一時(shí)間的長(zhǎng)短即是系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間t［8］。從發(fā)現(xiàn)魚雷目標(biāo)一直到對(duì)抗實(shí)施的整個(gè)過程中，不能使魚雷接近到能夠組織實(shí)施對(duì)抗的艦雷最小間距r這一邊界線，系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間是決定性因素。假設(shè)系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷報(bào)警距離為R，來襲魚雷相對(duì)于水面艦的徑向速度為v。則

圖2為反應(yīng)決策性能指標(biāo)（MOP2）與R，v，t之間關(guān)系示意圖。

圖2 MOP2 與R，v，t之間關(guān)系示意圖

3.3 對(duì)抗性能指標(biāo)（MOP3）

對(duì)抗性能指標(biāo)是指通過采用軟殺傷對(duì)抗器材、硬殺傷對(duì)抗器材和非殺傷對(duì)抗手段對(duì)我方產(chǎn)生的有利結(jié)果［9］。本文認(rèn)為實(shí)施方式越多，效能相對(duì)越大。在此將對(duì)抗效能分為軟殺傷器材對(duì)抗效能、硬殺傷器材對(duì)抗效能和非殺傷對(duì)抗效能三個(gè)子指標(biāo)，分別定義為MOP31、MOP32和MOP33，則對(duì)抗效能度量函數(shù)為

4 系統(tǒng)映射和使命映射

1）在敵方魚雷來襲過程中，我方水聲對(duì)抗系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并識(shí)別目標(biāo)。報(bào)警距離越遠(yuǎn)，為我提供實(shí)施對(duì)抗行動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)我對(duì)抗作戰(zhàn)越有利。由MOP1模型和圖1可知，報(bào)警性能指標(biāo)MOP1在（0，η·（1-ξ））中變動(dòng)。

在作戰(zhàn)中，對(duì)于MOP1的使命范圍，我們希望對(duì)來襲魚雷的報(bào)警距離遠(yuǎn)大于我最小實(shí)施對(duì)抗距離，因而MOP1的值域應(yīng)取為：

2）在作戰(zhàn)過程中，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷報(bào)警距離和系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況：1）我艦已經(jīng)穩(wěn)定跟蹤敵魚雷，可以實(shí)施對(duì)抗，即R-vt≥r；2）我艦已來不及對(duì)來襲魚雷組織對(duì)抗。因此：

MOP2值域?yàn)?/p>

3）在對(duì)抗中，若發(fā)現(xiàn)來襲魚雷距離足夠遠(yuǎn)，一般要采用多種對(duì)抗手段，以求形成由遠(yuǎn)及近的全面防御層次。在實(shí)際的作戰(zhàn)過程中，采取了多少對(duì)抗方式，就根據(jù)MOP3的量化模型計(jì)算相應(yīng)的指標(biāo)量化值，從而知MOP3值域?yàn)椋?，1）。

4）綜合建模。下面將MOP1、MOP2和MOP3綜合得出系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。由于目標(biāo)報(bào)警、作戰(zhàn)反應(yīng)和器材對(duì)抗是整個(gè)水聲對(duì)抗系統(tǒng)信息作戰(zhàn)的必要流程，在作戰(zhàn)過程中處于前后相連的三個(gè)階段，參考“串并聯(lián)”模型框架，利用以下公式評(píng)估系統(tǒng)的水聲對(duì)抗效能［13］：

在此，為強(qiáng)調(diào)對(duì)整個(gè)水聲對(duì)抗系統(tǒng)的最低能力限制，強(qiáng)調(diào)“信息門檻”這個(gè)定義。信息門檻是為完成特定的作戰(zhàn)任務(wù)在信息能力或質(zhì)量上的最低限度。當(dāng)系統(tǒng)能力低于某個(gè)信息門檻，則效能指數(shù)MOP＝0。本文評(píng)估模型的信息門檻有兩個(gè)：最小報(bào)警距離r和實(shí)施水聲對(duì)抗。當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警距離低于r，當(dāng)沒有及時(shí)采取對(duì)抗措施時(shí)，直接定義作戰(zhàn)效能MOP＝0，不再使用評(píng)估模型評(píng)估。

4 實(shí)例計(jì)算與結(jié)果分析

4.1 實(shí)例計(jì)算

利用上文建立的數(shù)學(xué)模型，本文對(duì)水面艦水聲對(duì)抗系效能做了計(jì)算分析。

1）若報(bào)警距離足夠遠(yuǎn)，為實(shí)施多種對(duì)抗方式組合干擾提供了足夠的時(shí)間，以MOP31＝MOP32＝MOP33＝0.5 為例，則MOP3＝1-（1-0.5）3＝0.875；若能采取兩種對(duì)抗方式，則MOP3＝0.75；若只能采取一種對(duì)抗方式，則MOP3＝0.5。

2）若我們定義MOP3取固定值K，當(dāng)R≥r時(shí)，效能評(píng)估公式為MOP＝K·MOP1·MOP2·MOP3，K?（0，1）。此時(shí)，基本情況想定為：敵魚雷速度vt＝27.5m／s，我水聲對(duì)抗系統(tǒng)對(duì)魚雷實(shí)施對(duì)抗的最小距離500m，K＝0.9，η＝0.9，ξ＝0.05。結(jié)果如表1所示。

表1 不同想定下的系統(tǒng)作戰(zhàn)效能比較

4.2 結(jié)果分析

1）對(duì)來襲魚雷報(bào)警距離越遠(yuǎn)，可為水聲對(duì)抗實(shí)施多種對(duì)抗方式組合干擾提供的時(shí)間越充足，越有利于完成水聲對(duì)抗作戰(zhàn)任務(wù)；

2）通過分別對(duì)比表1中想定Ⅰ和想定Ⅱ以及想定Ⅲ和想定Ⅳ情況下的系統(tǒng)效能值，可以分析得出在范圍［r，R］內(nèi)我方對(duì)魚雷目標(biāo)報(bào)警距離越遠(yuǎn)，系統(tǒng)的效能越佳；

3）通過分別對(duì)比表1中想定Ⅰ和想定Ⅳ以及想定Ⅱ和想定Ⅲ情況下的系統(tǒng)效能值，可以得出當(dāng)系統(tǒng)的作戰(zhàn)反應(yīng)時(shí)間減小時(shí)，系統(tǒng)的效能明顯提升，可以看出反應(yīng)時(shí)間對(duì)于水面艦水聲對(duì)抗作戰(zhàn)非常重要。

5 結(jié)語

本文應(yīng)用了SEA 方法建立了水面艦水聲對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估模型。需要指出的是，應(yīng)用該模型評(píng)估水面艦水聲對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的準(zhǔn)確性主要取決于指標(biāo)體系的完善和其性能度量（MOP）的模型的好壞。因此，今后將繼續(xù)這兩個(gè)方面的研究來完善該模型，并重點(diǎn)完善MOP3及其各級(jí)的子指標(biāo)。

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