朱傳偉，斗計(jì)華，趙峰民

(海軍大連艦艇學(xué)院， 遼寧 大連 116018)

艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作為水面艦艇防空作戰(zhàn)的主要防空武器，是構(gòu)成水面艦艇及其戰(zhàn)斗力的基本要素，對水面艦艇防空作戰(zhàn)的效果起到舉足輕重的作用。艦空導(dǎo)彈射擊方案是水面艦艇綜合防空反導(dǎo)作戰(zhàn)方案的重要組成部分，是在艦空導(dǎo)彈射擊過程中，需要科學(xué)合理執(zhí)行的一項(xiàng)組織實(shí)施計(jì)劃，屬于典型的武器裝備作戰(zhàn)使用問題。為使艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化研究更具有針對性，需要量化分析艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化的影響因素，采用相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法建立艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化的指標(biāo)體系。建立射擊方案優(yōu)化指標(biāo)體系，是對艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化中涉及到的一系列評估要素，按照一定的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系進(jìn)行排列組合，使其成為一個(gè)有機(jī)的整體。完整的方案優(yōu)化指標(biāo)體系是武器裝備整體綜合性能的集中體現(xiàn)。建立科學(xué)合理的方案優(yōu)化指標(biāo)體系是艦空導(dǎo)彈射擊方案研究中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，沒有科學(xué)完整的指標(biāo)體系，方案優(yōu)化就無法進(jìn)行，而指標(biāo)體系建立不合理，就無從談起方案優(yōu)化研究的準(zhǔn)確性[1-4]。

1 艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化問題

艦空導(dǎo)彈射擊方案是指在防空反導(dǎo)作戰(zhàn)中，針對不同的戰(zhàn)場環(huán)境條件、空襲目標(biāo)態(tài)勢、武器裝備的狀態(tài)，射擊指揮員使用艦空導(dǎo)彈對來襲目標(biāo)進(jìn)行攔截的組織實(shí)施方法。艦空導(dǎo)彈射擊方案主要內(nèi)容包括明確需要攔截哪些目標(biāo)，確定對一批目標(biāo)的攔截采用幾發(fā)導(dǎo)彈，選擇由哪些火力通道執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，選擇最佳的導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)機(jī)，預(yù)計(jì)對一批目標(biāo)的最大可攔截次數(shù)及對群目標(biāo)的最多可抗擊數(shù)量。艦空導(dǎo)彈射擊方案問題的優(yōu)化與評價(jià)存在眾多影響因素，優(yōu)化艦空導(dǎo)彈射擊方案必須綜合考慮這些影響因素，為客觀系統(tǒng)評價(jià)射擊方案打下良好的基礎(chǔ)。依據(jù)艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的特點(diǎn)，結(jié)合咨詢專家意見，歸納影響艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化的因素主要包括目標(biāo)因素、裝備因素、武器使用因素、環(huán)境因素、人員因素五個(gè)方面。

1) 目標(biāo)因素

在艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)過程中，目標(biāo)因素決定著目標(biāo)威脅等級，自始至終受到各級指揮員的重點(diǎn)關(guān)注，目標(biāo)因素對艦空導(dǎo)彈采取的有效抗擊手段存在重要的意義。在優(yōu)化艦空導(dǎo)彈射擊方案時(shí)需要考慮目標(biāo)因素對方案優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的影響[5]。

2) 人員因素

通過歷次實(shí)戰(zhàn)可以證明，人與武器裝備之間的關(guān)系是相輔相成的，人員因素可以在一定程度上大幅度提升武器裝備的作戰(zhàn)效能，也可降低其作戰(zhàn)效能。人員只有與武器裝備緊密結(jié)合，才能充分發(fā)揮裝備的作戰(zhàn)效能。雖然目前裝備自動(dòng)化程度越來越高，但在艦空導(dǎo)彈射擊方案研究過程中，仍然不能忽視人員之間的協(xié)同配合及操作技能等因素。

3) 武器使用因素

武器使用決策對艦空導(dǎo)彈射擊方案的影響至關(guān)重要，既是射擊方案優(yōu)化的出發(fā)點(diǎn)，又是射擊方案優(yōu)化的最終歸宿[6]。針對艦空導(dǎo)彈武器使用方案優(yōu)化的目標(biāo)，在武器使用決策方案中需要預(yù)計(jì)艦空導(dǎo)彈對單目標(biāo)的最大攔截次數(shù)及對多目標(biāo)的最大可攔截?cái)?shù)量、優(yōu)化艦空導(dǎo)彈火力分配方案、確定艦空導(dǎo)彈的發(fā)射時(shí)機(jī)等。

4) 裝備因素

人與武器裝備是軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力形成的兩個(gè)重要因素，兩者相互制約，構(gòu)成一個(gè)不可分割的整體。艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化研究的著眼點(diǎn)是使用人員立足現(xiàn)有艦空導(dǎo)彈武器裝備技術(shù)水平的條件下，最大程度提升艦空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力。

5) 環(huán)境因素

艦空導(dǎo)彈射擊時(shí)的環(huán)境條件包括電磁環(huán)境條件和自然環(huán)境條件。對于電磁環(huán)境條件不僅包括敵方實(shí)施的電磁干擾，還包括來自本艦和編隊(duì)友艦的電磁輻射信號。無論哪一種電磁干擾都是始終貫穿于艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)過程中的，因此，在艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化過程中都要予以考慮。

艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化的過程是在基于對目標(biāo)因素、裝備因素、環(huán)境因素綜合分析，保證艦空導(dǎo)彈預(yù)期作戰(zhàn)效果的前提下，選擇艦空導(dǎo)彈火力分配、發(fā)射時(shí)機(jī)等因素中與艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化直接相關(guān)且易于定量描述的子因素，建立艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，再采用相關(guān)算法進(jìn)行計(jì)算的過程。其優(yōu)化目標(biāo)是針對每次不同的射擊階段，優(yōu)化艦空導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)機(jī)、合理選擇火力通道、恰當(dāng)安排導(dǎo)彈發(fā)射數(shù)量，經(jīng)多方案比較后執(zhí)行一個(gè)最優(yōu)的射擊方案。

2 艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

為有效降低艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)選擇的主觀性，提高優(yōu)化指標(biāo)體系的實(shí)用性和針對性，文章采用德爾菲法對艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行篩選，在得出優(yōu)化指標(biāo)后，采取主成分分析方法對指標(biāo)間的關(guān)系進(jìn)行分析，最終構(gòu)建艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)體系。

德爾菲法屬于專家咨詢法的一種，它是使一群專家意見集中起來的方法。通過德爾菲法得到專家們對指標(biāo)重要性大小的意見后，下一步工作是依據(jù)這些意見作重要性指標(biāo)篩選[7]。在篩選出優(yōu)化指標(biāo)后，對指標(biāo)間的關(guān)系進(jìn)行因子分析，將相關(guān)性比較密切的幾個(gè)指標(biāo)歸在同一類因子中?；谝蜃臃治龊偷聽柗品ǖ闹笜?biāo)體系調(diào)查流程見圖1。

2.1 基于德爾菲法的射擊方案優(yōu)化指標(biāo)篩選

1) 主觀指標(biāo)體系構(gòu)建

確定艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，艦空導(dǎo)彈射擊方案問題涉及因素眾多，相關(guān)的影響因素可以細(xì)化分為多種因素。為了便于分析問題和優(yōu)化指標(biāo)體系的可操作性，依據(jù)本章前面關(guān)于艦空導(dǎo)彈射擊方案的影響因素、理論內(nèi)涵和指標(biāo)體系建立原則的分析與論述，經(jīng)過分析歸納，建立艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化的主觀指標(biāo)體系Ⅰ，該體系由25個(gè)優(yōu)化指標(biāo)組成，見表1。

表1 艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)體系Ⅰ

2) 重要性指標(biāo)篩選

假設(shè)一個(gè)問題有n個(gè)指標(biāo)I1,I2,…,In，其重要性大小分別為x1,x2,…,xn。xi都為正數(shù)，其值越大，表明相應(yīng)的指標(biāo)越重要，從n個(gè)指標(biāo)篩選出重要的指標(biāo)，剔除不重要的指標(biāo)，即為重要性指標(biāo)篩選。對于上述主觀優(yōu)化指標(biāo)的篩選可以通過德爾菲法和模糊數(shù)學(xué)分析法相結(jié)合，對指標(biāo)的重要性描述可以采用隸屬度的概念來描述。隸屬度的計(jì)算公式為：

xi=mi/M

(1)

式(1)中：M是采用德爾菲法咨詢專家的數(shù)量；mi是第i個(gè)優(yōu)化指標(biāo)Ii被專家選擇的次數(shù)。

隸屬度xi的值越大，表明該指標(biāo)在優(yōu)化體系中越重要，如xi值過小，可以進(jìn)行刪除。根據(jù)德爾菲法進(jìn)行指標(biāo)篩選的基本原理，本文選擇對艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用研究領(lǐng)域的20名專家學(xué)者進(jìn)行咨詢。請專家結(jié)合自身的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)，從25個(gè)艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)中選擇12個(gè)最能反映射擊方案的指標(biāo)，在專家咨詢結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分別得到了25個(gè)優(yōu)化指標(biāo)的隸屬度，見表2。

對于隸屬度小于0.2的優(yōu)化指標(biāo)可以不進(jìn)行考慮，其余的15項(xiàng)指標(biāo)按照隸屬度大小進(jìn)行排序，并結(jié)合第二輪咨詢專家意見，增加了目標(biāo)類型識別、人員協(xié)同配合、導(dǎo)彈發(fā)射間隔時(shí)間3項(xiàng)優(yōu)化評價(jià)指標(biāo)，建立艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)體系Ⅱ，共有18個(gè)優(yōu)化指標(biāo)，見表3。

表2 艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)的隸屬度

表3 艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)體系Ⅱ

2.2 基于主成分法的優(yōu)化指標(biāo)因子分析

因子分析是主成分分析的延伸與擴(kuò)展，將相關(guān)性比較密切的多個(gè)指標(biāo)或因素歸在同一類因子中，以較少幾個(gè)因子反映多個(gè)指標(biāo)所包含的信息。

因子分析的數(shù)學(xué)模型是把P個(gè)觀測變量分別表示為m

(2)

在對指標(biāo)進(jìn)行因子分析時(shí)，采用德爾菲法對專家進(jìn)行第三輪咨詢，用于對艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行量表分析情況見表4。文章對因子的分析與提取采用Spss Statistics17.0進(jìn)行，采用KMO與Bartlett檢驗(yàn)，KMO的值超過了0.65，Bartlett檢驗(yàn)的P值等于0.000，說明優(yōu)化指標(biāo)體系可以進(jìn)行因子分析。

表4 優(yōu)化指標(biāo)量表分析問卷

通過向?qū)＜易稍冋撟C，在對艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)方面提問有18項(xiàng)，采用主成分法提取公因子，按照因子分析的步驟流程進(jìn)行計(jì)算，公因子提取和矩陣旋轉(zhuǎn)處理后的結(jié)果見圖3。從圖3中可以看出每個(gè)主成分的方差，即特征值。圖3中前5個(gè)主成分的初始特征值和因子析取特征值分別為5.560、2.643、2.048、1.586、1.151；旋轉(zhuǎn)處理后的特征值分別為3.153、2.706、2.615、2.441、2.010，均大于1。按照累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%的原則，各主成分的方差貢獻(xiàn)率依次累計(jì)相加，經(jīng)計(jì)算前5個(gè)特征值大于1的主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85.075%，因此本文可以選擇5個(gè)公共因子來描述艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化的18個(gè)指標(biāo)包含的信息。

初始因子矩陣有時(shí)難以對公共因子的性質(zhì)做出適當(dāng)說明，一般采取旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣使各個(gè)因子負(fù)荷值盡可能地向1或0兩個(gè)極值轉(zhuǎn)化，見圖4。

2.3 艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)體系

從圖4中可以看出18項(xiàng)指標(biāo)與各個(gè)公因子之間的相關(guān)系數(shù)，公因子1在目標(biāo)攻擊可能性、目標(biāo)類型識別、目標(biāo)攻擊能力上有較大的載荷，它主要涉及來襲目標(biāo)威脅等級對艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化的影響，可以命名為目標(biāo)威脅評估。同理，對18項(xiàng)優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行歸類合并，分別將上述4個(gè)公因子命名為射擊方法、人員運(yùn)行、裝備質(zhì)量特征、環(huán)境因素，最終建立艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化指標(biāo)體系，見圖5所示。

3 結(jié)論

現(xiàn)在的海上空襲與反空襲作戰(zhàn)中，水面艦艇面臨的最大威脅是來自各種平臺發(fā)射的反艦精確制導(dǎo)武器，未來海戰(zhàn)中水面艦艇將面臨著多方向、多批次的飽和攻擊。對艦空導(dǎo)彈射擊方案問題進(jìn)行研究就是為了正確運(yùn)用艦空導(dǎo)彈火力，使其在防空作戰(zhàn)過程中發(fā)揮出最大效能毀傷目標(biāo)、保護(hù)己方目標(biāo)的安全。建立科學(xué)合理的評價(jià)指標(biāo)體系是射擊方案優(yōu)化研究中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，沒有科學(xué)完整的指標(biāo)體系，艦空導(dǎo)彈射擊方案優(yōu)化研究就無法進(jìn)行，優(yōu)化指標(biāo)體系是聯(lián)系評估專家與優(yōu)化對象的紐帶，也是聯(lián)系優(yōu)化方法與優(yōu)化對象的橋梁，只有科學(xué)合理的評估指標(biāo)體系，才能得出科學(xué)公正的評估結(jié)論[6,8-9]。