余宏峰，李琳琳，張 壯，陳尚德

（1.火箭軍工程大學(xué)作戰(zhàn)保障學(xué)院，西安 710025；2.解放軍96812 部隊(duì)，安徽 黃山 242700）

0 引言

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能等新興信息技術(shù)的快速發(fā)展，在信息化軍事變革和多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)大背景下，指揮控制系統(tǒng)成為決定戰(zhàn)爭勝負(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開展指揮控制系統(tǒng)效能評估是提高系統(tǒng)可靠性、安全性的重要手段。

國內(nèi)外關(guān)于指揮控制系統(tǒng)的效能評估主要針對以下幾個(gè)方面，文獻(xiàn)［1］中提出了一種基于云理論和二元語義層次分析法的評估模型，該方法解決了綜合評估過程廣泛存在的隨機(jī)性、模糊性等問題，但是語義評價(jià)信息主觀性較強(qiáng)，直接或間接會影響權(quán)重的確定；文獻(xiàn)［2］提出了模糊綜合判別法，該方法將很多難以量化的指標(biāo)模糊處理，缺點(diǎn)是利用精確的函數(shù)曲線代替隸屬度函數(shù)，忽略了隨機(jī)性；文獻(xiàn)［3］基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究問題方法，構(gòu)建了指揮控制系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，為各要素靈敏度分析提供了解決方法。上述文獻(xiàn)僅在指揮控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、信息系統(tǒng)和作戰(zhàn)能力等方面開展指標(biāo)體系構(gòu)建及效能評估方法研究。但針對基于任務(wù)控制能力指揮控制系統(tǒng)分析評估存在不足。

針對上述問題，本文首先在參考國軍標(biāo)和傳統(tǒng)指揮控制系統(tǒng)指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，以任務(wù)為中心，構(gòu)建了指揮控制系統(tǒng)任務(wù)控制能力評估指標(biāo)體系［4］；其次，結(jié)合每個(gè)葉子指標(biāo)特性，建立了可量化的數(shù)學(xué)模型，為指標(biāo)評價(jià)值的獲取奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；最后，運(yùn)用灰色層次分析方法［5］實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)效能評估，驗(yàn)證指標(biāo)體系和模型的合理性，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中存在的不足，為系統(tǒng)性能改進(jìn)完善提供了重要參考意見。

1 任務(wù)控制能力指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 相關(guān)概念介紹

指揮控制系統(tǒng)：指揮控制系統(tǒng)是聯(lián)合作戰(zhàn)背景下不同軍兵種或者同一軍兵種內(nèi)不同作戰(zhàn)單元之間相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)作戰(zhàn)的一個(gè)中樞系統(tǒng)。能夠?qū)崿F(xiàn)對作戰(zhàn)范圍內(nèi)的作戰(zhàn)單元實(shí)施有效協(xié)同指揮，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的軍事信息系統(tǒng)。

新一代：“新一代”的概念相對于不同軍兵種和武器裝備特性來說，其具體的概念內(nèi)涵是不同的。本文提出的“新一代”的概念是針對導(dǎo)彈作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)高度智能化、服務(wù)化和一體化的特點(diǎn)，提出的一種信息化程度更高的指揮控制系統(tǒng)。

任務(wù)控制能力［6］：是指聯(lián)合作戰(zhàn)條件下，為迅速響應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的作戰(zhàn)環(huán)境，并按照任務(wù)的需求，指揮員借助指揮控制系統(tǒng)對地理上分散部署的各要素進(jìn)行評價(jià)、選擇，進(jìn)而高效完成任務(wù)的能力。

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

構(gòu)建新一代指揮控制系統(tǒng)效能評估指標(biāo)體系，必須遵循最簡性、可測性、穩(wěn)定性、時(shí)效性和獨(dú)立性等原則［7-8］。在指標(biāo)體系構(gòu)建過程中，首先在參考國軍標(biāo)和傳統(tǒng)指揮控制系統(tǒng)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合新一代指揮控制系統(tǒng)特點(diǎn)和任務(wù)控制能力的定義，構(gòu)建了新一代指揮控制系統(tǒng)任務(wù)控制能力評估指標(biāo)體系，如圖1 所示。

2 任務(wù)控制能力指標(biāo)建模

2.1 指揮決策能力指標(biāo)建模

指揮決策能力是指指揮員根據(jù)作戰(zhàn)目標(biāo)、情報(bào)信息、戰(zhàn)場態(tài)勢和打擊目標(biāo)等多作戰(zhàn)要素，在作戰(zhàn)籌劃的基礎(chǔ)上做出最佳決策，實(shí)施作戰(zhàn)任務(wù)的綜合能力，一般從指揮員決策能力和輔助決策能力兩方面進(jìn)行評估。

2.1.1 指揮員決策能力

圖1 任務(wù)控制能力指標(biāo)體系

指揮員決策能力［9-10］是對指揮員自身能力素質(zhì)在作戰(zhàn)指揮中發(fā)揮作用的度量，一般從心理素質(zhì)（性格、智力和氣質(zhì)）、指揮能力（凝聚力、籌劃能力和協(xié)調(diào)能力）、知識結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識）和指揮經(jīng)驗(yàn)（個(gè)人近5 年考核優(yōu)秀次數(shù)、單位近5 年考核優(yōu)秀次數(shù)、擔(dān)任大項(xiàng)任務(wù)重要崗位次數(shù)和參加大項(xiàng)任務(wù)成功次數(shù)）等4 個(gè)方面評估。具體評估內(nèi)容如圖2 所示。

圖2 指揮員決策能力評估指標(biāo)體系

指揮心理素質(zhì)是對指揮員在緊急情況下心理承受能力的度量，是一種主觀的度量指標(biāo)，可結(jié)合平時(shí)工作訓(xùn)練和實(shí)戰(zhàn)演練表現(xiàn)情況，通過專家打分的方法獲得。主要從性格、智力和氣質(zhì)3 個(gè)方面度量，是主觀性較大的評估指標(biāo)，一般通過專家打分或者現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)測試獲得（例如墨跡測試、主題感覺投影等）。

指揮能力、知識結(jié)構(gòu)和指揮經(jīng)驗(yàn)是相對比較客觀的評估指標(biāo)，因此，可通過表1 獲得評價(jià)值。

2.1.2 輔助決策能力

輔助決策能力是指輔助指揮員進(jìn)行決策指揮的其他要素在指揮決策過程中的效能值，主要從作戰(zhàn)籌劃效率和決策響應(yīng)效率兩個(gè)方面評估。

作戰(zhàn)籌劃效率［11-12］是度量指揮員及輔助決策部門，在現(xiàn)有情報(bào)信息的基礎(chǔ)上，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和打擊要求，進(jìn)行統(tǒng)籌、分析和研究判斷，形成基本作戰(zhàn)構(gòu)想的時(shí)效性。作戰(zhàn)籌劃效率一般通過系統(tǒng)仿真獲取。

決策響應(yīng)效率［13-14］是度量指揮員及輔助決策機(jī)關(guān)在當(dāng)前戰(zhàn)場態(tài)勢下，對上級作戰(zhàn)方案響應(yīng)迅速程度的指標(biāo)。一般用歸一化后的指揮決策過程響應(yīng)效率來表示，其中決策響應(yīng)效率上限為能夠順利完成任務(wù)允許的最大時(shí)耗。假設(shè)實(shí)際的指揮決策響應(yīng)時(shí)間為td，則根據(jù)式（1）可得最終的決策響應(yīng)效率為：

式中，tdmax為指揮決策允許的最大響應(yīng)時(shí)間；td為指揮決策實(shí)際響應(yīng)時(shí)間。

通常用幾次指揮決策響應(yīng)效率的均值來表示效率值Td：

2.2 武器控制能力指標(biāo)建模

武器控制能力是指指揮控制系統(tǒng)對武器平臺實(shí)施監(jiān)控、指揮和控制的能力，主要從數(shù)據(jù)鏈控制能力和武器控制可靠性兩方面來度量。

2.2.1 數(shù)據(jù)鏈控制能力

數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侵笓]控制系統(tǒng)對武器系統(tǒng)實(shí)施指揮控制的主要手段，因此，對數(shù)據(jù)鏈的評估是武器控制能力評估必不可少的，主要從信道連通性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和信息準(zhǔn)確性3 個(gè)方面度量。

表1 指標(biāo)評價(jià)值對應(yīng)表

信道連通性是指數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)中，各通信節(jié)點(diǎn)之間不同信道正常連通的概率，主要受信道的選擇和通信距離兩個(gè)因素約束。目前暫無能夠全面反映不同通信手段之間信道連通性的數(shù)學(xué)模型，因此，在系統(tǒng)評估過程中一般用仿真數(shù)據(jù)替代。

系統(tǒng)穩(wěn)定性是對數(shù)據(jù)鏈正常工作能力的度量，一般用正常工作時(shí)間和總時(shí)間（包括各種突發(fā)狀況下無法正常工作的時(shí)間，如電力中斷、線路損壞等）的比值表示。

式中，Twork為數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)正常工作時(shí)間；Tall為數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)工作總時(shí)間。

信息準(zhǔn)確性一般用傳輸信息的誤碼率表示，傳輸誤碼率RCE的表達(dá)式為：

式中，RCE為傳輸誤碼率；LSA為發(fā)送數(shù)據(jù)的總比特?cái)?shù)；LRA為接收數(shù)據(jù)的總比特?cái)?shù)；LRE為接收數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)。

2.2.2 武器控制可靠性

武器控制可靠性是用來度量指揮所對武器控制能力可靠程度的指標(biāo)，主要通過武器監(jiān)控能力、成功發(fā)射概率和有效爆炸概率等3 個(gè)指標(biāo)來綜合定量度量。

武器監(jiān)控能力是指整個(gè)作戰(zhàn)流程中，對武器平臺實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力，可用上報(bào)的武器操作進(jìn)程準(zhǔn)確性表示，即武器平臺實(shí)際狀況與上報(bào)至指揮所的武器平臺狀況一致性，如式（5）：

式中，Weaponsame-atate表示武器平臺實(shí)際狀況與上級指揮所顯示武器狀況一致的狀態(tài)數(shù)；Weaponfact-state表示武器平臺上報(bào)的總狀態(tài)數(shù)。

成功發(fā)射概率指成功發(fā)射（成功發(fā)射是指進(jìn)入預(yù)定軌道，并可監(jiān)控）導(dǎo)彈數(shù)量launsuc與發(fā)射導(dǎo)彈總數(shù)量launall的比值，可用式（6）表示：

有效爆炸概率指精確命中目標(biāo)，由發(fā)射導(dǎo)彈毀傷程度destroy（由監(jiān)測人員按照毀傷評估等級確定）之和，與成功發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)量bomball的比值，可用式（7）表示：

2.3 單元生存能力指標(biāo)建模

單元定義為指揮單元、武器單元以及保障單元等遂行作戰(zhàn)任務(wù)所需的部隊(duì)及裝備。單元生存能力是衡量指揮控制系統(tǒng)在正常工作周期內(nèi)不被敵方偵察手段發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行有效防御而不被破壞的能力，主要包括反偵察能力和反摧毀能力。

2.3.1 反偵察能力

結(jié)合武器系統(tǒng)特點(diǎn)，反偵察能力主要是度量在執(zhí)行任務(wù)或試驗(yàn)過程中，采取有效的規(guī)避措施，防止武器裝備被敵偵察發(fā)現(xiàn)、竊取情報(bào)的能力，主要包括偽裝隱蔽能力和電子干擾能力。

偽裝隱蔽能力［15］主要用于作戰(zhàn)部隊(duì)具備的偽裝隱蔽手段成功規(guī)避敵偵察手段的有效性度量，由于偽裝隱蔽能力受到氣候、敵情等多方面因素的影響，即使同樣的偽裝隱蔽手段在不同的戰(zhàn)場環(huán)境下，偽裝隱蔽能力也不相同，是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的指標(biāo)，因此，一般由具體的戰(zhàn)場態(tài)勢和部隊(duì)采用的偽裝隱蔽手段獲取指標(biāo)評價(jià)值。偽裝隱蔽能力是有效偽裝隱蔽面積masquesuc與該武器設(shè)備的需要偽裝隱蔽總面積masqueall的比值，可用式（8）表示：

此處重點(diǎn)梳理了目前常用的偽裝隱蔽手段，根據(jù)目前偽裝手段和敵方偵察手段對有效偽裝隱蔽面積作出大致計(jì)算。

天然偽裝：主要是利用山體、地形和能見度等自然條件對武器裝備和部隊(duì)行動(dòng)進(jìn)行遮擋，以躲避敵方光學(xué)、紅外和雷達(dá)偵察的手段。

人工遮蔽：主要指軍用的一些制式的遮蔽器材，能夠有效避免光學(xué)、雷達(dá)等偵察。

時(shí)間窗口選擇：主要是從衛(wèi)星臨空來考慮，通過選擇衛(wèi)星過境的空檔時(shí)間，進(jìn)行部隊(duì)活動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是成本低，效率高；缺點(diǎn)是受時(shí)間約束較大，不利于部隊(duì)執(zhí)行應(yīng)急任務(wù)。

誘餌誘騙：在實(shí)施真實(shí)活動(dòng)或火力打擊中，通過設(shè)置虛假活動(dòng)或拋灑誘餌，讓敵方摸不清部隊(duì)的真實(shí)活動(dòng)、意圖，對于打擊武器真假難辨，以達(dá)到偽裝隱蔽的效果。

電子干擾能力［16］是指部隊(duì)利用現(xiàn)有電子設(shè)備通過制造虛假信息或?qū)撤诫娮釉O(shè)備進(jìn)行電子信號干擾，防止敵方偵察情報(bào)和火力打擊的能力。

電子干擾分為有源電子干擾和無源電子干擾。有源電子干擾是用專門的干擾發(fā)射機(jī)發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)某種形式的電磁波，使敵方電子設(shè)備和系統(tǒng)工作受到擾亂或破壞。無源電子干擾是用本身不發(fā)射電磁波的箔條、反射器或電波吸收體等器材，反射或吸收敵方電子設(shè)備發(fā)射的電波，使其效能受到削弱或破壞。這類干擾，主要用于干擾雷達(dá)、激光測距裝置等以接收反射電波來工作的電子設(shè)備?？捎檬剑?）表示：

其中，qIO表示期望的或作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)定的方位覆蓋范圍；ql表示系統(tǒng)實(shí)際達(dá)到的偵察方位復(fù)覆蓋范圍；FI表示期望的或作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)定的頻率范圍；fI表示系統(tǒng)實(shí)際達(dá)到的偵察頻率覆蓋范圍；RIO表示期望的或作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)定的偵察距離；RI表示系統(tǒng)實(shí)際達(dá)到的偵察距離；PI表示系統(tǒng)的截獲概率。

2.3.2 反摧毀能力

反摧毀能力是對系統(tǒng)單元生存性評估的一個(gè)重要方面，結(jié)合新一代指揮控制系統(tǒng)的特殊性，本文主要從火力單元防衛(wèi)能力和作戰(zhàn)單元機(jī)動(dòng)能力兩個(gè)方面評估。

火力單元防衛(wèi)能力是對主戰(zhàn)武器配屬的末端火力防衛(wèi)能力的度量。末端火力防衛(wèi)能力一般通過發(fā)現(xiàn)敵方武器攻擊的概率findprob與攔截?cái)撤酱驌粑淦鞯母怕蔵nterceptprob相乘來度量?？捎檬剑?0）表示：

發(fā)現(xiàn)敵方武器攻擊的概率findprob由過去軍事行動(dòng)的數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)次數(shù)和系統(tǒng)的偵察能力綜合確定；攔截?cái)撤酱驌粑淦鞯母怕蔵nterceptprob由過去軍事行動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出攔截概率。

作戰(zhàn)單元機(jī)動(dòng)能力是對作戰(zhàn)單元機(jī)動(dòng)性能的度量，一般用最大機(jī)動(dòng)速度表示，可用式（11）表示：

式中，rangei表示作戰(zhàn)單元在第i 次機(jī)動(dòng)的距離，ti表示第i 次的機(jī)動(dòng)時(shí)間。為了進(jìn)行歸一化處理，將速度分段與評估值相對應(yīng)，如表2 所示：

表2 速度與評估值對應(yīng)表

3 任務(wù)控制能力評估及分析

以某導(dǎo)彈指揮控制系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，驗(yàn)證指標(biāo)體系的合理性和指標(biāo)模型的準(zhǔn)確性。首先歸一化處理將數(shù)學(xué)模型由比值或者概率得出的按照數(shù)值為0.8～1，0.6～0.8，0.4～0.6，0.2～0.4，0～0.2，對應(yīng)賦值打分均為5，4，3，2，1，然后應(yīng)用灰色層次分析法對新一代指揮控制系統(tǒng)任務(wù)控制能力的效能進(jìn)行評估。評估指標(biāo)中，一級指標(biāo)Ai 共有3 個(gè)，集合為{A1，A2，A3}，二級指標(biāo)共有6 個(gè)，集合為Aij（j=1，2），三級指標(biāo)為Aijk 共有16 個(gè)，集合為Aijk（k 分別為1～4，1～2，1～3，1～3，1～2，1～2），步驟如下所示：

3.1 指標(biāo)權(quán)重確定

應(yīng)用層次分析經(jīng)典指標(biāo)賦權(quán)方法得到任務(wù)控制能力評估指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重，如表3 所示：

表3 各級指標(biāo)的權(quán)重

3.2 制定評估指標(biāo)等級

將評估指標(biāo)按照設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)劃分為強(qiáng)、較強(qiáng)、一般、較弱、弱5 個(gè)等級，分別對應(yīng)評估值5、4、3、2、1。

3.3 指標(biāo)評價(jià)值獲取

關(guān)于底層指標(biāo)的計(jì)算模型，前文已有詳細(xì)的介紹，為驗(yàn)證指標(biāo)體系的合理性和指標(biāo)模型的正確性，直接給出葉子節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)值，如表4 所示。

表4 指標(biāo)評價(jià)值

3.4 確定評估灰度、確定評估系數(shù)和權(quán)重

由設(shè)定的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)常用的灰數(shù)及對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)，計(jì)算出灰色評估系數(shù)，在經(jīng)過歸一化計(jì)算，最終得到指標(biāo)對應(yīng)的灰類評估向量和二級指標(biāo)灰類預(yù)計(jì)權(quán)矩陣為Rij：

3.5 對一級指標(biāo)Ai 和二級指標(biāo)Aij 進(jìn)行綜合評價(jià)

采用灰色層次法的綜合評估公式，按照由下向上、逐層評估的方法，利用灰色權(quán)矩陣Rij和表3 中三級指標(biāo)權(quán)重，獲得二級指標(biāo)評估值為如表5 所示：

表5 二級指標(biāo)效能評估結(jié)果

計(jì)算出一級指標(biāo)灰類預(yù)計(jì)權(quán)矩陣Ri為：

利用灰色層次法中的評估公式，利用灰色權(quán)矩陣Ri和表3 中二級指標(biāo)權(quán)重，得一級指標(biāo)效能評估結(jié)果如表6 所示：

表6 一級指標(biāo)效能評估結(jié)果

3.6 對任務(wù)控制能力綜合效能計(jì)算

由灰色評估公式，得任務(wù)控制能力做灰色評估結(jié)果為：

式中，WAi表示Ai的權(quán)重向量，R 為一級指標(biāo)權(quán)矩陣。

3.7 歸一化處理

從系統(tǒng)任務(wù)控制能力效能評估結(jié)果來看，系統(tǒng)的整體效能值為2.97，而指揮決策能力、武器控制能力和單元生存能力的效能值分別為2.649 2、3.242 5 和3.046 2。對比分析來看，武器控制能力的效能值明顯高于任務(wù)控制能力的效能值，說明武器控制能力發(fā)展?fàn)顩r比任務(wù)控制能力更加良好，但是反觀武器控制兩個(gè)二級指標(biāo)（數(shù)據(jù)鏈控制能力和武器控制能力可靠性）的評估值，數(shù)據(jù)鏈控制能力明顯低于武器控制可靠性，可以通過改進(jìn)信道的連通性，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)一步鞏固武器控制能力的提升；而指揮決策能力的效能值是只有2.649 2，明顯低于任務(wù)控制能力2.97 的效能值，說明指揮決策能力建設(shè)比較薄弱，制約任務(wù)控制能力的提升。進(jìn)一步剖析指揮決策能力的兩個(gè)二級指標(biāo)，從表6可以看出，指揮員決策能力效能值只有2.481 4，說明指揮員決策能力嚴(yán)重滯后于系統(tǒng)任務(wù)控制能力的發(fā)展，是制約系統(tǒng)任務(wù)控制能力提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以通過增加實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練次數(shù)、訓(xùn)練時(shí)間，提高指揮員學(xué)歷水平，熟練指揮員指揮流程等來提高指揮員決策能力，從而間接提高新一代指揮控制系統(tǒng)任務(wù)控制能力。

4 結(jié)論

本文針對新一代指揮控制系統(tǒng)任務(wù)控制能力評估中的指標(biāo)體系構(gòu)建、指標(biāo)建模和效能評估開展研究。通過系統(tǒng)效能評估，驗(yàn)證了任務(wù)控制能力指標(biāo)體系的合理性和指標(biāo)模型的正確性，并發(fā)現(xiàn)了任務(wù)控制能力建設(shè)中存在的不足，為指揮控制系統(tǒng)整體效能提升提供了重要參考。

任務(wù)控制能力涉及武器控制系統(tǒng)很多專業(yè)知識，由于個(gè)人能力所限，不免存在部分與其相關(guān)的指標(biāo)模型不夠細(xì)化。同時(shí)隨著新興技術(shù)在指揮控制系統(tǒng)中的運(yùn)用，指標(biāo)體系及相關(guān)模型必然會有所變化，后續(xù)研究需對指標(biāo)體系進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化、完善，提高指標(biāo)體系的實(shí)時(shí)性、適用性。