艦空導彈射擊方案優化指標體系研究

朱傳偉，斗計華，趙峰民

(海軍大連艦艇學院， 遼寧 大連 116018)

艦空導彈武器系統作為水面艦艇防空作戰的主要防空武器，是構成水面艦艇及其戰斗力的基本要素，對水面艦艇防空作戰的效果起到舉足輕重的作用。艦空導彈射擊方案是水面艦艇綜合防空反導作戰方案的重要組成部分，是在艦空導彈射擊過程中，需要科學合理執行的一項組織實施計劃，屬于典型的武器裝備作戰使用問題。為使艦空導彈射擊方案優化研究更具有針對性，需要量化分析艦空導彈射擊方案優化的影響因素，采用相關統計方法建立艦空導彈射擊方案優化的指標體系。建立射擊方案優化指標體系，是對艦空導彈射擊方案優化中涉及到的一系列評估要素，按照一定的結構層次關系進行排列組合，使其成為一個有機的整體。完整的方案優化指標體系是武器裝備整體綜合性能的集中體現。建立科學合理的方案優化指標體系是艦空導彈射擊方案研究中一個關鍵環節，沒有科學完整的指標體系，方案優化就無法進行，而指標體系建立不合理，就無從談起方案優化研究的準確性[1-4]。

1 艦空導彈射擊方案優化問題

艦空導彈射擊方案是指在防空反導作戰中，針對不同的戰場環境條件、空襲目標態勢、武器裝備的狀態，射擊指揮員使用艦空導彈對來襲目標進行攔截的組織實施方法。艦空導彈射擊方案主要內容包括明確需要攔截哪些目標，確定對一批目標的攔截采用幾發導彈，選擇由哪些火力通道執行發射任務，選擇最佳的導彈發射時機，預計對一批目標的最大可攔截次數及對群目標的最多可抗擊數量。艦空導彈射擊方案問題的優化與評價存在眾多影響因素，優化艦空導彈射擊方案必須綜合考慮這些影響因素，為客觀系統評價射擊方案打下良好的基礎。依據艦空導彈防空反導作戰的特點，結合咨詢專家意見，歸納影響艦空導彈射擊方案優化的因素主要包括目標因素、裝備因素、武器使用因素、環境因素、人員因素五個方面。

1) 目標因素

在艦空導彈防空反導作戰過程中，目標因素決定著目標威脅等級，自始至終受到各級指揮員的重點關注，目標因素對艦空導彈采取的有效抗擊手段存在重要的意義。在優化艦空導彈射擊方案時需要考慮目標因素對方案優化標準的影響[5]。

2) 人員因素

通過歷次實戰可以證明，人與武器裝備之間的關系是相輔相成的，人員因素可以在一定程度上大幅度提升武器裝備的作戰效能，也可降低其作戰效能。人員只有與武器裝備緊密結合，才能充分發揮裝備的作戰效能。雖然目前裝備自動化程度越來越高，但在艦空導彈射擊方案研究過程中，仍然不能忽視人員之間的協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彈射擊方案的影響至關重要，既是射擊方案優化的出發點，又是射擊方案優化的最終歸宿[6]。針對艦空導彈武器使用方案優化的目標，在武器使用決策方案中需要預計艦空導彈對單目標的最大攔截次數及對多目標的最大可攔截數量、優化艦空導彈火力分配方案、確定艦空導彈的發射時機等。

4) 裝備因素

人與武器裝備是軍隊戰斗力形成的兩個重要因素，兩者相互制約，構成一個不可分割的整體。艦空導彈射擊方案優化研究的著眼點是使用人員立足現有艦空導彈武器裝備技術水平的條件下，最大程度提升艦空導彈的作戰能力。

5) 環境因素

艦空導彈射擊時的環境條件包括電磁環境條件和自然環境條件。對于電磁環境條件不僅包括敵方實施的電磁干擾，還包括來自本艦和編隊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彈防空反導作戰過程中的，因此，在艦空導彈射擊方案優化過程中都要予以考慮。

艦空導彈射擊方案優化的過程是在基于對目標因素、裝備因素、環境因素綜合分析，保證艦空導彈預期作戰效果的前提下，選擇艦空導彈火力分配、發射時機等因素中與艦空導彈射擊方案優化直接相關且易于定量描述的子因素，建立艦空導彈射擊方案優化目標函數，再采用相關算法進行計算的過程。其優化目標是針對每次不同的射擊階段，優化艦空導彈發射時機、合理選擇火力通道、恰當安排導彈發射數量，經多方案比較后執行一個最優的射擊方案。

2 艦空導彈射擊方案優化指標體系設計

為有效降低艦空導彈射擊方案優化指標選擇的主觀性，提高優化指標體系的實用性和針對性，文章采用德爾菲法對艦空導彈射擊方案優化指標進行篩選，在得出優化指標后，采取主成分分析方法對指標間的關系進行分析，最終構建艦空導彈射擊方案優化指標體系。

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重要性大小的意見后，下一步工作是依據這些意見作重要性指標篩選[7]。在篩選出優化指標后，對指標間的關系進行因子分析，將相關性比較密切的幾個指標歸在同一類因子中。基于因子分析和德爾菲法的指標體系調查流程見圖1。

2.1 基于德爾菲法的射擊方案優化指標篩選

1) 主觀指標體系構建

確定艦空導彈射擊方案優化指標是一項復雜的工程，艦空導彈射擊方案問題涉及因素眾多，相關的影響因素可以細化分為多種因素。為了便于分析問題和優化指標體系的可操作性，依據本章前面關于艦空導彈射擊方案的影響因素、理論內涵和指標體系建立原則的分析與論述，經過分析歸納，建立艦空導彈射擊方案優化的主觀指標體系Ⅰ，該體系由25個優化指標組成，見表1。

表1 艦空導彈射擊方案優化指標體系Ⅰ

2) 重要性指標篩選

假設一個問題有n個指標I1,I2,…,In，其重要性大小分別為x1,x2,…,xn。xi都為正數，其值越大，表明相應的指標越重要，從n個指標篩選出重要的指標，剔除不重要的指標，即為重要性指標篩選。對于上述主觀優化指標的篩選可以通過德爾菲法和模糊數學分析法相結合，對指標的重要性描述可以采用隸屬度的概念來描述。隸屬度的計算公式為：

xi=mi/M

(1)

式(1)中：M是采用德爾菲法咨詢專家的數量；mi是第i個優化指標Ii被專家選擇的次數。

隸屬度xi的值越大，表明該指標在優化體系中越重要，如xi值過小，可以進行刪除。根據德爾菲法進行指標篩選的基本原理，本文選擇對艦空導彈作戰使用研究領域的20名專家學者進行咨詢。請專家結合自身的專業知識和經驗，從25個艦空導彈射擊方案優化指標中選擇12個最能反映射擊方案的指標，在專家咨詢結果的基礎上進行統計分析，分別得到了25個優化指標的隸屬度，見表2。

對于隸屬度小于0.2的優化指標可以不進行考慮，其余的15項指標按照隸屬度大小進行排序，并結合第二輪咨詢專家意見，增加了目標類型識別、人員協同配合、導彈發射間隔時間3項優化評價指標，建立艦空導彈射擊方案優化指標體系Ⅱ，共有18個優化指標，見表3。

表2 艦空導彈射擊方案優化指標的隸屬度

表3 艦空導彈射擊方案優化指標體系Ⅱ

2.2 基于主成分法的優化指標因子分析

因子分析是主成分分析的延伸與擴展，將相關性比較密切的多個指標或因素歸在同一類因子中，以較少幾個因子反映多個指標所包含的信息。

因子分析的數學模型是把P個觀測變量分別表示為m

(2)

在對指標進行因子分析時，采用德爾菲法對專家進行第三輪咨詢，用于對艦空導彈射擊方案優化指標應用SPSS軟件進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進行，采用KMO與Bartlett檢驗，KMO的值超過了0.65，Bartlett檢驗的P值等于0.000，說明優化指標體系可以進行因子分析。

表4 優化指標量表分析問卷

通過向專家咨詢論證，在對艦空導彈射擊方案優化指標方面提問有18項，采用主成分法提取公因子，按照因子分析的步驟流程進行計算，公因子提取和矩陣旋轉處理后的結果見圖3。從圖3中可以看出每個主成分的方差，即特征值。圖3中前5個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。按照累計貢獻率達到85%的原則，各主成分的方差貢獻率依次累計相加，經計算前5個特征值大于1的主成分累計貢獻率達到85.075%，因此本文可以選擇5個公共因子來描述艦空導彈射擊方案優化的18個指標包含的信息。

初始因子矩陣有時難以對公共因子的性質做出適當說明，一般采取旋轉后的因子載荷矩陣使各個因子負荷值盡可能地向1或0兩個極值轉化，見圖4。

2.3 艦空導彈射擊方案優化指標體系

從圖4中可以看出18項指標與各個公因子之間的相關系數，公因子1在目標攻擊可能性、目標類型識別、目標攻擊能力上有較大的載荷，它主要涉及來襲目標威脅等級對艦空導彈射擊方案優化的影響，可以命名為目標威脅評估。同理，對18項優化指標進行歸類合并，分別將上述4個公因子命名為射擊方法、人員運行、裝備質量特征、環境因素，最終建立艦空導彈射擊方案優化指標體系，見圖5所示。

3 結論

現在的海上空襲與反空襲作戰中，水面艦艇面臨的最大威脅是來自各種平臺發射的反艦精確制導武器，未來海戰中水面艦艇將面臨著多方向、多批次的飽和攻擊。對艦空導彈射擊方案問題進行研究就是為了正確運用艦空導彈火力，使其在防空作戰過程中發揮出最大效能毀傷目標、保護己方目標的安全。建立科學合理的評價指標體系是射擊方案優化研究中一個關鍵環節，沒有科學完整的指標體系，艦空導彈射擊方案優化研究就無法進行，優化指標體系是聯系評估專家與優化對象的紐帶，也是聯系優化方法與優化對象的橋梁，只有科學合理的評估指標體系，才能得出科學公正的評估結論[6,8-9]。