AHP法在末段高層反導陣地防空方案選擇中的應用*

季軍亮 ，汪民樂 ，韓慧華 ，田海林

（1.空軍工程大學防空反導學院，西安 710051；2.火箭軍工程大學，西安 710025）

0 引言

末段高層反導系統，用于在大氣層內高空或大氣層外部分空域對處于彈道末段或中后段飛行的彈道導彈實施攔截，主要用來掩護重要基礎設施、點狀要害目標群等呈面狀分布的區域。末段高層反導系統作為當前彈道導彈防御的關節點，戰略地位強、受關注程度高，因此，武器系統自身也面臨著來自空中、陸上等多類型的安全威脅。從可行性的角度考慮，這些威脅又以空中安全威脅為主。所以，末段高層反導系統陣地防空就逐漸提上日程。為深化末段高層反導系統對空安全防護研究，本文將末段反導系統陣地視為特殊的重點保衛目標，在進行末段高層反導系統陣地防空需求分析基礎上，運用層次分析法開展陣地防空方案選擇優化，以期為末段高層反導系統陣地防空解決方案制定提供參考。

1 末段高層反導系統面臨的空中威脅分析

1.1 末段高層反導系統陣地配置

末段高層反導系統對來襲彈道導彈的攔截距離遠、高度大，以THAAD區域高層反導系統為例，相對于典型防御目標而言，其防衛區直徑可達200 km以上［1-2］。為了最大限度地保證反導陣地對空安全，由末段高層反導系統與低層反導系統組成的反導混編群進行兵力部署時，在滿足反導作戰任務需求的前提下，會盡量兼顧高層反導陣地的對空防御。因此，末段高層反導系統具有一定的戰略或戰役縱深，這意味著敵方對其實施空中打擊就必須突破國土防空體系的“多區多帶”對空防御。

高層反導系統發射車可實施遠距離火控雷達的分散配置，其火力運用的基本單位是發射車。如此，一方面由于武器系統的指控中心與發射車無線數據交換需要，就要求指控中心與發射車之間不能有阻礙無線通信的明顯障礙物［3-5］；另一方面，為了使火控雷達能準確截獲、引導攔截彈，雷達與發射車之間也不能存在影響導彈截獲的遮蔽物。除此之外，末段高層反導力量是針對主要地區、主要方向的部署，有一定的地域集中性，且所屬雷達對空輻射功率大，電磁特征明顯。因此，末段高層反導系統陣地相對比較開闊，且地勢起伏不大。如此一來，其陣地易遭敵空襲兵器瞄準攻擊，且不易有效偽裝防護。

1.2 末段高層反導陣地可能面臨的空中威脅樣式分析

根據以上末段高層反導系統陣地配置分析，結合信息化條件下空襲作戰特點，從提高彈道導彈非對稱優勢的角度考慮，敵對方為了增大彈道導彈突防概率及其威懾效果，將會采用多種空襲手段對高層反導陣地實施首輪打擊，并在彈道導彈進襲過程中持續進行。綜合來看，高層反導陣地面臨的空中威脅樣式可以歸納為低空超低空目標突擊、隱身目標突擊和部分外層防空火力漏防目標突擊3種［6］。

1）低空超低空目標突擊。受地物雜波等干擾因素影響，雷達對低空超低空的進襲目標發現難度大、截獲概率不高，甚至無法探測跟蹤，這就給進攻方提供了較好的條件。防區外飛行器低空超低空突防外層防空火力，對末段高層反導陣地進行突擊，是敵方對陣地進行火力摧毀的基本作戰樣式，也是高層反導陣地面臨的最大、最直接的空中威脅，低空超低空目標主要包括巡航導彈等。

2）隱身目標突擊。空襲兵器的隱身設計使目標本身的雷達反射截面（RCS）大大減小，被傳感器發現的概率大幅降低，與此相應的是隱身目標突防至可能完成任務線成功率的提升。由于隱身飛行器的特殊優勢，令其成為突擊末段高層反導陣地的理想選擇。其火力打擊方式為于可能完成任務線處發射分離目標（精確制導炸彈等）對陣地裝備和人員進行打擊。

3）部分外層防空火力漏防目標突擊。這里的漏防目標泛指常規空氣動力目標。漏防目標突破外層防空火力后，為了提高對地攻擊精確度，常以臨空轟炸或近距發射分離目標的方式對末段高層反導陣地實施火力打擊。漏防目標的載彈量大、對地攻擊能力強，一旦突破外層防空火力，將使用掛載的空地制導武器對高層反導陣地進行打擊。

綜上所述，可對末段高層反導武器系統陣地造成直接火力毀傷的空中威脅是:低空進襲的巡航導彈、隱身目標掛載的精確制導炸彈及常規目標掛載的空地制導武器。需要說明的是，現代空襲條件下，以上3種空中威脅樣式或火力打擊方式不是絕對孤立存在的，而是緊密聯系互為增補，它們既能各自為戰線性運用，又可密切協同、整體實施［7-8］。

2 末段高層反導陣地防空需求及攔防手段分析

為了保障末段高層反導陣地對空安全，針對陣地可能面臨的直接火力威脅，結合末段高層反導系統作戰運用特點，現定性提出末段高層反導系統陣地防空需求［9］。這里需要說明的是，為了體現直接火力威脅的現實可能性，在分析計算中為各類火力打擊方式單排序權重賦予表征掛靠平臺抵達可能完成任務線的加權系數F（F≤1，對于低空超低空進襲的巡航導彈F=1）。

2.1 末段高層反導陣地防空需求

1）具備對低空超低空目標的防御能力。末段高層反導陣地防空手段，必須具備抗擊飛行器低空超低空突擊的能力，以減小或消除空襲兵器對陣地裝備和人員最直接的火力打擊，這是陣地防空系統所必須具備的能力，也是陣地防空的首要需求。

2）具有攔截空中分離目標的能力。為了使末段高層反導裝備尤其是搜索雷達和火控雷達免遭空中分離目標打擊，陣地防空手段需具備一定的攔截空中分離目標的能力，以在攔截載機失敗后對分離目標實施攔截。

3）具有相當的抗飽和攻擊能力。現代空襲為了達成作戰意圖，進攻方往往采用多波次、小間隔、大密度的進襲模式。對末段高層反導陣地突擊更是如此，尤其是無人飛行器的使用，更使攻擊趨于超飽和攻擊的狀態。為了應對這種進襲態勢，陣地防空系統務必具備相當的抗飽和攻擊能力。

除上述需求外，陣地防空還應考慮效費比、單次攔防成功率、反應時間等其他相關因素，這些因素也是影響末段高層反導陣地防空手段選擇不可或缺的指標要素［9］。

2.2 末段高層反導系統陣地防空攔防手段

根據作戰運用機理不同，執行末段高層反導系統陣地防空任務的攔防手段可分為運用火力的“硬”攔截手段（如各種地空導彈或高炮）和運用信息設備的“軟”防護手段（如保護雷達的誘偏系統、綜合光電對抗設備等）。在分析運用硬手段執行陣地防空任務時，將其進一步劃分為3類:一是高空遠程地空導彈武器；二是低空近程彈炮結合系統；三是防空高炮。在研究運用信息對抗設備執行陣地防空任務時，主要應用兩種信息對抗設備:一是為雷達裝備配備的誘偏系統；二是綜合光電對抗系統。鑒于末段高層反導系統陣地防空威脅目標的多樣性，部分目標無法采用“軟”手段進行對抗，因此，本文只討論“硬”攔截手段選擇問題。

3 層次分析法在陣地防空方案選擇中的應用

3.1 層次分析法基本原理

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一種層次權重決策分析方法，其特點是在對復雜決策問題的本質、影響因素及其內在關系等進行分析的基礎上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數學化，從而為多目標、多準則或無結構特性的復雜決策問題提供簡便的決策方法，尤其適合于對決策結果難以直接準確計量的情況。層次分析法的運用建立在遞階層次結構模型的基礎上，通過指標之間的兩兩比較對系統中各指標進行優劣排序，并利用這種評判結果來綜合計算各指標的權重系數，然后綜合決策者的判斷，確定決策方案對于目標的相對重要性的總排序［10-15］，其步驟流程如圖1所示。

圖1 層次分析法運用步驟

3.2 層次分析法在陣地防空方案選擇中的應用分析

根據層次分析法基本原理和運用步驟，結合末段高層反導系統面臨的空中威脅、陣地防空需求及攔防手段分析，層次分析法在陣地防空方案選擇中的應用具體如下。

3.2.1 建立層次結構模型

按照最高層、中間層和最底層的形式構建層次結構模型，其中，最高層也是目標層，在目標層中總目標只有一個，就是選擇最優的末段高層反導系統陣地防空方案。中間層也稱子目標層或準則層，是目標層的進一步細化和分解。在該層又分為兩個層次，第1層次包括各類威脅樣式和火力打擊方式，第2層次是陣地防空手段攔防威脅樣式和火力打擊方式的指標要素，具體包含反應時間、抗飽和攻擊能力、單次攔防成功率、效費比等4個指標。最底層也是方案層，含預設的高空遠程地空導彈武器、低空近程彈炮結合系統、防空高炮等共3類攔防手段［10-15］。因此，該層次結構模型為4層結構模型，如圖2所示。

圖2 陣地防空方案選擇層次結構模型

3.2.2 構建判斷矩陣

進行層次分析就要在建立問題層次結構模型的基礎上，對層次結構中各元素的相對重要性作出判斷，并將判斷結果用一定的數值表示出來，寫成矩陣形式，即所謂的判斷矩陣。相對重要性以重要性標度值來表示，通常都采用Saaty提出的九標度法［16］。九標度法定義如表1所示，bij表示元素bi與元素bj相比，bi對bj的重要性程度。

表1 判斷矩陣標度及其含義

表2 A-B層判斷矩陣

表3 B1-C層判斷矩陣

表4 B2-C層判斷矩陣

表5 B3-C層判斷矩陣

表6 C1-D層判斷矩陣

表7 C2-D層判斷矩陣

表8 C3-D層判斷矩陣

表9 C4-D層判斷矩陣

以上判斷矩陣中各元素數值參考文獻［7-8］，并綜合相關專家意見后確定。

3.2.3 層次單排序和一致性檢驗

層次單排序是根據判斷矩陣計算對于上一層元素而言本層次與之有聯系的元素的重要性排序，層次單排序主要是計算判斷矩陣A的特征根和特征向量。由于當n≥3時，計算最大特征根比較麻煩，這里用到Saaty給出的求近似算法，其計算步驟為。

1）A中的每行元素連乘并開n次方。

2）求權重。

3）A中的每列元素求和。

表10 判斷矩陣隨機指標RI

以上判斷矩陣均通過一致性檢驗，具有滿意的一致性。

3.3 層次總排序

層次總排序是依據層次單排序得到的結果，計算同一層次所有因素對于目標層相對重要性的排序，層次總排序要從上到下逐層進行，計算得:

該計算結果表明，末段高層反導武器系統陣地防空方案選擇排序情況為:低空近程彈炮結合系統優先選擇，其次為防空高炮，再次為高空遠程地空導彈武器。

4 結論

本文采用層次分析法，對末段高層反導武器陣地防空方案選擇問題進行了深入研究，得出了備選方案優先排序，計算結果可為末段高層反導陣地配屬決策提供直接智力支持。需要說明的是，文中涉及的陣地防空“軟”攔防手段，可作為火力“硬”攔截手段的補充協同使用。