直升機多機協同探測效能評估指標體系構建

張宏斌，楊 杰，郭宇峰

(陸軍航空兵學院，北京 101123)

0 引言

現代高科技戰爭條件下，協同作戰已成為主要作戰方式。協同作戰過程中，通過直升機多機協同探測能夠提升直升機作戰編隊先敵發現、先敵打擊的能力，同時能夠降低直升機自身被敵發現的概率。因此，直升機多機協同探測技術得到了深入和廣泛的研究，并取得了一定的成果，如：線性規劃方法[1]、模糊推理方法[2]、信息論方法[3]、人工智能方法[4]、動態規劃方法[5]等。但是，以上直升機多機協同探測效能的評估均是依據各自方法的特點提出相應的衡量指標和方法，存在一定的片面性。

目前，尚未構建通用的直升機多機協同探測效能評估指標體系。作為探討，本文在分析直升機多機協同探測效能評估各種影響因素的基礎上，依據效能評估指標選取原則，采用層次分析法嘗試建立一個通用的直升機多機協同探測效能評估指標體系。

1 直升機多機協同探測效能評估影響因素

直升機多機協同探測效能評估涉及的影響因素很多，如：任務需求、目標信息、傳感器狀態、環境因素、情報支援、系統響應時間、探測范圍、探測精度、目標誤差率等多方面。在構建評估指標體系時，需對以上影響因素逐一定義和分析。

1)任務需求：多機協同探測過程中各機探測信息所要達到的一個最低限值。

2)目標信息：反映的是多機協同探測最終的輸出。在作戰過程中，直升機作戰目標通常為地面目標，一般包括靜態目標和動態目標。該指標通過目標數量衡量能夠準確、客觀地給出。

3)傳感器狀態：即多機協同探測的輸入使用了多少傳感器資源。直升機傳感器一般包括雷達、激光、紅外等，為使指標簡化，可分為主動傳感器和被動傳感器兩類。該指標也可通過各類傳感器數量給出。

4)環境因素：包括自然環境和戰場環境因素。該指標無法定量衡量，且作為干擾因素，最終會反饋到傳感器狀態和目標信息。

5)情報支援：該指標與環境因素類似，可通過傳感器狀態和目標信息兩個指標反映。

6)系統響應時間：反映了多機協同探測對事件的響應速度，可以定量衡量。

7)探測范圍：反映了多傳感器協同探測所能覆蓋的程度，可以以最遠目標距離衡量。

8)探測精度：反映了多機協同探測的探測能力。但是當目標眾多時，該指標過于繁雜，而探測精度無非是指得到的目標信息能否滿足任務需求，所以該指標可在目標信息指標中進行細化，即將目標信息劃分為跟蹤動目標、搜索動目標、搜索靜目標、定位靜目標四類，且可用各類目標數量衡量。

9)目標誤差率：反映的是多機協同探測的準確程度，一般可用虛假目標數量衡量。

2 效能評估指標選取原則

由于效能概念的復雜性，效能指標的描述不像物理量的度量描述那樣直接，定義效能指標時要考慮效能指標隨機性、多尺度、不確定性和局限性等特點。直升機多機協同探測技術自身比較復雜，包含了多種因素，如流程、模型、算法等，而且其效能的發揮受到環境、作戰對象等多方面因素的影響，因此，在選取效能評估指標時，應該把握以下原則：

1)系統性。評價指標體系應抓住主要因素，全面反映被評價對象的綜合情況。

2)簡明性。在基本滿足效能評估要求和給出決策所需信息的前提下，應盡量減少指標個數，突出主要指標，以免造成指標體系過于龐大，給后續的評估工作造成困難。

3)針對性。效能評估指標要面向任務，對于不同的任務應采用不同的評估指標。

4)客觀性。評估指標的含義應盡量明確，指標值應能夠通過數學計算、儀器測試或試驗統計等方法獲得，易于定量分析，具備可操作性。

5)獨立性。所選擇的指標應盡可能地相互獨立，指標之間應盡量減少交叉和相互包含。

3 應用層次分析法構建效能評估指標體系

層次分析法是對一些較為復雜、較為模糊的問題做出決策的建議方法，它特別適用于那些難于定量分析的問題[6]。本文中，各種效能評估指標包含多個因素，因此需要采用層次分析法逐一分析。

3.1 一級效能評估指標體系構建

一級效能評估指標是指在對直升機多機協同探測效能評估影響因素分析的基礎上，結合效能指標選取原則，確定的各效能評估指標。

通過對直升機多機協同探測效能評估影響因素進行分析后，任務需求、探測精度兩類因素可通過目標信息反映，因此可以不作為效能評估指標；環境因素、情報因素作為隨機干擾因素無法定量衡量，且可通過傳感器和目標信息兩類因素反映，因此這兩類指標也可忽略。由此，可形成一級指標體系如圖1所示。

圖1 多機協同探測效能評估一級指標體系

在一級指標體系中，目標誤差率、范圍和時間指標均為單一指標，而對于傳感器、目標信息和精度三類指標，由于其各自具有若干影響因素，因此需進一步對以上各一級指標進行分解。

3.2 二級效能評估指標體系構建

1) 傳感器指標：對于直升機而言，主要探測傳感器包括激光、紅外、雷達三類。各類傳感器對協同探測性能的影響包括兩方面：一是探測能力，二是被探測概率。其中，激光傳感器作為主動傳感器主要用于測距；紅外作為被動傳感器主要用于測角；雷達作為主動傳感器可以測速。不同傳感器對探測性能影響不同，因此分別作為傳感器指標的二級指標。

2) 目標指標：目標指標首先需區分空中目標和地面目標?？罩心繕艘话銥閯討B目標，因此可直接作為一類指標，而地面目標需區分靜態目標和動態目標，因此需建立空中目標、地面靜目標、地面動目標三類。

3) 精度指標：精度指標通常以目標軌跡誤差進行衡量，但在目標很多時會造成數據量過大，因此可以以定性的方式進行衡量，即區分搜索目標和跟蹤目標兩類。而對于搜索和跟蹤而言，靜目標和動目標能力不同，因此區分為搜索靜目標、動目標，跟蹤動目標，定位靜目標四類。

綜上，分別建立傳感器、目標、精度三類一級指標的二級指標體系如圖2-圖4所示。

圖4 精度二級指標體系

通過應用層次分析法對直升機多機協同探測效能評估指標體系進行了進一步分析，首先各級指標的選取滿足效能指標選取原則，同時各指標盡量覆蓋到影響效能評估的各類因素。且各指標均可定量衡量，即：傳感器、目標和精度三類指標均以各指標數量為標準，誤差率、范圍和時間三類指標也可直接定量獲取。因此，該效能評估指標體系可用于不同的協同探測方法效能評估。

4 結論

本文對直升機多機協同探測效能評估指標體系構建問題進行了研究。在分析直升機多機協同探測效能評估影響因素的基礎上，依據效能評估指標選取原則，選取傳感器狀態、目標信息、精度、目標誤差率、范圍和時間六類指標作為效能評估一級指標，然后采用層次分析法逐一對一級指標進行分解，最后建立了直升機多機協同探測效能評估指標體系。該指標體系中所有指標均可量化，且通過定性分析可確定各因素權重，減少了許多不確定因素和人為因素造成的影響，為直升機多機協同探測效能評估提供了一個通用的指標體系，對直升機多機協同探測技術的進一步改進和發展具有一定意義。但是，由于直升機多機協同探測過程是一個復雜過程，本文所建立的指標體系仍有一定的局限性，有待進一步研究。