基于ADC-BP模型的對地攻擊無人機自主作戰(zhàn)效能評估

邵明軍,劉樹光,嚴驚濤

(空軍工程大學裝備管理與無人機工程學院,西安,710051)

近年來,隨著無人技術與智能技術融合發(fā)展,以對地攻擊無人機為代表的無人自主作戰(zhàn)樣式在實戰(zhàn)環(huán)境中得到廣泛應用。研究自主作戰(zhàn)能力,評估自主作戰(zhàn)效能,是衡量對地攻擊無人機在特定作戰(zhàn)條件下完成預定目標任務的有效途徑,對對地攻擊無人機的戰(zhàn)術使用和裝備研發(fā)具有實踐指導意義。

目前,效能評估的常用方法有層次分析法、模糊評判法[1]、灰色關聯(lián)法[2],ADC模型法[3]等。眾多評估方法中,ADC法作為一種較為成熟的評估方法,具有綜合性強,評估過程全面,模型層次清晰等優(yōu)點,主要是通過系統(tǒng)3大要素,即系統(tǒng)可用性A、系統(tǒng)可靠性D、系統(tǒng)能力C來對武器裝備效能進行評估。文獻[3]基于ADC模型建立效能評估方法,提出了適用于無人裝備的效能評估模型;文獻[4]考慮到武器作戰(zhàn)使用方式和效能影響因素優(yōu)化了傳統(tǒng)ADC模型,實現(xiàn)了有人/無人機對海攻擊協(xié)同作戰(zhàn)的效能評估;文獻[5]將人為因素與傳統(tǒng)ADC模型相結合,實現(xiàn)了對武器裝備效能的有效評估;文獻[6]在考慮設備運行條件和環(huán)境適應性影響基礎上,引入環(huán)境適應能力改進評估方法,構建了無人機效能評估模型;文獻[7]結合具體作戰(zhàn)任務,對能力向量C進行重新定義、構建的基礎上優(yōu)化了ADC評估模型,解決了無人機作戰(zhàn)能力依靠固有能力靜態(tài)評估的問題。文獻[8]基于產(chǎn)品分解結構PBS思想,提出了PBS-ADC模型,將無人偵察機系統(tǒng)分解成各子系統(tǒng),并重點分析了系統(tǒng)的可用性、可靠性指標,解決了無人偵察機研發(fā)階段ADC模型效能評估不足的問題。

分析現(xiàn)有文獻不難發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)ADC評估模型及改進型的應用對智能化武器裝備的任務特點、作戰(zhàn)場景、作戰(zhàn)過程分析較少,部分評估只是針對武器裝備的靜態(tài)性能進行系統(tǒng)效能評估,而沒有結合作戰(zhàn)任務、對抗環(huán)境,有針對性地對武器系統(tǒng)的動態(tài)作戰(zhàn)效能進行評估;其次,對影響作戰(zhàn)效能的因素考慮也較為簡單,指標體系的構建缺乏與作戰(zhàn)過程、對抗環(huán)境的有效結合,無法貼近實戰(zhàn)任務,真實反映作戰(zhàn)效能指標;由于能力向量的構建沒有統(tǒng)一的框架及公式,大多數(shù)都是依靠靜態(tài)固有能力來分析,無法結合作戰(zhàn)過程來綜合評判作戰(zhàn)能力的發(fā)揮,評估過程也僅停留在對各個指標參數(shù)的加權,主觀性較強。

綜合以上分析,本文在傳統(tǒng)ADC評估方法的基礎上,面向對地攻擊無人機在實戰(zhàn)化背景下的任務目標、戰(zhàn)法使用以及動態(tài)效能評估的需求,考慮戰(zhàn)場真實對抗環(huán)境以及影響無人機自主性發(fā)揮的人為干預因素,提出一種改進ADC評估模型結構;同時,有效結合對地攻擊無人機具體作戰(zhàn)流程,分析實際作戰(zhàn)對抗中真實的戰(zhàn)場表現(xiàn),拓展評估模型的自主作戰(zhàn)能力C的范圍,構建能夠充分反映自主作戰(zhàn)效能的能力指標體系;基于GA-BP方法改進了傳統(tǒng)ADC方法對能力向量的計算。

1 自主作戰(zhàn)效能評估模型構建

1.1 自主作戰(zhàn)效能評估框架

作戰(zhàn)效能是指在規(guī)定的作戰(zhàn)環(huán)境條件下,運用武器系統(tǒng)及其相應的兵力執(zhí)行規(guī)定的作戰(zhàn)任務時所能達到的預期目標程度[9]。無人機自主作戰(zhàn)效能受作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)適宜性以及自主能力[10]等因素的影響。

作戰(zhàn)適宜性是指裝備在實際使用環(huán)境下滿足裝備訓練和作戰(zhàn)使用要求的程度[9]。本文主要針對對地攻擊無人機的環(huán)境適用性和使用適用性兩方面進行研究,即無人機的作戰(zhàn)環(huán)境的適用性以及無人機在作戰(zhàn)環(huán)境下是否“好用”的程度。根據(jù)對地攻擊無人機作戰(zhàn)任務的特點,環(huán)境適用性主要考慮裝備受自然環(huán)境、電磁環(huán)境、人為因素等的影響;使用適用性主要分析裝備的可靠性、可用性兩個方面。以上因素能夠從整體角度靜態(tài)衡量對地攻擊無人機在實戰(zhàn)環(huán)境下受非作戰(zhàn)能力因素影響的程度。

因此,本文參照ALFUS評估框架的思想[12],從任務復雜度、環(huán)境復雜度、人工干預程度3個維度,結合對地攻擊無人機的作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)適宜性、自主能力3個要素,改進ADC模型評估方法對對地攻擊無人機的自主作戰(zhàn)過程進行研究,評估框架見圖1。

圖1 對地攻擊無人機自主作戰(zhàn)效能評估框架

該評估框架以戰(zhàn)場環(huán)境下對地攻擊無人機執(zhí)行作戰(zhàn)任務為基礎,充分結合作戰(zhàn)效能邏輯結構、作戰(zhàn)流程、作戰(zhàn)功能,從靜態(tài)、動態(tài)兩個方面綜合考慮,構建指標評價體系,改進效能評估模型和方法,對無人機自主作戰(zhàn)效能進行研究。首先,全面分析對地攻擊無人機具體作戰(zhàn)任務,明確對地攻擊無人機特定任務下的作戰(zhàn)適宜性各要素,結合無人機系統(tǒng)狀態(tài)描述和任務過程中狀態(tài)變化情況,確定裝備在作戰(zhàn)環(huán)境下裝備可用性、裝備可靠性,針對對地攻擊無人機受實戰(zhàn)環(huán)境的因素影響程度,確定影響自主作戰(zhàn)效能的具體因素;根據(jù)對對地攻擊無人機作戰(zhàn)任務想定,細化分解作戰(zhàn)全過程,通過全面分析每個作戰(zhàn)階段的動態(tài)過程以及在對抗過程中自主能力的綜合表現(xiàn),提煉與每個作戰(zhàn)階段相適應的作戰(zhàn)能力指標,并運用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法,通過主觀評判與客觀評估預測相結合的思想確定自主作戰(zhàn)能力結果。最后,通過改進ADC評估模型,得到對地攻擊無人機自主作戰(zhàn)效能評估結果。

1.2 改進的ADC模型方法

ADC模型是美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會提出的系統(tǒng)效能模型[13],根據(jù)武器的可用性、可靠性和能力3個要素來評價武器系統(tǒng)。其模型的數(shù)學表達式為[14]:

E=A×D×C

(1)

ADC模型方法作為武器系統(tǒng)評估方法應用很廣泛,但也有一定的局限性,僅涉及裝備的可靠性、可用性及固有能力,主要側重在武器裝備的系統(tǒng)效能評估,未考慮具體作戰(zhàn)類型、戰(zhàn)場環(huán)境、人為因素對無人機作戰(zhàn)效能的影響。為此,本文結合對地攻擊無人機實戰(zhàn)背景,充分考慮戰(zhàn)場環(huán)境影響因素H和人為干預因素R對無人機自主作戰(zhàn)能力的影響,將兩者引入系統(tǒng)效能評估模型中。同時考慮兩者作為環(huán)境適用性的指標,是無人機環(huán)境適應能力的綜合體現(xiàn),在實戰(zhàn)過程中只造成無人機部分作戰(zhàn)能力的削弱或降級,不對系統(tǒng)性能造成故障。即改進后的ADC評估模型表達式為:

E=A×D×C×(1-H)×(1-R)

(2)

另外,運用傳統(tǒng)ADC模型方法對裝備進行評估的過程中,能力向量C的構建往往沒有統(tǒng)一的標準框架及公式,大部分還停留在層次分析法、模糊評估法以及依靠專家評分獲得各項能力指標的權重,使得評估過程具有較強的主觀性。同時,隨著指標數(shù)量的增加,各指標權重的確定也愈加復雜,依靠傳統(tǒng)方法已難以處理作戰(zhàn)能力與各指標之間的非線性關系。因此,本文結合對地攻擊無人機的作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)流程,在拓展能力C的基礎上,采用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型對能力值進行訓練預測,進而高度逼近對地攻擊無人機的實際作戰(zhàn)能力值。

1.3 對地攻擊無人機作戰(zhàn)任務階段細化

本文設定對地攻擊無人機,為配合作戰(zhàn)任務需要,在中低烈度對抗環(huán)境下,單機執(zhí)行壓制防空作戰(zhàn)任務。敵方區(qū)域部署有防空武器系統(tǒng)2套、電子戰(zhàn)干擾裝備1套、預警雷達設備2套、地面武裝部隊等,要求對地攻擊無人機能夠偵察、搜索、定位目標,并發(fā)射SDB空地導彈以及反輻射導彈摧毀、壓制敵方防空系統(tǒng)。

結合任務需求,對對地攻擊無人機戰(zhàn)術特點和作戰(zhàn)任務剖面進行研究分析,考慮無人機執(zhí)行作戰(zhàn)任務是一個動態(tài)的、對抗的過程,需要對其各個階段的作戰(zhàn)性能進行分析,提煉與各個階段相適應的作戰(zhàn)能力,并為下一步指標模型構建提供參考依據(jù)。根據(jù)執(zhí)行防空壓制的作戰(zhàn)目標和任務使命,將作戰(zhàn)過程分為5個階段:

1)作戰(zhàn)準備階段。根據(jù)作戰(zhàn)任務和戰(zhàn)場環(huán)境,研究確定作戰(zhàn)計劃,預定戰(zhàn)術規(guī)則,向無人機裝訂任務數(shù)據(jù)參數(shù),掛載任務載荷,加載燃油,檢查飛機狀況,等待作戰(zhàn)指令。

2)向目標區(qū)域機動階段。根據(jù)作戰(zhàn)指令起飛,向目標區(qū)域機動過程中開啟偵察、觀瞄系統(tǒng)、探測雷達等機載設備,實時感知周圍態(tài)勢情況,并根據(jù)態(tài)勢信息做出決策,必要時進行戰(zhàn)術規(guī)避。

3)突防階段。抵近目標區(qū)域時,無人機通過探測感知,判斷危險信息,并利用自身優(yōu)勢開展電磁干擾、高速機動、調(diào)整航跡、隱蔽突防等方式保存自己,進而突破敵防空火力網(wǎng),必要時可對敵預警系統(tǒng)及防空陣地進行壓制或摧毀。

4)攻擊階段。飛臨目標區(qū)域時,無人機根據(jù)預設方案,展開搜索,定位重點目標,在滿足打擊條件的情況下,對敵防空陣地等重點部位盡早盡快發(fā)起攻擊,攻擊后可對毀傷效果進行分析評估,判斷是否再次打擊。

5)返航階段。打擊任務完成后,無人機迅速飛離危險區(qū)域,并針對自身完好情況進行自修復或故障隔離,同時按照任務規(guī)劃選擇安全航線返航著陸。

2 自主作戰(zhàn)效能指標分析

2.1 自主作戰(zhàn)效能指標體系構建

綜合考慮對地攻擊無人機壓制防空作戰(zhàn)任務過程、影響因素,參照效能評估指標的構建準則[9],梳理歸納對地攻擊無人機的作戰(zhàn)效能指標體系。根據(jù)無人機作戰(zhàn)適宜性,構建對地攻擊無人機綜合效能層指標;基于無人機作戰(zhàn)任務,將作戰(zhàn)全過程細分成5個階段,構建自主作戰(zhàn)層指標;基于OODA作戰(zhàn)環(huán)理論,細化分解作戰(zhàn)流程5個階段,構建局部效能層指標;針對作戰(zhàn)過程中無人機所展現(xiàn)出的行為,進行量化描述,構建裝備性能層指標,如圖2所示。

圖2 對地攻擊無人機自主作戰(zhàn)效能指標體系

2.2 評估模型指標分析

2.2.1 可用性向量

對地攻擊無人機可用性表示在執(zhí)行作戰(zhàn)任務前無人機所處的狀態(tài),是能夠執(zhí)行作戰(zhàn)需求程度的度量。分析可用性向量,首先要確定與其有關的結構組成和可能出現(xiàn)的狀態(tài)數(shù)量。

本文將對地攻擊無人機分為無人機平臺和任務載荷平臺兩部分,其中任務載荷平臺包括由態(tài)勢感知和武器打擊兩部分。通常認為無人機每個部分都處于完好狀態(tài)或故障狀態(tài),但由于機載設備多采用余度[15]設計,所以本文認為故障狀態(tài)均為非重大故障,從而確定系統(tǒng)可用性向量為:

(3)

式中:a1為任務期間無人機和任務載荷系統(tǒng)都能正常工作狀態(tài)的概率;a2為任務期間無人機系統(tǒng)工作正常,任務載荷系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率;a3為任務期間無人機系統(tǒng)出現(xiàn)故障,任務載荷系統(tǒng)能夠正常工作的概率;a4為任務期間無人機系統(tǒng)和任務載荷系統(tǒng)均出現(xiàn)故障的概率。

設tmtbf1、tmtbf2分別為無人機平臺、任務載荷平均故障概率時間;tmttr1、tmttr2分別為無人機平臺、任務載荷平均故障維修時間,有:

(4)

2.2.2 可靠性向量

執(zhí)行任務過程中,對地攻擊無人機存在正常工作和故障2種狀態(tài),根據(jù)其執(zhí)行任務過程中可能發(fā)生的狀態(tài)變化情況,可靠性向量表示為:

(5)

式中:dij(i,j=1,2,3,4)表示系統(tǒng)從狀態(tài)i轉移到狀態(tài)j的概率。由于無人機在執(zhí)行作戰(zhàn)任務時,故障狀態(tài)不可修復。由此,可知:

d21=d23=d31=d32=d41=d42=d43=0

(6)

d44=1

(7)

假設對地攻擊無人機執(zhí)行任務時的故障概率服從指數(shù)分布,在開始執(zhí)行任務時系統(tǒng)處于可工作狀態(tài),在任務完成時仍處于可工作狀態(tài)的概率為:

pi=exp(-λit)

(8)

式中:t為執(zhí)行任務持續(xù)時間;λi為第i個子系統(tǒng)的故障率。有:

(9)

則系統(tǒng)的可靠性矩陣D為:

(10)

式中:λ1、λ2分別為無人機平臺和任務載荷執(zhí)行任務時的故障率。

2.2.3 環(huán)境因素

戰(zhàn)場環(huán)境作為戰(zhàn)場態(tài)勢的重要組成部分,對執(zhí)行作戰(zhàn)任務的無人機武器系統(tǒng)效能的影響尤其突出,具體的環(huán)境中考慮的因素也有所區(qū)別,因此本文將自然環(huán)境和電磁環(huán)境作為影響作戰(zhàn)效能一般因素來考慮,既是整體衡量作戰(zhàn)過程中戰(zhàn)場環(huán)境對效能的影響程度,也是無人機適應戰(zhàn)場環(huán)境的能力表現(xiàn)。其中電磁環(huán)境只考慮外部電磁環(huán)境對無人機系統(tǒng)的干擾情況,電子對抗情況作為作戰(zhàn)能力來進行分析,此處不考慮。

戰(zhàn)場環(huán)境影響系數(shù)H的表達式為:

(11)

式中:ωi為各指標權重;hi為戰(zhàn)場環(huán)境各影響因素對系統(tǒng)效能的損傷情況,并通過專家評判進行打分來確定。

2.2.4 人為因素

實際作戰(zhàn)過程中無人機裝備操作、指揮、保障人員,專業(yè)技能可以達到任務要求,本文不考慮人員本身素質對無人機作戰(zhàn)任務的影響,人為因素主要指在執(zhí)行作戰(zhàn)任務期間,地面操作人員根據(jù)無人機實時傳輸?shù)男畔?對無人機飛行管理系統(tǒng)、任務管理系統(tǒng)、控制執(zhí)行系統(tǒng)、感知與通信系統(tǒng)等[16]的干預程度,通過人工對無人機自主能力的干預時間、次數(shù)來總體衡量自主能力受限程度以及對作戰(zhàn)效能的影響。

人為因素影響系數(shù)R的表達式為:

(12)

式中:ωi為各指標權重;ri為人為因素對系統(tǒng)效能的影響值。

2.2.5 自主作戰(zhàn)能力

無人機的自主作戰(zhàn)能力主要是以自主能力在戰(zhàn)場環(huán)境下的作用情況來體現(xiàn)。當其自主性越強,應對戰(zhàn)場態(tài)勢變化的能力也就越好,所展現(xiàn)的作戰(zhàn)效能也就越突出,反之體現(xiàn)的自主作戰(zhàn)效能越低。

對地攻擊無人機執(zhí)行壓制防空任務的作戰(zhàn)能力,即對敵防空系統(tǒng)及重要目標的毀傷能力,按照作戰(zhàn)全過程進行劃分,作戰(zhàn)能力可分為基本飛行能力、任務裝載能力、探測感知能力、規(guī)劃決策能力、生存保障能力、電子對抗能力、武器打擊能力、協(xié)同合作能力,故障容錯能力。針對對地攻擊無人機執(zhí)行作戰(zhàn)任務全過程所展現(xiàn)出行為能力,提出基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡的自主作戰(zhàn)能力評估模型。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡作為一種單向傳播的多層前向型神經(jīng)網(wǎng)絡,能夠逼近評估模型指標之間的非線性映射關系,克服傳統(tǒng)方法處理大量數(shù)據(jù)能力不足,但也存在訓練速度慢、易陷入局部最優(yōu)、全局搜索能力弱等問題[17],因此,本文擬采用GA遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡初始權值和閾值,使優(yōu)化后的神經(jīng)網(wǎng)絡模型更好地進行評估預測,算法流程見圖3。

圖3 GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法流程

本文采用3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡網(wǎng)絡對作戰(zhàn)能力進行預測,神經(jīng)網(wǎng)絡輸入層節(jié)點為C11～C93,分別對應能力指標體系底層的32個指標,輸出節(jié)點數(shù)為1,根據(jù)式(13)來確定隱含層節(jié)點數(shù):

(13)

式中:m、m0、m1分別為隱含層、輸入層、輸出層的神經(jīng)元數(shù);a為1～10之間的整數(shù)。經(jīng)過仿真試驗,當m=8時性能表現(xiàn)最佳,見圖4。

圖4 數(shù)據(jù)樣本均方差值

模型采用梯度下降動量和自適應學習率方法[19]進行訓練,作用函數(shù)為S型函數(shù):

(14)

函數(shù)用來訓練神經(jīng)網(wǎng)絡的樣本直接關系到無人機自主能力的大小,影響自主作戰(zhàn)效能的綜合評估。為此,本文根據(jù)多次仿真試驗得到仿真數(shù)據(jù),通過專家打分以及綜合評判,選取60組數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡的樣本,其中選取10組數(shù)據(jù)作為測試樣本,見表1。本文取種群規(guī)模40,遺傳代數(shù)為100,訓練目標誤差為1×10-5,最大迭代次數(shù)為2 000,學習率為0.035,在MATLAB環(huán)境下對神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行訓練,仿真情況見圖5～6。

表1 歸一化后的指標數(shù)據(jù)樣本及測試樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖5 網(wǎng)絡輸出值與期望值

圖6 網(wǎng)絡輸出值與期望值的誤差變化曲線

從表1中可以看出,利用神經(jīng)網(wǎng)絡模型得到的測試值與專家評估的期望值之間的最大相對誤差為0.889 0%,最小相對誤差0.122 8%,證明了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的預測方法的有效性。

3 自主作戰(zhàn)效能評估驗證分析

假定某型對地攻擊無人機按照第1.3節(jié)任務想定在中低烈度對抗環(huán)境下執(zhí)行壓制防空作戰(zhàn)任務,對其進行自主作戰(zhàn)效能評估。用于執(zhí)行任務的對地攻擊無人機平均故障間隔時間、平均修復時間以及任務前無人機各系統(tǒng)處于正常狀態(tài)和故障狀態(tài)的概率情況,見表2～3。

表2 對地攻擊無人機的平均故障間隔時間和修復時間

表3 對地攻擊無人機各系統(tǒng)正常、故障的概率

根據(jù)式(4)得出可用性向量A為:

(15)

假設對地攻擊無人機執(zhí)行本次作戰(zhàn)任務的持續(xù)時間為5 h,則無人機各系統(tǒng)在執(zhí)行任務期間保持正常工作的概率和轉為故障狀態(tài)的概率情況見表4。

表4 對地攻擊無人機系統(tǒng)保持正常、故障狀態(tài)的概率

根據(jù)式(10),得出可靠性矩陣為:

(16)

經(jīng)過咨詢專家對戰(zhàn)場環(huán)境影響因素分析,進行比較得到各因素情況,見表5。

表5 戰(zhàn)場環(huán)境因素兩兩比較

根據(jù)表4,計算權重得:

ω=[0.333 3 0.666 7],λmax=2,C.I.=0,C.R.=0,

滿足一致性指標。

專家對環(huán)境影響因素打分,確定自然、電磁環(huán)境。影響因素分別為1.1、0.2,則:

(17)

通過咨詢專家對人為因素的各項指標分析判斷,得出各項指標的權重值,其方法與計算環(huán)境影響因素權重相同,此處不再贅述。根據(jù)對地攻擊無人機執(zhí)行作戰(zhàn)任務期間人為干預的情況,進行統(tǒng)計分析,并將干預時間、次數(shù)進行數(shù)據(jù)標準化處理。假設本次執(zhí)行作戰(zhàn)任務期間地面人員對無人機干預5次,干預時間總計為0.5h,可以得出人工干預的影響系數(shù)為:

(18)

將執(zhí)行本次作戰(zhàn)任務的對地攻擊無人機能力指標參數(shù)作為預測樣本,輸入到訓練后的神經(jīng)網(wǎng)絡模型中,得到作戰(zhàn)能力預測值,見表6。

表6 對地攻擊無人機指標數(shù)據(jù)及預測值

根據(jù)對地無人機的裝備性能和作戰(zhàn)經(jīng)驗,無人機子系統(tǒng)發(fā)生故障時,仍具備完成作戰(zhàn)任務的能力,但其作戰(zhàn)效能勢必會有不同程度的削弱。本文假設:當對地攻擊無人機出現(xiàn)一個子系統(tǒng)故障,其作戰(zhàn)能力減弱10%;出現(xiàn)兩個子系統(tǒng)故障,作戰(zhàn)能力減弱40%,則執(zhí)行本次壓制防空任務,對地攻擊無人機的自主作戰(zhàn)能力為:

C=[0.813 3 0.731 9 0.731 9 0.487 9]T

(19)

根據(jù)改進ADC模型方法式(2),對地攻擊無人機執(zhí)行壓制防空作戰(zhàn)任務的自主作戰(zhàn)效能為

E=A×D×C×(1-H)×(1-R)=0.565 3

(20)

實例分析表明,對地攻擊無人機對敵防空系統(tǒng)實施壓制的自主作戰(zhàn)效能基本達到要求。

參照傳統(tǒng)ADC模型的評估方法,該機的作戰(zhàn)效能為:

E0=A×D×C=0.798 0

(21)

從式(20)和式(21)的評估結果可以發(fā)現(xiàn),在考慮了對地攻擊無人機戰(zhàn)場環(huán)境和人為干預的影響因素后,其自主作戰(zhàn)效能相較于傳統(tǒng)ADC評估方法較低。這是由于傳統(tǒng)ADC評估模型沒有充分考慮無人機自主作戰(zhàn)的環(huán)境適宜性,將無人機作戰(zhàn)全過程理想化所導致。而在實際作戰(zhàn)過程中,無人機會受到戰(zhàn)場環(huán)境和人為干預因素的影響,其自主作戰(zhàn)無法發(fā)揮出最佳效能,導致實際效能值偏低,這與評估結果相符,進而驗證了改進ADC模型的合理性。

同時,考慮到壓制防空作戰(zhàn)任務的復雜性,本文假定對地攻擊無人機在作戰(zhàn)方案1“敵方強電磁干擾環(huán)境下”和方案2“敵方進行空中攔截的情況下”執(zhí)行壓制防空任務,其自主作戰(zhàn)效能為:

(22)

對以上2種方案作戰(zhàn)效能進行評估,其評估結果與式(20)結果進行對比發(fā)現(xiàn)E>E2>E1。這是由于對地攻擊無人機在復雜多變的作戰(zhàn)環(huán)境下,面對敵方不同對抗模式時,無人機作戰(zhàn)階段的能力指標側重不同,不同任務階段下自主作戰(zhàn)效能不同。方案1在強電磁干擾的對抗模式下,對地攻擊無人機的探測感知能力、電子對抗能力、協(xié)同合作能力會有不同程度的變化,方案2在面對敵方攔截的情況下,無人機突防困難,生存能力受到影響。由此可見,在面對不同對抗環(huán)境時,自主能力并不是一成不變的,作戰(zhàn)過程中的自主能力很容易受到敵方對抗方式影響,雙方作戰(zhàn)能力在彼此攻防對抗的動態(tài)過程中不斷變化。此外,通過分析自主能力在作戰(zhàn)過程中的動態(tài)變化趨勢,找準關鍵能力指標、調(diào)整機載設備參數(shù)、改善無人機裝備性能、提升自主作戰(zhàn)能力,將是下一步重點研究方向。

4 結論

本文以對地攻擊無人機執(zhí)行壓制防空任務時自主作戰(zhàn)為背景,考慮作戰(zhàn)任務、作戰(zhàn)適宜性、自主作戰(zhàn)能力,優(yōu)化改進了傳統(tǒng)ADC評估模型;在拓展能力向量C的基礎上,構建了與作戰(zhàn)全過程相適應的指標體系,并通過GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法設計了自主作戰(zhàn)能力評估指標模型,最后通過實例分析驗證了ADC-BP評估方法的有效性。本文所提出的評估模型較傳統(tǒng)ADC模型而言,考慮因素更為全面,評估過程更為科學,解決了傳統(tǒng)方法過于依賴專家確定權重及主觀評價的問題,提升了效能評估應用的適應性和準確性,為今后對地攻擊無人機自主作戰(zhàn)效能評估提供了科學依據(jù)。