基于場景的直升機(jī)有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系效能評估

摘要：基于美軍空中突擊部隊(duì)的三大典型作戰(zhàn)場景，采用場景分析法明確作戰(zhàn)流程并提煉關(guān)鍵能力指標(biāo)，構(gòu)建了一套直升機(jī)有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)效能的評估指標(biāo)框架。通過行業(yè)專家打分確定作戰(zhàn)場景及底層指標(biāo)權(quán)重，并利用協(xié)同體系效能評估模型計(jì)算貢獻(xiàn)率。結(jié)果表明，該評估框架能更準(zhǔn)確地貼合實(shí)際作戰(zhàn)需求，提升效能評估的精確度，為直升機(jī)有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)效能評估提供了創(chuàng)新思路和方法。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)；作戰(zhàn)場景；有人/無人協(xié)同；效能評估

一、前言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，直升機(jī)和無人機(jī)獨(dú)立作戰(zhàn)面臨諸多挑戰(zhàn)，如戰(zhàn)場態(tài)勢感知不足、空中作戰(zhàn)安全問題以及打擊能力薄弱等。因此，各國正加強(qiáng)直升機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的研究，以提升戰(zhàn)場態(tài)勢感知、超視距打擊能力和低空突防安全性。在此背景下，發(fā)展一套有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系的效能評估方法具有重要意義[1]。

傳統(tǒng)效能評估方法主要針對單一裝備，而協(xié)同作戰(zhàn)體系的評估需對比協(xié)同前后的效能變化，并分析裝備組成協(xié)同作戰(zhàn)體系后的貢獻(xiàn)率。本研究以美軍空中突擊部隊(duì)的典型作戰(zhàn)場景為案例，通過場景權(quán)重、提煉能力指標(biāo)，并基于專家打分確定裝備指標(biāo)權(quán)重，最終計(jì)算協(xié)同作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率[2]。

二、效能評估方法

（一）體系貢獻(xiàn)率計(jì)算方法

（二）指標(biāo)權(quán)重確定方法

本文結(jié)合層次分析法，采用指標(biāo)兩兩比較構(gòu)建判斷矩陣的方法來計(jì)算權(quán)重值，判斷矩陣通過增加判斷信息的冗余，提高判斷的準(zhǔn)確性。

1.構(gòu)造判斷矩陣

2.計(jì)算權(quán)重系數(shù)

（三）任務(wù)能力確定方法

三、有人/無人協(xié)同體系效能評估指標(biāo)框架

（一）有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系作戰(zhàn)場景分析

針對有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系，美軍空中突擊部隊(duì)設(shè)置了“誘騙掩護(hù)”“協(xié)同察打”“協(xié)同投送”三個(gè)典型作戰(zhàn)場景。以“誘騙掩護(hù)”場景為例，作戰(zhàn)力量編組包括蜂群無人機(jī)母機(jī)、阿帕奇攻擊直升機(jī)等，作戰(zhàn)流程如圖1所示。其他場景分析類似[9]。

（二）有人/無人協(xié)同體系效能評估指標(biāo)框架

以三大典型作戰(zhàn)場景為牽引，提煉主要作戰(zhàn)能力，建立效能評估指標(biāo)框架，如圖2所示。

四、體系貢獻(xiàn)率評估實(shí)例

（一）評估指標(biāo)權(quán)重確定

基于層次分析法，通過專家打分構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算權(quán)重系數(shù)并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。典型場景和任務(wù)能力指標(biāo)權(quán)重見表1。

（二）體系貢獻(xiàn)率評估結(jié)果

利用上述方法，分析有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系組建前后對美軍空中突擊部隊(duì)裝備作戰(zhàn)效能的影響，結(jié)果如下：

第一，誘騙掩護(hù)場景下，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系組建前后對美軍空中突擊部隊(duì)裝備作戰(zhàn)的體系貢獻(xiàn)率提升52.2%。

第二，協(xié)同察打場景下，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系組建前后對美軍空中突擊部隊(duì)裝備作戰(zhàn)的體系貢獻(xiàn)率提升51.9%。

第三，協(xié)同投送場景下，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系組建前后對美軍空中突擊部隊(duì)裝備作戰(zhàn)的體系貢獻(xiàn)率提升36.2%。

第四，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系組建前后對美軍空中突擊部隊(duì)裝備作戰(zhàn)體系的貢獻(xiàn)率提升綜合評估值為47.3%。

五、結(jié)語

本研究基于美軍空中突擊部隊(duì)的三大典型作戰(zhàn)場景，深入分析作戰(zhàn)流程并提煉關(guān)鍵能力指標(biāo)，構(gòu)建了一套直升機(jī)有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系的作戰(zhàn)能力評估指標(biāo)框架。通過綜合評估，明確了有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系組建前后對美軍空中突擊部隊(duì)裝備作戰(zhàn)體系的整體貢獻(xiàn)率提升值，為有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)體系的建設(shè)提供了有力的決策支持。

參考文獻(xiàn)

[1]Rasmussen， J.， amp; Jensen， A. （2012）. Manned-Unmanned Teaming in Future Warfare： A Comprehensive Approach to Concepts and Systems. International Journal of Advanced Robotic Systems， 9， 1-11.

[2]Proctor， B.， amp; Berndt， E. （2010）. Manned-Unmanned Air Vehicle Teaming： An Analysis of the Opportunities and Challenges. CrossTalk， 23（1）， 8-11.

[3]Cudney， E.， amp; Kinkaid， J. （2013）. Manned-Unmanned Teaming： A New Approach to Unmanned Systems. In Proceedings of the 2013 International Conference on Unmanned Aircraft Systems （ICUAS）， 1-8.

[4]Murphy， A.， Coelho， R.， amp; Finn， P. （2014）. Manned-Unmanned Teaming： A Survey of US Air Force Pilot Opinions. In Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting， 58（1）， 1107-1111.

[5]董彥非，張旺，崔巍.有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同空地攻擊效能評估的綜合指數(shù)模型[J].火力與指揮控制，2015，40（02）：58-62.

[6]李志猛，談群，汪彥明，等.基于探索性分析的信息系統(tǒng)效能評估方法[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2009，9（22）：6702-6707.

[7]Wilson J R. Unmanned Aerial Vehicles Get Ready for PrimeTime［M］.Military amp; Aerospace Electronics，2009.

[8]黃國慶，王明緒.基于ADC模型的多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)效能評估[J].火力與指揮控制，2013，38（10）：126-129.

[9]王磊，曹龍.數(shù)據(jù)鏈支持下的武器系統(tǒng)評估體系研究[J].火力與指揮控制，2014，39（12）：66-69.

作者單位：航空工業(yè)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所

責(zé)任編輯：王穎振 楊惠娟