体系作战条件无人机作战效能评估模型*

陈　亮

(陆军军官学院研究生一队　合肥　230031)



体系作战条件无人机作战效能评估模型*

陈亮

(陆军军官学院研究生一队合肥230031)

摘要以经典ADC模型为基础，在考虑了保障度和突防因素后提出了适合于体系作战条件下侦察无人机作战效能评估的改进模型，建立了作战效能评估指标体系，给出了模型求解方法。

关键词体系作战; 侦察校射无人机; 作战效能评估

Class NumberE917

1引言

当前，世界主要国家军队都在谋求通过深化领导指挥体制改革和新型作战力量建设提高体系作战能力。侦察校射无人机系统作为新型武器装备和体系作战力量的重要代表，其作战使用效能问题倍受关注。以往，关于侦察校射无人机的作战效能评估模型研究大多针对装备本身，考虑体系因素对其影响的相对较少。而在未来基于信息系统的联合作战中，体系对抗[1]是其主要特征，对抗主体由信息化兵种取代传统机械化兵种，更加注重战场实时感知、精确打击、信息攻防等作战能力，传统侦察校射无人机的效能评估方法已不能完成促进无人机战术水平进步和武器系统性能提高的任务。因此，在体系作战条件下考虑侦察校射无人机的作战效能评估模型问题符合“需求牵引”的装备需求论证原则，对于提高侦察校射无人机的体系作战能力具有重要意义。

2体系作战对侦察校射无人机作战效能发挥提出的要求与挑战

体系作战是指以信息系统为基础，通过广泛的数据融合和信息实时传输，实时有效地融聚各类作战资源和能力，形成具有战斗力倍增效应的整体作战[2]。对于侦察校射无人机而言，为满足体系作战的要求，传统的实用升限、最大飞行速度等基础性能已不再是战场关注的重点，而高质量情报的实时获取能力、信息互联互通能力、有限精确打击能力等则逐渐成为信息化战场中更重要的作战能力，具体体现在以下几个方面。

一是战场/目标侦察的更高要求与严峻的生存挑战。一方面，体系作战“宽正面、大纵深”[3]的特点大大拓展了侦察任务区域，作战节奏的加快要求情报的时效性和实时处理性更强，打击精确化又对情报信息的精度和准确度提出了更高要求;另一方面，透明化的战场和更加复杂的战场环境给侦察校

射无人机的生存带来了巨大威胁[4]，更先进的反侦察手段又增大了情报获取的难度。由此可见，体系作战条件下，侦察校射无人机需要在更恶劣的环境下完成更高要求的侦察任务。

二是作战系统的网络化要求侦察校射无人机具备融入作战体系的互联互通能力。体系作战具有融聚性、整体性和自适应性等特点，要求无人机在作战过程中与其他作战元素的指令、情报等信息进行共享，实现整个体系信息力、火力打击能力、指挥控制能力等[5]作战能力的相互促进，最终完成作战效能的非线性倍增。因此，侦察校射无人机需要从体系视角发掘自身作战效能增长点。

三是侦察打击一体化要求侦察校射无人机具备一定直接打击能力[6]。当侦察校射无人机在任务执行过程中发现敌方重要目标时，不具备直接打击能力的无人机只能通过激光引导导弹或呼叫炮兵火力进行打击。但是未来战场的态势瞬息万变，战机稍纵即逝，该方式未必能取得良好的打击效果，因此侦察校射无人机也需要适当装备机载武器，实现对小型目标的精确打击。

3效能评估基本模型的改进

3.1基本模型存在的局限

作战效能是指在特定条件下武器装备被用来执行特定作战任务所能达到预期目标的有效程度[7]。ADC模型是美国工业界武器系统效能咨询委员会拟定的经典模型[8]，该模型能较全面地考虑武器装备的战术、性能指标对作战效能的影响，被广泛应用于作战效能评估领域。其基本计算公式为

E=ADC其中，E为作战效能，A为可用度，D为可信度，C为作战能力。在具体运用时，利用平均无故障时间、平均修理时间、故障率等装备的固有参数计算可用度A和可信度D，通过建立作战能力指标体系来计算C。经典ADC模型虽然透明性好，便于理解与计算，但是直接应用于体系作战条件下的侦察校射无人机作战效能评估时，还是存在以下局限。

首先，作为一种信息化程度很高但又较为“娇贵”的装备，侦察校射无人机对操作人员水平、地面指挥能力等保障度因素要求较高。从局部战争中侦察校射无人机的应用情况来看，保障度是制约无人机发挥应有作战效能的重要因素[9]，这在经典ADC模型没有体现。其次，从侦察校射无人机的运用方式来看，在执行既定任务前需要突破敌方空中防区。这不仅与自身作战能力中的机动能力等相关，还受敌指挥反应能力、敌防空能力等因素影响，在进行无人机作战效能评估时也应当予以考虑。最后，经典ADC模型在解析计算时一般运用层次分析法来进行定权，得出的结果相对而言主观性较高。

3.2改进的思路

根据上述经典模型的局限，本文对其进行了一些改进，增加了保障度因素和突防因素，并采用灰色关联分析法对其进行解析，以适应体系作战条件下侦察校射无人机的效能评估，其计算公式为

E=SPADC

(1)

式中，A、D、C的内涵并没有太大变化。针对侦察校射无人机而言，可用度A包含无人机飞行可靠性和平均无故障率等因素;可信度D包含发射可靠性、飞行可靠性和系统稳定性等;作战能力C需要结合未来战场对无人机的要求建立作战能力指标体系具体分析。

S代表装备保障度，即侦察校射无人机执行作战任务期间地面操作人员的指挥保障能力，本文以人员操作水平、突发应对能力和地面指挥能力三项能力作为构成要素。作为典型信息化较高的装备，侦察校射无人机对人员操作水平要求较高，即使在装备正常工作的情况下，官兵操作无人机实现各项预定功能也需要经过大量的训练;而未来战场战况瞬时万变，指挥员、操作人员在遇到敌情、天气变化以及装备故障等突发状况时应急处置能力也显得尤为重要;地面指挥能力主要指侦察校射无人机指挥系统指挥效率和指挥官的指挥水平等，与该部指挥信息化平台建设相关，是发挥无人机战斗力的关键。

P指无人机保持正常通信且未被敌火力毁伤的条件下执行侦察任务的能力，体现为侦察校射无人机的突防概率。本文按“基于能力”的思路考虑该模型，不针对特定假想敌，认为其与敌方指挥反应能力和防空能力有关，而侦察校射无人机自身的抗干扰能力等在作战能力模型中讨论，不纳入突防概率的影响因素。

4评估步骤与方法

系统可信赖矩阵D可表示为

dij表示开始执行任务时无人机系统处于状态i而在任务过程中转化为状态j的概率，并有∑dij=1。由于系统分正常状态和故障状态两种，所以其状态转化概率共有四个。假设侦察校射无人机系统在执行任务过程中是可修复系统，若系统的故障率为λ，系统的修复率为μ，系统的任务工作时间为T，则有

d11=exp(-λT)，d12=1-exp(-λT)

d21=exp(-μT)，d22=1-exp(-μT)

通过以上关于体系作战条件下侦察校射无人机作战效能评估影响因素的分析，可以建立作战效能指标体系如图1所示。

图1　侦察校射无人机作战效能指标体系

作战能力矩阵C是系统达成既定目标的能力向量，对于侦察校射无人机而言，在执行任务的过程中有正常工作和处于故障两种状态，表示为

c2代表系统处于故障状态，无法执行作战任务，故其值0。

而c1可表示为

c1=α1l1+α2l2+α3l3+α4l4+α5l5

保障度S可以表示为

s=β1s1+β2s2+β3s3

同理，突防概率p可表示为

p=γ1p1+γ2p2

综上可得，侦察校射无人机作战效能E可以表示为

=(β1s1+β2s2+β3s3)(γ1p1+γ2p2)(α1l1+α2l2+α3l3+α4l4+α5l5)

(2)

5实例分析

以某型号侦察校射无人机为例，现已知其工作时间T=3h，对抗条件下平均故障间隔时间MTBFS=10h，平均故障修复时间MTTRS=2h，可以得出其故障率λ=0.1，修复率μ=0.5。

采用灰色关联分析法确定作战能力的各项权系数。用Y1,Y2,Y3,Y4,Y5依次代表机动能力、情报获取能力、互联互通能力、有限打击能力和环境适应能力，用X1,X2,…,X10,依次代表无人机的情报处理与分发能力、数码照相识别能力、抗电子干扰能力、精确打击能力、实用升限、红外成像识别能力、巡航速度、电视成像识别能力、自然环境适应能力和续航时间。采取九级标度邀请六名专家对每一项指标的重要度分别进行打分，最终得出打分矩阵如下所示：

对序列Yi=(yi(1),yi(2),…,yi(n))(i=1,2,…,5)和Xj=(xj(1),xj(2),…,xj(n))(j=1,2,…,10)，进行其灰色绝对关联度εij、灰色相对关联度γij和灰色综合关联度ρij(ρij=θεij+(1-θ)γij，这里取θ=0.5)的计算，可得灰色综合关联矩阵ψ为

(3)

用x表示Yi在式(3)中的序号，记作Yix。若Yix优于Yi(x+1)，那么Yix的重要度权值λ=n-x+1;若Yix准优于Yi(x+1)，那么Yix的重要度权值λ=n-x+μ[10]。μ是一个分辨因子，定义域为[0，1]，μ越大时优势程度越大，一般取μ=0.5。

可得Yi的权系数λ=(1.5，4.5，2.5，3.5，0.5)，归一化后可得权系数(α1,α2,α3,α4,α5)=(0.12，0.36，0.20，0.28，0.04)。

专家评估能力得到能力因子(l1,l2,l3,l4,l5)=(0.9,0.8,0.8,0.7,0.9)。

同理，可以通过专家打分确定操作人员水平、突发应对能力和地面指挥能力这三项能力的权系数(β1,β2,β3)=(0.35,0.2,0.45)，通过操作考核可以确定以指令操作正确率、操作时间、任务圆满程度等为基本评分标准的能力因子值，可得(s1,s2,s3)=(0.9,0.8,0.9)。对于突防概率可以采用类似的方法，经专家评估得到能力因子(p1,p2)=(0.9,0.8)，权系数(γ1,γ2)=(0.5,0.5)。

将这些值带入式(2)中，可得

E=SPADC=0.88×0.85×0.79×0.65

=0.39

6结语

本文将ADC模型应用于侦察校射无人机的系统效能评估研究中，在体系作战背景下考虑了保障度因素和突防因素，对该模型的结构和求解方法进行了改进，为侦察校射无人机的发展提供了参考。

参 考 文 献

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收稿日期：2016年1月4日,修回日期：2016年2月21日

作者简介：陈亮，男，硕士研究生，研究方向：装备管理工程。

中图分类号E917

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.07.030

UAV Operational Effectiveness Evaluation Model in System Combat

CHEN Liang

(Graduate Team 1, Army Officer Academy, Hefei230031)

AbstractBased on the classical ADC model, an improvement of scout and adjust UAV operational effectiveness evaluation model in system combat is put forward after considering guarantee degree and penetration factor, and the operational effectiveness evaluation index system is established, and the solving method of the model is given.

Key Wordssystem combat, scout and adjust UAV, operational effectiveness evaluation