直升机多机协同探测效能评估指标体系构建

张宏斌，杨 杰，郭宇峰

(陆军航空兵学院，北京 101123)

0 引言

现代高科技战争条件下，协同作战已成为主要作战方式。协同作战过程中，通过直升机多机协同探测能够提升直升机作战编队先敌发现、先敌打击的能力，同时能够降低直升机自身被敌发现的概率。因此，直升机多机协同探测技术得到了深入和广泛的研究，并取得了一定的成果，如：线性规划方法[1]、模糊推理方法[2]、信息论方法[3]、人工智能方法[4]、动态规划方法[5]等。但是，以上直升机多机协同探测效能的评估均是依据各自方法的特点提出相应的衡量指标和方法，存在一定的片面性。

目前，尚未构建通用的直升机多机协同探测效能评估指标体系。作为探讨，本文在分析直升机多机协同探测效能评估各种影响因素的基础上，依据效能评估指标选取原则，采用层次分析法尝试建立一个通用的直升机多机协同探测效能评估指标体系。

1 直升机多机协同探测效能评估影响因素

直升机多机协同探测效能评估涉及的影响因素很多，如：任务需求、目标信息、传感器状态、环境因素、情报支援、系统响应时间、探测范围、探测精度、目标误差率等多方面。在构建评估指标体系时，需对以上影响因素逐一定义和分析。

1)任务需求：多机协同探测过程中各机探测信息所要达到的一个最低限值。

2)目标信息：反映的是多机协同探测最终的输出。在作战过程中，直升机作战目标通常为地面目标，一般包括静态目标和动态目标。该指标通过目标数量衡量能够准确、客观地给出。

3)传感器状态：即多机协同探测的输入使用了多少传感器资源。直升机传感器一般包括雷达、激光、红外等，为使指标简化，可分为主动传感器和被动传感器两类。该指标也可通过各类传感器数量给出。

4)环境因素：包括自然环境和战场环境因素。该指标无法定量衡量，且作为干扰因素，最终会反馈到传感器状态和目标信息。

5)情报支援：该指标与环境因素类似，可通过传感器状态和目标信息两个指标反映。

6)系统响应时间：反映了多机协同探测对事件的响应速度，可以定量衡量。

7)探测范围：反映了多传感器协同探测所能覆盖的程度，可以以最远目标距离衡量。

8)探测精度：反映了多机协同探测的探测能力。但是当目标众多时，该指标过于繁杂，而探测精度无非是指得到的目标信息能否满足任务需求，所以该指标可在目标信息指标中进行细化，即将目标信息划分为跟踪动目标、搜索动目标、搜索静目标、定位静目标四类，且可用各类目标数量衡量。

9)目标误差率：反映的是多机协同探测的准确程度，一般可用虚假目标数量衡量。

2 效能评估指标选取原则

由于效能概念的复杂性，效能指标的描述不像物理量的度量描述那样直接，定义效能指标时要考虑效能指标随机性、多尺度、不确定性和局限性等特点。直升机多机协同探测技术自身比较复杂，包含了多种因素，如流程、模型、算法等，而且其效能的发挥受到环境、作战对象等多方面因素的影响，因此，在选取效能评估指标时，应该把握以下原则：

1)系统性。评价指标体系应抓住主要因素，全面反映被评价对象的综合情况。

2)简明性。在基本满足效能评估要求和给出决策所需信息的前提下，应尽量减少指标个数，突出主要指标，以免造成指标体系过于庞大，给后续的评估工作造成困难。

3)针对性。效能评估指标要面向任务，对于不同的任务应采用不同的评估指标。

4)客观性。评估指标的含义应尽量明确，指标值应能够通过数学计算、仪器测试或试验统计等方法获得，易于定量分析，具备可操作性。

5)独立性。所选择的指标应尽可能地相互独立，指标之间应尽量减少交叉和相互包含。

3 应用层次分析法构建效能评估指标体系

层次分析法是对一些较为复杂、较为模糊的问题做出决策的建议方法，它特别适用于那些难于定量分析的问题[6]。本文中，各种效能评估指标包含多个因素，因此需要采用层次分析法逐一分析。

3.1 一级效能评估指标体系构建

一级效能评估指标是指在对直升机多机协同探测效能评估影响因素分析的基础上，结合效能指标选取原则，确定的各效能评估指标。

通过对直升机多机协同探测效能评估影响因素进行分析后，任务需求、探测精度两类因素可通过目标信息反映，因此可以不作为效能评估指标；环境因素、情报因素作为随机干扰因素无法定量衡量，且可通过传感器和目标信息两类因素反映，因此这两类指标也可忽略。由此，可形成一级指标体系如图1所示。

图1 多机协同探测效能评估一级指标体系

在一级指标体系中，目标误差率、范围和时间指标均为单一指标，而对于传感器、目标信息和精度三类指标，由于其各自具有若干影响因素，因此需进一步对以上各一级指标进行分解。

3.2 二级效能评估指标体系构建

1) 传感器指标：对于直升机而言，主要探测传感器包括激光、红外、雷达三类。各类传感器对协同探测性能的影响包括两方面：一是探测能力，二是被探测概率。其中，激光传感器作为主动传感器主要用于测距；红外作为被动传感器主要用于测角；雷达作为主动传感器可以测速。不同传感器对探测性能影响不同，因此分别作为传感器指标的二级指标。

2) 目标指标：目标指标首先需区分空中目标和地面目标。空中目标一般为动态目标，因此可直接作为一类指标，而地面目标需区分静态目标和动态目标，因此需建立空中目标、地面静目标、地面动目标三类。

3) 精度指标：精度指标通常以目标轨迹误差进行衡量，但在目标很多时会造成数据量过大，因此可以以定性的方式进行衡量，即区分搜索目标和跟踪目标两类。而对于搜索和跟踪而言，静目标和动目标能力不同，因此区分为搜索静目标、动目标，跟踪动目标，定位静目标四类。

综上，分别建立传感器、目标、精度三类一级指标的二级指标体系如图2-图4所示。

图4 精度二级指标体系

通过应用层次分析法对直升机多机协同探测效能评估指标体系进行了进一步分析，首先各级指标的选取满足效能指标选取原则，同时各指标尽量覆盖到影响效能评估的各类因素。且各指标均可定量衡量，即：传感器、目标和精度三类指标均以各指标数量为标准，误差率、范围和时间三类指标也可直接定量获取。因此，该效能评估指标体系可用于不同的协同探测方法效能评估。

4 结论

本文对直升机多机协同探测效能评估指标体系构建问题进行了研究。在分析直升机多机协同探测效能评估影响因素的基础上，依据效能评估指标选取原则，选取传感器状态、目标信息、精度、目标误差率、范围和时间六类指标作为效能评估一级指标，然后采用层次分析法逐一对一级指标进行分解，最后建立了直升机多机协同探测效能评估指标体系。该指标体系中所有指标均可量化，且通过定性分析可确定各因素权重，减少了许多不确定因素和人为因素造成的影响，为直升机多机协同探测效能评估提供了一个通用的指标体系，对直升机多机协同探测技术的进一步改进和发展具有一定意义。但是，由于直升机多机协同探测过程是一个复杂过程，本文所建立的指标体系仍有一定的局限性，有待进一步研究。