预警反击作战预警信息保障能力评估指标体系构建

孙志鹏，陈桂名，高卫刚

（火箭军工程大学，西安 710025）

0 引言

导弹预警反击作战是一种充分贯彻“积极防御”军事思想的新型作战方式，是指在敌方实施先发制人导弹打击时，我方导弹部队根据预警信息和作战准备迅速组织导弹发射并完成对敌方重要军事目标准确打击和有效毁伤［1-2］。预警信息保障是导弹预警反击作战的前提条件，是预警反击作战体系保障能力的重中之重。导弹预警信息保障是指通过预警卫星、预警雷达、预警机以及浮空器等预警装备获取预警反击作战所需要的敌方来袭导弹实时数据和有关信息，以保证预警反击作战能够顺利有效实施，包括对来袭导弹助推段的监视探测信息获取、飞行中段的跟踪识别、弹道参数估算及落点预估等。

评估预警信息保障能力需要解决3 个方面的问题：一是预警信息保障能力度量准则的确定；二是预警信息保障能力技术指标的选取；三是预警信息保障能力评估方法的选择。其中，预警信息保障能力度量准则的确定和预警信息保障能力技术指标体系的构建是开展预警信息保障能力评估的前提和基础。

在预警系统指标体系构建方面，国内外相关学者展开了相关研究。乔永杰等［3］以导弹预警系统构成为基础，从红外预警卫星、远程预警雷达、中远程预警雷达、通信网络以及指挥中心5 个方面构建了指标体系。范玉珠、宋伟等［4-5］以预警卫星系统效能评估为出发点，给出了预警卫星系统效能评估的准则，但是不同研究人员建立的效能评估指标体系不同；范玉珠等［4］从预警时间、虚警率和探测概率3个指标综合描述导弹预警卫星的探测能力；宋伟等［5］从预警能力、预报能力以及探测能力3 个方面来描述导弹预警卫星系统能力并建立指标体系；邰文星等［6］以飞行中段反导预警任务为牵引，分析并构建了地基雷达中段预警能力评估指标体系，提出了基于层次分析的评估模型；王中杰等［7］在明确武器装备体系结构主要内容和流程的基础上对地基预警雷达探测系统能力需求、结构建模以及效能评估方法等内容进行了探讨。李伟刚等［8］对美军海基中段防御系统SMDS（Sea-based Midcourse Defense System）的预警探测系统进行了详细介绍与深入分析，提出了海基预警探测系统能力需求与发展趋势；张毅、王祥光等［9-12］对预警机预警效能进行了分析研究；张毅等［9］从载机性能、探测引导性能、通信传输性能以及自卫电子战能力4 个方面对预警机预警效能进描述，并建立了基于TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）法的预警机效能评估模型；毕大平等［10］运用层次分析法来处理预警机预警效能评估指标的多属性决策问题，从载机性能指标与电子系统性能指标两个方面建立了预警效能评估指标体系的递阶层次结构；王祥光等［12］通过对预警任务数据分析，围绕目标发现、目标探测、目标跟踪、虚警概率以及探测精度5个方面建立了基于任务数据的指标体系，并构建了基于BP 神经网络的评估模型。

可以看出，虽然这些研究的需求分析取得了一定成果，建立的指标体系也越来越复杂，但是这些指标体系涉及的面相对较窄，结构也相对较为单一，多是以某一个系统为研究对象，构建相对应的指标体系并进行评估，缺乏对预警反击作战预警保障不同任务阶段之间对接过程的考虑与描述，也没有从预警反击作战体系整体以及全过程的角度去分析预警保障能力需求与评估指标，因此，一个相对较为完善可信的预警保障能力指标体系尚待构建。

1 预警信息保障流程分析与能力评估准则确定

1.1 预警信息保障系统组成与预警保障流程分析

预警反击作战预警信息保障由天基预警卫星系统、地基（含海基）预警雷达系统以及空基预警系统共同完成，如图1 所示。

图1 预警反击作战预警信息保障示意图

天基预警卫星系统通过负载的探测器以固定的频率进行扫描，以获取导弹发射尾焰辐射源，当扫描到辐射源时，调用负载的凝视装置进行精确定位跟踪，同时将捕获信息实时传回至卫星地面站，卫星地面站对数据进行处理与识别，确认导弹目标，而后持续进行精确跟踪定位，通过信息融合技术估算导弹弹道参数，完成导弹早期预警。当预警卫星系统向指挥控制中心发出导弹来袭预警信息后，由指挥控制中心向整个作战体系发布预警信息。地基（含海基）预警雷达系统根据指挥控制中心所提供的预报引导信息和当前各预警雷达的战备状态来制定组网雷达系统内各雷达站的工作模式，同时划分搜索区域。各雷达站在划分的任务区内搜索来袭导弹目标，确认和继续跟踪导弹目标，测量导弹弹道参数，向数据处理中心发送探测数据，数据处理中心在接收到数据后，进行数据融合处理以确定导弹目标航迹，对于同一目标的多个航迹探测数据进行融合，得到拟合弹道数据，生成预警雷达系统报告并发送至指挥控制中心，进一步保障并支撑指挥控制中心作出决策。空基预警系统主要通过信号探测、中继转换、数据备份以及电子对抗等对预警反击作战实施预警信息保障。

1.2 预警信息保障能力评估准则

从当前已公开的资料来看，对体系预警信息保障能力评估的研究较少，基本都是对单一系统进行效能评估。体系预警信息保障由天基预警系统、地基（含海基）预警系统以及空基预警系统共同完成，仅对单一系统评估还不足以评价整个预警保障系统的能力。因此，笔者在这里提出预警信息保障系统能力评估准则，为进一步构建评估指标体系和展开能力评估提供依据。预警反击作战体系预警信息保障能力评估准则定义为：在给定的条件下，预警信息保障系统通过天基预警卫星、地基（含海基）预警雷达以及空基预警平台对来袭导弹进行探测、跟踪定位、识别、参数预报、信息传输与处理、战场生存、自我保障以及各系统间相互协同等方面表现出的综合性能度量准则。

2 预警信息保障能力评估指标体系构建

评估指标是对评估对象各方面属性的测量，构建指标体系是对指标逐步细化、完善与系统化的过程。

2.1 能力评估指标体系构建过程

能力评估指标体系构建的合理性直接与构建原则相关，因此，指标体系构建的原则尤为重要。在对预警信息保障能力进行评估时，其指标体系构建应遵循独立性、可行性、完备性和科学性原则［13］。预警信息保障能力的影响因素有很多，根据预警信息保障能力评估准则以及预警保障流程，结合预警反击作战体系预警信息保障要素特点，将保障能力逐层分解为相互独立的子指标，再按照专家咨询论证、统计分析筛选以及专家咨询评判的步骤，进一步细化和完善评估指标体系，评估指标体系建立步骤如图2 所示。

图2 评估指标体系建立步骤

第1 步，评估目标的确定与分解。

第2 步，评估指标的初拟与论证。

第3 步，评估指标筛选与确定。在调查论证的基础上，运用调查统计法对体系指标进行重要性筛选［14］。指标筛选过程原理如下：

通过以上步骤，笔者从天基系统预警保障能力、地基（含海基）系统预警保障能力以及空基系统保障能力3 个方面构建了预警信息保障能力评估指标体系，如图3 所示。

图3 导弹预警信息保障能力指标结构

2.2 预警信息保障能力评估指标体系

2.2.1 监视探测能力

监视探测能力是用来描述天基预警卫星系统监视和发现目标的能力。监视探测能力通过监视范围、最远探测距离以及探测准确率描述。监视范围用来刻画天基预警卫星的监视性能，其影响因素主要是预警卫星的组网方式以及载荷探测器的信号功率等，可用实际全球覆盖率来进行度量。最远探测距离是指载荷探测器发出的探测信号能够检测到最低强度有效信号时，天基预警卫星所探测的距离。探测准确率是指在存在虚警的情况下，预警卫星能够准确探测到导弹发射信号的次数与探测报警总次数的比值。

2.2.2 导弹判别能力

导弹判别能力是指天基预警卫星能够准确识别并判定导弹目标的能力。天基预警卫星主要对来袭导弹飞行助推段的目标信息进行识别，以区别其他飞行目标。导弹判别能力的度量指标为导弹识别准确率和预警时间。导弹识别准确率通过正确判定导弹目标的次数与实际监测到导弹飞行次数的比值大小来衡量。预警时间是指天基预警卫星从判定导弹目标并发出预警信息到导弹被拦截或者导弹落地击中目标这段时间，用以描述天基预警卫星系统为预警反击作战体系提供的信息的及时性。

2.2.3 跟踪定位能力

跟踪定位能力是指预警卫星系统通过其通信系统将负载探测器与凝视装置探测到的信号传回地面站，经过信息融合与计算准确确定导弹目标实时空间位置的能力。预警卫星系统的跟踪定位能力用连续跟踪时间、空间定位精度、方位探测精度以及成像周期来进行描述。空间定位精度是指多颗卫星根据探测信息处理确定的导弹空间位置与导弹实际轨迹点之间的误差大小，反映预警卫星系统确定导弹目标空间位置的能力。连续跟踪时间是指天基预警卫星系统从发现来袭导弹目标时刻起到失去导弹目标信息时刻之间的时间。方位探测精度是指预警卫星通过对探测信息处理所获得的导弹二维视角的误差大小。成像周期是用来描述卫星载荷相机在跟踪导弹目标过程中获取一幅图像所需时间。

2.2.4 参数预报能力

参数预报能力是天基预警卫星通过探测跟踪与数据处理来预测导弹目标战术参数的能力，可以用位置估算精度、时间估算精度以及速度估算精度进行度量。位置估算精度包括对导弹目标的发射点位置、关机点位置以及弹着点位置估算的精确程度。时间估算精度是导弹目标发射时间以及关机时间进行估算的精确程度。飞行速度估算精度是对导弹目标任意飞行时刻速度估算的精确程度。

2.2.5 信息传输能力

信息传输能力是对预警卫星系统在通信信息传输过程中所能达到的容量、及时性与准确度的综合描述，包括信息传输速率、传输时延以及误码率等。信息传输速率是单位时间内信息传输量，用来描述预警卫星系统信息传输的效率。传输时延是信息接收与信息发送之间的时间差，用来描述预警卫星系统信息传输的时效性。误码率是指预警卫星系统信息传输过程中信息发生错误的概率，用来描述预警卫星系统信息传输的可靠性。

2.2.6 自我保障能力

自我保障能力是预警卫星系统在进行保障活动过程中进行自我防护、控制、运维与数据保障的能力，包括自我防护能力、备用星数比以及安全保密能力。自我防护能力是指预警卫星系统在实施预警信息保障过程中对敌方干扰或者攻击的规避与防护能力，主要通过对各类防护措施的有效性评估进行判定。备用星数比用来描述预警卫星系统的探测卫星备份情况。当值班卫星出现突发故障而导致的预警信息保障受影响时，需要调用备用探测卫星以保证预警信息保障任务顺利完成。同时备用探测卫星还将对值班卫星探测到的目标信息进行备份。安全保密能力是指预警卫星在通信传输过程中保障数据访问控制、数据完整以及数据加密等方面能力。

2.2.7 协同引导能力

协同引导能力是指地基预警雷达系统与天基预警卫星系统之间进行协同搜索导弹目标并提供预警信息保障的能力。预警卫星系统和预警雷达系统除了提供早期预警信息外，还可以提供目标种类识别信息和目标引导信息，预警雷达系统需要利用目标引导信息调整远程预警相控阵雷达截获屏幕厚度、仰角以及数量，提高目标截获概率。协同引导能力通过搜索数据率以及发现目标概率进行刻画描述。搜索数据率是天线波束按照指定波束驻留时间对空域所有目标区域进行搜索所需要的时间的倒数。发现目标概率为当目标区域存在目标时地基预警雷达准确进行判定的概率。发现目标概率描述的是预警雷达根据卫星引导信息对目标区域进行搜索并准确判断的能力。

2.2.8 目标截获能力

目标截获能力是指在接收到天基预警卫星或者指挥控制中心的预警信息后，陆基或者海基预警雷达对目标区域进行搜索，截获导弹目标的能力。目标截获能力通过目标截获时间以及交接窗口时长两个指标进行表征。目标截获时间是预警雷达部署位置、探测性能、组网模式以及与来袭导弹弹道相互作用的综合结果。交接窗口时长是指预警卫星与地基预警雷达的共视时长，主要表征地基预警雷达对目标引导信息的接收能力。

2.2.9 目标跟踪能力

目标跟踪能力是指当地基预警雷达系统对目标区域进行搜索，锁定导弹目标后，预警雷达对导弹进行实时跟踪与目标状态、弹道参数获取及分析的能力。连续稳定的跟踪是掌握目标位置信息和运动参数，从而进行弹道、落点精确预测的基础。目标跟踪能力通过连续跟踪时间、目标容量以及空间和方位精度等指标进行描述。目标容量是指预警雷达系统能够持续跟踪目标的最大数量。由导弹飞行特点可知，导弹在头体分离后，导弹诱饵、整流罩、母舱以及碎片、弹头等均在弹道附近高速运行并形成目标群，在准确辨识导弹弹头目标之前需要对所有目标进行连续跟踪，避免真弹头信息丢失，因此，目标容量需要满足预警信息保障需求。

2.2.10 目标识别能力

目标识别能力是指地基预警雷达系统从包含真弹头以及干扰弹在内的目标群当中识别出弹头以及辨别导弹弹头类型特征的能力。目标识别能力是地基预警雷达系统的核心能力，目标识别能力直接决定着地基预警信息保障能力。目标识别能力包括目标分辨能力、目标视角变化率、特征提取能力。目标分辨能力影响因素较多，主要包括雷达系统复杂度、空间信息量、传感器部署方式以及波形选择等。目标视角变化率描述目标与雷达连线在目标飞行过程中相对于参考线的角速度变化率，是导弹目标弹道与雷达点位相互作用的结果，用来刻画雷达目标识别条件以及雷达观测视角的稳定性。特征提取是指地基预警雷达系统对目标的宏观运动特征、微动特征、雷达散射面积、一维距离像和二维距离像等特征信息加以识别提取，从而进一步精确识别目标与确认类型。

2.2.11 干扰防护能力

来袭导弹目标为了提高突防成功率，会携带并释放一定数量的有源干扰装置，以降低地基预警雷达系统的跟踪定位精度。同时，敌方还可能通过实施强电磁干扰的方式破坏我方地基预警雷达系统。因此，地基预警雷达系统需要具有抗干扰能力即干扰防护能力。干扰防护能力包括干扰感知能力、抗干扰有效度以及抗干扰品质因素等。

2.2.12 预警探测能力

空基预警探测能力是指空基预警机、飞艇以及无人机等空基预警平台探测系统对导弹目标的预警探测能力，包括最远探测距离、搜索总方位角、航迹发现概率、探测精度以及虚警率。搜索总方位角是指在预警保障过程中预警雷达或者探测器所能覆盖的最大方位角度范围。航迹发现概率反映空基预警探测系统的敏感性与及时性，是指当目标区域有预警导弹目标时预警探测系统能够及时发现目标的可能性。虚警率指空基预警探测系统报告错误次数与报告总次数的比率，用以刻画预警探测系统对探测信号处理水平和识别能力。

2.2.13 战场生存能力

战场生存能力是指空基预警探测系统在复杂战场环境条件下实施预警信息保障过程中避免被敌方侦查发现或者攻击而持续进行预警保障的能力。空基预警平台缺乏自卫手段，因而战场生存能力是空基预警探测系统保障能力的重要指标，包括机动能力、隐身能力、续航能力。机动能力是保障生存的基础，主要用来刻画空基预警平台根据战场态势机动至指定位置或者规避攻击风险的能力。隐身能力有助于提升空基预警探测系统的安全性。续航能力通常用续航时间来衡量。

2.2.14 通信传输性能

空基预警平台的通信传输系统用于与其他预警平台以及指挥控制中心传输信息，同时提供内部通信。通信传输性能可以通过信道数量、数据交互种类以及防干扰技术水平综合衡量。数据交互包括机内通话、电台交互以及卫星通信等方式。防干扰技术主要包括扩频技术、自适应干扰滤波技术以及跳频技术等。

2.2.15 通信对抗能力

通信对抗能力用来描述空基预警平台在被敌方发现后对敌方进行告警以及电子对抗的能力。告警方式主要有雷达告警、激光告警等。电子对抗方式主要包括有源干扰、投射红外火焰弹以及投射箔条弹等。

3 结论

预警信息保障是预警反击作战的重要保障活动，天基预警卫星系统、地基（含海基）预警系统以及空基预警系统担负着导弹预警信息获取以及概略引导的预警任务。本文从天基预警保障能力、地基（含海基）预警保障能力以及空基预警保障能力3个方面构建了一个完整的预警反击作战预警保障能力评估指标体系，为进一步开展预警保障能力评估做了相关准备工作。下一步将对指标体系进行建模，构建预警保障能力评估模型，并进一步展开预警反击作战预警保障能力的评估。