航天装备作战试验体系设计研究

刘忠仕 许睿

（中国人民解放军96901部队，北京，100094）

航天装备主要包括运载火箭、卫星、飞船、深空探测器等空间飞行器。随着航天技术的发展，我国已基本建成了以型谱化的运载火箭、平台化的在轨卫星等为代表的航天装备体系。为有效支撑航天装备作战能力形成，需要开展相应的试验鉴定工作。在新的试验鉴定体制下，全寿命周期的航天装备试验统一规范为性能试验、作战试验和在役考核3个阶段。其中，航天装备作战试验在完成状态鉴定后，依托军兵种试验基地和试用部队开展，突出实战剖面、实战环境、实战对抗、实战部队、实战规模等要求，全面摸清航天装备实战效能、体系融合度和贡献率等综合效能底数，从而为装备列装定型、批量生产提供决策依据。

1 航天装备作战试验总体架构

航天装备作战试验典型流程如图1所示，主要包括以下内容。

图1 航天装备作战试验流程

a）拟制作战想定。

根据被试装备的作战使命任务，拟制作战想定，为试验项目设置提供军事牵引。作战想定一般以当前局势热点为背景，描述参战兵力、敌方威胁、主要作战行动等，主要包括作战概念设计、作战任务设计、作战对象设计、作战环境设计、作战力量设计等内容。

b）构建作战试验考核指标体系。

主要基于“分解—聚合”评估方法，将作战试验考核问题分解为使命任务层、效能能力层和性能指标层3个层级的指标体系，为评估模型设计和数据采集提供输入。

c）提出指标体系评估方法和模型。

建立评估模型，使得在输入作战试验数据时，能够得到各层评估指标的度量值，直至作战效能、作战适用性等顶层指标的度量值。评估模型主要包括指标权重分析模型、底层指标计算模型、评估聚合模型等。

d）明确数据来源，设计试验方案。

通过指标体系，明确评估所需要的数据及数据采集手段。根据考核指标体系、数据采集要求等进行试验总体方案设计，包括试验项目、试验流程、参试装备、试验环境、测量测控要求等内容。

e）组织实施作战试验。

在完成靶标和复杂战场环境构建，被试装备、测试测控装备、气象等保障装备、及参试兵力准备就绪后，由试验组织者按照试验大纲开展作战试验。

f）数据采集与处理。

采集外场实装试验数据、内场仿真试验数据，以及由专家打分、问卷调查等方式得到的定性数据，然后采用统计、模糊数学等方法对试验数据进行处理，确保数据可信可用。

g）试验结果分析评估。

依据评估模型和试验数据，评估航天装备作战效能、作战适用性、作战任务满足度、体系贡献率等效能底数，为装备列装定型、部队作战运用提供量化依据。

2 作战试验考核指标体系

此前，试验鉴定领域专家学者在武器装备作战试验评估指标体系构建方面主要侧重于装备性能指标的研究，在作战效能、作战适用性等效能指标的开发和指标体系构建上成果较少。文献在由作战使命、效能等指标逐层向下分解建立作战试验鉴定指标体系方面进行了有益尝试，但没有从理论上形成具有针对性、指导性、实用性很强的指标构建方法理论。鉴于此，本文参考美军指标开发标准实施程序 （Standard Operating Procedure，SOP），结合航天装备特点，初步论证提出航天装备作战试验考核指标体系。

航天装备作战试验指标主要包括3层，分别为使命任务层、效能能力层和性能指标层。

a）使命任务层主要包括任务满足度等指标，表征航天装备天基信息支援、航天发射等作战任务完成能力。

b）效能能力层包括3项指标：作战效能、作战适用性和体系适用性。其中： “作战效能”包括主战能力、任务可靠度、作战响应能力、生存防护能力和综合保障能力，主要考核航天装备在近似实战对抗条件下完成作战任务时所能发挥有效作用的程度； “作战适用性”包括可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、标准化、信息化、机动运输适应性、环境适应性、人机适应性、阵地适应性、文件资料适用性等12项指标，主要考核装备在实际使用环境条件下满足部队训练和作战使用要求的程度，重点是人员、装备、阵地的协调性； “体系适用性”主要包括体系融合度和体系贡献率2项指标，考核某型航天装备与特定装备体系内其他装备之间的互操作、协同作战能力，及对整个装备体系作战能力的影响程度。

c）性能指标层主要是对各能力层指标进行逐层分解，得到支撑能力实现所需的航天装备战术技术指标，如火箭运载能力、入轨精度等。

3 作战试验指标评估模型

航天装备作战试验指标评估模型主要包括性能指标计算模型、指标权重分析模型、评估聚合模型等。

3.1 性能指标计算模型

性能指标计算模型用于航天装备主要战术技术指标的评定（估），如导航卫星定位精度和授时精度、运载火箭入轨精度等。该部分模型发展比较成熟，多数已形成标准，如GJB 2540A—2008《卫星入轨精度评定》、GJB 5088—2002《资源卫星在轨图像质量评定方法》、QJ 2124—1991《卫星返回轨道计算方法》、QJ 2444—1993《运载火箭和弹道导弹姿态控制与稳定性分析》等，参考相应标准基本可完成对入轨精度等性能指标的计算。

3.2 指标权重分析模型

可采用熵值法、专家打分法等来确定指标权重。

a）熵值法

。熵是信息论中测定不确定性的量，信息量越大，不确定性越小，熵也越小。反之，信息量越小，不确定性就越大，熵也越大。熵值法就是利用指标熵值来确定权重。熵值法是突出局部差异的权重计算方法，是根据某同一指标观测值之间的差异程度来反映其重要程度的。一般地，将方案集记为X（i=1，2，3，…，m），评估的指标集记为A（j=1，2，3，…，n），用x表示第i个方案第j个指标的原始值。熵值法的计算过程如下：

1）将X做正向化处理，并计算第j个指标在第i个方案中所占的比重p；

2）计算第j个指标的熵值e；

3）计算第j个指标的差异系数g；

4）计算第j个指标的权重w。

b）专家打分法。

指标权重设计使用1～9的评判等级，邀请领域专家对各项指标进行定性评判，利用综合评估工具中的层次分析法算子进行指标权重计算。

3.3 评估聚合模型

评估聚合模型是性能指标层与效能能力层的关系模型，用来支持评估过程中的聚合，其输入为装备性能指标的度量值，输出为装备能力效能评估值。

评估聚合模型根据得出评估结果的基本途径分类，大致可分为统计法、解析法和仿真法。

a）统计法是在规定的现场或试验条件下，收集足以反映装备系统性能特征的数据，并加以分析，进而评定系统效能。常用的方法有抽样调查、参数估计、假设检验、回归分析和相关分析等。其应用前提是所获统计数据的随机特性可清楚地用模型表示，适合利用作战或演习的机会进行实施。统计法的优点是不但能得到效能指标的评估值，而且能显示装备系统性能、作战规则等因素对效能指标的影响，结果较准确。不足是需要获得大量统计资料，因而需要投入大量的人力、物力和时间，而且通常在装备研制前的论证阶段无法实施。

b）解析法是根据解析式计算装备的效能能力指数。优点是公式透明性好、结构简单、使用方便，适合于描述高层次、低分辨率、约束条件少的作战效能研究。缺点是考虑因素少，只在严格限定的假设条件下有效，数据获取困难，且不能回避效能等效问题。由于解析法不是基于环境和任务的，所以在某种条件下求得的效能在其他条件下可能完全失效。解析法适用于不考虑对抗条件下的装备系统效能评估和简化条件下的宏观作战效能评估。

c）仿真法用计算机模拟的方法进行作战仿真，由仿真得到的关于作战进程和结果的数据，可以直接或经过事后处理后给出效能指标评估值。该方法能够逼真地模拟大规模的复杂军事行动，最突出的优点是能够充分考虑到人员、装备及作战环境对装备效能的影响，在近似实战的情况下获取装备效能评估的基本数据，是目前除实装作战、演练外获取装备效能评估基本数据的最有效途径，也是目前最可信的效能评估方法。其缺点是需要大量可靠的基础数据和原始资料，且对建模的要求较高。

4 作战试验方案总体构想

按照航天装备作战试验应突出检验作战全流程、检验复杂环境适应能力等总体需求，遵循“聚焦实战、逐步递进、虚实结合”总体思路，科学合理制订作战试验方案。聚焦实战，就是紧紧围绕航天装备作战使命任务、使用剖面，紧贴实战设置试验科目和试验环境；逐步递进，就是按照由小体系到大体系、由简单到复杂的顺序，不断融合体系要素、增大建制单位、扩大试验规模；虚实结合，就是仿真与实装结合，内场与外场联动，适应逐步扩大的作战试验规模需求。

航天装备作战试验总体上分为3个层次：

a）单型装备大闭环作战试验。

单型装备大闭环试验是指一型装备按照典型作战想定走完技术准备、机动、发射、入轨提供服务等全流程，主要考核单型装备的完整作战流程适应性、主战能力和其他装备保障效能，这项试验采用全实装开展。

b）作战单元作战试验。

作战单元作战试验是指以作战单元为基本单位，以完成某一作战任务为目标，构建较为严酷的生存防护和对抗环境，融合侦察监视、指挥控制、防御防卫、主力作战、综合保障等所有要素，按照作战想定推进，以检验装备适配性为重点，以评估作战单元独立作战、独立保障、独立指挥能力为目的的全实装作战试验。

c）一体化联合作战试验。

一体化联合作战试验是在多军种联合作战背景下构建试验想定，按照虚实结合原则有机连接实验室和试验基地，成建制成体系，包括全实装指挥信息系统、全实装天基信息支援装备和航天运载装备作战单元、部分等效器状态航天装备和部分数字仿真模型等要素，以评价任务满足度、体系贡献率为目的的混合型全体系全要素全流程作战试验。

航天装备作战试验体系要素多，结构复杂，且没有成熟经验可以借鉴，本文从航天装备作战试验指标体系、指标评估模型、试验总体方案等方面开展了初步研究，为实现“作战试验各阶段闭环衔接、实装及仿真试验手段配套协调、数据采集分析手段相对完善、试验评估手段初具能力”的作战试验体系建设目标，奠定了基础。