改进ADC 模型的空中无人通信平台作战效能评估*

罗 杰，苏 兵，迟 铭，黄顺华

（1.国防科技大学信息通信学院试验训练基地，西安 710106；2.解放军31683 部队，兰州 730305）

0 引言

空中无人通信平台是指将通信载荷升空搭载到低空无人平台，作为通信接入节点或中继节点，与地面基站形成空地一体的综合接入系统。对空中无人通信平台的作战效能评估能够量化分析装备运用实效，为合理作战运用提供理论支撑，具有重要意义。作战效能是指特定的作战部队使用一定编制体制结构下的某一武器装备集合构成的作战系统，在执行作战行动任务中所能达到的预期可能目标的程度，作战效能评估的对象不仅包含武器系统自身，还包括战场上动态变化的各个要素。我国系统效能研究大多以美国工业界武器系统咨询委员会提出的ADC 模型为基础，也有部分学者用ADC 模型直接对作战效能进行评估，忽略了实际作战时人与武器装备结合的因素和对抗环境因素。本文在传统ADC 模型的基础上，引入了作战运用因子Z 和作战环境因子H 构建改进型评估模型对空中无人通信平台作战效能进行评估，旨在保证评估的完整性和严谨性。

1 指标体系构建

1.1 空中无人通信平台作战效能影响因素分析

从事物发展的角度分析，空中无人通信平台作战效能同时受主观内因和客观外因的双重作用，既有系统固有能力的支撑，也有外部因素或积极或消极的影响。

系统固有能力是空中无人通信平台在特定的标准和条件下，通过执行一组任务方法和手段的集成，达到期望效果的本领，是影响作战效能的根本因素。从部队对空中无人通信平台的需求出发，可以将系统固有能力分为信息通信能力、业务支撑能力和体系融合能力，系统固有能力要转化为作战效能又受到装备可用性、可靠性的制约。外因部分包含两个方面，一是作战指挥人员、装备操作人员、技术保障人员，分别对空中无人通信平台的规划协同、操作使用、技术保障等实际作战运用情况是影响作战效能的现实因素；二是特殊的作战环境，包括地理、气象、电磁等自然环境和敌方的软硬杀伤等对抗环境，会制约作战效能的发挥。综合分析，可绘制如图1 所示的空中无人通信平台作战效能影响因素关系图。

图1 空中无人通信平台作战效能影响因素关系图

1.2 空中无人通信平台作战效能评估指标体系构建

通过分析空中无人通信平台作战效能影响因素，采取分类、聚合的方法，从系统固有能力、作战运用、作战环境3 个层面出发，层层分解得到指标体系如下页图2 所示。

图2 空中无人通信平台作战效能评估指标体系

1.3 指标权重确定

在作战效能评估过程中，需要确定能力C、作战运用因子Z、作战环境因子H 下的各级指标权重，可利用层次分析法对指标体系进行层层分解编号，构造两级评估体系。在此基础上借鉴德尔非法，向选定的多位专家征询意见，分别构造比较矩阵，通过一致性检验后，计算比较矩阵特征向量作为权重向量，将得到的权重加权平均后，反馈给专家进行第2 轮意见征询，调整修改后最终确定各级指标的权重。

2 评估模型构建

考虑到空中无人通信平台作战效能的多维性，与运用方式、战略战术、操作人员以及作战环境等因素密不可分，在传统ADC 模型上引入作战运用因子Z 和作战环境因子H 加以改进，改进后的空中无人通信平台作战效能评估模型为

2.1 可用性向量A

表示为

2.2 可靠性矩阵D

可靠性是一个动态过程，描述武器装备是否具有稳定性，是武器装备在执行任务过程中，是否可以持续完成任务的度量。空中无人通信平台在执行任务过程中的某种状态，都可以经过系统自身的变化和维护修理，转化为其他状态。针对只有有效状态和故障状态的空中无人通信平台，可靠性矩阵

2.3 能力矩阵C

根据已建立的指标体系，能力可分为信息通信能力、业务支撑能力、体系融合能力等3 个下级指标，下级指标又可分为13 个子指标。各指标的权重通过1.3 节所述的层次分析法获得；末端指标的数值可根据日常训练记录或者专门的作战试验记录经处理获得。最终的能力值采用模糊综合评判法得出。

2.3.1 确定评价因素集和评语集

评价因素集是影响评价系统能力的各种指标，可以确定能力的模糊综合评价总因素集：U={U，U，U}，下级评价指标因素集：U={u，u，u，u，u}，U={u，u，u，u}，U={u，u，u，u}。

评语集是指评价者对评价因素的评定等级，也就是可能出现的评价结果，记为V={v，v，…，v}，其中，m 为评定等级数，一般取值为3～5。本文评价结果采用优秀、良好、中等、差4 个等级，即评定等级数m=4，对应评语集V={v，v，v，v，}={优、良、中、差}。经咨询领域内专家，各评定等级对应的标准值和置信区间如表1 所示。

表1 评定等级对应的标准值和置信区间

2.3.2 建立隶属度函数

隶属度函数f（x）表示某一因素的取值x 属于对应评价等级v的程度高低，取值区间为（0，1）。隶属度f（x）越接近1，表示x 属于v的程度越高；越接近0，表示x 属于v的程度越低。常用的隶属度函数有梯形、三角形、S 形、高斯型等，因本文所建指标体系中系统固有能力下的各指标均是定量型指标，故选取高斯形隶属度函数。所建函数为

以上式中，σ 为常数，指正态分布的标准偏差，文中根据各评估等级的置信区间设置，取σ=2.8，隶属度函数图如图3 所示。

图3 评价等级对应的隶属度函数

2.3.3 生成隶属度矩阵

首先，根据隶属度函数计算因素U下单因素u属于第s 类（s 取值为1，2，3，4）评价等级的隶属度X。f为第s 类评价等级的隶属函数，则有

2.3.4 计算模糊评价结果

首先，采用模糊计算的方式计算每个因素U的评价等级向量，其中，W为权重向量，R为该因素的隶属度矩阵，计算结果为行向量

2.4 作战运用因子Z

作战运用因子主要考虑组织运用对空中无人通信平台作战效能的影响，不同的使用人员、不同的使用方式对应着不同的作战效能。依据已建好的指标体系，利用层次分析法求出规划协同、装备操作、技术保障3 个指标及其子指标的权重；采取专项考核评定或依据日常训练成绩评定的方式获取末端指标的数值（百分制），最后，采取加权求和的方式求出最终值。计算模型为

式中，t为作战运用因子下层指标权重；t为子指标权重；r为末端指标数值。

2.5 作战环境因子H

作战环境因子是地理、气象、电磁等自然环境和敌电子侦察干扰、网电攻击、实体摧毁等对抗环境对作战效能的影响。各级指标权重仍用层次分析法获得，末端指标的数值采取作战指挥人员、装备操作人员、技术保障人员、装备开发人员等4 个层次人员打分取平均值的方式获得，取值范围为0～1。计算模型为

式中，v为作战环境因子下层指标权重；v为子指标权重；h为末端指标数值。

3 实例验证评估

为验证评估模型的可行性，以某型空中无人通信平台执行高寒山地通信保障任务为评估实例，应用上述所建评估模型进行作战效能评估。

3.1 评估过程

3.1.1 计算可用性向量A

空中无人通信平台的平均无故障工作时间MTBF 为72 h，平均修理时间MTTR 为1 h，执行通信保障任务时，任务持续时间为6 h。利用式（2）计算得到

3.1.3 计算能力矩阵C

通过数据采集得到能力C'的末端指标数值如表2 所示。

表2 系统固有能力末端指标数值

3.1.4 计算作战运用因子Z

通过专项考核，得到作战运用因子Z 的末端指标数值如表3 所示。

表3 作战运用因子末端指标数值

通过层次分析法得到两级指标的权重向量分别 为t =（0.375 5，0.332 5，0.292 0），t=（0.533 3，0.466 7），t=（0.273 3，0.214 9，0.276 7，0.235 1），t=（0.368 2，0.272 0，0.359 8）。利用式（9）计算得出Z=0.917 2。

3.1.5 计算作战环境因子H

通过专家打分，得到作战环境因子H 末端指标数值如下页表4 所示。

表4 作战环境因子末端指标数值

通过层次分析法得到两级指标的权重向量分别 为v=（0.445 0，0.555 0），v=（0.373 1，0.274 2，0.352 7），v=（0.410 4，0.345 5，0.244 1）。利用式（10）计算得出H=0.161 2。

3.1.6 计算评估结果

在以上计算的基础上，计算得出作战效能E=A·D·C·Z·（1-H）=65.87。如果利用传统模型计算，则E=A·D·C=85.61。

3.2 评估结果分析

从评估结果看，因为引入作战运用因子和作战环境因子，改进后的模型作战效能评估值低于传统ADC 模型的评估值，但是，对空中无人通信平台作战效能评估是将空中无人通信平台置于作战环境中，考虑作战组织运用的方方面面和变化的战场环境，该评估模型更加贴近实战。从评估结果的数据浮动幅度看，作战运用因子和作战环境因子对综合评估结果影响较大，因此，对空中无人通信平台正确地部署规划、合理地操作使用、精准地技术保障，以及提升其环境适应能力和对抗能力，都能较大幅度提高作战效能。

4 结论

武器装备作战效能评估对如何科学运用装备，发挥装备作战能力有着重要意义。本文在分析空中无人通信平台作战效能影响因素的基础上，构建了作战效能评估指标体系，然后在传统ADC 效能评估模型的基础上进行拓展，构建了包含作战运用因子和作战环境因子的改进型评估模型，较好地弥补了传统模型的局限性。但是在作战环境因子的指标赋值上，采取人工打分的方式，存在较大的主观性，下步要针对此部分进一步研究，提高指标赋值的准确性。本套评估模型虽为空中无人通信平台作战效能评估而建立，但对其他武器装备作战效能评估也具有一定的借鉴意义。