对抗条件下反舰导弹突击效能评估

李建华 ，王光源，毛世超，2，章尧卿

（1.海军航空大学，山东烟台264001；2.92852部队，浙江宁波315033）

当前世界主要国家的海军主战舰艇均具备了打击水面舰艇、反舰导弹、飞机等平台的能力，形成了区域、点、末端和电子防御的远中近多层防御体系。水面舰艇反导装备战技性能的提升和反导防御手段的多样化，使反舰导弹的突击能力受到了严重的制约。尤其在水面舰艇以编队形式遂行任务的情况下，密集的火力拦截和复杂的电磁干扰进一步加强和完善了编队的反导防御系统，使反舰导弹突击作战面临更加严峻的挑战[1-3]。

导弹武器系统的火力打击是突击敌水面舰艇编队作战的具体实施环节。面对日趋复杂的战场态势，传统的反舰导弹攻击水面舰艇难以实现作战企图。为有效突破舰艇编队的防御体系打击水面舰艇，未来反舰导弹须在信息技术的基础上提高体系突击能力。信息技术的应用，使反舰导弹在突击作战的过程中可得到预警机、电子战飞机、卫星等多渠道的信息支援，从而降低反舰导弹对发射初始条件的要求，增强突防过程中的反拦截能力、抗干扰能力和复杂战场环境的适应能力，减小导弹自控飞行终点散布误差，缩短导引头开机时间，提高反舰导弹的作战能力[4]。

当前，反舰导弹与水面舰艇的攻防对抗作战日趋复杂激烈，对抗节奏不断加快，精度不断提高，毁伤能力不断增强[5]。因此，为更好地实现作战企图，掌握反舰导弹的运用时机和方法，需对反舰导弹的突击效能进行定量分析。本文在分析反舰导弹导引头开机后与反导作战体系对抗的基础上，建立了评价指标体系。针对影响反舰导弹突击效能的影响因子多、量纲不统一、部分影响因子难以量化的特点，采用层次分析法和模糊综合评判法确定各子指标的能力值，并运用指数法对反舰导弹的突防作战效能进行综合评估。指数法具有结构简单、使用方便的特点[6]，适用于宏观分析和快速评估，在专家经验和装备自身战技指标的基础上，有效避开了不确定因素的影响，增强了评估的准确性。

1 建立评价指标体系

从反舰导弹的作战目标和作战任务来分析，其作战主要包括发射阶段、巡航阶段和自寻的攻击阶段。在信息化作战体系的支撑下，反舰导弹较易完成可靠发射和隐蔽接敌的任务，但是在自寻的阶段，反舰导弹需完成搜索、跟踪和攻击目标的任务，这一阶段时间短、节奏快，信息化作战体系在其突击过程中难以发挥有效的支援作用，反舰导弹面临着巨大的威胁，极易被敌方反导防御系统拦截。因此，本文研究反舰导弹突击能力的重点放在反舰导弹自寻的攻击阶段。反舰导弹顺利完成突击水面舰艇的过程为：反舰导弹自控飞行结束后，导引头开机搜索目标，发现疑似目标后，对其进行识别并选择最终攻击目标，在导引头的引导下，导弹凭借自身技战术能力。对水面舰艇防御体系进行突防，直至命中毁伤目标。

反舰导弹导引头开机距离一般为30～70km。此时，反舰导弹有可能进入水面舰艇的对空有效杀伤区域，面临着水面舰艇远、中、近、末端火力打击和有源、无源设备的干扰。本文结合导弹顺利完成突击任务的过程，总结提出了影响反舰导弹突击效能的指标主要包括目标捕选能力、突防能力、命中能力和毁伤能力，细化分析导弹的突防过程，进一步提出了影响子指标的主要因素。其中，影响其捕选能力的因素主要为反舰导弹的自控终点散布误差、搜捕扇区的覆盖能力、发现目标能力、识别能力和选择能力，散布误差越小，扇区覆盖范围越大，目标发现、识别和选择能力越强，则导弹的捕选能力越强；影响导弹突防能力的因素主要为导弹的隐身能力、对舰载防空火力系统、有源和无源干扰的突防能力；影响命中能力的因素主要有导弹的雷达跟踪能力、导弹机动能力和抗目标战术规避的能力；影响毁伤能力的主要有导弹的战斗部类型、引战工作模式和弹目遭遇位置。根据这些影响因素建立反舰导弹突防效能的评价指标体系[7-11]，见图1。

图1 反舰导弹突击效能评价体系Fig.1 Evaluation system of anti ship missile penetration effectiveness

2 构建反舰导弹突击作战效能评估模型

2.1 评估问题限定

反舰导弹导引头开机后的突击效能以突防与拦截对抗的相关技战术机理为基础。因此，对反舰导弹的突击能力评估问题做出如下限定：

1）不考虑导弹发射平台（如导弹载机）的突防能力，只在反舰导弹自身突防的技术战术特性基础上，对反舰导弹的突击能力进行评估。

2）不考虑自然环境和导弹工作状态异常对突击能力的影响，只考虑对抗双方武器系统的技术特点和战术运用对反舰导弹突击能力的影响。

2.2 子指标能力计算模型

2.2.1 反舰导弹突击评估因素域U

由图1反舰导弹突击作战效能评价指标体系得：

2.2.2 评估等级域V

结合ui(i=1,2,3,4)中各子指标的参数特点，确定其评估等级域为：

2.2.3 单因素评价模糊关系矩阵R

对构成各个单因素进行模糊评价[12]，建立单因素评判的模糊矩阵：

式（3）中，rij(0≤i≤m,0≤j≤n)为评判对象中的第i项因素对V中等级vj的隶属度值。

2.2.4 评判因素权向量

由评价指标体系确立的关系，采用专家打分法分层次构造目标捕选能力、突防能力、命中能力和毁伤能力的判断矩阵。选择标度系统引用数字1～9及其倒数为标度，应用1～9的比较标度法对指标体系各层进行两两比较，即可构造各层指标的比较判断矩阵：

式（4）中：aij为第i项指标与第j项指标的比值。

运用Matlab求出判断矩阵A最大特征根λmax及其对应的特征向量W=(ω1,ω2,…,ωm)，并进行一致性检验[13-14]。

2.2.5 模糊综合评判

对模糊子集R与各因素权重W进行数据处理，生成模糊评判向量：

2.2.6 能力值

将评判等级与分数结合，计算能力值的评分为：

2.3 突击效能评估模型

反舰导弹导引头开机后，捕选目标、突防、命中目标、毁伤目标4个环节均不可或缺，任一环节指标为零都会导致反舰导弹突击失败，即突击效能为0。因此，建立反舰导弹突击作战效能评估的指数模型为：

式（7）中：ξ为修正系数；α、β、γ、δ为权重指数，由各指标在反舰导弹突击过程中的作用来确定其重要性的权值，计算方法参照2.2.4。

3 仿真分析

3.1 反舰导弹突击效能子指标的能力值

假设有3种反舰导弹a、b、c，分别对其突击水面舰艇目标的效能进行仿真评估，各型导弹的战技术指标[15-16]如表1所示。

表1 反舰导弹战技术指标Tab.1 Anti-ship missile technical indicators

利用层次分析法，对各指标的权重进行分配，采用模糊综合评判法求解子指标的能力值，以影响反舰导弹突击效能的第一个子指标的目标捕选能力值的计算为例，说明子指标能力值的计算方法。对指标体系中目标捕选能力的5个影响因素，通过专家咨询，将各指标两两比较，得出如下判断矩阵：

通过Matlab计算，得到矩阵A1的最大特征根为：λ1max=5；对应的特征向量为：

进行一致性检验，结果为0，判断矩阵A1具有满意的一致性。根据表1给出的导弹战技术性能指标和专家对反舰导弹a的打分评判情况，得到目标捕选能力的模糊综合评价指标为：

根据式（5）求得模糊评判向量：

归一化得：

根据式（6）计算得反舰导弹a的目标捕选能力值为：Ca捕选=0.788 8。

同理，可分别计算求得导弹a、导弹b、导弹c的目标捕选能力值、突防能力值、命中能力值和毁伤能力值，如表2所示。

表2 反舰导弹子指标的能力值Tab.2 Capability value of anti ship missile guide

3.2 反舰导弹的突击效能

邀请4位专家组成评审小组，通过评审一级指标，应用1～9的比较标度法，得到反舰导弹突击能力的比较判断矩阵：

Matlab算出判断矩阵D的权重向量为：

(α,β,γ,δ)=(0.200 0,0.300 0,0.233 3,0.266 7)；最大特征根为：λmax=4。

判断矩阵D的一致性检验结果为CR=0＜0.1，因而判断矩阵具有满意的一致性。

令修正系数ξ=1，则由式（7）得：

同理可得：

通过比较可知，反舰导弹c的突击作战能力最强，其次是导弹a，导弹b的突击能力最差。

3.3 运用TOPSIS法验证模型的有效性

根据表2反舰导弹a、b、c各子指标的能力值，确定理想点A*和负理想点A-为：

根据文献[17-18]的TOPSIS算法，计算出各反舰导弹能力值与理想点、负理想点的距离与理想点的相对逼近程度排序，如表3所示。

表3 反舰导弹突击能力排序Tab.3 Order of anti ship missile

根据排序结果，反舰导弹的突击能力c＞a＞b，与基于指数法的突击效能模型计算结果一致，验证了效能评估模型的有效性。

4 结束语

本文通过分析反舰导弹在导引头开机后的主要工作流程，建立了反舰导弹突击能力评估指标体系，在反舰导弹技战术指标和作战运用特点的基础上，运用层次分析法确立了各子指标影响因素的权重向量，并采用模糊评判法计算出各子指标的能力评估模型，最后运用指数法建立反舰导弹作战效能评估模型。通过对三型反舰导弹突击能力的评估比较，提出了完善和加强反舰导弹作战能力的改进意见，并运用TOPSIS法对评估模型的有效性进行验证。

该模型不仅能通过评估分析出现役反舰导弹突击环节中存在的不足，使提升反舰导弹突击能力的改造升级工作更具针对性，还可以对正在设计、研制的反舰导弹的突击能力进行评估，以便及时采取相应的措施弥补其薄弱环节，进而提高导弹的突击能力。