集对分析法在防空武器系统作战态势评估中的应用研究

集对分析法在防空武器系统作战态势评估中的应用研究

杨 ,茜

江南机电设计研究所

摘  要  作战态势评估属于对抗性研究，本文根据空袭装备、防空武器系统形成的攻防态势特点，分析了空袭态势和防御态势的对抗因素集，提出了建立作战态势模型所需的因素，并提出了建立、规范化处理攻、防态势的方法，最后通过集对分析法，实现对作战态势及其稳定度的评估。

主题词  典型空情环境防空武器系统作战态势评估

1引言

由各种高、新、尖技术条件下发生的局部战争可知，空袭兵器作为摧毁核心、要害目标的主要手段，以其极高的效率、极低的代价和极快的反应能力，已成为现代战争中的绝对主导力量；而防空武器系统作为一种先进的武器，通过防御并摧毁多种空中来袭的军事目标，可有效避免政治、军事、经济要地等受到空袭的威胁和破坏。

随着空中威胁的日益增大，防空作战的战略地位变得尤为突出，攻防双方多样化的作战模式、复杂化的作战环境、广阔化的作战空间以及激烈化的对抗形势等特点越来越明显，因此，通过研究和揭示防御/空袭作战的基本规律已成为迫切需要解决的重大问题。

2评估方法简介

集对分析（Set Pair Analysis，SPA）理论[1]，是通过建立集对及集对势，采用一定的数学方法，对一个或多个系统的统一、对立及不确定性进行分析和研究，从而发现事物发展内在的规律。

防空作战过程中，在空袭方保持一定的空袭态势不变的情况下，防御方通过采用不同的防御状态进行对抗，可能导致作战态势及战争结果的不同。作为防御方而言，作战态势评估主要是通过比较多个不同的防御方案，得到一个防御方可能处于优势、劣势或优劣程度的结论，可作为辅助决策，供决策者进行最佳实施方案的选择。

综上所述，可通过集对分析法对一定空袭态势下的防御态势开展评估，从而制定出较为合理的防御方案。

3评估方法的运用

3.1建立作战态势评估模型

分析以往战争可知，影响作战态势变化的三个主要因素[2]，分别为空袭态势、防御态势和作战环境，它们共同构成了空袭方/防御方自身的作战实力，而其中又包含装备性能、兵力、部署及地形、气象等影响因素。

因此，评估模型第一层定义为目标层，表示要实现的评估目标，只包括作战态势一项，用于描述当前空袭方和防御方所处的作战区域内地理、气象以及双方兵力部署、行动情况等形成的综合作战进程状态与形势；第二层定义为准则层，表示在实现评估目标的过程中，可作为判断准则的各项因素，包括空袭态势、防空态势和作战环境因素；第三层定义为能力层，表示为实现各项准则需具备的能力。其中，空袭态势包括了空袭装备数量、空袭装备作战性能和战斗部署；防空态势包括了防御装备数量、防御装备作战性能、战斗部署（含友邻部队对防御方支援的有效性）；作战环境因素包括了温度因素和气象因素。

为了便于计算，要求评估矩阵中的每一个指标都应是可度量的，其中，数值型指标是直接可用的评估数值，而语言型指标和计算型指标则需要通过一定的方法来得到其效用值的数量表达。

无论是空袭体系还是防御体系，均是由各个分系统耦合联接而成，而各个分系统又是由各项基本点（兵力、装备性能、部署等）耦合联接而成。因此，根据耦合联接的形式分类，将其与计算处理方法相结合，得到量化参数的耦合联接方法，即基本点之间为串联时，采用乘法（×）；基本点之间为并联时，采用加法（+）；基本点之间为合作、协同时，采用加权和。

3.2建立评估矩阵

采用集对方法进行作战态势评估时，就防御方而言，应根据空袭方的空袭模式，制定相应的防御方案。

假设防御方现有n种防御作战方案，记为p=[p1, p2, …, pn]，按照作战态势评估模型中影响因素梳理出的指标共m个，记为I=[I1, I2,…, Im]，第pi种防御作战方案对第j个指标Ij的评估值为vij（i=1,2,…,n；j=1,2,…,m），则n种防御作战方案的mn个指标值构成评估矩阵[vij]n×m。

3.3评估矩阵规范化处理

为使各项评估值便于比较，要通过规范化处理使原始指标处于[0,1]区间内。

对于作战态势而言，各项指标的度量值又分为成本型指标值和效益型指标值，从防御方面来说，对防御有利或对空袭不利的指标应为效益型指标，对防御不利或对空袭有利的指标为成本型指标。

通过计算处理，从而得到规范化的评估矩阵X=[xij]n×m。

3.4建立集对

集对就是指具有一定联系的两个集合所组成的对子，两者的关系主要通过联系度μ表示（μ=a+bi+cj），其中，a为同一度因素，b为不确定度因素，c为对立度因素。当0＜i≤1时，说明不确定度因素c偏向于同一度a；当-1≤i＜0，说明不确定度因素c偏向于对立度b；当i=0时，不确定度因素b消失，即不确定度对两者不会造成影响。

就防御方而言，在作战态势评估中，从已完成规范化处理的评估矩阵中选出最大和最小值，分别定义为最理想的状态p+=（g1, g2,…, gm），其中gj=，（j=1,2,…,m）和最差的状态p

—=（h1, h2,…, hm），其中hj=，（j=1,2,…,m）。

将防御方案中最理想的状态和最差的状态视为一个集对，记为H。

3.5计算联系度

对于任意评估指标值xij，均满足hj≤xij≤gj，即xij∈[hj，gj]。

由集对的概念可知，∈[0，1]、∈[0，1]可分别表示xij与gj、hj的接近程度。因此，定义集对[hj，gj]的同一度（ai）和对立度（ci），再根据a+b+c=1，可求得不确定度（bi），本文仅对方法应用进行研究，具体计算公式可参考相关文献。

3.6计算作战态势

通过计算分别得到防御方案集对H=[hj，gj]的同一度、对立度和不确定度[3]。

当联系度a+bi+cj中c≠0时，同一度与对立度比值a/c表示该集对在所指定的问题背景下的集对势（shi），当shi＞1时，视为集对同势，表示该种防御方案下，防御方处于有利的主动地位；当shi＜1时，视为集对反势，表示该种防御方案下，空袭方处于有利的主动地位；当shi=1时，表示该种防御方案下，空袭方和防御方两者主动地位均不明显，表现出“势均力敌”的状态。

3.7作战态势稳定度判断

不确定因素i所带来的差异变化也可能对集对态势产生影响，通过计算i值由1→-1的变化，可求得作战态势（shi）的变化趋势，再通过查找集对势强弱等级，可得到该作战态势的趋势变化情况，若趋势由同势转为反势或由反势转为同势，则说明集对在该特定问题下易受到不确定因素的影响，处于不稳定状态，即在当前的防御方案中，作战态势并不稳定，战争结果可能发生变化；若作战态势的趋势保持同势、均势或反势不变或变化较小，则说明集对在该特定问题下不易受到不确定因素的影响，处于较为稳定的状态，即在当前的防御方案中，作战态势稳定，战争结果已知。

4结束语

作战态势评估属于对抗性研究，包括了空袭装备进攻能力与防空武器防御能力、装备数量、战斗部署等多个方面，可视为一个集对问题进行分析。

因此，本文根据空袭装备、防空武器系统形成的攻防态势特点，分析了空袭态势和防御态势的对抗因素集，提出了建立作战态势模型所需的因素，并提出了建立、规范化处理攻、防态势的方法，最后通过集对分析法的应用，可实现对作战态势及其稳定度的评估。

参考文献

[1]邹海涛，黄德所，孙巧玲．集对分析在防空作战中的应用[J]．四川兵工学报， 2010， 31 (4):109~111.

[2]申卯兴，李为民，陈永革．防空战略作战的势战模型研究[J]．空军工程大学学报(自然科学版)， 2001， 2(4): 16.

[3]张钰林，曹山根，张小凯．基于集对分析法的导弹武器系统效能评估[J]．中国科技信息， 2010， 17: 63.

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