基于OODA环的对陆攻击巡航导弹作战效能评估_李彦斐.pdf

总第341期1引言自海湾战争以来的历次战争中，对陆攻击巡航导弹都扮演了至关重要的角色。2021年10月，海基型的“锆石”高超音速巡航导弹在核潜艇上试射成功。“锆石”最大速度接近9马赫，最大射程1km1。按此计算，即使攻击其最大射程的目标仅用5min即可完成打击任务。高超音速导弹符合“唯快不破”的法则，缩短了OODA环的循环周期，将极大改变未来战争作战样式2。从邓尼茨回忆录 十年与二十天 开始设想从潜艇上发射火箭打击驱逐舰，到亚森级核潜艇“北德文斯克”发射“锆石”，海军打击能力实现的是“精准”和“快速”的飞跃，海军打击能力提升出了硬件支撑，还有软件因素的牵引，比如作战理念。美军飞行员上校约翰博伊德提出的OODA（Observe观察，Orient判断，Decide决策，Act行动）循环理论就是从软件方向作战流程上做出的贡献。博伊德担任飞行员期间善于总结思考，他无论什么条件下总是能够在40s内结束战斗。“基于OODA以快吃慢”已成为信息时代美军重要的制胜理念。OODA循环理论现已被世界越来越多的行业引入和拓展使用3。结合近几年利比亚、叙利亚等局部战争中看，越来越多的对陆攻击巡航导弹出现，正在给战争模式带来改变，对陆攻击巡航导弹对目标的精确打击，其发射平台潜艇的隐蔽性强、生存率高，实现战术意图能力强的优点日益显现4。开展对陆攻击导弹研究，尤其是作战效能领域的分析，正确预测作战环境、作战使用特点，充分发挥导弹战技性能，才能使之在现代海战中发挥应有的作用。在武器硬件一定的情况下，研究基于作战环概念下的海基收稿日期：2022年5月14日，修回日期：2022年6月25日作者简介：李彦斐，男，硕士研究生，研究方向：军事装备。姚奕，男，教授，硕士生导师，研究方向：军事装备。基于 OODA 环的对陆攻击巡航导弹作战效能评估李彦斐1，2姚奕1（1.海军潜艇学院青岛266199）（2.92199部队青岛266102）摘要基于OODA作战环理论建立了外军某型对陆攻击巡航导弹的作战效能评估指标，综合运用AHP、熵权法对评估指标进行赋权，并通过模糊综合评价法，按照隶属度数值得出最终结果。通过建立一种科学有效的评估模型，对分析研究装备武器使用提供参考借鉴。关键词潜射对陆攻击；巡航导弹；OODA；效能评估中图分类号E925.2DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2022.11.028Operational Effectiveness Evaluation of Submarine-launched LandAttacking Cruise Missile Based on OODA LoopLI Yanfei1，2YAO Yi1（1.Navy Submarine Academy，Qingdao266199）（2.No.92199 Troops of PLA，Qingdao266102）AbstratThe performance evaluation index system of an foreign submarine-launched land attacking cruise missile is established based on OODA loop.AHP and entropy weight method are used to empower the evaluation index and fuzzy comprehensiveevaluation（FCE）is applied to come out final result according to membership value.With this effective evaluation model，researchesof weaponry application will have more references.Key Wordssubmarine-launched land attacking，cruise missile，OODA，effectiveness evaluationClass NumberE925.2舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 341 期2022 年第 11 期Vol.42 No.11128舰 船 电 子 工 程2022 年第 11 期对陆攻击巡航导弹效能评估，将对武器运用产生更大作战效能具有现实指导意义。52基于OODA循环理论的对陆攻击流程分析OODA循环理论是体系作战行动整个过程的一种高度抽象（如图1所示），能够较为清晰地描述整个对陆打击行动的全过程。将一次作战过程划分为四个阶段，每个阶段任务高度概括，将复杂的系统问题简化，基于该作战思想开展对陆攻击巡航导弹作战效能研究具有科学性、针对性和便捷性6。以某国海军对陆巡航导弹H为例。该国海军采取的是“战区+发射平台”两层任务规划体系7。图1OODA循环示意图OODA环可以将对陆攻击巡航导弹作战流程的杀伤链（发现、确定、跟踪、定位、打击、评估）形象表述出来，构成一个基本回路（如图2所示），回路又由4个独立且相互关联的单元组成，具体如下3：1）观察。挥中心（陆上指挥部、水面舰艇）利用侦察手段和数据链获取战场态势信息和目标信息。2）判断。指挥中心根据观察结果，依据目标的威胁程度、战术价值、距离远近进行选择判断。图2对陆攻击巡航导弹作战OODA环3）决策。指挥中心在观察判断的基础上，对目标进行攻击决策，并进行任务规划，再把任务规划信息发送给潜艇（海基发射平台），由潜艇发射巡航导弹攻击陆上目标。4）行动。潜艇（海基发射平台）根据作战命令，发射导弹。在作战过程中，对方防御系统会对巡航导弹进行拦截和电子干扰，指挥中心评估目标毁伤情况后，准备再次行动。3基于OODA循环的对陆攻击效能评估模型文献 3 在效能评估中引入 OODA 环理论，将复杂的作战流程抽象为简单的模块，但将OODA循环局限到了导弹本身，现代战争样式的改变，陆海空天电早已是体系作战，因此，衡量一次对陆攻击的效能应该是指整个系统效能，是对体系完成作战任务能力的综合评价，这些指标描述作战体系的多种能力，如体系保障能力、系统反应能力、导弹毁伤能力、机动能力、抗干扰能力等，甚至武器使用人员综合素质能力，它们之间关联耦合。仍以H巡航导弹为例，建立模型，评估其作战效能。国内外主要的效能评估方法有 ADC法、层次分析法（AHP）、熵权法、模糊综合评估法等。由美国WSEIA提出的ADC模型是最具有代表性的效能评估模型，从系统的角度考量其可用性、可靠性和能力等综合效能10。层次分析法是将系统问题分解成若干个组成因素，这些因素按隶属关系分组，对它们按重要性进行比较，得出指标权重。熵权法起源于香农的信息论，后来被用来评价问题时区分指标重要程度。熵用来度量信息的无序程度。一个系统或者信息有序程度高，信息量就越小，熵就越低，所以系统越无序，信息熵就越高，用于评估问题时，变异程度大的指标所提供的信息量就越大，权重也越大。用熵权法确定的指标权重可以避免AHP法确定权重的主观性。本文采用客观、主观权重组合赋权法，兼顾两者的不足和优点。模糊综合评判法以模糊理论为基础可以将难以量化的评价结果按照评价集的隶属度进行区分。本文将以 ADC模型为主要架构，对模型中最核心且难以全部量化的作战能力运用AHP法建立评价指标，基于组合赋权，运用模糊分析法进行量化计算，得出最终结论。3.1ADC模型6，8，10ADC模型可以表示为E=ADC（1）129总第341期式（1）中，E表示作战效能，是对武器系统完成任务能力的综合度量。1）矩阵A代表待评估武器系统的可用度，根据系统执行任务开始时处于不同状态得出，可以度量系统战备情况。考虑到潜射型巡航导弹的系统组成，为简化评估，我们可以把可用性模型简化成 发射平台和导弹单元的两种情况的4种状态组合（如表1所示）。A=a1，a2，a3，a4（2）设aD为导弹系统正常工作概率，aF为表1H导弹武器系统状态状态1234导弹系统正常正常故障故障发射系统正常故障正常故障发射系统正常工作概率，那么矩阵A的4个元素可以表示为A=aDaFaD(1-aF)aF(1-aD)(1-aF)(1-aD)（3）a=MTBFMTBF+MTTR（4）已知H导弹导弹系统和发射系统的系统平均故障修复时间 MTTR和系统平均无故障时间 MTBF，如表2所示。表2H导弹MTTR和MTBF数据指标MTTRMTBF导弹系统241000发射系统242000根据式（4），求得：aD=0.9766，aF=0.9881代入式（3）：A=（0.996，0.002，0.002，0）2）矩阵D代表待评估武器系统的可信度，反映了系统从执行任务开始处于某一状态转换为结束时处于另一状态的转移性，可以度量系统可靠性的优劣。由于作战时系统故障一般不会修理，所以将表 1所列的武器系统四种状态的相互转换概率简化为矩阵：D=d11d12d13d140d22d23d2400d33d34000d44（5）已知导弹系统故障概率D为 0.01，发射系统故障概率F为 0.02，可得：D=0.970.020.010.00100.9900.01000.990.0200013）矩阵C代表武器系统的固有能力，用来衡量系统在各种不同状态条件下完成任务的能力，也是ADC模型中的核心因素，确定系统的能力是一个比较复杂的问题，本文中使用层次分析法AHP来划分能力向量C，可以将影响H型导弹作战效能的各种复杂因素，细化分析，为评估提供定量依据。3.2AHP层次分析法建立作战效能为目标层（最高层），观察、判断、决策、行动为准则层（中间层），并根据OODA环在导弹武器使用中的具体过程建立指标层。按照Saaty9级标度法对以上指标两两比较，为简化运算使用可视化建模计算软件 yaahp得到一级、二级指标权重（如图3）。图3基于OODA环的评估体系及权重分布3.3熵权法121）建立判断矩阵请6名专家按照理论知识和专业经验对H导弹各二级指标打分，分值标准为优秀90100、良好7090）、一般5070）、差 3050），评价分值结果见表3。由表3得到一个由13个评价指标，6个评价对象构成的决策矩阵X。X=aij613（i=1，2，6；j=1，2，13）（6）2）对原始数据处理由式（7）（8）得到标准矩阵P（见图4）：pij=aiji=1naij（7）P=()pijnn（8）3）计算信息熵信息熵的公式为ej=-1lnni=1npijlnpij（9）李彦斐等：基于OODA环的对陆攻击巡航导弹作战效能评估130舰 船 电 子 工 程2022 年第 11 期其中，ej（0ej1）为第j项指标的熵值；1lnn为信息熵系数。得出二级指标信息熵向量e=（0.9964 0.99820.99560.99850.99740.99870.99850.99960.99920.99960.99930.99820.9995）。4）计算指标的信息熵权重wj=1-ejj=1n(1-ej)（10）根据权重计算式（10），得出二级指标客观相对于目标层的权重向量：W=（0.170.080.210.070.120.060.070.020.040.020.030.080.02）T5）运用算数平均法求得按照一级指标划分的二级指标客观权重分别为WKO1=（0.3686 0.1808 0.4506）TWKO2=（0.2749 0.4874 0.2377）TWKD3=（0.5505 0.1453 0.3043）TWKA4=（0.333 0.131 0.4696 0.0669）T6）计算一级指标客观权重。把二级指标相对目标层的客观权重相加可分别得出一级指标的客观权重为WK=（0.4624 0.2499 0.1307 0.1569）T7）计算组合权重使用几何均数法求组合权重，公式为Ki=wivii=1nwivi（11）式中：Ki为组合权重；wi为AHP法所得的主观权重(i=12m)；vi为熵权法所得客观权重。求出的组合权重见表4。P=0.190.180.210.180.150.180.150.180.150.160.150.170.160.190.190.160.180.190.180.150.170.180.160.170.170.160.160.160.170.170.190.170.180.160.180.170.170.160.160.150.160.170.160.160.170.180.160.170.180.180.170.170.170.160.140.160.160.150.170.170.160.170.170.190.170.140.150.160.150.150.150.160.170.170.160.160.140.18图4标准矩阵P一级指标二级指标专家一专家二专家三专家四专家五专家六观察环节O1O11908876697766O12808271727065O13927175776169判断环节O2O21716967606159O22708987757670O23909388867977决策环节D3D31777690918779D32999288899293D33779088857983执行环节A4A41777682858079A42778585908883A43706968717960A44777980818288一级指标观察环节0.3439判断环节0.2528决策环节0.1426执行环节0.2607二级指标导航能力0.2814体系通信能力0.2787体系侦察能力0.4400识别目标能力0.3100态势判断能力0.3285岸指判断能力0.3615航路规划能力0.5211艇指挥官能力0.1699指控系统能力0.3090毁伤能力0.1953导弹机动能力0.1633抗干扰能力0.4683系统反应能力0.1730评价集优秀0.16700.167000.3330.3330.6670.16700.16700良好0.50.8330.50.16710.6670.6670.3330.83310.8330.51一般0.3330.1670.3330.83300000000.50差0000000000000表3专家评价分值结果表4指标组合权重及评语集131总第341期3.4模糊综合评价法6模糊综合评价一般通过3个步骤来完成。1）根据图3所示H导弹作战效能指标体系，结合实际作战情况，将效能评估定为优、良、中、差四个等级，并对四个等级进行量化，建立评语集 Z=Z1，Z2，Z3，Z4=0.9，0.7，0.5，0.3 。2）构建模糊关系矩阵将评判对象因素集合对应评语等级合模糊化，构建模糊矩阵：R=r11r12.r1mr21r22.r2mrn1rn2rnm（12）其中，rnm表示两级指标层第nm个指标。因素Unm在评语集Z中的评语隶属度：fmn=指标Cmn选择评语Zi的人数参与专家数量（13）由式（13）各指标评语隶属度见表4。根据隶属度可以得出二级指标模糊关系矩：Ro1=0.1670.5000.333000.8330.16700.1670.5000.3330Ro2=00.1670.833001.000000.3330.66700RD3=0.33300.6670000.66700.3330000.16700.833000RA4=01.000000.1670.8330000.5000.500001.000003）计算模糊评价矩阵根据公式B=WR，使用表4中二级指标组合权重，计算二级指标模糊评判向量：B1=（0.10670.62020.27310）B2=（0.11990.57260.30750）B3=（0.40350.59650.00000）B4=（0.02800.71110.26090）同理，一级指标模糊评判向量：B=（0.13940.63220.22840）3.5计算能力得分当导弹发射系统和导弹系统都处于正常工作状态时的能力值c1为c1=BZT=（0.13940.63220.22840）（0.9，0.7，0.5，0.3）T=0.6822表1中系统的四种状态，无论导弹系统还是发射系统发生故障时，导弹均不具备作战能力。因此四种状态的能力向向量为C=（C1，C2，C3，C4）T=（0.6822，0，0，0）T3.6计算导弹作战效能根据式（1），得：E=ADC=()0.9960.0020.00200.970.020.010.00100.9900.01000.990.020001()0.6822000T=0.6591根据评语集，判断H导弹作战效能为接近良好。4结语本文主要使用了熵权法和AHP法确定了指标因素的权重。熵权法通过分析每项指标所包含的信息量来计算确定导弹的13项性能指标权重，相比AHP层次分析法由专家主观赋权的方法，结果具有客观性的优点，但是也正是这种完全规避了主观因素衡量的计算方式往往会忽视各项指标之间的关联性，比如导弹的各项技术指标不是孤立的、单独决定最终效能的。而且因为它的固有原理，当数据变动很小时，它的结果会有局限性。比如本文中航路规划能力D31指标因为专家意见不一致，离散程度大，所以权重较大，而毁伤能力评价一致性强，导致权重最低，这与导弹作战效能毁伤能力所承担的作用明显不符，由于引入了AHP法，对客观权重进行了修正，使结果较为接近实际。随着当今世界科技水平和制造能力的不断提升，故障率对武器装备的性能发挥影响已经越来越小。影响导弹作战效能的核心因素是其能力矩阵，本文所建立的评估模型采取定性与定量结合的方式，最后得出了外军某型对陆攻击导弹H的作战效能，可以为横向评估同型号产品、分析导弹某项性能指标对作战效能的影响提供借鉴和参考。参 考 文 献1中国新闻网.俄罗斯再次成功试射“锆石”高超音速导弹 EB/OL .https：/ J.飞航导弹，2019，（04）：38-41.3李化涛，陈晓明，杨欣.基于OODA的红外导弹作战效能灰色评估 J.云南民族大学学报（自然科学版），2019，28（04）：366-370，407.4张华英.对陆攻击导弹的现状及发展 J.飞航导弹，李彦斐等：基于OODA环的对陆攻击巡航导弹作战效能评估132舰 船 电 子 工 程2022 年第 11 期2017（12）.5王瑞臣，杨海波，孙东平.潜射导弹发射方式综述 J.舰船电子工程，2021，41（04）：8-12.6汪浩.基于OODA的舰艇编队防空体系作战效能评估研究 J.现代防御技术，2020（6）：18-25，38.7王步云，马政伟.国外海基对陆攻击巡航导弹发展现状及趋势 J.舰船电子工程，2019，39（11）：1-3，29.8彭辞述，郭磊，汪志强.基于ADC法的防空导弹体系效能评估 J.舰船电子工程，2015（8）：116-119，158.9杨剑波，宗思光.基于模糊-ADC的反舰导弹武器系统效能评估方法研究 J.现代防御技术，2021，49（03）：55-62，72.10陈璇.武器装备作战效能评估和分析方法研究 D.太原：中北大学，2017.11周荣基，马志刚，邹强，等.基于模糊-改进ADC模型的潜空导弹作战效能评估 J.舰船电子工程，2019，39（11）：181-186.12于忠琳，高新雨，段金升.基于组合赋权-模糊评判的反舰导弹协同作战效能评估 J.兵工自动化，2022，41（01）：30-33.4结语本文从强电子干扰对抗反辐射武器打击的角度出发，分析了干扰机对被动导引头的有效压制区计算方法，然后结合反辐射武器进攻模式，研究了干扰机的布站位置对导引头的干扰效果。结果表明：双架无人机同时进攻时，在攻击方向部署干扰机可以有效干扰；双架无人机分时进攻时，在攻击方向分级部署干扰机可以有效干扰；多架无人机集中进攻时，在攻击方向线性部署干扰机可以有效干扰；多架无人机游猎进攻时，采取环形部署干扰机可以有效干扰，该结论对强电子干扰的后续研究打下了基础。参 考 文 献1刘培宾，盛怀洁.反辐射无人机与反辐射导弹作战能力对比分析 J.飞航导弹，2019（1）：16-19.2吴静，蔡海峰，刘俊良.纳卡地区冲突无人机攻防运用分析及地空反无人对策建议 J.现代防御技术，2021，49（3）：13-20.3于威，侯学隆.从纳卡冲突看无人机作战运用 J.舰船电子工程，2022，42（10）：8-12.4潭水，王光明，杨洲.高功率微波（HPM）雷达抗反辐射导弹研究 J.飞航导弹，2004（7）：57-60.5杨远志，王星，陈游，等.主动雷达导引头干扰效能评估指标体系的构建与约简 J.现代雷达，2016，38（8）：7-12.6刘家祺，欧阳中辉，王董静.被动雷达导引头抗干扰性能评估 J.科学技术与工程，2013，13（3）：721-725.7南昊，彭世蕤，王广学，等.高重频脉冲对被动导引头的压制区计算 J.雷达科学与技术，2019，47（2）：80-87.8孟跃宇，吴华，程嗣怡，等.对雷达导引头干扰效能多级模糊综合评估 J.火力与指挥控制，2015，40（11）：58-61.9南昊，彭世蕤，王广学，等.高重频脉冲对被动导引头的干 扰 效 能 分 析J.现 代 防 御 技 术，2019，17（6）：621-627.10王晴昊，姚登凯，赵顾颢.一种远距离复合干扰效能及战术应用研究 J.火力与指挥控制，2019，44（11）：20-23.11贺平.雷达对抗原理 M.北京：国防工业出版社，2016：38-43.12张颂，陈远征，夏兴宇.干扰机布站位置对合成孔径雷达相干干扰效果的影响分析 J.航天电子对抗，2015，30（6）：36-39.（上接第76页）133