水面舰船目标毁伤效果评估指标研究_易亮

第 32卷第 7期 2010年 7月 舰 船 科 学 技 术 SH IP SC IENCE AND TECHNOLOGY Vo.l 32, No. 7 Ju.l , 2010 水面舰船目标毁伤效果评估指标研究 易 亮,陈 敏 (海军指挥学院,江苏 南京 210016) 摘 要: 现代条件下的海上作战行动中, 对水面舰船目标进行毁伤评估 ( BDA )的一个重要目的是为制订再次 打击 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 提供决策参考。根据系统学的原理, 对现代水面作战舰艇目标毁伤后的整体作战能力指标进行全方位解 析。运用 AHP法将系统目标作战能力指标的定量分析与综合毁伤程度评估的定性分析有机结合,从而获得对水面舰 船目标毁伤效果的客观综合评价。结果表明,该评估 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 简单有效, 便于实际应用, 其评估结论可作为指挥员决策依 据。 关键词: 水面舰船; 毁伤效果评估; 指标体系;层次分析 中图分类号: U674 文献标识码: A 文章编号: 1672- 7649( 2010) 07- 0102- 04 DO I: 1013404 / j1 issn11672- 7649120101071020 Study on criteria of damage effect assessm ent of surface warship Y I Liang, CHEN M in (N aval Comm and Co llege, N anjing 210016, Ch ina) Abstract: A s naval w arfare becam e more complex, espec ially w ith the increased use of jo int and comb ined forces, assessing ba tt le damage becam e corresponding ly mo re comp licated. Assessing the dam age effects o f surfacew arship target plays a key ro le in re-attack recommendation. System principle w as used to analyze the criteria o f combat capability o f amodern surfacew arsh ip wh ich has been damaged. To cope w ith the ob ject ive comprehensive evaluat ion of comp lex ity system targets BDA, ana ly tic hierarch ical process ( AHP) has been suggested to comb ine the qua litat ive analysis of combat capability and quant itat ive analysis of damage e ffect assessmen.t The results of an example ind icated that thism ethod is effective and availab le, and can be used to g ive a recommendation to commanders. Key words: surface w arsh ip; dam age effect assessmen;t criteria system; analyt ic h ierarchical process 收稿日期: 2009- 11- 23; 修回日期: 2009- 12- 14 作者简介: 易亮 ( 1982- ), 男,硕士研究生, 专业方向为海军 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 战术学。 0 引 言 舰船毁伤效能评估是对舰船目标实施打击之后, 对毁伤情况进行查明和判定的过程, 是再次实施打击 前所必须进行的工作。其根本目的是对目标的作战 效能进行重新评估, 包括目标的机动能力、对海打击 能力、对潜打击能力、对空防御能力等作战指标,从而 为我方选择后续打击兵力兵器、打击方式、制定再次 打击计划等提供有效参考。 本文从水面舰船战斗力构成要素出发,构建目标 毁伤效能评估指标,运用系统学原理对舰船毁伤评估 指标进行量化分析,为解决舰船毁伤评估问题提供一 种有效的方法。 1 舰船系统毁伤评估量化指标 根据系统学的原理,水面舰船目标可看作 1个相 对独立的海上机动作战系统。从战斗功能角度考虑 又可将其划分为机动、作战 2个功能系统和 1个电力 基础系统 (见图 1)。 机动、作战 2个功能系统在设备分布以及实际运 作上相对独立, 又共同依赖于电力系统提供基础保 障。对各系统功能的定量评估指标,构成了毁伤评估 第 7期 易 亮, 等:水面舰船目标毁伤效果评估指标研究 图 1 舰船功能系统结构图 F ig11 The genera l structure of w arsh ip sy stem 的主体部分。将各功能系统指标等效化, 进行加权平 均,即可求得全舰功能毁伤指标。 111 电力系统 电力系统是舰船的心脏和血管, 是舰船大部分功 能系统的基础,其供电能力直接决定其他系统的工作 能力。当电力系统的剩余供电量满足最低要求时, 功 能系统才可以发挥作用。 现代战斗舰船多采用环形或网形配电网络,部分 电缆、配电装置的损坏不会影响到整个供电网络的运 行。以美国舰船电力系统为例,主配电板两两连接, 同时通过他们与应急配电板的跨接线形成 2个闭合 的供电环,这样就大大提高了系统供电的可靠性。美 国舰船典型电力系统如图 2所示。 图 2 美国舰船典型电力系统图 F ig1 2 The typ ica l pow er system o f theUS w arsh ip 在对敌舰毁伤评估过程中,以现有手段只能根据 命中部位判断电站和主配电板的损伤情况,无法对配 电网络中的电缆和分配电箱的损伤做出评估。因此, 在对舰船电力系统毁伤评估时,仅选取电站和主配电 板作为评估对象,以系统剩余发电量作为评估指标。 当某用电设备负荷量大于系统剩余电量时,即判断该 设备失效;当所有发电机组和主配电板损毁时, 即可 判断电力网络整体失效。系统剩余发电量与最大发 电量的比值即为目标电力系统完整度。 112 机动系统 机动系统是保证舰船航行能力、机动性和安全的 最关键系统, 直接影响舰船的快速性、机动性、生命 力、续航力、隐蔽性等一系列战技指标。 机动系统主要由以下分系统组成: 1) 推进分系统。产生推动舰船航行所需动力的 有关设备,通常称为主机; 2) 功率传递和推进器分系统。主要包括离合 器、齿轮传动装置、联轴器、轴、轴承和轴封等; 3) 辅助管路分系统; 4) 动力控制分系统。通常在机舱内或机舱附近 设置独立舱室集中控制动力系统运行; 5) 运动控制分系统。包括操舵装置、舵、减摇系 统、主动转向装置、综合控制系统; 6) 燃油、润滑油的转运和储存分系统。该系统 与舰船续航力密切相关。舰船上通常还加设辅助动 力分系统。如有些舰船为了改善低速回转性能较差 的弊病, 在船首和船尾增设侧推装置。当主动力损坏 时,这些辅助动力设备可提供 4~ 6 kn的低速。 舰船机动系统的主要元件布置在机舱内,绝大多 数舰船的机舱都布置在舰中部主船体内。为了提高 舰船生命力, 机舱多为左右两舷前后分舱布置, 当其 中 1舷装置损坏时, 另 1舷还可以提供 50%的功率 输出。如图 3所示,美国 /基德 0级驱逐舰前后 2个 主机舱之间间隔 3道水密横隔壁, 各布置 2台 LM 2500推进燃气轮机。 2套主机系统相对独立, 分 别负责左右舷推进装置。 图 3 基德级驱逐舰主动力装置和发电机组布置图 F ig13 The arrangem ent of power p lant and generator sets in DD963 在对舰船机动系统毁伤评估时,可以舰船剩余最 大航速作为评估指标。对这一指标的评估有 2种方 法,一是分析判断动力系统的损坏情况, 计算目标可 能的最大剩余输出功率,根据功率航速曲线推断目标 能达到的最大航速;二是无法判断动力系统损坏情况 时,以目标当前最大航速作为目标最大可能航速。 113 作战系统 舰船作为一种复杂的信息作战平台,其作战系统 是舰载的指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、杀伤 和侦察等 C4 ISKR系统的综合。 #103# 舰 船 科 学 技 术 第 32卷 如图 4所示, 水面舰船作战系统通常可分为指挥 控制分系统、预警探测分系统、电子战分系统、通信分 系统、导航分系统、舰炮和导弹武器分系统等。其中, 指挥控制分系统不但是作战系统的中枢, 也是作战系 统软件的主要运行环境与载体;探测设备、通信、导航 等分系统是作战系统的信息采集的主要工具; 软硬武 器分系统是战术信息传递的主要对象。 图 4 水面舰船作战系统基本组成 F ig1 4 The fram ew ork o f surfacew arship combat system 1) 指挥控制分系统 现代舰船指挥控制分系统,由作战指挥系统和火 力控制系统 2个部分组成, 通常集中布置在作战指挥 室。指控系统以若干台中心计算机为核心,统一管理 控制所有空中、水面和水下目标信息, 并将防空、反 舰、反潜信息资料完全显示在操控台上, 同时自动或 手动跟踪、分析来袭目标的威胁程度和先后顺序, 供 舰长指挥舰上火力网对空中、水上、水下目标发起攻 击。 2) 预警探测分系统 预警探测分系统是舰船最重要的实时信息源, 其 任务是在尽可能远的距离对目标精确定位,测定有关 参数,识别目标性质,其组成包括雷达、光电设备、声 呐等。 3) 电子战分系统 对战术舰船来说,电子战分系统主要功能在于自 卫,降低对方探测发现概率和兵力兵器突防概率, 主 要手段包括雷达对抗、通信对抗、水声对抗、光电对抗 等。 4) 通信分系统 通信分系统是舰船的重要信息来源和交换手段, 通常建立短波通信网、超短波通信网、中波、长波及超 长波通信网、卫星通信网、战术数据链等多个无线电 通信网络。 5) 导航分系统 在战斗舰船上,导航仪器向舰船部分设备及作战 系统实时提供各种信息,包括航向、航速、风向、风速、 舰位、舰船姿态等。导航设备包括惯性导航系统、平 台罗经、无线电导航设备、卫星导航设备、天文导航设 备、组合导航设备等。 6) 武器发射装置与保障分系统 武器发射装置是安装在舰船上用于发射和投放 各类火炮弹药、导弹、鱼雷、深弹、水雷、反水雷兵器、 干扰火箭弹等设备的总称。保障系统是用于雷弹转 运与储存及为保证雷弹能正常发射所需系统、设施和 设备的总称。 对水面舰船作战系统的毁伤评估,主要目的是确 定目标剩余的防御和进攻能力。以对空防御能力为 例,其手段包括远中近程舰空导弹、大中小口径舰炮 以及各种有源、无源电子对抗设备等。确定舰船毁伤 后的对空防御能力,首先要评估各种对空防御手段的 完整性, 筛选出剩余的有效防御手段, 然后确定整个 系统对某种目标 (如某型反舰导弹 )剩余的拦截范 围、拦截效果 (以命中概率或拦截概率表示 )和同时 拦截数量。用同样的方法也可以确定舰船剩余的对 海打击能力和对潜打击能力。 2 全系统综合毁伤指标 在评估机动分系统和作战分系统的各项剩余能 力指标的基础上, 可以求得能综合反映全舰系统剩余 战斗力的定性毁伤评估指标。图 5为水面舰船全系 统战斗力结构图。 图 5 全舰系统战斗力结构图 F ig1 5 The fram ew ork o fw arsh ip system com bat capability 由于各分系统剩余能力评估是根据各自不同的 特点进行的, 各分系统评估时所选的方式、因素、评价 素、权重、量纲等各不相同, 最后的综合评估结果意义 也不一样,由它推出的毁伤指标具有不可比性, 不能 直接进行一阶综合评估。因此, 必须先将各分系统剩 余能力指标除以初始能力指标,得到完整度 P ( x )指 标集 S。其中: 机动能力完整度 P1, 以最大航速 Vmax为评判指 标: #104# 第 7期 易 亮, 等:水面舰船目标毁伤效果评估指标研究 P1 = Vm ax1 Vm ax0 ; 对空防御能力完整度 P2, 以拦截概率 QL为评判 指标: P2 = QL 1 QL 0 ; 对海打击能力完整度 P3, 以最大对海打击距离 Ldh为评判指标: P 3 = Ldh 1 Ldh 0 ; 对潜打击能力完整度 P4, 以最大对潜打击距离 Ldq为评判指标: P 4 = Ld q1 Ld q0 ; 等效后指标集为: S = [P1, P 2, P 3, P 4 ]。 得到等效指标集后,再通过判断矩阵两两打分获 取权重 W,就可以将分系统的加权平均值作为全舰总 评估的毁伤后完整度指标: SS = WS T , SS: [ 0, 1]。 SS是 0~ 1之间的数值, 用来表征目标舰船的战 斗力完整度, 一般可以区分为 5个综合评价指标: 0 毁伤、轻度毁伤、中度毁伤、严重毁伤、彻底毁伤。当 SS = 1时,目标舰船 0毁伤; 当 SS在 017~ 1时, 目标 为轻度毁伤;当 SS在 014~ 017时,目标为中度毁伤; 当 SS在 0~ 014时,目标为严重毁伤; 当 SS = 0时, 目 标舰船为彻底毁伤。 3 毁伤评估方法与实例 对毁伤指标的评估可采用层次分析法、模糊综合 评估法、蒙特卡洛法、损伤树法、贝叶斯网络法、RBF 神经网络分析法等, 本文采用层次分析法进行研究。 层次分析法是以评价 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和指标的重要性两两相互 比较为基础的,可以通过判断矩阵将定性分析和定量 分析有机结合起来。舰船剩余作战能力完整度指标 即为舰船毁伤效能评估的定量表示, 它是一个相对 值,越接近 0,说明对目标的打击越彻底;越接近 1, 说 明目标完整度越高。采用层次分析法对水面舰船整 体毁伤效能进行综合评价,改善了原有的较粗糙的评 定方法,且模型简洁明了, 算法简单, 易于在计算机上 编程实现。 如对某舰毁伤评估时,已先对机动能力、对空防 御能力、对海打击能力、对潜打击能力 4个方面的剩 余作战能力评估, 结果分别为:机动能力 P 1 = 01661; 对空防御能力 P 2 = 01663; 对海打击能力 P3 = 01553; 对潜打击能力 P 4 = 01624。得到目标作战能力完整 度指标集为: S = [ 01661, 01663, 01553, 01624]。 为了确定 P 1, P2, P3, P 4这 4个因素的权重系数 W (相对重要性 ), 本文采用了判断矩阵的方法, 即运 用萨蒂九级标度对 4个因素两两比较打分, 将关于因 素之间相对重要性的定性判断转换为定量描述。其 方法如下: 设定因素 P 1稍微比 P 2重要, 则有 P 12 = 3, P 21 = 1 /3; 设定因素 P 1明显比 P 3重要, 则有 P 13 = 5, P 31 = 1 /5; 设定因素 P1非常明显比 P4重要, 则有 P14 = 6, P 41 = 1 /6; 设定因素 P2比较明显比 P3重要, 则有 P23 = 4, P 32 = 1 /4; 设定因素 P 2明显比 P 4重要, 则有 P 24 = 5, P 42 = 1 /5; 设定因素 P3比较明显比 P4重要, 则有 P34 = 4, P 43 = 1 /4; 根据以上两两比较,可以构造评判矩阵 S - P如 下: S P1 P 2 P 3 P4 P 1 1 3 5 6 P 2 1 /3 1 4 5 P 3 1 /5 1 /4 1 4 P 4 1 /6 1 /5 1 /4 1 求出特征向量并归一化, 即得 S - P判断矩阵的 单排序结果为: W = [ 01544, 01284, 01118, 01054]。 全舰总评估的生命力指标 SS = WST = [ 01544, 01284, 01118, 01054] @ [ 01661, 01663, 01553, 01624] = 012870< SS < 014,目标严重毁伤。 4 结 语 本文基于战术要求,建立了水面舰船目标毁伤效 能评估指标体系, 并利用层次分析法对全系统进行综 合毁伤评估, 是水面舰船毁伤效能评估中将定量分析 与定性分析、战术要求与技术要求有机结合的积极 探索。 (下转第 109页 ) #105# 第 7期 王步云,等:现代海战网络的复杂性分析与实证研究 弱。这是因为网络中大多数节点的度都为 2和 3, 这 些节点的故障对整个网络的影响并不大, 并不影响整 个防空作战,而对于 /蓄意打击0,特别是对度较大的 节点进行打击,将对防空网络产生较大影响, 甚至可 能使整个防空网络陷入瘫痪。例如, 指控控制节点遭 到 /蓄意攻击 0,整个防空作战的通道将减少约一半, 极大地影响了防空作战效率。 防空作战网络的鲁棒性与脆弱性并存的性质表 明,在防空作战中,应该寻找系统中的关键节点和连 接进行保护或打击,这样才能得到最优的作战效能。 4 结 语 复杂网络是研究现代海战复杂性的新思路。本 文从 3个方面定性地分析了现代海战的复杂性,然后 以防空作战为例对防空作战网络的统计特征进行了 定量计算,得到防空作战网络是一个无标度网络, 有 较大的聚集系数, 且具有鲁棒性与脆弱性并存的性 质,为构建最优化的防空网络作战模型提供了一定的 理论基础。下一步将进一步丰富节点与节点之间的 关系, 通过对海战网络的节点和边进行研究, 以期定 量地对海战中以信息为纽带的各个个体之间异常复 杂、活跃的相互作用和相互关系进行研究, 进而揭示 现代海战复杂性的本质和规律。 参考文献: [ 1] 赵晓哲, 郭锐. 现代化战争的复杂性 [ J]. 系统仿真学 报, 2005, 17( 2): 461- 467. 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