CN105426634B - 一种预警机战场生存力评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种预警机战场生存力评估方法,涉及信息技术领域,用以解决现有技术中传统针对战斗机的生存力评估方法对预警机并不适用的问题。所述方法包括:根据预警机与敌周旋的流程,确定预警机战场生存力影响因素;根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型;利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术领域,特别是涉及一种预警机战场生存力评估方法。
背景技术
生存力是航空武器装备作战效能评估的重要指标之一,尤其是在以高科技信息化装备为主的现代“网络中心战”体系下,对航空装备战场生存力的定量评估不仅可以有效提高其生存概率,对提高任务成功率也有着重要的参考意义。
现有的生存力评估方法主要是针对以机动性能为主的战斗机,而以预警机为代表的特种飞机无论是在飞机自身特性、作战方式、战场布阵位置以及防守方式等方面均与战斗机不同,因此传统针对战斗机的生存力评估方法对预警机并不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种预警机战场生存力评估方法,用以解决现有技术中传统针对战斗机的生存力评估方法对预警机并不适用的问题。
本发明提供一种预警机战场生存力评估方法,包括:根据预警机与敌周旋的流程,确定预警机战场生存力影响因素;根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型;利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估。
可选的,所述预警机战场生存力影响因素包括我方因素、敌方因素和环境因素中的至少一种。
可选的,所述我方因素包括以下至少一种:作战人员业务能力及当前状态,预警机当前状态,对敌低空、隐身目标的探测能力,对敌地导部队的定位能力,对敌攻击导弹的探测能力,我方协同探测能力,预警机飞行速度,预警机机动能力,我保护部队能力,预警机反探测能力,预警机有源、无源抗干扰能力,预警机易损性。
可选的,所述敌方因素包括以下至少一种:敌方电磁干扰能力,敌方有源、无源侦查能力,敌方攻击飞机作战能力,敌方空中攻击武器性能,敌方地导部队打击能力,敌方作战人员能力及状态。
可选的,所述环境因素包括以下至少一种:作战区域地理地形,作战时刻气象情况,作战区域电磁环境。
可选的,所述根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型包括:
确定预警机战场生存概率模型为:
其中,Ps为预警机战场生存概率,PAttack为敌方战机成功发射导弹的概率,PDetecked为我预警机被敌探测并跟踪的概率、Pdetenemy为我方对敌突防战机的探测能力,Pintercept为我方护航部队对敌突防战机的拦截能力,Pescape/interceptfail为在我方护航部队拦截失败后预警机逃脱敌方武器的能力,PHit为敌方战机成功对预警机发射导弹后我预警机被击中的概率,PKilled为预警机被导弹击中后损毁的概率;
确定预警机战场生存力时间评估模型为:
其中,
在所述预警机战场生存力时间评估模型中加入所述预警机战场生存力影响因素,以获得所述预警机战场生存力评估模型。
可选的,所述利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估包括:
将所述预警机执行任务的区域分为至少两个作战区域;
利用所述预警机战场生存力评估模型对每个所述作战区域进行评估,根据评估结果确定所述预警机战场生存力。
进一步的,所述利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估之后,所述方法还包括:利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机在所关注的区域或所关注的时间段进行评估。
本发明实施例提供的预警机战场生存力评估方法,能够根据预警机与敌周旋的流程确定预警机战场生存力影响因素,并根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型,然后利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估。这样,就能根据预警机自身特性、作战方式、战场布阵位置以及防守方式等方面的特点,对预警机的战场生存力进行有效评估。
附图说明
图1是本发明实施例提供的预警机战场生存力评估方法的一种流程图;
图2是本发明实施例中预警机战场生存力影响因素体系示意图;
图3是本发明实施例提供的预警机战场生存力评估方法的另一种流程图;
图4是本发明实施例提供的预警机战场生存力评估方法中六种作战方案示意图;
图5为通过蒙特卡洛方法对图4中的六种作战方案的评估结果示意图;
图6为对图4中六种作战方案中预警机生存力随时间变化的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不限定本发明。
如图1所示,本发明实施例提供一种预警机战场生存力评估方法,包括:
S11,根据预警机与敌周旋的流程,确定预警机战场生存力影响因素;
S12,根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型;
S13,利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估。
本发明实施例提供的预警机战场生存力评估方法,能够根据预警机与敌周旋的流程确定预警机战场生存力影响因素,并根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型,然后利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估。这样,就能根据预警机自身特性、作战方式、战场布阵位置以及防守方式等方面的特点,对预警机的战场生存力进行有效评估。
具体而言,针对预警机与敌周旋的典型任务流程,敌方对我预警机实施侦查、打击的过程一般可以分为以下六个主要步骤:
第一步:预警机进入地方敌方地面雷达组网、预警机、电子侦查/通信侦查等覆盖范围后,敌探测系统对我预警机进行探测;
第二步:敌发出突袭战斗机对我预警机进行突防打击,我方护卫战斗机、地导部队对敌方突袭战斗机进行拦截;
第三步:我预警机通过自身能力脱离战场,此步骤和第二步一般情况下同时展开;
第四步:敌突防飞机接近我预警机,并成功向我预警机发射对空导弹等打击武器;
第五步:我预警机通过压制干扰及箔条干扰等电子对抗手段对敌打击进行自卫,我地导部队协助我预警机进行防卫;
第六步:敌对空导弹击中我预警机,相关人员采取补救措施,防止预警机损毁。
结合上述步骤,在步骤S11中,根据预警机与敌周旋的流程,确定预警机战场生存力影响因素可以包括我方因素、敌方因素和环境因素中的一种或几种。其中,所述我方因素包括以下至少一种:作战人员业务能力及当前状态A01,预警机当前状态A02,对敌低空、隐身目标的探测能力A03,对敌地导部队的定位能力A04,对敌攻击导弹的探测能力A05,我方协同探测能力A06,预警机飞行速度A07,预警机机动能力A08,我保护部队能力A09,预警机反探测能力A10,预警机有源、无源抗干扰能力A11,预警机易损性A12。
敌方因素可包括以下至少一种:敌方电磁干扰能力B01,敌方有源、无源侦查能力B02,敌方攻击飞机作战能力B03,敌方空中攻击武器性能B04,敌方地导部队打击能力B05,敌方作战人员能力及状态B06。
环境因素可包括以下至少一种:作战区域地理地形C01,作战时刻气象情况C02,作战区域电磁环境C03。
上述各项预警机战场生存力影响因素可以进行不同的组合,从而对预警机战场生存力带来不同影响。
例如,如图2所示,在本发明的一个实施例中,根据敌方对我预警机实施侦查、打击的过程,结合层次分析法原理,将我方因素、敌方因素和环境因素等三个方面作为战场中影响预警机生存力的一级评价指标,将每个方面所包含的不同影响因素作为二级评价指标,建立如图2所示的预警机战场生存力影响因素体系。
在该因素体系中,一些因素可以通过计算得到,另一些因素存在一定的经验性及主观性,难以通过计算得到其准确值,需要根据专家投票打分的方式对其进行评估。
获得这些影响因素后,在步骤S12中,就可以根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型。具体而言,预警机战场生存力评估模型的建立过程可包括如下步骤:
步骤一、确定预警机战场生存概率模型为:
其中,Ps为预警机战场生存概率,PAttack为敌方战机成功发射导弹的概率,PDetecked为我预警机被敌探测并跟踪的概率、Pdetenemy为我方对敌突防战机的探测能力,Pintercept为我方护航部队对敌突防战机的拦截能力,Pescape/interceptfail为在我方护航部队拦截失败后预警机逃脱敌方武器的能力,PHit为敌方战机成功对预警机发射导弹后我预警机被击中的概率,PKilled为预警机被导弹击中后损毁的概率;
步骤二、确定预警机战场生存力时间评估模型为:
其中,
步骤三、在所述预警机战场生存力时间评估模型中加入所述预警机战场生存力影响因素,以获得所述预警机战场生存力评估模型。
其中,pDetecked(X1,t)、pAttack(X2,t)、pHit(X3,t)、pKilled(X4)分别对应公式(1)中的PDetecked、PAttack、PHit与PKilled,除pKilled(X4)外均为时间相关函数;X1、X2、X3、X4分别表示由图2中与其相关影响因素所组成的向量。
步骤S12中获得的预警机战场生存力评估模型包含了时间条件和各种影响因素,因此在步骤S13中即可利用该模型对预警机执行任务过程中某一时间段的生存力进行评估,并对战斗机在执行任务过程中的生存力进行实时监控。
进一步的,由于预警机执行任务时可能跨越较广阔的地区,不同地区的地形、气象、兵力部署等因素都可能不同,因此,还可以对战场进行作战区域划分,从而对每个作战区域进行更为细致的评估。
例如,可选的,步骤S13所述利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估具体可包括:
将所述预警机执行任务的区域分为至少两个作战区域;
利用所述预警机战场生存力评估模型对每个所述作战区域进行评估,根据评估结果确定所述预警机战场生存力。
具体的,当预警机执行任务经过多个作战区域时,其生存力评估模型可表示为:
其中,N为预警机在执行任务中需经过的区域数量,Ts、Te分别为预警机在区域k的进入和飞出时间,λk(X,t)为预警机在区域k的危险密度函数。
进一步的,在对预警机战场生存力进行总体评估之后,还可以利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机在所关注的区域或所关注的时间段进行评估。
下面通过具体实施例对本发明提供的预警机战场生存力评估方法进行详细说明。
如图3所示,本实施中,预警机战场生存力评估可包括如下步骤:
第一步:根据作战环境,通过专家系统对图2中的预警机战场生存力影响因素进行计算、打分,其中A03,A04,A05,A07,A08,A10,A11,A12,B01,B02,B06,C01,C02等参数可以通过计算得到详细数值,A01,A02,A06,A09,B03,B04,B05,C03等参数可以由专家系统通过打分获得;
第二步:根据预警机战场生存力影响因素,对战场进行作战区域划分;
第三步:将预警机战场生存力影响因素带入到公式(4)中,计算每个作战区域的危险密度函数λ(X,t);
第四步:通过公式(5)对全部作战方案中预警机的生存概率进行整体评估,评估结果对作战方案的选取起到指导、参考作用。由于预警机生存力评估模型中的一些输入参量为通过专家系统得到的估计值,因此具有一定的非确定性,通过单次仿真无法获取其准确评估结果。蒙特卡洛方法作为一种用于决数学和物理问题中非确定性的数值方法,可以有效解决评估模型中输入参量的非确定性问题,因此采用蒙特卡洛方法对评估模型进行仿真;
第五步:通过公式(1)、公式(4)对作战方案中的感兴趣的区域和时间段进行评估,对作战方案的修正起到指导、参考作用。
在本发明的另一个实施例中,根据分析为预警机执行任务设置了六种不同方案。建立预警机战场生存力评估模型后,使用该模型对六种方案分别评估,以便辅助作战指挥。
具体的,如图4所示,本实施例中设定了一个典型作战场景实例,并给出了总时间均为90分钟的六种作战方案。图中M点、N点分别标记我方阵地以及敌方阵地区域,位于左下和右上的圆环分别表示我、敌双方地面雷达组网的探测范围,其间的小圆形分别代表敌、我双方地导部队的覆盖范围,位于右下方的矩形表示敌方的电磁干扰走廊。
图4(a)表示预警机执行我方阵地防守侦察任务,重点监控敌方对我方阵地的突防情况,其巡航区域在我方地面组网雷达、地导部队的覆盖范围之内,但不在敌方地面组网雷达、地导部队的覆盖范围之内;图4(b)表示我预警机执行对敌方阵地的远距离侦察任务,我预警机的巡航区域在敌方地面雷达组网覆盖范围之内,但不在敌方地导部队覆盖之内,我方预警机负责对我方突防战斗机提供态势支援;图4(c)表示我预警机执行对敌方阵地的远距离侦察任务,我预警机的巡航区域在敌方组网雷达、干扰走廊覆盖范围之内,但不在敌方地导部队及干扰走廊覆盖之内,我方预警机负责对我方突防战斗机提供态势支援;图4(d)表示我预警机执行对敌方阵地的远距离侦察任务,预警机的巡航区域在敌方组网雷达覆盖范围之内,但不在敌方地导部队以及干扰走廊覆盖之内,预警机负责对我方突防战斗机提供态势支援;图4(e)表示我方预警机执行前突侦察任务,巡航区域不在我方的地导、雷达组网覆盖范围内,但在敌方雷达组网及干扰走廊覆盖范围内,预警机负责对我方突防战斗机提供态势支援;图4(f)表示我方预警机执行前突侦察任务,巡航区域不在我方的地导、雷达组网及敌方地导、干扰走廊覆盖范围内,但在敌方雷达组网覆盖范围内,预警机负责对我方突防战斗机提供态势支援。
通过本发明对6种作战方案中预警机生存力的评估流程如下:
第一步,针对本次作战任务的实际情况,按照图2中的影响参数体系进行打分;
第二步,通过专家系统根据敌我双方的部队部署情况,将战区划分为A、B、C、D、E、F、G、H八个区域;
第三步,相关领域专家通过公式(4)确定8个作战区域的危险密度函数λk(X,t),其他非作战区域的危险密度函数设定为0;
第四步,根据四种不同的作战方案以及各作战区域的危险密度函数λk(X,t),利用式(5)分别对四种作战方案中预警机的作战生存力进行评估。
图5为通过蒙特卡洛方法仿真10000次得到的六种作战方案的评估结果,分别与图4中的(a)至(f)对应。可以看出,对于第一种方案,由于不在敌方地导部队的覆盖下,敌方只能通过战斗机突防的方式攻击我预警机,但由于该区域在我地面雷达组网以及地导部队火力的覆盖之下,且敌方雷达组网无法提供态势支援,因此敌突防战斗机具有很高的概率被探测、拦截,该方案中预警机具有较高的生存力评估结果;对于方案二,预警机的巡航区域相对于方案一前移到敌方雷达组网范围内,敌方突防战斗机可以得到地面雷达组网的态势支持,因此预警机生存力评估结果较方案一有所下降;对于方案三,由于处于敌方的干扰走廊内,我预警机无法对敌方突防战斗机进行及时探测,地面雷达组网也仅能提供有限的态势支持,另外由于缺少了地导部队的火力支持,预警机的生存力评估结果较方案一、方案二大幅降低;对于方案四,预警机处于敌我双方的地面雷达组网范围内,由于不处于敌方干扰走廊范围内,预警机的生存力评估结果较方案三大幅提升;对于方案五,预警机处于敌方干扰走廊以及地面雷达组网范围内,而我方地面雷达组网则无法提供态势支援,预警机完全无法对来袭的战斗机进行及时探测,因此该方案中预警机的生存力评估结果在六种作战方案中最低;对于方案六,由于巡航区域处于敌方干扰走廊之外,虽然没有地面雷达组网的态势支援吗,但预警机可以通过自身的预警雷达对突防战斗机进行探测,生存力评估结果相对于方案五大幅提升。
图6为六种作战方案中预警机生存力随时间变化曲线。可以看出,对于方案一,由于其主任务区域B的危险密度函数λk(X,t)均较低,其生存力评估R(T)任务全程呈近似线性变化;方案二、方案四主任务区域C、D的危险密度函数λk(X,t)虽然相对于区域A提高,但在任务全程预警机均能较好的掌握战场态势,因此在任务区域R(T)的下降趋势稍有增加;对于方案三、方案五、方案六,由于无法掌握完整的战场态势,因此在进入任务区后R(T)迅速下降,直到返航阶段R(T)的下降趋势有所缓解。
不确定性也是影响评估结果的一个重要参数,一般情况下我方对战场态势的掌握程度越高,敌方对战场态势的掌握程度越低,则评估的不确定性越小。因此方案一在任务区域的评估波动最小,方案二、方案四在任务区域的评估波动相对方案一有所增加,而方案三、方案五、方案六由于处于敌方干扰走廊以及脱离我方地面雷达组网态势支援等原因,评估结果存在较大的波动性,波动在返航阶段脱离任务区域后降低。
本实例的实验仅设定了一个比较典型的作战场景,只引入了较典型的影响因素,实际战场环境涉及的影响因素、划分的任务区域数量、备选作战方案数量均更多,计算过程及结果也更为复杂,可通过本文方法进行准确的参数设定及仿真,可以获取准确的评估结果。
本发明实施例提供的预警机战场生存力评估方法,弥补了战场生存力评估方法在预警机领域的空白,与原有针对战斗机的生存力模型相比,本发明对预警机的战场生存力评估结果更为准确;并且可以在作战方案拟定过程中,对某一区域,或某一时间段的预警机生存力进行评估,起到参考作用,提高作战方案的安全性;此外,还可以在多种作战方案选取的过程中起到参考作用。
进一步的,对生存力影响因素体系表、生存概率函数及生存力评估模型进行修改后,本发明实施例提供的预警机战场生存力评估方法可以适用于其他特种航空装备的战场生存力评估。
尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施例,本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的,因此,本发明的范围应当不限于上述实施例。
Claims (7)
1.一种预警机战场生存力评估方法,其特征在于,包括:
根据预警机与敌周旋的流程,确定预警机战场生存力影响因素;
根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型;
利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估;
其中,所述根据所述预警机战场生存力影响因素,建立预警机战场生存力评估模型包括:
确定预警机战场生存概率模型为:
其中,Ps为预警机战场生存概率,PAttack为敌方战机成功发射导弹的概率,PDetecked为我预警机被敌探测并跟踪的概率、Pdetenemy为我方对敌突防战机的探测能力,Pintercept为我方护航部队对敌突防战机的拦截能力,Pescape/interceptfail为在我方护航部队拦截失败后预警机逃脱敌方武器的能力,PHit为敌方战机成功对预警机发射导弹后我预警机被击中的概率,PKilled为预警机被导弹击中后损毁的概率;
确定预警机战场生存力时间评估模型为:
其中,
在所述预警机战场生存力时间评估模型中加入所述预警机战场生存力影响因素,以获得所述预警机战场生存力评估模型。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预警机战场生存力影响因素包括我方因素、敌方因素和环境因素中的至少一种。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述我方因素包括以下至少一种:作战人员业务能力及当前状态,预警机当前状态,对敌低空、隐身目标的探测能力,对敌地导部队的定位能力,对敌攻击导弹的探测能力,我方协同探测能力,预警机飞行速度,预警机机动能力,我保护部队能力,预警机反探测能力,预警机有源、无源抗干扰能力,预警机易损性。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述敌方因素包括以下至少一种:敌方电磁干扰能力,敌方有源、无源侦查能力,敌方攻击飞机作战能力,敌方空中攻击武器性能,敌方地导部队打击能力,敌方作战人员能力及状态。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述环境因素包括以下至少一种:作战区域地理地形,作战时刻气象情况,作战区域电磁环境。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,所述利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估包括:
将所述预警机执行任务的区域分为至少两个作战区域;
利用所述预警机战场生存力评估模型对每个所述作战区域进行评估,根据评估结果确定所述预警机战场生存力。
7.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,所述利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机战场生存力进行评估之后,所述方法还包括:
利用所述预警机战场生存力评估模型对预警机在所关注的区域或所关注的时间段进行评估。
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