目前,关于战斗机编队协同作战效能评估的成果较多地 讨论了飞机、武器、机载设备对效能的影响,很少关注编队 协同能力对效能的影响[1]。战斗机编队协同作战利用空（预 警机、友机）、天（通信卫星）、地（地面指挥所）等手段 获取战场上的敌我态势信息，获取的信息是否完备直接影响 到战场态势的质量。地面指挥控制中心、预警机和长机要完 成各种战略或战术决策。而编队协同能力将不同的作战单元 组合成一个有机的整体，有效的提高了整体作战能力。攻击 能力是表征编队协同作战效能的重要因素，也是完成编队作
息的接收和发送能力。影响信息分发能力的指标有：作战指
挥单元的空间分布状况、作战指挥机构内部的组织结构、作
战指挥单元之间的关系和作战指挥系统各单元之间的链接
状况[3]。作战指挥系统各单元之间的链接状况对信息分发能
力起到关键作用，因此选择各作战单元的数字通信成功概率
作为信息分发能力的评估指标。数字通信系统成功概率, 常
第 22 卷第 9 期 2010 年 9 月
系 统 仿 真 学 报© Journal of System Simulation
Vol. 22 No. 9 Sep., 2010
战斗机编队协同作战效能评估研究
夏庆军，张 安，张耀中
（西北工业大学 电子信息学院, 西安 710072）
摘 要：在分析了编队协同作战特点的基础上，利用层次分析方法建立了编队协同作战效能评估
(13)
其中， Killer 表示编队中的载机； Ps 为生存概率； Pacq 为 目标捕获概率；Pkill 为武器杀伤概率；Piden 为目标识别概率； Pdet 为发现目标概率。
在编队协同作战模式下，地面指挥控制中心首先对目标
进行大范围的探测，当发现目标后命令预警机进行进一步的
目标探测同时预警机对战斗机编队进行战术引导。在地面指
引言
随着信息化武器的不断发展、新军事体系的变革以及网 络中心战的出现，战斗机综合火力指挥控制系统越来越先 进，作战方式也越来越多，改变了过去单机获取信息，靠无 线通话的指挥作战模式，出现了战斗机编队在预警指挥机、 地面指挥控制中心指挥下的编队协同作战方式。采用编队形 式进行协同作战，既能发挥单机性能，又能相互支 援，形成 群体作战能力；同时飞机所具有的多机协同、多目标攻击能 力可以使每架飞机同时有效地对多个目标实施攻击，提高我 机作战效能、生存率及对敌机的杀伤概率。
编队协同作战的总体效能指标与四个个方面有关：信息 优势指标、决策能力指标、协同能力指标和攻击能力指标。 如图 1 所示。
总体效能指标
信息优势指标 指挥决策能力指标 协同能力指标 攻击能力指标
信信信
态
息息息
势
获分防
认
取发护
知
能能能
质
力力力
量
指
标
决
协
协发 捕 杀
策
同
同现 获 伤
时
可
可目 目 概
间 指
靠 性
= ωI ⋅ EI + ωD ⋅ ED + ωX ⋅ EX + ωA ⋅ EA
(1)
其中，EI 为信息优势指标；ED 为指挥决策能力指标；EX 为
协同能力指标； EA 为编队攻击能力指标； ωI ， ωD ， ωX ， ωA 为权重系数。
2 评估模型
i 为 2 表示作战单元为预警机，i 为 3 表示作战单元为战斗机
(10)
i =1
其中，Pb 为数字通信系统的误信率；ωc2 ，ωb 为权重系数；
N 为编队中作战单元的数量。
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系统仿真学报
Vol. 22 No. 9 Sep., 2010
2.4 攻击能力评估模型
编队攻击能力与各战斗机攻击能力密切相关，假设编
队中各战斗机具有相同的攻击效能 Eattack ，则编队攻击效能
EA 可用公式(11)表示。
EA = 1 − (1 − Eattack )n
(11)
Eattack = (Ps ⋅ Pacq ⋅ Pkill )(Killer)
(12)
Pacq (Killer) = (Pdet ⋅ Pident )(Killer)
指当编队内某个单元受到敌方干扰甚至破坏的情况下，编队
仍然能够进行信息获取和分发的能力。健壮性与作战单元的
种类和数量有关。信息防护能力可以由式(5)表示。
N kind
∑ I pro = 1 − exp[−( ωi ⋅ Ni )]
(5)
i =1
其中 Nkind 为系统中作战单元的种类数，本文论述的战斗机
2.1 信息优势评估模型
信息优势反映编队作战指挥系统信息对抗过程中双方 信息能力的对比情况。这种能力最终反映在编队作战指挥系 统生成的战场感知态势的质量上，可用信息获取能力、信息 分发能力和信息防护能力作为评估指标[2]。
2.1.1 信息获取能力
信息获取能力是指在规定任务区域内战场感知态势中
感知到敌方目标数量与战场客观态势中实际敌方目标数量
收稿日期：2008-10-28
修回日期：2008-12-24
基金项目：航空科学基金 (20075153)
作者简介：夏庆军(1976-), 男, 山东潍坊人, 博士生, 研究方向为复杂系
统建模与仿真；张安(1962-), 男, 陕西宝鸡人, 博士, 教授, 研究方向为
复杂系统建模与仿真。
战任务的关键。根据以上分析，可以看出战斗机编队协同作 战的效能不仅取决于飞机、武器和机载设备的性能，更依赖 于飞机获取信息能力、决策能力、协同能力和攻击能力。
的各战斗单元以极短的延时共享其他单元获取的目标信息,
发射制导导弹对目标进行攻击, 协同防御各个威胁目标。协
同能力考虑的是各作战单元协同的可靠性与可信性。协同的
可靠性取决于数字通信成功概率，而协同的可信性与战场态
势感知的质量有关。因此协同能力可用公式(10)表示。
K
∏ E X = ωc2 ⋅ C + ωb ⋅ (1 − Pb )
指标体系。重点研究了信息优势、决策能力、协同能力和攻击能力对编队协同作战效能影响，并
建立了这四个指标的评估模型。接下来，利用成对比较矩阵计算出了准则层中各因素的权重系数。
最后对分别红蓝编队协同空战的作战模式进行了作战效能仿真分析。
关键词：编队协同作战；地面指挥控制中心；预警机；层次分析法
中图分类号：V271.44
信标 标 性概 概
率
标
指
指率 率
标
标
图 1 总体效能指标层次结构
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夏庆军, 等：战斗机编队协同作战效能评估研究
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根据层次分析法的特点，总体效能可用公式(1)表示。
E = f (EI , ED , EX , EA)
周期过长，战场的态势可能发生改变，从而降低决策的质量。
所以对指控系统面临的战场环境来说，最重要的是在可允许
的时间范围内做出准确决策，而不是无限时间做决策。因此
决策时间指标可用决策周期和允许决策时间的比值表示。
因此，指挥决策能力可以用态势认知的质量和决策时间
表示。如公式(7)所示。
ED = ωc ⋅ C + ωT (TD / Tmax )
(7)
其中， ED 为指挥决策能力；C 为态势认知的质量；TD 为决
策周期； Tmax 为决策允许时间； ωc ， ωT 为权重系数。
2.2.1 态势认知质量
态பைடு நூலகம்感知质量是感知态势和客观态势的吻合程度，可用
感知目标数占客观态势中所有目标数的百分比来度量，如公
式(8)所示。
正确感知的目标数 C = 客观态势中所有目标数
用误码率 Pe 或误信率 Pb 来衡量[4]。本文通信系统的可靠性
用误信率来表示，误信率指在系统接收端错误接收的信息量
在传输信息量中所占的比例。所以信息分发能力可用公式(4)
计算。
Idis = 1 − Pb
(4)
2.1.3 信息防护能力
信息防护能力是指编队内各单元的电子对抗能力。信息
防护能力可以用编队的健壮性作为评估指标。所谓健壮性是
编队协同作战系统中最多出现三种作战单元； Ni 为第 i 类
作战单元的数量，i 为 1 表示作战单元为地面指挥控制中心，
态势完成目标分配、战略决策和战术决策的能力。战场态
势的认知质量决定了目标分配、战略决策和战术决策的准
确性。
决策时间影响编队对决策执行情况。理论上，决策周期
越长，决策质量越好，周期越短，决策质量越差。但是决策
挥控制中心和预警机的引导下，目标所在的探测范围变小，
战斗机的发现目标的概率变大[6]。如图 2 所示。因此战斗机
发现目标的概率可用公式(14)表示。
Pdet (Killer) = 1− [1− Pdet (Finder)]⋅[1 Pdet (Hunter)]⋅
编队； ω1 ， ω2 ， ω3 为权重系数。 信息优势的总体指标可定义为：
EI = ωget ⋅ I get + ωdis ⋅ Idis + ω pro ⋅ I pro
(6)
其中 ω get ， ωdis ， ωpro 为权重系数。
2.2 指挥决策能力评估模型
指挥决策能力主要是指编队中的指挥主体根据战场
(School of Electronic and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China)
Abstract: Based on the analysis of formation cooperative combat’s characteristic, the effectiveness evaluation frame of formation cooperative combat was established by AHP. The factor that can influence the effectiveness of formation cooperative combat was emphatically studied. At the same time, the model of information predominance, decision-making capability, cooperative capability and attacking capability was established. Then, the weight of each factor was figured out by compare matrix. At last, the combat effectiveness evaluation of formation cooperative combat about red and blue was carried out. Key words: formation cooperative combat; ground command and control center; AWACS; AHP