1.1　研究背景及意义

潜艇作为水下作战兵力,具有良好的天然隐蔽作战能力,其能携带导弹、鱼雷、水雷等武器,以较强的突击能力形成对海上兵力的直接威胁。当今世界高新技术的迅猛发展,赋予潜艇更加优越的性能,现代潜艇在自身的隐蔽性、活动水域的广泛性、威胁时间的长期性、攻击手段的多样性等方面都有了很大提高,性能愈发先进,且近年来主要作战对手和周边国家的潜艇部署数量越来越多,这使得目标潜艇的威胁问题日益严峻。

随着目标潜艇的威胁不断增长,我国航空反潜正越来越受重视。反潜巡逻机作为航空反潜的主要装备,其搜潜设备多样,有雷达、声呐浮标、磁探仪、红外探测仪、废气探测仪、电场分析仪、激光探测仪等。因此,与其他反潜平台相比,无论是在平台的战术性能方面还是在搜潜设备的种类和数量方面,反潜巡逻机都具有更大优势。但是,搜潜设备多样也带来了问题:这些设备的技术体制和使用方法多样化,导致海上实装训练时搜潜装备难以发挥最大效能;特别是潜艇减震降噪措施以及消声瓦等的使用,“空间单点单部声呐”或者简单的“单点多部”等现有模式已很难适应现代航空反潜战的要求。多平台的同类或非同类探测设备之间的协同搜潜[1-2]给这一问题提供了一个较好的解决办法。如何充分利用多种搜潜设备的各自优势,实施合理的协同搜潜战术,以发挥最佳搜潜效能,就需要指挥员果断采取应对策略。然而,在协同搜潜作战过程中存在大量不确定因素,包括目标的不确定性、海洋水文环境的不确定性,以及各种外来信息的不确定性,因此需要使用多种搜潜手段并配合战术行动才能达到搜潜作战的目的,这为作战指挥决策带来了很大困难。可以说,在现代反潜作战条件下,仅依靠指挥员个人的能力,已经难以胜任和完成反潜作战任务。所以,运用先进的计算机技术和优化决策理论建立协同搜潜决策模型势在必行,这既是航空反潜作战必须解决的关键问题之一,也是反潜巡逻机搜潜作战研究的主要内容。

协同搜潜决策问题涉及水声环境、潜艇目标特性和搜潜装备领域,是一个复杂的综合性问题。我国海军航空反潜事业起步较晚,相关模型大多以反潜直升机为平台,且仅考虑海洋环境和设备;此外,协同搜潜过程获得的信息通常具有不完全性和不确定性。在此背景下,引入云模型理论[3]和贝叶斯网络[4-5],建立有效的潜艇目标类型识别和意图评估模型,在复杂环境中对敌我态势快速、有效地进行评估,这对反潜作战有较重大的影响。搜潜目标态势评估是后续攻潜行动的基础,可以为反潜巡逻机协同搜潜决策提供重要依据。在搜潜方案决策过程中,因存在许多模糊因素而难以直接建立各因素与最优方案之间的解析表达式,使得各种协同搜索和供给方案的优劣往往难以精确描述。引入贝叶斯粗糙集理论[6]、模糊测度[7]、模糊积分理论[8]可以解决该问题。通过贝叶斯粗糙集简约冗余的决策指标,可极大地提高决策的有效性。同时,模糊测度解决各个决策指标并不孤立,往往具有一定的相关性,因此利用模糊测度理论进行决策分析更符合协同搜潜的实际情况。本书可为反潜巡逻飞机辅助决策系统研制提供一个新的思路,具有一定的理论创新意义。