杜蓬杉韩云东周红进黄谦

（1.海军大连舰艇学院研究生管理大队大连116018）（2.海军大连舰艇学院航海系大连116018）

舰船联合导航效能分析方法研究

杜蓬杉1韩云东2周红进2黄谦2

（1.海军大连舰艇学院研究生管理大队大连116018）（2.海军大连舰艇学院航海系大连116018）

为满足舰船导航系统的发展需要，结合导航系统的发展，提出联合导航的思想和概念。并针对舰船联合导航的效能采用ADC法与AHP法相结合的效能评估方法，建立了合理的联合导航的评估指标体系，并分析舰船联合导航的有效性、可信性和固有能力，为舰船联合导航及其效能分析提供参考。

舰船；联合导航；效能分析；ADC法

Class NumberU674

1 引言

随着导航装备的信息化集成度越来越高，导航方式也越来越丰富，舰船间的交流越来越密切，这就对舰船间的联合导航提出了要求。准确的导航信息提供及舰船间导航信息的共享和相互校准变得十分重要。随着效能评估的方法日渐成熟，绝大多数的效能评估都集中在对武器装备的效能评估对导航装备的评估较少，对舰船联合导航的效能评估就更少。本文根据联合导航的思想，并结合现有的军用效能评估方法，对舰船的联合导航初步建立效能评估体系并对其分析。

2 导航方法分类

对于快速发展的导航装备来说就其定位的方式可以分为：直接定位导航、推算定位导航、辅助定位导航、组合定位导航四类如图1所示。

其中直接定位导航就是通过测量运载体相对已知位置的固定（或活动的）目标的方位、距离、距离差、距离和、夹角、星体高度等几何参量来直接确定运动载体的位置，从而实施导航的方法［1］。常用的直接定位方法有以下几种：地磁导航、陀螺导航、地文导航、天文导航、无线电导航、卫星导航、水声导航。

推算定位导航则是通过测量运动载体本身的运动速度、加速度等物理量，然后在一定的参考坐标系中进行计算，得出运动载体所在的位置，实施导航［1］。

辅助定位导航在其它导航系统已提供位置信息的基础上，通过对与航海安全相关信息的连续辨识，来进一步保障舰船航海安全［1］。其特点是不能独立地进行导航定位需要与其他的导航系统相互合作才能得出合适的导航定位信息。

组合定位导航将具有不同特点的导航系统有机地组合在一起，相互取长补短，利用计算机对各种导航信息进行综合处理，以便在提高导航精度和系统整体可靠性的基础上实施导航任务的方法［1～2］。目前，组合导航是绝大多数舰船的主要导航方式。

3 联合导航

3.1 联合导航的背景

目前各型舰船间的协同作战日益密切，各系统间的交流也越来越频繁。虽然导航装备没有攻击性，但是它可以为那些具有攻击性的武器装备提供准确的目标信息和技术保障，这就对导航装备的精度提出了很高的要求，其精度影响了战局的发展。

舰船在执行任务时，由于各舰船自身的导航系统的精度不同，这就造成了信息在汇总集成的过程中出现信息的大量冗余，没有一个相对的标准，如图2所示。舰船中某舰船导航装备如果受到严重干扰、故障或者遭到破坏，但又急需提供相对导航信息保障任务完成。常用的四种导航定位方式将无法满足更高一级导航信息的提供和保障，所以针对以上两种或者更多的复杂情况并结合现有的导航定位方式采用联合导航的思想用于解决此类问题。

3.2 联合导航的思想

联合导航：两个或两个以上的舰船以编队的形式执行任务时，需要整合编队中各单元的导航资源，充分发挥各单元的导航优势，建立编队级的导航体系，创建合理的相对导航坐标系，相互进行校准进而提高整体的导航信息的精度、可靠性以及编队定位的连续性。

联合导航的优点：

1）由于编队中各导航装备的精度有高有低，在执行任务时准确的导航信息的提供能够有效地提高武器装备的命中率和其作战效能，因此联合导航通过在编队中建立合理的相对导航坐标系，彼此间相互进行数据的校正相互参考从而提高编队导航体系的数据精度。

2）在多艘舰船遂行某种特殊的任务的过程中，很难保证各舰船的导航装备能够长时间准确无误的连续工作，经常会出现各种各样的故障，或者由于受到来自敌方的干扰和袭击而损坏无法使用时，联合导航能够给编队提供一个导航信息的备份以便对受损的或出现故障的导航装备进行相应的维修、校正和初始化，进而为编队提供连续可靠地导航信息，保障多艘舰船在任何时候都能得到完整的导航信息。

4 联合导航效能分析

根据以上分析对舰船的联合导航效能评估具有十分重要的必要性，但是在对舰船联合导航效能分析的过程中可能遇到如下的问题：

1）目前对于各导航装备的概念与使用方法已经明确，但是对于联合作战条件下，联合导航的概念还很模糊没有明确的界定。

2）联合导航系统的模型建立复杂且困难。

3）导航装备的指标体系的确定复杂。

4）能否合理地选择效能评估的方法决定着最后评价联合导航系统的效能的客观性与正确性。

因此针对如上问题需要选择合理的效能评估方法，现有的军用装备或系统的效能评估方法主要可分为三类：性能参数法、解析法、对抗法。其中性能参数法主要包括：性能对比法、专家评分法、性能指数法等。解析法是主要包括：层次分析法、ADC方法、模糊综合评价法、灰色关联分析法、SEA方法等［3～6］。对抗法是通过真实的或模拟的对抗来检验系统的效能，包括实战演习和计算机模拟仿真。总的来说性能参数法简单易行，但不够全面，而对抗法则代价高且费时。所以采用解析法进行多艘舰船联合导航的效能分析。

4.1 几种常用的效能评估方法对比

目前主要的效能评估方法有：AHP方法、ADC方法、模糊综合评价法、灰色关联分析法以及SEA方法［7～9］。这些主要的效能评估方法都有各自的优缺点如表1。

表1 效能评估方法对比

4.2 针对舰船导航效能分析采用的方法

在对舰船联合导航效能进行研究分析的过程中，单舰船导航效能评估的体系已经建立，但是编队级导航效能的评估体系还没有一个清晰完整的概念，且在编队行进过程中由于舰船间导航装备的种类参差不齐，各导航装备的精度也不一。所以，在进行评估时无法得到一个准确的定量分析，同时联合导航造成的信息冗余。因此，为建立合理的评估指标体系采用如下方法。

根据表1的对比，本文认为对于舰船的联合导航效能评估先通过调研询问专家初步确定指标要素，然后采用ADC法对其划分层次系统分析初步建立联合导航效能评估的指标体系［10～11］如图3所示。

然后根据E=KADC来计算导航系统的效能，其中人员的保障能力K通过打分的方式赋予其特定的权值如表2所示。可用度矩阵A由平均故障间隔时间MTBF以及平均修复时间MTTR来确定。

表2 人员保障能力K打分表

可信度矩阵D视系统的可修复程度来确定，若为可修复系统且有以下四种状态时：

d11：系统在开始执行任务的初始阶段处于正常工作状态在结束时仍处于正常工作状态的概率。

d12：系统在开始执行任务的初始阶段处于正常工作状态在结束时仍处于故障状态的概率。

d21：系统在开始执行任务的初始阶段处于故障状态在结束时仍处于正常工作状态的概率。

d22：系统在开始执行任务的初始阶段处于故障状态在结束时仍处于故障状态的概率。

其公式如下：

由于舰船联合导航系统中有很多因素需要对其进行综合全面的评价，针对里面特殊的某些系统采用AHP法和专家打分法［12］对其系统的固有能力C进行分析，这种方法能够对系统有效性和可靠性进行细致的考虑，最终得到想要的固有能力矩阵C。最后根据公式E=KADC计算效能，并根据结果进行客观的评价。

5 结语

本文根据舰船执行任务的需要初步结合了联合导航的思想，分析了联合导航的优势与不足。针对多艘舰船联合导航效能结合现有的效能评估方法，选择出合适的效能评估方法，并建立了其可用性、可信性及固有能力的效能评估指标体系。本文在联合导航的概念、指标体系和效能评估还存在着诸多不足，还需继续完善联合导航的效能评估指标体系和评估方法，进而达到能够建立一个完整的联合导航效能评估指标体系，并为实际应用提供参考。

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Study on Analytical Method of Combined Navigation Effectiveness About Ship

DU Pengshan1HAN Yundong2ZHOU Hongjin2HUANG Qian2
（1.Department of Graduate Management，Dalian Navy Academy，Dalian116018）（2.Department of Navigation，Dalian Navy Academy，Dalian116018）

In order to meet the needs of the ship navigation system development，the development about navigation system is combined，the idea and concept of combined navigation are put forward.The effectiveness evaluation method of ADC and AHP are used for the effectiveness of ship combined navigation，a reasonable evaluation index system is established about combined naviga⁃tion，and its availability，dependability and capacity are analyzed，a reference is provided for the ship combined navigation and ef⁃fectiveness analytical.

ship，combined navigation，effectiveness analytical，method of ADC

U674

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.08.015

2017年2月9日，

2017年3月15日

杜蓬杉，男，硕士研究生，研究方向：导航装备与应用。韩云东，男，副教授，研究方向：舰船航海导航装备保障方法。