王虹曇

(海軍航空工程學(xué)院青島分院 青島 266041)

1 引言

隨著空艦導(dǎo)彈射程的不斷增加和隱身性能的進(jìn)一步提高,海上編隊受到了嚴(yán)重的空中威脅。作為“空中耳目”,預(yù)警機(jī)集預(yù)警、指揮、控制、通信等多種功能于一體,是海上編隊防空作戰(zhàn)勝敗的關(guān)鍵。因此,研究海上預(yù)警機(jī)防空作戰(zhàn)效能具有重要意義。

預(yù)警飛機(jī)在海上編隊防空作戰(zhàn)中的作用是多層面的,預(yù)警系統(tǒng)本身是一個復(fù)雜系統(tǒng),對其進(jìn)行作戰(zhàn)效能評估涉及許多因素,有的因素?zé)o法進(jìn)行精確計算,因而評估中常常帶有經(jīng)驗性的判斷,根據(jù)作戰(zhàn)飛機(jī)作戰(zhàn)效能評估具有綜合性、概略性、相對性和層次性等特點[1～2],用模糊綜合評價法對預(yù)警機(jī)海上防空作戰(zhàn)效能進(jìn)行評估。模糊綜合評價(Fuzzy Comprehensive Evaluation)方法的基本思想[3]是應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理,根據(jù)多個因素與被評價對象本身存在的性態(tài)或類屬上的亦此亦彼性,把實際情況中模糊的東西客觀化,貼合多因素綜合評價問題的本質(zhì)特點,有效地將復(fù)雜的定性問題定量解決,能夠取得較好效果。

2 模糊綜合評價的一般步驟

模糊綜合評價是對給定對象綜合考慮多種模糊因素進(jìn)行評價和判決的方法。模糊綜合評價一般涉及三個要素:因素集、評價集、單因素評判。在單因素評價的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行多因素的模糊綜合評價。一般而言,模糊綜合評價過程大致包括這樣幾個步驟:

1)建立評價因素集

因素集是以影響評判對象的各種因素為元素組成的集合,通常用U來表示:確定評估的指標(biāo)體系,解決用什么指標(biāo)和從哪些方面來評價客觀對象的問題。在選取因素集時,要遵循一定的原則。

3)建立權(quán)重集

評價因素集中的每個因素在“評價目標(biāo)”中有不同的地位,即各評價因素在綜合評價中占有不同的比重,這個比重稱為權(quán)值,確定權(quán)值的方法有很多[4],有離差權(quán)法、最有權(quán)法、均權(quán)法等。本文采用層次分析法。層次分析法(AHP)是確定多屬性問題中權(quán)重的常用方法,把復(fù)雜的問題分解成有序的遞階層次結(jié)構(gòu),根據(jù)1～9及其倒數(shù)的標(biāo)度法,通過兩兩比較的方式(即生成判斷矩陣)確定層次中諸因索的相對重要性[5]。

4)單因素模糊評判

5)多層次模糊綜合評價

按照從下向上的順序逐層對權(quán)重和模糊評判矩陣施加某種模糊運算?,最后得到V上的一個模糊子集,其中表示被評價對象具有評語的程度。

表1 預(yù)警機(jī)海上防空作戰(zhàn)效能評估體系、權(quán)重、單因素模糊向量表

3 評估體系和評判標(biāo)準(zhǔn)

3.1 建立評估體系

選擇合適的效能指標(biāo)建立評估體系,是做好系統(tǒng)效能評估的關(guān)鍵。衡量某預(yù)警機(jī)防空作戰(zhàn)效能的優(yōu)劣主要是從能涵蓋該預(yù)警機(jī)防空作戰(zhàn)能力的一些主要基本指標(biāo)[6]來考慮的。通過大量的查閱有關(guān)資料和向相關(guān)專家的咨詢,經(jīng)過多次反復(fù)修改、補(bǔ)充與完善,并遵循選擇評價指標(biāo)的客觀性、可測性、完備性、獨立性、一致性和簡潔性原則[7],建立預(yù)警機(jī)海上防空綜合作戰(zhàn)效能遞階層次結(jié)構(gòu)評估體系,第一層是總目標(biāo)層A,即綜合作戰(zhàn)效能,第二層是準(zhǔn)則層B,共5個,第三層是指標(biāo)層C,共 18個。如表 1所示。確定了評估體系也就確定了因素集。

3.2 評判集及標(biāo)準(zhǔn)的制定

評判集是對預(yù)警機(jī)防空作戰(zhàn)效能評估可能得出的評判結(jié)果所組成的集合。將評判等級分為V1(優(yōu)秀)、V2(良好)、V3(中等)、V4(較差)、(差)5個等級。則評判集機(jī)防空作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系及評判集確定后,需要廣泛征求預(yù)警機(jī)設(shè)計、研制單位的工程師、研究員、訓(xùn)練部門的軍事專家等的意見,制定出預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)效能各項指標(biāo)具體的等級評判標(biāo)準(zhǔn)。通過將受評對象的特征值與評判標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,把具體指標(biāo)值轉(zhuǎn)換為評判值。由于篇幅所限本評估體系的評判標(biāo)準(zhǔn)不再列出。

4 單因素模糊評判

由于各指標(biāo)的內(nèi)涵不同,且往往處于不同的數(shù)量級,為了得到模糊判斷矩陣,必須對不同的指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(無量綱化),各種指標(biāo)通過本身的隸屬函數(shù)模糊化過程,即可較好地實現(xiàn)無量綱化。對于所有底層評估指標(biāo),按數(shù)據(jù)類型可分為定量指標(biāo)和定性指標(biāo)兩類。

針對事物模糊性的不同情況,可采用不同的方法來確定隸屬函數(shù)。國內(nèi)外學(xué)者提出了諸如模糊統(tǒng)計法、例證法、專家經(jīng)驗法、模糊分布法等[8]。根據(jù)預(yù)警系統(tǒng)的特點,本文采用模糊分布法中的梯型隸屬函數(shù)對定量指標(biāo)進(jìn)行模糊化處理。根據(jù)前文建立的評判等級標(biāo)準(zhǔn),確定各型指標(biāo)升勢、降勢臨界點,建立梯型分布隸屬函數(shù)。其中是底層指標(biāo)ci隸屬于評判集5各評語的隸屬度j=1,2,是為1的臨界值,是為1時兩個端點值。

假定某海上預(yù)警機(jī)任務(wù)飛行高度C1為6800m,根據(jù)隸屬度函數(shù)算出模糊評價向量:rC1=[0 0 0.25 0.75 0],依此方法得到其它定量指標(biāo)的模糊評價向量rci。

圖1 任務(wù)飛行高度的梯型隸屬函數(shù)圖

關(guān)于定性指標(biāo),很難對其進(jìn)行量化,綜合研制單位的專家和軍事專家的集體智慧具有較高的可信度,采用專家評判給出模糊隸屬度。通過上述對定量和定性指標(biāo)的處理,不同性質(zhì)不同量綱的底層指標(biāo)值轉(zhuǎn)化到了統(tǒng)一的隸屬度空間上,構(gòu)成模糊評判矩陣。此過程可以借助Matlab工具來減輕計算的復(fù)雜度。

5 模糊綜合評判實例分析

下面給出一個運用文中介紹的模型和方法對某型預(yù)警機(jī)A在海上編隊防空作戰(zhàn)中效能評估的實例。由于篇幅所限,某型預(yù)警機(jī)評估指標(biāo)的實測值不再列出。根據(jù)上文給出的評價體系及指標(biāo)的模糊隸屬化方法,計算出各底層指標(biāo)的模糊評價向量rci,見表1。分別構(gòu)成準(zhǔn)則層5個指標(biāo)的模糊評判矩陣:

由模糊評判矩陣和權(quán)重向量,由下向上逐層進(jìn)行模糊綜合計算。本文采用加權(quán)平均型算子(M(?,⊕))進(jìn)行模糊綜合計算,此算子不僅考慮了所有因素的影響,而且保留了單因素評判的全部信息,比較適合于求整體指標(biāo)的情形。計算結(jié)果如下:

5.1 二級層次(準(zhǔn)則層)的綜合評判

1)載機(jī)性能的綜合評判指標(biāo)權(quán)重集為:

wB1=[wC1wC2wC3wC4]=[0.2945 0.2068 0.3134 0.1853],模糊評判矩陣為RB1,則載機(jī)性能B1的模糊評判向量0.5291 0.1602 0]

2)預(yù)警探測能力的綜合評判指標(biāo)權(quán)重集為:

wB2=[wC5wC6wC7wC8]=[0.1429 0.5714 0.1429 0.1429],模糊評判矩陣為RB2,則載機(jī)性能B2的模糊評判向量0.3143 0.0286 0]

3)指揮引導(dǎo)能力的綜合評判指標(biāo)權(quán)重集為:

4)通信能力的綜合評判指標(biāo)權(quán)重集為:

wB4=[wC13wC14wC15wC16]=[0.1748 0.21570.3670 0.2425],模糊評判矩陣為RB4,則通信能力B4的模糊評判向量0.3958 0.0825 0]

5.2 一級層次(目標(biāo)層)的綜合評判

由此可得預(yù)警機(jī)A的海上防空綜合作戰(zhàn)效能的模糊評價矩陣R:

準(zhǔn)則層5個指標(biāo)的權(quán)重集:

最終的綜合模糊評判向量為:

根據(jù)最大隸屬度原則,此預(yù)警機(jī)防空作戰(zhàn)效能屬于良好。從模糊綜合評判過程還可以得到預(yù)警機(jī)A的載機(jī)性能、預(yù)警探測能力、指揮引導(dǎo)能力、通信能力和生存能力的評判等級分別為中等、良好、良好、良好偏下,可見,要想進(jìn)一步提高預(yù)警機(jī)A在海上編隊防空作戰(zhàn)中綜合效能,可以通過改善載機(jī)性、提高通信能力以及進(jìn)一步加強(qiáng)空中自衛(wèi)能力來實現(xiàn)。

6 結(jié)語

1)用模糊綜合評價法對預(yù)警機(jī)在海上編隊防空作戰(zhàn)中的作戰(zhàn)效能進(jìn)行評估,貼合多因素綜合評價問題的本質(zhì)特點,把實際情況中模糊的東西客觀化,有效地將復(fù)雜的定性問題定量解決,取得了較好的效果。

2)在具體的評估中,要充分吸收研制專家和軍事專家的經(jīng)驗,進(jìn)一步完善評估體系;在廣泛比較國內(nèi)外此類預(yù)警機(jī)戰(zhàn)技性能的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對評估標(biāo)準(zhǔn)合理化、精細(xì)化。使模糊綜合評價法成為評估預(yù)警機(jī)在海上編隊防空作戰(zhàn)中效能的一種標(biāo)準(zhǔn)可行的方法。

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