孟一鳴，黃炳越，周智超，陽東升

(1.海軍兵種指揮學(xué)院 廣東 廣州 510431;2.國防科技大學(xué)C4ISR技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410073)

0 引言

近年來，隨著世界各國對(duì)海洋權(quán)益與海上利益的重視，以及“由海向陸”戰(zhàn)略戰(zhàn)役目標(biāo)的成功實(shí)踐，兩棲編隊(duì)建設(shè)已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)問題，俄羅斯與法國簽訂了購買“西北風(fēng)”級(jí)兩棲攻擊艦的軍購合同。美海軍“21世紀(jì)海上力量”戰(zhàn)略構(gòu)想中描述了可以在遠(yuǎn)離本土的海域進(jìn)行兩棲作戰(zhàn)的遠(yuǎn)征打擊群［1］?？梢钥闯觯瑢?duì)兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)估意義重大。

對(duì)兩棲編隊(duì)的作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)估，能為兩棲裝備的發(fā)展及作戰(zhàn)使用提供依據(jù)和參考，在一體化背景下，影響兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的因素比較多，對(duì)其作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)估是件比較困難的事，目前常用的評(píng)估方法有模糊數(shù)學(xué)、灰色理論、影響圖理論等，但用在作戰(zhàn)能力評(píng)估方面還存在一定問題。云理論是DMKD(數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn))中發(fā)展起來的一種新的評(píng)價(jià)方法，已廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域中各種復(fù)雜系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)。

本文提出了兩棲編隊(duì)的概念，構(gòu)建了兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的指標(biāo)體系，同時(shí)引入云理論，用云重心的評(píng)價(jià)方法對(duì)兩棲編隊(duì)的作戰(zhàn)能力進(jìn)行綜合評(píng)估，為裝備研究人員提供了依據(jù)和參考。

1 兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系確定

兩棲編隊(duì)一般包括大型兩棲作戰(zhàn)艦艇(一般為兩棲攻擊艦和船塢登陸艦)、驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦和核潛艇［1］。其中兩棲作戰(zhàn)艦艇利用艦載直升機(jī)和氣墊登陸艇實(shí)施立體兵力投送進(jìn)行兩棲登陸作戰(zhàn);驅(qū)逐艦和護(hù)衛(wèi)艦組成水面打擊群可以實(shí)施對(duì)海突擊和對(duì)岸打擊作戰(zhàn)，也可實(shí)施對(duì)空防御作戰(zhàn)和對(duì)潛防御作戰(zhàn)，對(duì)兩棲登陸作戰(zhàn)提供火力支援和綜合防護(hù);核潛艇可以實(shí)施監(jiān)視作戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)、反艦戰(zhàn)等。另外，兩棲編隊(duì)中的大型兩棲作戰(zhàn)艦艇攜帶了大量的武器、彈藥和裝備，可以為登陸部隊(duì)和友鄰部隊(duì)提供后勤補(bǔ)給，在執(zhí)行特殊任務(wù)時(shí)，兩棲編隊(duì)有能力實(shí)施兵力重組。現(xiàn)代兩棲編隊(duì)相對(duì)于傳統(tǒng)的兩棲作戰(zhàn)部隊(duì)，具備更強(qiáng)大的火力，更靈活的戰(zhàn)場機(jī)動(dòng)性和更快的反應(yīng)時(shí)間。

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立的原則

兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立應(yīng)從以下3個(gè)方面考慮:

1)完備性。應(yīng)從一體化背景下兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力需求的角度出發(fā)，對(duì)構(gòu)成編隊(duì)作戰(zhàn)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行多方面考慮，以便能全面反映兩棲編隊(duì)的作戰(zhàn)能力。

2)客觀性。作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)選擇能反映兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力本質(zhì)特征的參數(shù)指標(biāo)。

3)科學(xué)性。由于影響兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的因素很多，應(yīng)當(dāng)突出重點(diǎn)，分清主次，減少評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作量，又不影響評(píng)價(jià)的實(shí)質(zhì)，保證評(píng)價(jià)的科學(xué)性。

1.2 指標(biāo)體系的建立

兩棲編隊(duì)的作戰(zhàn)指揮能力是衡量兩棲編隊(duì)完成各種作戰(zhàn)任務(wù)的基本依據(jù)［2］，從戰(zhàn)場環(huán)境出發(fā)，考慮影響兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的多方面因素，并結(jié)合相關(guān)裝備的作戰(zhàn)性能，加以合理歸納整理，建立如圖1所示的多層次指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)。

該指標(biāo)體系將兩棲編隊(duì)的作戰(zhàn)能力從兵力投送能力、指揮控制能力、預(yù)警探測能力、對(duì)海打擊和對(duì)岸火力支援能力、綜合防御能力和戰(zhàn)場適應(yīng)能力6個(gè)方面來評(píng)價(jià)［3］，并且提出了二級(jí)指標(biāo)，如果能確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重和基本評(píng)價(jià)值，就可以對(duì)兩棲編隊(duì)的作戰(zhàn)能力進(jìn)行定量計(jì)算，即

圖1 兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系Fig.1 Combat ability index of amphibious ship formations

其中:E為總體作戰(zhàn)能力;Ai為一級(jí)指標(biāo)權(quán)重;Aij為二級(jí)指標(biāo)權(quán)重;Cij為二級(jí)指標(biāo)的基本評(píng)價(jià)值;n為每個(gè)一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)二級(jí)指標(biāo)的數(shù)量。

2 云重心評(píng)判方法

2.1 基本涵義

云重心理論是表征某個(gè)定性概念與其定量表示之間的不確定性轉(zhuǎn)換模型，是一種能體現(xiàn)概念亦此亦彼的“軟”邊緣理論［4－5］。云模型的數(shù)字特征可以用期望值Ex，熵En和潮熵He來表征。這些特征反映了定性知識(shí)的定量特征。其中Ex是云的重心位置，也即某個(gè)模糊概念的期望值。En是表征概念模糊度的量度，它的大小反映了在論域中可被模糊概念接受的元素?cái)?shù)。He是熵的不確定性度，即熵的熵，它反映了云的離散程度。

將云重心表示為T=a×b。a為云重心的位置，b為云重心的高度。期望值反映了相應(yīng)的模糊概念的信息中心值，即所說的云重心位置。云重心的高度反映了相應(yīng)云的重要程度，在期望值相同的情況下，可以對(duì)云重心的高度進(jìn)行比較，以此來區(qū)分它們的重要性;在一般情況下，云重心的高度取0.371。

2.2 云重心評(píng)價(jià)步驟

1)構(gòu)建各指標(biāo)的云模型

針對(duì)給出的兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，既有用精確數(shù)值表示的，又有用定性語言描述的，提取n組樣品組成決策矩陣。那么，n個(gè)精確數(shù)值型的指標(biāo)就可以用1個(gè)云模型來表示。其中:

同時(shí)，每個(gè)語言型的指標(biāo)也可以用1個(gè)云模型來表示。那么，n個(gè)語言值(云模型)表示的1個(gè)指標(biāo)就可以用1個(gè)一維在綜合云表示。其中:

2)用1個(gè)p維綜合云表示具有p個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的作戰(zhàn)能力狀態(tài)

p個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)可以用p個(gè)云模型刻畫，那么p個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)所反映的作戰(zhàn)能力狀態(tài)就可以用1個(gè)p維綜合云表示。當(dāng)p個(gè)指標(biāo)所反映的作戰(zhàn)能力狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)p維綜合云的形狀也發(fā)生變化，相應(yīng)地它的重心也會(huì)改變。p維綜合云的重心T用1個(gè)p維向量來表示，即 T=(T1，T2，…，Tp)，其中，Ti=ai×bi(i=1，2，…，p)。當(dāng)作戰(zhàn)能力狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其中心變化為 T'，T'=(T'1，T'2，…，T'p)。

3)用修正加權(quán)偏離度來衡量云重心的改變

經(jīng)過歸一化之后，表征作戰(zhàn)能力狀態(tài)的綜合云重心向量均為有大小、有方向、有量綱的值，其中理想狀態(tài)下的綜合云重心向量為(1，1，…，1)。這樣，就可采用修正的加權(quán)偏離度(θ')來衡量某一狀態(tài)與理想狀態(tài)的綜合云重心的差異情況。修正的加權(quán)偏離度(θ')可表示為

其中，理想狀態(tài)的θ'=1。θ'值越大，表示某一狀態(tài)與理想狀態(tài)越接近，反之就越偏離理想狀態(tài)。由上面的分析可知0≤θ'≤1，符合“非負(fù)有界、可加性、歸一性”的測度準(zhǔn)側(cè)。

4)用云模型實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)的評(píng)語集

采用由11個(gè)對(duì)作戰(zhàn)能力評(píng)語組成的評(píng)語集:V=(v1，v2，…，v11)=(Vt|t=1，2，…，11)=(無，非常差，很差，差，較差，一般，較好，好，很好，非常好，極好)。將11個(gè)評(píng)語置于連續(xù)的語言值標(biāo)尺上，并且每個(gè)評(píng)語值都用云模型來實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成一個(gè)定性評(píng)測的云發(fā)生器，如圖2所示。

圖2 定性評(píng)價(jià)曲線Fig.2 Qualitative analysis figure

3 確定指標(biāo)權(quán)重

在綜合評(píng)判過程中，權(quán)重的確定很重要，它直接影響到綜合評(píng)判的結(jié)果，確定指標(biāo)權(quán)重的方法有很多，本文采用層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)于上一層指標(biāo)的相對(duì)重要性的權(quán)值，具體方法如下［7］:

1)根據(jù)兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立遞進(jìn)的層次結(jié)構(gòu)模型，如表1所示。

2)應(yīng)用1～9的比例標(biāo)度方法對(duì)同層因素兩兩比較量化，形成判斷矩陣A=(aij)n×n。

3)層次排序及其一致性檢驗(yàn)。判斷矩陣的最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量，經(jīng)歸一化后得到同一層各因素對(duì)應(yīng)于上一層某因素的相對(duì)重要性權(quán)值。由于判斷矩陣是根據(jù)人們的主觀判斷得到的，不可避免地帶有估計(jì)誤差，因此要進(jìn)行排序的一致性檢驗(yàn)。方法如下:

①用方根法求解A的最大特征根和所對(duì)應(yīng)的特征向量。計(jì)算A每行所有元素乘積的次方根:

計(jì)算A的最大特征值

式中(Aω)i為向量Aω的第i個(gè)元素。

②進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，偏差一致性指數(shù)為CI=(λmax－1)/(n－1);隨機(jī)一致性指數(shù)RI見表1。則相對(duì)一致性指數(shù)CR=CI/RI，當(dāng)CR＜0.1時(shí)，可以認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，特征向量 (ω1，ω2，…，ωn)就是所要確定的各因素權(quán)值;當(dāng)CR≥0.1時(shí)，應(yīng)該重新調(diào)整判斷矩陣的元素，直到具有滿意的一致性為止。

4 實(shí)例計(jì)算分析

由于篇幅限制，本文運(yùn)用改進(jìn)的云重心評(píng)價(jià)方法對(duì)某支設(shè)定的兩棲編隊(duì)的兵力投送能力進(jìn)行評(píng)估，對(duì)于兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的其他指標(biāo)評(píng)估依此類推。

1)由圖1可知，兵力投送能力B1包括兩棲艦艇群裝載能力C1，艦載直升機(jī)輸送能力C2和氣墊登陸艇輸送能力C3，這些指標(biāo)與兩棲編隊(duì)所要投送的裝備和人員數(shù)量以及投送工具的性能有關(guān)［8］，指標(biāo)狀態(tài)值的求取可結(jié)合專家的評(píng)判得出。組成n個(gè)專家組對(duì)投送能力各因素進(jìn)行評(píng)判，可得出系統(tǒng)的n種狀態(tài)。為了算例的方便，假設(shè)共有4組專家參加評(píng)判，則得出4種狀態(tài)(見表2)。

2)運(yùn)用云理論，把定性值用相應(yīng)3個(gè)數(shù)字特征(Ex，En，He)來表征，其中 Ex值就可以定量表示定性值，組成決策矩陣:

理想狀態(tài)向量 L={1，1，1}。

3)運(yùn)用層次分析法求出指標(biāo)權(quán)重向量為W=(0.3，0.3，0.4)。從決策矩陣B中分別求得各個(gè)指標(biāo)云模型的期望值和熵(見表3)。

4)由兩棲艦艇群裝載能力，艦載直升機(jī)輸送能力和氣墊登陸艇輸送能力這3個(gè)指標(biāo)所反映的兵力投送能力指標(biāo)可以用1個(gè)三維綜合云表示。理想狀態(tài)條件的綜合云重心向量 T+=(0.3，0.3，0.4)，負(fù)理想狀態(tài)的綜合云向量T－=(0，0，0)，以及根據(jù)專家評(píng)判結(jié)果實(shí)際得到的綜合云重心向量T=W×L=(0.165，0.195，0.21)。

5 結(jié)語

本文基于云理論的思想，提出了云重心評(píng)價(jià)方法，以完備性、客觀性和科學(xué)性為原則構(gòu)建了兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力的指標(biāo)體系;通過借鑒相關(guān)文獻(xiàn)，提出了改進(jìn)的云重心評(píng)價(jià)方法。以兩棲編隊(duì)的兵力投送能力為例，運(yùn)用改進(jìn)的云重心評(píng)價(jià)方法進(jìn)行計(jì)算評(píng)估，得出兩棲編隊(duì)的兵力投送能力結(jié)論，為兩棲編隊(duì)作戰(zhàn)能力問題的研究提供了一條有效途徑。

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